国家体育场钢结构温度与应力实测及分析

应用自主开发的基于无线传感网络的结构温度与应力实测系统,对国家体育场钢结构各部位的温度与应力进行长期实测。以全年实测数据为依据,分析结构温度分布规律,并根据结构温度场的非均匀性,将温度作用分为均匀温度场作用与非均匀温度场作用,分别详细研究均匀温度场作用与非均匀温度场作用对结构应力变化的影响。研究结果表明：结构不同部位之间存在明显的温差,且构件的温度与周围的气温并不一致;均匀温度场作用下结构产生显著的应力变化,且构件应力与温度的线性相关性较好;在结构的某些部位,非均匀温度场作用所引起的应力变化超过均匀温度场作用所引起的应力变化。     

水泥机械设备制造中的焊接变形及处理

在焊接的过程中，由于焊接热源于母体上进行局部且不均匀的急速加热与冷却，使得焊道附近的熔填金属与母材产生热应变，由于热应变再产生热应力，此不均匀的热应力便是焊接变形的主要原因。由此可知，焊接变形是由于在焊接的过程中，不均匀的温度分布所产生热胀与冷缩之结果而造成的。焊接变形的存在，将会影响焊接结构的组装、精度、性质（如强度）、及性能（如可靠性与稳定性）等。水泥机械设备属于大型机构设备，在采用焊接时，如机座、盘、筒体之类的构件、焊后会产生较大的焊接变形。为此本文对有关焊接变形问题进行系统探讨。     

模块化装配式钢结构梁柱节点极限承载力分析与抗震性能研究

利用ABAQUS大型有限元结构分析软件对模块化装配式高层钢结构中3种常见的焊接、栓接、栓焊混合连接节点进行非线性分析,得到3种节点的破坏机理、极限承载力以及单调循环荷载下的耗能能力。结果表明:焊接节点极限承载力最高,但塑性变形主要集中在节点域,没有实现"强节点弱构件";栓接节点在单调循环荷载作用下接触面容易滑移;栓焊混合节点中两片梁段的刚度不同会导致整个桁架梁段的平面外失稳,进而影响节点的极限承载力,并对3种典型装配式钢结构节点的设计提出一些建议。     

焊接——高强螺栓混合连接性能与工艺研究

本文论述了焊接——高强螺栓混合连接的性能特点,试验并分析了在混合连接中用焊接和高强螺栓连接强度匹配控制混合连接承载力的条件.试验和测试了焊接热对栓接的影响.试验并提出焊——栓混合节点最佳的连接施工工艺.这些在设计与施工中都有着重要的实用价值.     

装配式钢-混凝土组合框架受力性能有限元研究

本文结合装配式建筑、钢管混凝土和型钢混凝土构件的优点,提出一种装配式钢管混凝土柱-型钢混凝土梁框架结构体系,采用ABAQUS有限元分析软件进行全焊接与栓-焊混合连接两榀框架试件的仿真模拟分析,以得到该类结构体系在静力荷载作用下的受力性能。     

加固用栓焊并用连接受力性能有限元分析

在《钢结构高强度螺栓连接技术规程》(JGJ82征求意见稿)中,提出了加固用栓焊并用的连接形式,即在一个连接节点中,摩擦型高强度螺栓连接和角焊缝焊接连接并用,且承受同一剪切荷载作用。这一连接方式能够很大程度上提高连接的抗剪强度,当采用螺栓连接设计不足或是使用荷载增大等情况下,栓焊并用连接是一种有效的加固方法。通过有限元算例,讨论了不同的焊缝形式以及不同焊缝尺寸等对栓焊并用连接抗剪性能的影响,并与征求意见稿中的公式进行了比较。     

足尺带缝钢板剪力墙低周往复加载试验研究Ⅱ

针对带缝钢板剪力墙试验中出现的"角部失稳"和"螺栓滑移"等问题,对两个试件在加劲措施及螺栓布局上进行了改进,将钢板剪力墙两侧的加劲钢管通高设置,增加边部螺栓布置密度,同时还增加了与应用有关的新研究内容包括"中部栓接、上下端焊接"和"上栓下焊"的连接方式以及与楼板浇筑混凝土相协调的构造措施等。对这两个试件的低周往复加载试验结果表明:改进措施有效地克服了试件的"边角失稳"和"螺栓滑移",从而使试件表现出了更好的延性及耗能能力;"中部栓接、上下端焊接"和"上栓下焊"的连接方式以及与楼板浇筑混凝土相协调的构造措施是可行的。在细致分析试件延性及耗能性能基础上,建议将带缝钢板剪力墙的功能定位为类似阻尼器的耗能元件。     

方钢管混凝土柱-H形钢梁不同构造隔板贯通节点力学性能研究

为研究具有不同连接形式、隔板厚度和外伸长度的隔板贯通节点的力学性能,使用ABAQUS对不同构造节点进行数值模拟研究。基于试验结果验证了建模方法的准确性,并分别建立了全焊接、腹板栓接-翼缘焊接、下栓上焊、全螺栓四种连接形式的隔板贯通节点模型,对比了不同连接形式节点的力学性能,对产生差异的原因进行了机理分析。并进一步针对下栓上焊连接形式节点的隔板厚度、外伸长度对力学性能的影响进行了参数化分析。研究发现,具有翼缘螺栓连接形式的节点承载力更高且塑性铰远离节点核心区,基于此且考虑到施工因素,认为下栓上焊的连接形式具有显著优势;隔板过薄或隔板外伸长度过长均会降低该种节点的承载力和延性,隔板也会发生明显变形导致在核心区形成塑性铰,劣化节点受力性能。推荐工程中采用的隔板厚度宜比钢梁翼缘厚度厚3mm左右,隔板外伸长度宜控制在50~75mm。     

不预弯钢筋搭接焊接头在混凝土中的工作性能

在钢筋混凝土结构构件中,由于长度或结构构造等原因,钢筋普遍存在接头。在现阶段,电弧焊的连接方法仍广泛应用。我国《钢筋混凝土施工及验收规范》GBJ10—65修订本和《钢筋焊接及验收规程》JGJ18—84对钢筋搭接焊的接头,规定钢筋需预弯一定角度再施焊,以保证钢筋受力在同一中心线上。实际施工中,由于钢筋预弯的角度不准确,很难使钢筋接头在同一直线上。在现浇的竖向结构中往往不预弯,直接搭接施焊。甚至在极个别的地方,认为不预弯对结构影响不大,大梁的弯起筋的焊接采用不预弯接     

基于悬挂连接的韧性钢框架梁柱节点抗震性能数值模拟

为解决震后钢框架梁端因塑性损伤导致的残余变形过大而无法修复的问题,提出一种具有低损伤和易拆卸的新型韧性钢框架梁柱节点,在梁上翼缘顶部采用悬挂抗剪连接形成旋转中心,在梁下翼缘通过屈曲约束板拉压屈服耗散地震能量。通过ABAQUS有限元软件对该节点受力性能开展研究,提出悬挂栓接和悬挂焊接两种构造,并与传统焊接节点进行对比。结果表明:该节点与传统节点具有相同弹性刚度,屈服耗能主要集中在屈曲约束板,有效避免梁端塑性损伤、屈曲和断裂,显著提高节点的震后可恢复性;在弹塑性阶段,节点旋转中心基本位于梁上翼缘附近,节点弯矩主要由屈曲约束板和悬挂抗剪连接的拉压力偶提供,滞回环饱满稳定;悬挂栓接和悬挂焊接对节点性能无显著影响。     

深圳湾体育馆焊接合拢对结构受力性能的影响分析

焊接连接的杆件在焊缝冷却后会在杆件中产生残余变形与残余应力,其焊接构件的残余变形一般会受到周围构件的约束作用而转化为结构中的残余内力。这种在结构中新增的附加残余内力对结构受力性能极其不利,甚至使得部分杆件受压屈服或受拉断裂而失效。首先研究了单个非约束自由构件的焊接收缩变形规律,提出了收缩变形计算公式;其次提出了一种H形刚架模型,通过对横梁实施对接焊研究焊接连接中焊缝尺寸、焊接顺序以及周边构件的约束强弱对H形刚架体系焊接成型状态的影响。最后以深圳湾体育场焊接合拢过程为研究对象,通过等收缩量原则将上述结果应用到体育场的合拢中,指出焊接收缩对合拢缝周围杆件内力的影响不容忽视。     

方钢管混凝土框架梁柱节点的抗震性能研究

采用ANSYS有限元软件对方钢管混凝土框架梁柱常用的两种节点形式即栓焊混合连接和全焊接连接进行了三维实体建模 ,在此基础上利用非线性有限元方法研究了两种节点在低周往复荷载作用下的滞回性能 ,并对两种节点形式的抗震性能进行了比较 ,结果表明 ,全焊接连接节点的抗震性能优于栓焊混合连接节点。     

方钢管混凝土框架梁柱节点在低周往复荷载作用下的抗震性能研究

采用ANSYS有限元软件对方钢管混凝土框架梁柱常用的两种节点形式即栓焊混合连接和全焊接连接进行了三维实体建模,在此基础上利用非线性有限元方法研究了两种节点在低周往复荷载作用下的滞回性能,并对两种节点形式的抗震性能进行了比较,结果表明全焊接连接节点的抗震性能优于栓焊混合连接节点的抗震性能。     

提升抗连续倒塌能力的钢框架梁柱刚性节点设计理念与方法

以方钢管柱隔板贯通式节点为研究对象，为提高其抗连续倒塌性能，提出了采用改进型全螺栓连接和加固型栓焊连接的钢框架梁柱刚性节点设计方法。通过试验及有限元模拟分析，考察不同连接构造的节点在中柱失效工况下的性能。结果表明：改进型全螺栓连接构造能够延缓下翼缘断裂，使节点子结构在更大的变形下保持传力截面的完整性，弯曲机制和悬索机制提供的抗力能同时发展至较大的值；加固型栓焊连接构造保证下翼缘连接板件在焊接连接失效后继续有效传力，且使螺栓孔壁局部承压塑性破坏优先发生，传力截面在更大的变形下能保持其完整性，梁端轴力可达到全截面轴拉屈服承载力，悬索机制提供的抗力可充分发展。因此，改进型全螺栓连接构造与加固型栓焊连接构造可提高结构的抗连续倒塌能力，验证了设计方法的可行性。     

国家图书馆二期工程钢结构现场焊接施工技术

1焊接工程简介 国家图书馆二期工程钢结构部分主要包括6榀主钢桁架，4榀次钢桁架（主桁架柱间支撑）及2000余件主、次钢梁、层间钢柱、支撑等，钢结构总重约1．23万t，其中40mm以上厚板约8000t。其主要由焊接箱形构件构成，最大箱形截面宽1200mm，高1500mm，最大板厚为80mm。主要构件除钢屋架与巨型桁架的连接形式采用销轴连接外，其余均采用焊接连接或栓焊连接的形式进行连接。     

自带约束构造的栓钉抗剪连接件受力性能研究

钢-混凝土组合构件中的栓钉抗剪连接件作为主要传力部件,在混凝土中的力学行为极为复杂,栓钉周围的混凝土受栓钉"剪撬"局压集中作用极易产生劈裂微裂缝.为解决栓钉抗剪连接件"剪撬"局压劈裂的问题,提出一类带约束构造的栓钉抗剪连接件,通过推出试验研究了该新型栓钉连接件在钢-混凝土翼缘板之间的界面抗剪受力性能,比较了其与传统栓钉界面抗剪性能的差异.研究表明:带约束构造的栓钉抗剪连接件能依靠自身的约束构造有效地避免"剪撬"局压劈裂的不利影响,较大地提高钢-混凝土翼缘板之间的界面抗剪刚度,为钢-混凝土组合构件强连接系数的设计提供了理论依据.     

不同构造的型钢梁柱节点受力性能分析

型钢混凝土结构中的型钢和外包钢筋混凝土共同作用使得整体受力性能好,然而梁柱连接节点一直是框架结构的薄弱环节,节点的破坏往往造成整体结构的倒塌。因此研究型钢混凝土柱—钢梁节点的不同连接形式的受力性能显得尤为重要。本文采用ABAQUS有限元软件建立三维节点模型,结果表明:焊接连接承载力高于栓焊混合连接节点,然而栓焊混合连接的变形高,延性好。     

不同方式连接下钢柱-一体式预制混凝土墙组合构件抗震性能试验研究

钢框架与内部混凝土墙形成的组合构件具有优越的抗震性能。为进一步分析钢柱-一体式预制混凝土墙不同方式连接（梁柱刚接与柱边焊接、梁柱刚接与柱边不焊、梁柱铰接与柱边焊接、梁柱铰接与柱边不焊）时的抗震性能,分别对4个不同连接形式的钢柱-一体式预制混凝土墙的1/2缩尺模型进行了低周往复加载试验。得到了该类构件的滞回曲线及骨架曲线,并通过分析各构件的试验现象、承载力、刚度、耗能能力、延性及应变和变形,得出了不同连接形式对该类构件抗震性能及受力机理的影响。试验结果表明：钢柱 一体式预制混凝土墙体呈现三道防线特征,其中混凝土墙板为第一道防线,内斜撑为第二道防线,边框为第三道防线。柱边焊接对构件的承载力、刚度及边框与内墙组合作用的影响最为明显;内支撑对构件的刚度贡献最为显著且对边框与内部墙板组合作用的发挥具有关键作用。节点铰接且柱边不焊的构件位移延性系数可达2.83,可按1/20作为其弹塑性最大层间位移角限值,其他连接方式的构件位移延性系数在1.22～1.53之间,建议按1/100作为其弹塑性层间位移角限值。按位移控制进行设计的结构推荐采用节点铰接且柱边不焊的构件,而按承载力控制进行设计的结构推荐采用节点刚接且柱边焊接的构件。     

深圳平安金融中心幕墙连接件焊接影响分析

焊接残余应力对焊接构件的性能具有重要影响,直接关系到工程质量的好坏、结构的安全。对已受荷载作用的结构一般须避免再行焊接,若不得已需对受荷结构施焊,则须了解焊接过程中温度场的变化和应力场的变化。基于热弹塑性理论,利用MSC.MARC软件中的热-结构耦合功能,对深圳平安金融中心幕墙连接件与受力状态下主体钢结构焊接过程进行数值模拟,分析焊接过程中温度场的变化和应力场的变化,得到最终残余应力的分布规律,给出了主体钢结构受残余应力影响范围。     

加固用钢结构栓焊并用连接承载性能有限元分析

目的:对栓焊并用连接节点的受力性能进行有限元模拟,分析栓焊并用连接的承载性能。方法:对栓焊并用连接节点的受力性能进行有限元模拟,有限元模拟结果与试验数据进行对比分析,吻合较为良好。基于有限元计算结果进一步分析了栓焊并用连接节点的破坏模式和承载力,分析了螺栓和焊缝各自对承载力的贡献程度。结果:当栓焊并用节点中螺栓或焊缝其中一种连接形式的承载力明显高于另一种时,强度较低的连接形式首先发生破坏,承载能力基本充分发挥;强度较高的连接形式的承载能力不能得到充分的发挥。栓焊强度比是影响栓焊并用连接承载性能的重要指标,在节点设计中应考虑栓焊强度比的影响。结论:栓焊并用连接节点兼具高强度螺栓连接和焊接连接的优点,在钢结构节点加固改造工程中有很大的应用空间。