钢筋混凝土框架结构实际抗震承载力分析

在对结构进行抗震性能评估及基于性能的抗震设计中,需要求出结构的实际抗震承载力。从我国现行抗震规范入手,对钢筋混凝土框架结构的实际抗震承载力进行研究。首先根据现行规范中构件截面抗震承载力设计表达式,由构件内力组合值的各分项系数并考虑内力调整系数,以及非结构构件和构造配筋的影响,初步计算出构件的超强系数λ;然后对具体结构按现行规范算出结构的实际承载力标准值,得到超强系数λ值;再用ETABS软件对结构进行静力弹塑性分析验证。最后得到混凝土框架结构的超强系数最小值为2。     

中山某产业园连体结构设计

多层连体结构一般采用钢结构桁架,自重轻,抗剪承载力比容易满足,且协调两塔楼变形能力较好。大震弹塑性时程分析显示结构主要由剪力墙和梁构件产生塑性耗能;温度对连体部位构件的影响较小,连体结构的内力主要以竖向荷载为主;钢桁架和型钢混凝土柱的连接节点在不利地震作用下,混凝土受压区刚度退化较少,节点区的应力较小,结构安全可靠。     

高层建筑中叠层混合空腹桁架转换层内力分析和设计建议

在高层建筑中,转换层结构构件要承受其上部结构传来的巨大竖向荷载,转换结构构件的内力很大。若采用工程中常用的梁式转换层,为满足承载力和刚度的要求,转换大梁的截面势必取较大,导致沿建筑物高度方向质量和刚度突变较大,导致整个梁高范围内建筑功能的使用受到影响。采用叠层混合空腹桁架作为转换层,可控制转换层的自重和抗侧力刚度,     

基于承载比的弹性补偿有限元法分析杆系结构的极限承载力

常规的弹性补偿有限元法通常建立于结构单元应力分析的基础上,应用于土木工程结构的极限承载力分析时存在局限性。文中以构件承载比为控制参数,结合塑性极限分析的下限定理,提出了建筑杆系结构塑性极限分析的修正弹性补偿有限元法：首先利用构件承载比和承载比均匀度确定基准承载比,进而通过有策略地调整单元的弹性模量来降低高承栽比构件的内力,使得结构的承载比和内力发生重分布,从而形成一系列静力容许应力场,并据此确定结构的塑性极限荷载下限值。该方法可以研究由不同抗力构件组成的杆系结构,且只需利用弹性有限元迭代分析即可求得结构的塑性极限承载力。算例分析说明,该方法计算格式简单、计算精度高。     

重载作用下索-桁架加固结构体系试验研究

溪洛渡±800千伏特高压直流输电工程建设过程中,需要通过公路运输大件设备,这些设备的重量已超过途经桥梁的极限承载力,需要进行临时加固。基于此,介绍了一种重载作用下的桥梁加固技术--索-桁架加固结构体系,该体系主要由预应力钢绞线和桁架组成,通过张拉钢绞线使桁架产生顶升力以抵消桥梁板自重,达到加固桥梁的目的。为了验证该体系的合理性以及加固效果,进行了足尺试验研究,模拟了重型车辆通过一跨桥梁的整个过程,考察了桥梁板加固前后结构响应的变化,研究了钢绞线穿过多个滑轮组后的预应力损失。试验结果表明,采用索-桁架加固结构体系可以部分抵消桥梁板自重,改善桥梁板内力分布,有效提升结构承载力和刚度,桥梁板在加固后以及加载时上下表面均未发生开裂|滑轮组作为转向装置可以有效传递钢绞线内力,穿过多个滑轮组后钢绞线内力损失不大。     

预应力积成材力学性能的有限元分析

预应力积成材是将胶合板材剖解成片状单元,然后将片材垂直于板面排列,再由预应力钢丝将其贯穿、挤压形成整体的一种新型结构材料。本文应用有限元软件对其力学性能进行了分析研究。从简支单板面内受弯的承载力分析切入,通过改变构件的几何参数得出了单板内力分布、破坏模式以及承载力的变化规律,然后分析了预应力积成材的内力分布和破坏模式,并且通过对预应力大小、预应力钢丝的直径及其纵向间距、预应力钢丝的上下边距等参数的分析确定了极限承载力随影响因素的变化规律。分析结果表明:单板构件的高宽比越大,破坏模式越趋向于失稳破坏,材料强度越不能得以充分发挥;通过预应力钢丝的合理选取与布置及预应力的合理施加,分散的单板结合成一个共同受力和变形的整体,使预应力积成材的承载力远高于失稳破坏时的极限承载力且稍高于等体积原木的承载力。最后提出了合理参数下积成材的分析模型。     

圆钢管拱桁架屋盖结构静力性能有限元分析

通过考虑十种不同的荷载工况组合,对某体育馆的圆钢管拱桁架屋盖结构进行了承载力分析,从而得到了结构杆件的内力分布、支座反力,并考虑两种不同的位移荷载工况,以了解结构的整体变形情况,分析结果表明,该拱桁架结构的强度及变形能满足要求,可为结构选型、构件截面设计提供参考。     

山地大跨结构关键设计技术研究

恒力应急指挥中心三侧靠山,形成两个高低接地面、具有特色的掉层高层建筑。结构通过设置钢桁架连接构件,将主体结构与山体形成有效连接,将掉层部分简化了嵌固端,简化了结构的边界条件。采用弹塑性分析对结构在罕遇地震下的承载力及刚度进行验证。同时采用山体与主体结构一体化的分析技术,找寻在真实地震工况下,主体与山体连接构件的内力,验证其可靠性。对于大跨结构,采用了新型的预应力型钢混凝土梁,有效降低结构自重,减小梁高,大幅提高结构效率。本工程属于具有特色的山地建筑,结构设计采用创新处理方法,能够为类似工程项目提供参考。     

不同位置柱失效的钢结构抗倒塌能力分析及抗倒塌设计

采用静力分析和Pushdown分析两种方法,研究了钢框架结构底层角柱、边柱及中柱失效的内力重分布和塑性铰变化规律及分布情况,并依此提出改善设计措施。分析表明:被拆除构件上方产生的轴力平均减小90%,弯矩平均增加15倍,且方向发生改变,在梁段内形成反弯点。中柱受损对结构构件影响范围最广;角柱受损对结构整体承载力破坏最为严重。通过加设支撑可以有效改良承载力,延缓建筑物发生倒塌的时间,但在个别工况中并非完全能够避免结构连续倒塌的发生。     

利用改进综合内力法计算现代预应力混凝土结构

就预应力混凝土结构中的综合内力、主内力和次内力给出其物理意义的解释。通过对综合内力法分析,提出改进综合内力法,该法适用于构件承载力的计算和正常使用极限状态的验算;较综合内力法逻辑更为严密;较次内力法便于理解,不用计算次内力,而且自动包含次轴力对结构的影响。有利于预应力混凝土结构的推广与应用。     

某剪力墙高层住宅施工过程中剪力墙偏移变形检测及内力分析

对某剪力墙高层住宅在施工期间部分剪力墙墙体因施工原因产生的偏移和变形进行检测,对剪力墙偏移变形前后的内力变化进行比较分析,对剪力墙偏移变形对主体结构及构件自身的影响进行分析。计算比较分析结果表明,剪力墙偏移变形前后平面内各项内力整体变化幅度较小,平面外各项内力整体变化幅度较大。总体上剪力墙偏移变形后,平面外各项内力均有不同程度的增加,虽然部分偏移变形较大的构件平面外各项内力增幅变化较大,但是增加的数值绝对值相对较小。剪力墙构件偏移变形后,在实际的平面内和平面外各项内力的作用下,结构主体及构件的承载力满足规范要求。     

某单层地下车库开裂、渗水原因分析

通过分析某地下车库顶板变形特征和构件裂缝属性及其分布规律,并结合地下室抗浮稳定性验算、底板承载能力和正常使用两种极限状态的验算,得出了地下水浮力大于车库结构及覆土自重,是导致地下车库局部上浮和顶板、框架柱及填充墙等部分构件开裂的主要原因,底板承载力不足是导致底板开裂、渗水的主要原因。     

某剪力墙高层住宅施工过程中剪力墙偏移变形检测及内力分析

对某剪力墙高层住宅在施工期间部分剪力墙墙体因施工原因产生的偏移和变形进行检测,对剪力墙偏移变形前后的内力变化进行比较分析,对剪力墙偏移变形对主体结构及构件自身的影响进行分析。计算比较分析结果表明,剪力墙偏移变形前后平面内各项内力整体变化幅度较小,平面外各项内力整体变化幅度较大。总体上剪力墙偏移变形后,平面外各项内力均有不同程度的增加,虽然部分偏移变形较大的构件平面外各项内力增幅变化较大,但是增加的数值绝对值相对较小。剪力墙构件偏移变形后,在实际的平面内和平面外各项内力的作用下,结构主体及构件的承载力满足规范要求。     

框架结构整体承载力优化设计的改进方法

为解决框架结构整体承载力优化设计方面存在的问题,建立了多内力组合下矩形和工字形截面几何参数的调整方法,并通过引入强化迭代系数提出了框架结构整体承载力优化设计的改进方法。首先,通过弹性模量缩减法分析框架结构在组合内力下的损伤演化过程,据此确定框架结构在构件和整体2个层面的承载力需求。然后提出了强化迭代系数并确定了其取值,据此调整构件截面强度,建立了结构整体承载力优化设计的加速迭代格式,其可保证框架结构在构件和整体2个层面上的安全性需求并优化结构耗材。同时,为实现截面强度调整在结构计算模型中的更新,建立了多内力组合作用下矩形和工字形截面几何参数调整公式,可根据截面强度调整需求进行截面几何参数的调整。最后,通过与满应力优化准则法对比分析验证了所提方法的合理性。结果表明:采用构件截面几何参数调整方法和加速迭代格式,强化迭代系数取1.001～1.020时,所提方法迭代收敛速度快,且能够获得承载性能和经济性能均优的框架优化设计方案。     

钢结构直接分析法在设计软件中的应用

钢结构设计中的直接分析法在结构力学模型中引入整体和杆件初始缺陷,在分析过程中考虑P-Δ和P-δ效应,并以求取的内力作为校核构件的依据,该方法具有概念清晰等优点。对比了常用设计软件的直接分析法应用方式,并基于SAP2000软件提供的OAPI接口,开发了可快速施加杆件初始缺陷的插件,并通过多个案例探讨了直接分析法的应用要点。通过对超静定结构进行弹塑性全过程分析,得到了结构的承载力设计值与承载力极限值,获得了结构系统杆件失稳→塑性开展→卸载的全过程响应。同时分别采用传统的一阶弹性分析法与直接分析法,求取结构达到承载力设计值时杆件内力分布,对比了两种方法求得内力的差异,并分析了产生差异的原因。所采用的编译方法和技术途径可为直接分析法在SAP2000等有限元软件中的应用提供参考。     

火灾下钢筋混凝土梁非线性有限元分析

为分析钢筋混凝土梁在火灾过程中的温度分布、结构变形非线性变化过程,在三组不同条件下对火灾后钢筋混凝土梁构件内部传热及变形过程进行全过程仿真。基于钢筋混凝土热工特性、温度-应变-应力本构特性,分析钢筋混凝土梁在受火时的温度分布演化过程,以及配筋率、初始载荷和受火时间等参数对钢筋混凝土梁防火承载力的影响。结果表明:火灾中材料强度的降低,自重和初始载荷以及不均匀升温引起的内部应力共同作用引起了构件的整体失稳。初始载荷对梁剩余承载力的影响不大,提高混凝土中钢筋数量能有效地提高钢筋混凝土梁的防火承载力。     

钢管混凝土轴压构件徐变有限元研究

在高层和超高层建筑中采用钢管混凝土结构,可充分利用空钢管所具有的强度和刚度,并能较好地解决混凝土硬化时间较长与施工速度之间的矛盾。但由此也会带来这样的问题,即在结构施工过程中,构件所受长期荷载随施工过程逐渐增加,徐变持续发展,混凝土卸载,内力重新分布,导致构件稳定承载力降低。本文运用DirichLet级数建立管内混凝土徐变模型,并应用非线性有限元软件ABAQUS对钢管混凝土徐变以及承载力进行了有限元计算,较好地模拟了钢管混凝土的徐变过程。本文回归分析了钢管混凝土的徐变性质,并认为可以用初应力的方法粗略估计徐变构件对承载力的影响。     

带支撑三角形网格构成的钢结构冷却塔及其受力性能

冷却塔是一种应用于电力、化工等行业的大型构筑物,以往多采用钢筋混凝土薄壳结构.随着冷却塔建设规模不断增大,钢结构在大型冷却塔的结构选型中得到越来越多关注.针对钢结构冷却塔提出了一种由带支撑三角形网格构成的新型结构体系,对其布置方式、构件类型、工作原理、节点构造等进行了详细介绍,通过算例考察了结构体系的内力分布规律、刚度指标、稳定性等受力性能.分析表明,该新型钢结构冷却塔在结构层面受力性能良好,能充分发挥构件的力学性能,节点构造简单,自重轻,具有良好的技术经济指标,适合工程应用.     

改变结构传力途径加固法在工程中的应用

以某车间栈桥平台的加固为例，介绍了改变传力途径加固方法在工程中的应用。将原结构的一些构件连成整体式三维框架，从而改变原结构的传力途径，使承载力不满足要求的构件荷载应力显著降低，能够正常使用。经过验算内力有所增加的构件，仍满足承载力的要求。     

考虑施工过程对多高层结构内力的影响

多高层建筑的结构自重是逐层施加的,施工过程中结构自重只作用于已施工完成的结构上,对上层未建结构内力无影响,而常规设计方法是以整体结构为计算模型进行设计计算,因此设计的计算模型与实际施工情况不吻合,结构内力的设计值将与实际值出现偏离.本文根据结构力学原理以多高层框架为研究对象建立了采用常规设计法计算所得的梁、柱弯矩偏离实际值大小的相对差公式.进而分析了结构的层数、结构的跨数、梁柱线刚度比、结构的自重荷载等各种因素对框架梁、柱弯矩偏离实际值的影响.当采用常规设计法以整体结构为计算模型时,由本文提供的梁柱弯矩相对差曲线对结构各构件控制截面处内力进行修正,可以满足设计的要求.