火灾均匀温度场中正放四角锥网架结构临界温度研究

随着温度的升高,钢材的力学性能将会发生较大的变化。钢结构在均匀温度场达到承载能力极限状态时的临界温度是钢结构抗火性能的重要特征,而网架结构的临界温度主要受网架的几何特征、荷载比、构件稳定应力的影响。本文通过对不同参数条件下正放四角锥网架结构在均匀温度场中结构反应全过程分析,得到不同参数条件下正放四角锥网架结构的临界温度,为大空间建筑网架结构抗火设计实用方法提供理论依据。     

杆件失效路径对网架结构抗火性能的影响

在正放四角锥网架结构抗火性能研究基础上,进一步分析两向正交正放网架、正放抽空四角锥网架和斜放四角锥网架在大空间建筑火灾中的热力耦合反应.基于有限元程序ANSYS建立网架结构上弦压杆应力比一致的结构分析模型,按温度增量加载的方法对网架结构热力耦合非线性反应进行了分析.结果表明,在大空间建筑火灾非均匀温度场中网架结构具有不同的杆件失效路径,正放四角锥网架、正放抽空四角锥网架和斜放四角锥网架在各自的杆件失效路径下临界温度趋于一致;网架结构在火灾中产生适度数量的杆件破坏,可更大程度地释放附加温度应力,表现出结构具有较高的抗火承载力和临界温度;两向正交正放网架的水平支撑桁架体系的抗火承载力对结构的整体抗火承载力有较大影响.按上弦杆具有相同应力比的结构模型,分析得到的失效杆件是影响结构抗火承载力的关键杆件.上述结论可为进一步研究网架结构抗火设计方法提供理论依据.     

网架结构实用防火保护方法研究

本文基于有限元程序ABAQUS建立了网架结构的分析模型,对不同长宽比、空间高度、跨度条件下的正放四角锥网架结构在大空间非均匀温度场中的耐火性能进行了分析计算。结果表明,网架结构在火灾下均出现了内力重分布,结构挠度变化较大;在相同跨度和支座布置条件下,随着空间高度的增加网架结构挠度增量呈降低趋势;在相同空间高度和支座布置条件下,跨度越小,温度对结构位移影响越明显;在相同高度和建筑面积条件下,矩形网架的抗火性能更好。本文在理论分析的基础上给出了网架结构建筑结构防火保护的建议范围,可为我国大空间结构的抗火设计提供有益参考。     

两向正交正放网架抗火性能浅析

本文采用ANSYS非线性有限元软件,建立两向正交正放网架结构在大空间火灾作用下的热力耦合有限元模型,按温度增量加载的方法,考虑支座布置形式、温度场非均匀性等因素对结构抗火性能的影响.对结构在火灾中的全过程反应数值模拟结果表明,结构上弦压杆温度应力增长较快,邻近网架对称轴上弦压杆是网架结构的关键杆件;在实际的网架结构设计过程中需要严格地控制杆件的长细比,尤其是上弦杆件的长细比;支座布置形式对于两向正交正放网架抗火性能影响很大.上述的结论为确定影响正交正放网架抗火性能关键参数提供了参考,并为两向正交正放网架抗火设计提供理论依据.     

支承刚度对两向正交斜放网架抗火性能的影响

为研究支承刚度对两向正交斜放网架抗火性能的影响,利用非线性有限元分析软件ANSYS,建立两向正交斜放网架火灾高温下的热-结构耦合有限元计算模型,考虑不同荷载比下支承刚度的影响,对该模型在火灾均匀温度场中的全过程反应进行数值模拟计算,得到不同参数条件下两向正交斜放网架结构的临界温度及结构变形的特征.结果表明,采用同种支承刚度的两向正交斜放网架时,荷载比越小,临界温度越高,抗火性能越好;在相同荷载比情况下,两向正交斜放网架的临界温度值随着支座法向支承刚度的逐渐增大而呈现降低的趋势.     

高大空间火灾空气升温条件下整体网架抗火性能分析

为了研究网架在高大空间火灾空气升温条件下的抗火性能,结合某正放四角锥网架,采用有限元方法对网架在高大空间温度场下的抗火性能进行模拟分析。火源中心分别选择了3种不同位置对结构进行温度场划分和抗火分析。确定网架结构的耐火极限准则,得到不同工况下结构的极限抗火时间;研究不同工况下结构的内力、位移等响应变化过程及分布规律;同时对比分析各工况下网架结构抗火性能的差异。     

昆明星耀体育运动城体育馆网架屋盖设计

昆明星耀体育运动城体育馆屋盖为一倾斜带大悬挑平板网架,采用正放四角锥焊接球形式。本文通过对支座布置的确定,计算中支座刚度的考虑,以及荷载取值和组合分析等方面的论述,阐明了结构方案的确定,指出了大悬挑平板网架的设计特点,并介绍了钢材用量指标。     

单跨门式钢刚架结构抗火设计实用方法

采用有限元数值分析方法,对门式钢刚架在多参数影响下的抗火性能进行了研究。基于经典结构力学,建立非均匀温度场中单跨门式钢刚架结构的内力方程,以此判断高温下,结构最不利截面几何位置。研究表明,在大空间建筑火灾中,主要是梁跨中截面和梁端截面影响门式钢刚架结构抗火承载力;根据数值分析结果,建立不同温度场非均匀性、荷载比、高跨比和楔率参数条件下门式钢刚架结构临界温度的大数据库,并拟合得到各参数影响下结构的临界温度经验公式,在临界温度法框架下,建议了单跨门式钢刚架结构抗火设计实用方法,为基于计算的门式钢刚架结构在大空间建筑火灾下的抗火性能评估提供了参考。     

轴向约束杆件高温屈曲后强度对网架结构高温极限承载力的影响

局部火灾下,网架结构升温具有明显的非均匀性,结构中温度高的杆件热膨胀受到温度较低杆件的约束,使得网架结构的部分杆件具有显著的约束杆件高温力学特征。基于局部火灾下网架结构力学反应全过程数值追踪技术,考察结构升温非均匀性、结构荷载比、火源位置和结构跨度影响因素下,网架结构杆件高温屈曲后强度对整体结构抗火极限承载力的贡献。研究表明:当结构温度分布非均匀系数η在0.2≤η<0.6区间取值,且结构荷载比R在0.2～0.7范围内,杆件高温屈曲后强度对网架结构高温极限承载力有较大贡献;随着火源位置从网架几何中心偏移,杆件高温屈曲后强度对结构抗火极限承载力的贡献增大;随着网架跨度的增加,当结构荷载比R≤0.5时,杆件高温屈曲后强度对结构抗火极限承载力的贡献逐渐增大,当荷载比R>0.5时,杆件高温屈曲后强度对结构抗火极限承载力的贡献先逐渐减小然后转变为逐渐增大。上述研究结论可为建立网架结构第2阶段失效准则提供理论依据。     

桑给巴尔阿玛尼体育场维修项目罩棚结构设计

桑给巴尔阿玛尼体育场维修工程是在保留原有西侧看台的基础上新增罩棚,罩棚采用正交正放四角锥网架结构。本文主要介绍了海外工程荷载取值、罩棚的结构布置和设计,并描述了结构动力特性。     

正交正放索网架结构的分析

索网架结构将预应力技术与网架技术融为一体，由正交正放预应力索桁架组成．本采用连续化的数学模型和能量变分解，对正交正放索网架结构进行分析．中有算例以说明其应用．     

The effect of lateral bracing on the stability of steel trusses

Results of two analytical studies on three-dimensional rigid space trusses are reported and compared to experimental results. Single trusses as well as two and three braced truss systems were investigated by finite element analysis for the elastic buckling strength of the system. The effects of the following parameters were investigated: axial and flexural stiffness of the bracing, the brace end-conditions, the number of trusses, and the effect of bracing only the top chord.     

青岛大剧院钢屋盖结构的稳定性和抗震性能分析

青岛大剧院屋盖钢结构采用非等高双向正交桁架体系,跨度85 m,最大悬挑长度达16 m.采用有限元非线性分析理论对该大跨空间钢桁架屋盖结构的整体稳定性进行了全过程跟踪分析,分别讨论了该大跨结构在有无初始安装偏差影响下的稳定性态;并对钢桁架屋盖结构进行了动力分析,研究了结构的自振特性,采用振型分解反应谱法对结构进行了抗震分析,给出了结构地震内力系数的分布规律,为结构设计提供了详细可靠的数据,为此类大空间结构提供了有价值的参考资料.     

网架结构极限承载能力的追踪分析

本文比较系统地研究了网架结构极限承载能力的追踪分析方法,并编制了相应的电算分析程序。运用这种方法可以确定各种形式网架的极限承载能力,并且还可以描绘出网架在杆件逐一破坏以后的工作形态。本文运用所述方法对正放四角锥网架进行了算例分析,同时还通过网架摸型试验进行了定性比较。     

利用支座升降调整正交交叉结构的内力

本文利用支座升降来调整正交交叉平板网架结构的内力,使中部桁架的最大内力降低,边区桁架的内力值升高,使每个方向或两向同部位处构件的内力相等,从而减少节点类型、统一构件、节省材料,在安装过程中容易同步提升。 当交叉结构为四角点支承时,只要将边跨主要支承结构的刚度与跨中次要结构的刚度比值或对应各杆的截面面积比值按各自所承受的荷载的比值取值,在加载过程中,整个结构体系就会自行调整其内力,可获得同样的经济效果。文中附有实例。     

平板网架子结构圆柱面交叉立体桁架系巨型网格结构的研究

针对子结构为双层平板网架的圆柱面交叉立体桁架系巨型网络结构 ,分析了主体结构的构成、形体参数、支承方式等 ;建立了几何非线性力学模型 ,编制了相应的稳定分析程序 ;就整个结构的静力与稳定性等方面进行了较为全面系统的研究 ,将为该结构形式的工程应用提供理论指导     

立体预应力钢桁架优化设计及最优高度研究

以钢桁架结构的造价为目标函数,采用罚函数的方法,对倒三角形立体钢桁架及倒三角形立体预应力钢桁架计算模型进行优化设计。通过对大量计算结果的研究,得出了几种跨度下立体钢桁架及立体预应力钢桁架的最优高度。对于相对较小的荷载,可以找到立体钢桁架及立体预应力钢桁架的经济高跨比范围。     

上承式装配式公路钢桥悬臂推出法架设过程中稳定性研究

结合一座上承式装配式公路钢桥在采用悬臂推出法架设过程中发生的事故案例,基于钢结构弯扭屈曲理论,分析其失稳破坏机理,并通过有限元数值模拟技术,对架设过程中不同状态进行屈曲分析。计算结果表明:如果导梁桁架横向间距过小,即使在导梁搭上对岸摇滚后,仍有可能因为发生弯扭屈曲失稳而导致整个桥梁倒塌;增大导梁桁架横向间距能有效提高导梁结构的抗屈曲稳定承载力。