梁端加强板构造对可更换耗能梁段受力性能的影响

为了改善可更换结构体系中可更换耗能构件的受力性能,提出一种梁端端板螺栓+加强板连接构造的可更换耗能梁构件。设计并制作了2个足尺的剪切屈服型可更换耗能梁试件,对其进行拟静力反复加载试验,并采用ABAQUS软件进行有限元模拟分析,探讨梁端连接构造对可更换耗能梁破坏模式、承载力、梁端塑性应变等特征的影响。试验结果表明：试件的破坏模式为腹板-加劲肋焊缝断裂或翼缘-端板焊缝断裂,试件具有良好的承载力和耗能能力;梁端加强板构造能有效转移梁端翼缘-端板焊缝区域的塑性应变,避免构件提前发生翼缘-端板焊缝断裂,导致无法满足其变形和震后可更换需求;有限元模拟结果与试验结果吻合较好,验证了有限元模型的有效性。对5类梁端加强板构造模型进行非线性分析,结果表明,该类梁端构造均能改善梁端翼缘-端板焊缝区域应力集中现象,优化其受力特征。提出可更换耗能梁梁端端板螺栓+加强板构造的设计方法,并通过有限元模型验证了其可行性。     

翼缘削弱型刚性连接节点的受力性能研究

通过拟静力试验以及有限元ALGOR程序,对翼缘削弱型刚性连接节点进行了低周反复荷载作用下试验研究和非线性有限元分析,研究了翼缘削弱型刚性连接节点的破坏形式和受力性能.分析结果表明:翼缘削弱型刚性连接具有较大的连接刚度和理想的耗能性能;梁翼缘处的焊缝强度是决定翼缘削弱型刚性连接节点性能的主要因素,这为翼缘削弱型节点的研究和应用提供了理论依据.     

T形型钢混凝土剪力墙抗震性能研究

设计并制作了3片T形型钢混凝土剪力墙试验模型,沿腹板方向进行水平低周反复加载。采用ANSYS有限元软件建立了T形型钢混凝土剪力墙模型进行非线性分析,并验证其合理性;同时,探讨了不同荷载施加部位以及轴压比对结构受力性能的影响。结果表明:试件滞回曲线均比较饱满,延性系数均大于3.0,说明该结构有较强的塑性变形能力和耗能能力。在相同轴压比条件下(轴压比为0.4),沿腹板受压方向加载,仅有翼缘承受竖向荷载的T形剪力墙模型的屈服荷载和极限承载力,均大于全截面受压的剪力墙,而沿腹板受拉方向加载时,翼缘承受竖向力的剪力墙的屈服荷载和极限承载力均小于全截面受压的剪力墙。随着轴压比的增大,承载力沿腹板受压方向提升较为明显,而沿腹板受拉方向提升幅度很小。在试验中后期,腹板部分产生由剪力墙腹板顶部与翼缘交接处的斜裂缝,应对剪力墙腹板顶部与翼缘交接部分进行加强,将该部位分布钢筋加密布置。     

高强冷弯薄壁型钢帽形截面简支檩条局部屈曲性能研究

对截面形式为TS40和TS61的19根550MPa高强冷弯薄壁型钢帽形截面简支檩条进行受弯试验分析其局部屈曲性能,并采用有限条程序CUFSM对这两种简支檩条局部屈曲应力进行计算分析,计算结果与试验值吻合较好。采用有限条程序对帽形截面受弯构件的翼缘宽厚比、腹板翼缘宽度比、卷边翼缘宽度比、腹板翼缘夹角等参数进行计算分析,结果表明腹板翼缘宽度比是影响帽形截面简支檩条受压翼缘局部屈曲稳定系数的重要因素。利用考虑板组相关的我国现行规范《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB50018-2002）和英国冷成型薄壁构件设计标准（BS5950-5：1998）对帽形截面简支檩条受压翼缘局部屈曲稳定系数进行计算分析表明：我国规范在腹板翼缘宽度比小于1.5时偏于不安全,大于1.5时偏于保守,而英国规范相对比较安全。在参数分析的基础上,提出了考虑板组相关的帽形截面简支檩条受压翼缘弹性局部屈曲稳定系数计算公式,建议公式可供工程设计和修订规范参考。     

腹板连接节点焊缝应力强度因子的参数分析

为定量的确定荷载作用下钢框架结构延长翼缘连接板梁柱腹板连接节点焊缝应力强度因子的大小,采用断裂力学与有限元积分相结合的方法,研究腹板连接节点的断裂性能.判断延长翼缘连接板腹板连接节点焊缝开裂的依据是Ⅰ型应力强度因子,应力强度因子可以通过有限元计算J积分的方法求得.通过有限元计算分析了初始裂纹深度、梁截面尺寸、柱截面尺寸和梁柱长度对延长翼缘连接板腹板连接节点焊缝应力强度因子的影响.采用正交设计法进行研究方案设计,根据有限元分析结果归纳出应力强度因子计算公式.研究结果表明：延长翼缘连接板腹板连接节点梁下翼缘焊缝比上翼缘更容易开裂,应力强度因子随梁截面参数的增大而增大,随柱截面参数的增大而减小.     

新型波形钢腹板支架结构平面内弹性屈曲性能分析

摘要：波形腹板金属支架结构由于腹板波折后较平腹板构件的受力性能得到了很大的改善。本文以马蹄形断面波形腹板支架形式为例,采用正交设计方法建立了静水压力下支架结构的腹板厚度、腹板高度、翼缘宽度和厚度等截面参数如与支架结构一阶弹性整体屈曲荷载之间的函数关系;并在此基础上分析马蹄形断面各半径变化对整体屈曲荷载的影响,进而推导出支架结构一阶弹性整体屈曲荷载的计算公式。     

火灾下预应力波纹腹板组合梁有效宽度研究

采用有限元方法对高温下预应力波纹腹板组合梁有效翼缘宽度进行了分析,以典型跨度组合梁为例重点研究了火灾高温、宽跨比、荷载类型和拉索构形等参数对组合梁有效翼缘宽度的影响。结果表明,均布荷载作用下组合梁跨中截面有效翼缘宽度随温度升高呈现先减小后增大的趋势,随着宽跨比增大而减小;单点加载作用和两点作用下组合梁有效翼缘宽度随温度升高呈现先增大后减小的趋势,集中力作用处有效翼缘宽度较小;折线布索组合梁有效翼缘宽度偏小。最后提出了高温下组合梁有效翼缘宽度简化计算公式,可为工程设计提供参考。     

新型轻钢房屋体系楼盖梁试验及有限元分析

对宝钢G550 MPa高强钢材制作的新型轻钢结构房屋体系楼盖梁(桁架梁)进行试验研究及有限元分析.结果表明,桁架梁上弦杆受力易出现局部屈曲,其特点是腹板内凹处翼缘外翘,腹板外凸处翼缘内收,不符合刚周边假定和平截面假定;整体破坏由上弦中间段局部屈曲的过度变形引起,破坏过程迅速,为脆性破坏.分析表明ANSYS能够比较真实地模拟桁架梁的受力过程.     

Y形偏心支撑高强钢框架结构抗震性能

在Y形偏心支撑高强钢框架结构抗震性振动台试验的基础上,建立了试验试件的有限元模型,并验证了分析的正确性。设计了一个9层的Y形偏心支撑高强钢框架结构,以耗能梁段长度、耗能梁段腹板高厚比、高跨比为参数,对9层结构进行了非线性动力时程分析,研究了以上参数对结构抗震性能的影响。研究结果表明,改变耗能梁段长度、高跨比对结构层间侧移、耗能梁段性能、框架柱弯矩、耗能能力均有不同程度的影响,对框架柱轴力、基底剪力无显著影响;改变耗能梁段腹板高厚比对结构耗能能力有影响,对结构层间侧移、耗能梁段性能、框架柱受力、基底剪力无显著影响,并给出了相关设计建议。     

带翼缘剪力墙有效翼缘宽度的解析解与简化公式

为了研究高层建筑结构中带翼缘剪力墙有效翼缘宽度的取值,本文基于能量变分原理,推导了剪力墙翼缘截面正应力的解析表达式,并依据应力等效原则计算了弹性阶段有效翼缘宽度的解析解。采用有限元方法对一组T形截面剪力墙进行了参数化分析,描述了有效翼缘宽度随加载过程的变化规律。通过引入无量纲剪滞系数β定量描述了剪滞效应随不同设计参数的变化规律。根据有限元计算结果,拟合出了不同受力阶段剪滞系数的经验计算式,考虑边界条件的约束构造出了描述正应力分布的曲线函数,进而推导出不同受力阶段有效翼缘宽的简化计算公式。通过与有限元计算结果的比对验证了简化公式的准确性,为工程设计提供参考。     

Finite Element Analysis for the Structure Optimization Design of the CPUE Load－Bearing Wheel of Tracked Vehicle

A new kind of material cast polyurethane elastomers (CPUE) is introduced to take the place of rubber on load-bearing wheel for the first time. Based on load-bearing wheel dimensions, material properties and operat-ing conditions, the structure of wheel flange is optimized by zero-order finite element method. A detailed three-di-mensional finite element model of flange of load-bearing wheel is developed and utilized to optimize structure of wheel flange. Its service life, which is affected by flange structure parameter, is analyzed by comparing the opti-mization results with those of prototype of wheel. The results of optimization are presented and the stress field of loar-bearing wheel in optimal dimension obtained by using finite element analysis method is demonstrated. The fi-nite element analysis and optimization results show that the CPUE load-bearing wheel is feasible and suitable for the tracked vehicle and has a guiding value in practice of the weighting design of the whole tracked vehicle.     

大型火电厂纵向消能支撑框架结构1/8比例模型拟静力试验研究

对一6层7跨的大型火电厂主厂房纵向消能支撑框架体系1/8比例模型进行了拟静力地震反应试验,较详细介绍了模型的设计过程,介绍了水平加载和竖向加载情况及测试内容和方法,研究和比较了地震作用下三种情况的破坏过程、塑性铰出现的顺序及滞回性能,计算了耗能系数.试验结果表明,消能支撑框架体系具有较好的抗震性能,耗能系数达到5.25,耗能效果优于普通框架.试验分析还表明,消能支撑框架模型结构的破坏主要集中在底层,即底层是模型结构的薄弱层.故建议在今后的研究和应用中,应对结构的刚度分布和消能支撑的性能分布进行优化,以使结构的塑性发展比较均衡,抗震性能更为优越.最后对这种模型结构的抗震性能进行了评价,并提出了设计建议.     

L形截面宽肢混凝土柱破坏形态研究

为研究L形截面宽肢混凝土柱的抗剪性能,对反复加载的8根试件进行了试验研究,重点研究了宽肢L形混凝土柱的破坏形态,并提出加载角度、截面肢高肢厚比和有无暗柱的设置是影响L形截面宽肢混凝土柱性能的主要因素.     

带竖向构造钢筋再生混凝土砖砌体抗震性能

提出了带竖向构造钢筋的再生混凝土砖砌体结构.为研究带竖向构造钢筋再生混凝土砖砌体的抗震性能,进行了8个不同高宽比、不同墙体厚度的带竖向构造钢筋的再生混凝土砖砌体与无竖向构造筋再生混凝土砖砌体抗震性能比较试验研究.试件分为4组:第1组墙厚为260 mm,高宽比为0.6,1个带竖向构造钢筋,1个无竖向构造钢筋;第2组墙厚为260 mm,高宽比为1.0,1个带竖向构造钢筋,1个无竖向构造钢筋;第3组墙厚为390mm,高宽比为0.6,1个带竖向构造钢筋,1个无竖向构造钢筋;第4组墙厚为390 mm,高宽比为1.0,1个带竖向构造钢筋,1个无竖向构造钢筋.各试件的轴压比为0.2,采用低周反复荷载加载.基于试验,对比分析了各试件的承载力、刚度及其退化过程、延性与耗能、破坏特征,给出了带竖向构造筋再生混凝土砖砌体的承载力计算公式,计算结果与实测符合较好.研究表明:带竖向构造钢筋的再生混凝土砖砌体与无竖向构造筋的再生混凝土砖砌体相比,承载力、延性、耗能能力显著提高.     

耗能梁段的构造对K型偏心支撑钢框架受力性能的影响

对具有不同加劲肋间距和厚度的K型偏心支撑钢框架的滞回性能与耗能梁段的破坏模式进行了非线性有限元分析,结果表明:腹板加劲肋可加强腹板的抗剪刚度,阻止或延缓对角拉伸带的形成,同时减少由于腹板反复屈曲变形所产生的刚度和承载力退化,使耗能梁段的耗能能力能够得以充分发挥.厚度较小的加劲肋对耗能梁段腹板的受剪刚度和屈曲后的强度贡献亦较小,其在耗能梁段腹板达到剪切屈服时不能有效地阻止腹板屈曲变形的发展,最终导致框架的耗能性能下降,而加劲肋过厚则对框架的受力性能无明显改善.并根据有限元模拟结果对耗能梁段的构造提出了设计建议.     

缠绕式垫片的应力分析和试验

结合法兰连接的实际,按照ASMEB16.20对缠绕式垫片压缩的要求,以HG标准中PN6.3MPa的管法兰为例,对缠绕式垫片的预紧应力进行了分析。通过垫片工艺结构的调整,使其力学性能与紧固件的要求一致,使法兰接头符合操作时的密封性。结果表明,通过调整垫片结构,控制其制造工艺,可以达到调整垫片压缩回弹性能的目的,并可获得符合紧固件的要求和法兰接头密封性要求的产品。     

现浇混凝土消能减震框架抗震性能试验研究

抵抗地震荷载时实现“强节点弱构件”的破坏模式是框架结构可发挥其良好抗震性能的前提条件,为确保“强节点弱构件”破坏模式的实现提出了加装扇形铅黏弹阻尼器（SLVD）保护节点区的消能减震技术方案。为研究加装SLVD对框架节点区的保护效果及对整体结构抗震性能的影响,设计并制作尺寸、材料及配筋完全相同的二层二跨普通现浇混凝土框架试件和加装SLVD的现浇混凝土消能减震框架试件各一榀。通过拟静力试验,对比分析两种框架的破坏模式、滞回性能、骨架曲线、强度和刚度退化、耗能特性等变化情况。试验结果表明：普通现浇框架的节点区发生严重剪切破坏,现浇混凝土消能减震框架节点区没有发生严重破坏;SLVD起到良好的耗能保护作用,延缓并控制了节点核心区裂缝的出现与开展,减轻了整体结构的损伤;SLVD在框架中起到“耗能腋撑”作用,提高了框架结构的承载能力、抗侧刚度和耗能能力;加装SLVD改变了框架结构节点区附近的内力分布及传力路径,减小了传递到节点区的剪力与弯矩,但同时改变了梁柱构件的内力分布,在消能减震子结构设计时应予以考虑。节点区加装SLVD有利于框架结构“强节点弱构件”抗震设计理念的实现,现浇混凝土消能减震框架的抗震性能优于普通现浇混凝土框架。     

钢-混凝土组合梁翼缘有效宽度分析

在进行钢-混凝土组合梁设计分析时,考虑到剪力滞效应的影响,常采用翼缘有效宽度的概念计算组合结构的应力和变形.就国内外不同规范对翼缘有效宽度的规定进行了比较,指出了影响翼缘有效宽度的基本因素,阐明了我国规范和其他规范的差别,以及我国规范的不足之处.     

组合框架梁负弯矩区有效翼缘宽度分析

采用有限元分析方法,考虑了宽跨比、板厚和抗剪连接程度等因素的影响,对静载作用下的组合框架梁负弯矩区的有效翼缘宽度进行了分析,并与我国规范GB50017-2003、欧洲规范EC4和英国规范BS5950计算结果进行比较.结果表明,按我国规范GB50017-2003方法计算组合框架梁负弯矩区有效宽度不够准确,尤其对负弯矩区弹性阶段的有效宽度取值偏高.而按欧洲规范EC4和英国规范BS5950的计算方法取值则偏于保守.     

新型PEC柱（弱轴）-钢梁节点BRS耗能板部分自复位连接抗震性能研究

为了更好满足梁柱连接的抗震性能需求,提出采用T形件预拉对穿高强螺栓,并且在梁有限长度范,内设置预拉杆实现连接部分自复位和BRS板加以辅助耗能的PEC柱弱轴-钢梁节点部分自复位连接形式,并对其进行低周循环荷载试验研究和利用有限元软件ABAQUS 6.11进行模拟,对比分析其滞回性能、自复位功效、耗能能力,验证了有限元模型的合理性.研究结果显示：预拉对穿螺栓的设置使节点域充分实现了混凝土斜压带传力,降低了对钢柱腹板的抗剪要求;试件在达到中震下梁柱连接转动限值0.02 rad时,主体构件梁、柱仍处于弹性状态;在整个加载过程中连接节点BRS板耗能充分,且残余转角均小于小震层间侧移角限值0.005 rad,表明新型卷边PEC柱-钢梁中节点部分自复位连接具有较优的自复位效果和耗能能力.