基于原位试验的空间结构铸钢节点受力性能研究

铸钢节点由于具有良好的整体性和可塑性,被广泛应用于空间结构的复杂节点。因构造及受力复杂,铸钢节点的整体工作性能受到重点关注。为掌握铸钢节点在实际工程中的受力性能,采用原位试验与仿真计算相结合的手段,对某大跨屋盖的铸钢节点进行了研究。通过原位试验获得活动屋盖移动荷载作用下产生的实测应力增量。通过有限元整体计算与局部应力分析相结合的方法,获得铸钢节点理论应力增量以及整体应力状态。通过实测应力增量与理论增量的对比,对铸钢节点受力性能进行了评价。     

上海铁路南站外柱异形铸钢节点承载性能研究

对上海火车南站站屋结构外柱铸钢节点的受力性能进行相关研究,制定足尺试验和有限元数值分析结合、相互验证的研究方案.针对节点体型复杂、尺寸重量庞大、不易加载等特点,设计出自平衡加载系统;同时为解决实际工作中节点受力面的非理想状态,考虑不同加载情况.建立铸钢节点的数值模型,利用有限元分析模拟节点在试验荷载下的受力性能.数值模拟的结果在试验设计阶段对测点布置起指导作用;足尺试验可以得到铸钢节点表面的应力测试值,通过比较铸钢节点表面实测值和相应测点分析值,对应力实测值和计算分析值进行相互印证.在实测值与计算值符合较好情况下,由有限元计算结果推断节点内部应力分布.最后对铸钢节点在整个结构体系中的承载性能和安全性做出了评价.     

曲靖体育场铸钢节点安装控制技术

曲靖体育场属于复杂大跨度空间结构。其铸钢节点连接杆件较多、荷载较大、受力情况复杂,皆为关系到整体结构安全的关键部位。加工前运用有限元技术分析铸钢节点在各种受力状态下的应力分布特点、塑性发展过程、节点破坏机理及节点的极限承载力、进场前铸钢节点材质控制及力学性能检测、安装过程中一系列定位控制措施的应用,有效地控制了铸钢节点对主桁架变形的影响。工程实践表明,铸钢节点安装控制技术为曲靖体育场大跨度复杂管桁架屋盖工程的顺利施工提供了保障,切实可行。     

空间网壳结构中新型铸钢节点简化设计方法

铸钢节点是适用于空间结构的一种新型节点形式.铸钢节点由于其良好的适用性正逐渐应用于大跨度空间结构,但目前尚无国家规范可依.本文对自行研制的新型铸钢节点进行有限元分析,结果表明,其在构造和受力方面都满足结构的要求.在此基础上,利用经过试验验证的可靠的有限元模型进行弹性有限元分析,研究铸钢节点在不同受力状态下的应力分布,并与由材料力学方法得到的结果进行比较,给出了铸钢节点的应力集中系数,并进一步提出了该铸钢节点的简化承载力计算公式.简化计算公式与试验、有限元分析结果的比较表明,该公式具有一定的安全储备,可用于工程设计.公式的提出极大地方便了设计计算工作.     

杭州国际会议中心巨型铸钢节点试验研究

为探究复杂应力状态下铸钢的受力性能,对杭州国际会议中心巨型钢框架铸钢节点进行了试验研究。通过对其进行原型结构跟踪测试,得到了节点表面各测点的应力分布及测试值。利用AUTOCAD软件建立试验铸钢节点计算模型,并采用有限元软件模拟了不同受力状态下节点的弹塑性计算分析。通过比较测点实测应力值和计算分析值,两者吻合良好,由此可以推断铸钢节点内部应力分布及大小。最后对铸钢节点的受力性能和安全性做出了评价。试验和分析结果表明该铸钢节点安全可靠,具有充足的强度储备。     

大跨复杂斜撑钢结构铸钢节点力学性能分析

大跨斜撑钢结构节点受力复杂且施工难度较大,其节点通常采用整体式铸钢节点。根据实际工程建立铸钢节点精细化有限元分析模型,研究结构施工过程中铸钢节点的力学性能和安全性能。选取四个关键施工阶段,研究施工过程中铸钢节点关键部位应力及位移,同时分析壁厚和倒角半径对铸钢节点受力性能的影响。结果表明:施工过程中,由于倒角部位截面刚度突变,部分出现应力集中现象,其余部位应力较小;施工过程中铸钢节点圆柱由于截面刚度较小,其端部变形较大。研究成果可为大跨复杂斜撑钢结构铸钢节点设计及施工提供参考。     

上海南站无柱雨棚铸钢节点试验研究

上海南站无柱雨棚铸钢节点由于其汇交杆件多,理论分析无法考虑节点制作过程中的各种缺陷。为了深入了解该节点的受力性能并确保结构在设计荷载下的安全性,根据设计要求对该铸钢节点进行了三组单向拉伸试验,并进行了精细有限元分析。通过试验与有限元分析结果的比较,验证有限元分析的正确性,并由此通过理论计算推断铸钢节点的应力状况,为设计提供数据依据。     

重庆江北机场T3A航站典型铸钢节点有限元分析

网架结构已经在建筑工程领域广泛应用,而传递网架结构内力的关键部位之一就是铸钢节点,满足网架节点的受力要求是保证网架结构安全的必要条件。重庆江北机场新建航站楼实体网架工程中的空间铸钢节点不仅空间造型各异,而且受力情况相对复杂,为此,对此网架节点进行力学性能分析。首先通过ANSYS有限元软件分析了节点区域在设计荷载作用下应力分布情况以及变形量,判断其能否满足实际工程设计要求;其次通过试验分级加载得到荷载-位移曲线和此时的应力及变形云图;然后进一步研究了节点破环时的一些特征;最后对此类异形铸钢节点使用及施工过程提出优化建议。     

中国动漫博物馆复杂铸钢节点分析与研究

铸钢节点被用于中国动漫博物馆的钢网格筒结构体系和复杂节点连接。采用有限元分析和足尺试验相结合的方法分析铸钢节点的受力性能。有限元分析通过数值分析方法揭示了节点的应力分布规律。在1.3倍设计荷载作用下,足尺试验结果与有限元结果吻合良好。根据有限元分析和试验结果,优化节点设计。在设计荷载作用下铸钢节点处于弹性工作状态。节点极限承载力大于3倍设计荷载。     

湖北省科技馆新馆长悬臂类斜拉桥结构体系复杂铸钢节点设计研究

湖北省科技馆新馆主体采用核心筒-钢桁架-预应力拉索结构,核心筒为整个结构的受力主体,在其内部设有36处复杂铸钢节点。针对铸钢节点相连杆件较多,节点区域内应力分布复杂,通过缩尺静力加载试验,研究铸钢节点受力性能。由于试验中测点数量有限及测点位置选取的局限性,很难仅通过试验全方位了解节点受力性能。本工程通过有限元模拟和试验结合对铸钢节点进行受力分析。结果表明,铸钢节点在设计荷载作用下安全且具有一定的安全储备。     

板件中间加劲的复杂卷边槽钢轴压构件弹性畸变屈曲应力的实用计算法

为了研究板件中间加劲的复杂卷边槽钢轴压构件畸变屈曲临界应力的简便计算方法,应用有限条分析软件CUFSM对冷弯薄壁板件中间加劲的复杂卷边槽钢以及腹板中间V型加劲的复杂卷边槽钢共90个轴压构件进行数值模拟,分析各参数对构件弹性畸变屈曲临界应力的影响。经拟合分析,得出针对板件中间加劲的复杂卷边槽钢、腹板中间V型加劲的复杂卷边槽钢轴压构件的弹性畸变屈曲临界应力的简化计算公式,并验证该公式的有效性。     

大跨空间轮辐式弦支桁架结构施工过程监测与模拟分析

大跨空间轮辐式弦支桁架结构施工过程复杂,不同施工方案及阶段结构刚度和荷载变化对结构安全影响不容忽视,但目前国内外对大跨空间结构多进行施工成型后的静力分析,缺乏对复杂结构施工过程中的受力监测与分析。为研究西安某体育馆大跨空间轮辐式弦支桁架结构在不同施工阶段的受力与变形性能,采用有限元程序MIDAS/Gen模拟该大跨空间结构旋转累积滑移施工过程的8个不同阶段,对辐射状倒三角桁架、加强桁架及“Y”型格构柱三类关键构件的应力与位移进行了仿真分析,并与实际监测数据进行对比。结果表明:数值仿真模拟结果与施工实际监测数据吻合较好,验证了数值仿真模拟的可行性; 通过预测不同施工阶段结构应力变化及最不利危险施工节点,可为施工阶段健康监测系统的分区建立及关键节点布测提供思路与依据,具有实际工程意义; 大跨空间轮辐式弦支桁架结构在不同施工阶段的内力变化较大,最大竖向位移常发生于桁架中间部位的下弦,为保证施工阶段安全性,应对外环桁架竖向腹杆、中心环桁架腹杆及上弦等关键节点进行重点监测及预警,避免施工阶段构件受损,保障施工安全。     

华润总部大楼多柱交叉钢节点设计

华润总部大楼，建筑高度400m，外形酷似“春笋”，采用筒中筒结构。为与建筑外形相协调，结构外筒为斜交钢网格，局部楼层存在较为复杂的多柱交叉节点。从传力路径入手，详细介绍了底层柱交叉节点的设计和验证过程，包括节点区板件连接方案的选择、板厚的优化与确定、以及节点的细部构造等。为降低加工和安装的难度，对节点构造进行的简化会使节点产生附加内力。在工程中，节点区面板的处理使得节点区承受附加弯矩，其引起的次应力约占到初始应力的40%，设计中不容忽视。验证性试验结果表明，有限元分析结果与试验结果一致，证明节点设计基本合理，在设计荷载作用下节点处于弹性工作状态，可有效传递荷载。研究表明，复杂节点设计应全面分析其传力路径的可靠性和细部构造对节点的影响，方能确保设计安全。     

Load carrying capacity of composite beams prestressed with external tendons under positive moment

Tests have been carried out to study the ultimate moment and incremental tendon stress of steel-concrete composite beams prestressed with external tendons under positive moment. It appears that adding prestressing by external tendons of the composite beams can significantly increase the yield load and the ultimate resistance of the beams. The deflection at the serviceability state is also reduced. However, a substantial incremental stress will develop in the tendons at the ultimate state. On the basis of the compatibility of the tendons and the composite beam at the anchorage section, and equilibrium of the internal force, the neutral axis equation of the composite beam section at the ultimate state is derived. The simplified expressions for the ultimate incremental tendon stress related to the ultimate span/deflection value for four typical external tendon cases are developed. The results compare well with the test results and the finite element analysis. A simplified method for predicting the ultimate incremental tendon force and the load carrying capacity of the composite beams prestressed with external tendons is proposed.     

高耸钢管塔的节点应力分析

在高耸钢管塔结构设计中，常规的钢管节点简化计算理论过于粗糙，使设计人员不能了解节点局部区域的受力状态，从而在设计中无法准确把握结构设计的安全系数。因此，以一个钢管塔的初步设计为例，应用有限元软件分别采用板壳单元、实体单元两种计算模型对钢管节点的局部应力进行了分析，并与简化计算理论的结果对比，得出了一些分析结论，对该类结构的设计具有重要的实用价值。     

Simplified seismic axial collapse capacity prediction model for moderately compressed reinforced concrete shear walls adjacent to transfer structure in tall buildings

Nonseismically detailed reinforced concrete (RC) shear walls adjacent to transfer structure in tall buildings are found to have short shear spans and designed to hold considerable axial load. In a previous paper, a Modified Mohr's Axial Capacity Model was developed by the authors to estimate the axial collapse of these RC walls in seismic events, which is expressed as an axial load ratio devised based on classical Mohr's circle framework. It was noted that the previous model can be complicated and appears not suitable for direct adoption in engineering design check. Hence, in this paper, a new simplified seismic axial collapse capacity prediction model is formulated to improvise the previous model. This simplified model typifies the practical range of shear wall geometry, concrete strength, steel reinforcement stress and strain and reinforcement ratio. Simplified charts to estimate maximum shear stress are presented for quicker design check. The complex inelastic buckling stress calculation is simplified into graphs and design equations. A knife‐edge feasible solutions zone is defined, expressed as an inequality function of axial‐to‐shear capacity ratio and additional axial stress induced by lateral shear. Recommendations are made based on results obtained from Genetic Algorithm search and further justified by parametric studies.     

基桩下伏矩形溶洞稳定性分析

为给出桩端荷载作用下矩形溶洞稳定性分析方法,首先,提出了符合岩溶区桩基承载特性的简化计算模型;其次,基于复变函数理论,给出了任意矩形溶洞映射函数的确定方法,并求得了任意矩形溶洞在重力作用下的地层应力,同时依据Mindlin解答求得了桩端荷载作用下的地层应力;然后,将矩形溶洞在重力作用下的应力场与桩端荷载作用下的应力场进行叠加,得到了桩端荷载作用在含矩形溶洞地层中的应力场,在此基础上,以Hoek-Brown破坏准则为判别依据,对桩端荷载作用下矩形溶洞稳定性进行分析;最后,通过数值方法及工程实例对本文计算方法进行验算。结果表明:理论计算结果与数值结果、工程实际情况均吻合良好,对岩溶区嵌岩桩的设计计算有一定的参考价值。     

装配式临时看台支承结构节点刚度研究

对装配式临时看台节点的抗弯、抗拉和抗压承载力进行了多组试验,研究探讨节点的力学性能,得到了其极限承载力、破坏模式及荷载-位移曲线,在此基础上给出了节点的简化计算模型,并通过对整体格构柱的有限元和加载试验分析,验证了节点简化模型的正确性。     

不同应力路径下红粘土的力学特性

红粘土的力学特性与土体中应力变化过程、应力状态有关，常规的直剪试验、三轴试验并不能真实地反映天然土层的初始应力状态、应力-应变和强度规律。采用不同应力路径试验以模拟土体在实际受荷过程中的应力．应变过程，结合试验结果分析了红粘土的力学特性。研究结果说明，在工程实践中应根据实际的受力情况、应力状态来确定相应的应力路径，以正确、合理地测定红粘土的力学参数。     

大跨度屋盖结构的等效静风荷载

采用完全二次型组合(CQC)方法可以对复杂大跨度屋盖结构的风振响应做精确的分析,但由于此类结构存在模态密集、模态间耦合等问题,在等效静风荷载(ESWL)计算方面,适用于高层建筑结构顺风向抖振分析的阵风因子法对于此类结构并不适用,故ESWL的计算要复杂得多。本文结合刚性建筑模型的风洞同步多点测压试验,提出了测点影响系数(TIC)方法实现了测点风压系数向结点荷载的快捷转换,在采用CQC方法精确分析结构风振响应的基础上,将模态响应进行组合而形成一组等效的时变荷载,从而将原来复杂的动力学问题转换为简单的准静态问题,最后应用荷载响应相关(LRC)方法计算了结构的等效静风荷载。本文方法适用于任意复杂结构的ESWL计算,将其应用于某奥运场馆的风振分析和ESWL计算,结果显示了这种方法的有效性。