钢结构热点探析柱壁板厚度小于16 mm时箱型柱为何不能用内隔板?

1 问题引入 GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》(简称《规范》)第 8. 3. 4 条指出,箱型柱内隔板采用电渣焊时,柱壁板厚度不宜小于16 mm,小于16 mm时要改用工字型柱或采用贯通式隔板. 这意味着,当柱壁板厚度小于 16 mm 时,箱型柱不能用内隔板,这是什么原因?     

浅析箱形柱与其内隔板熔嘴电渣焊的工艺

主要针对箱形柱的制作工艺,以及箱形柱制作中的主要工序内隔板、内隔板挡板、衬板等关键部位的零部件加工及几何尺寸的控制进行了分析研究,其中箱形柱隔板与壁板的焊接采用了熔嘴电渣焊技术,运用这一技术使得箱形柱的焊接质量满足了焊接设计要求。     

箱型柱电渣焊工艺

郑州裕达国贸扩建大厦为高层建筑钢框架体系,框架柱采用焊接箱型柱。框架柱截面尺寸多为800mm×800mm和700mm×700mm两种,钢板厚度为36mm和40mm。由于工程大部分采用焊接箱型柱,且箱型柱内部隔板多,焊接质量要求高;箱型柱隔板焊接难度大,电渣焊隔板均要求全熔透,不易控制。为了解决以上问题,从制作工艺、焊接工艺、材料等方面制定解决问题的处理方案。按要求、措施对其过程进行质量控制,最终所有隔板的电渣焊均未出现熔渣外溢,探伤抽查焊缝质量完全满足规范要求,隔板焊接质量得到有效控制。     

节点域箱形加强式工字形柱弱轴连接钢框架的力学性能和经济性分析

在钢框架结构设计中,提出一种新型节点域箱形加强式工字形柱弱轴连接方式。为了考察该连接在8度抗震区6层以下钢框架结构的适用性,结合6层工程实例和3层工程模型,对采用节点域箱形加强式工字形柱弱轴连接和传统箱形柱内隔板式连接的钢框架力学性能和经济性以及单调荷载和循环荷载作用下的连接承载能力做了对比分析。结果表明:对于8度抗震区6层以下钢框架,采用节点域箱形加强式工字形柱弱轴连接钢框架的力学性能和经济性都优于传统箱形柱内隔板式连接钢框架;节点域箱形加强式工字形柱弱轴连接在单调荷载和循环荷载作用下的承载能力也略强于传统箱形柱内隔板式连接。     

高层钢结构管极熔嘴电渣焊技术

论述了管极熔嘴电渣焊的焊接原理、焊接材料及工艺过程,并进行钢板对接焊接工艺评定试验,成功用于箱形柱隔板的焊接。     

箱形柱-工形梁端板连接节点试验研究

预制装配式钢框架中箱形柱与工形梁之间采用螺栓连接会存在一定的施工困难,为此,提出了一种箱形柱与工形梁之间采用端板连接的节点形式及其3种预制方法,进行了1个足尺节点试件的单调加载试验和3个分别采用侧面开窗、正面开窗和中间截断预制方法的足尺节点试件的循环加载试验。测得了加载过程中各节点的弯矩、转角、层间位移角和主要截面的应变分布,分析了该种节点的承载力、刚度、转动性能、耗能能力和失效模式,对比了3种不同预制方法对节点受力性能的影响。研究结果表明：采用不同预制方法的节点,其力学性能相似,都具有较大的转动刚度和延性,节点转角主要受端板相连的柱壁板的鼓曲影响;所采用的3种预制加工方法均可以满足节点抗震设计要求,但在实际工程中建议优先采用性能更好的侧面开窗或中间截断加工方法。     

箱形柱内套筒式全螺栓拼接节点试验数值模拟

在4个箱形柱拼接节点低周往复加载试验研究基础上,采用ABAQUS有限元软件对4个箱形柱拼接节点的低周往复试验进行模拟分析,得到了节点的承载力、力-位移滞回曲线、骨架曲线和刚度退化规律。对比数值模拟结果与试验结果表明:在滞回曲线、骨架曲线、刚度退化和应变变化方面,数值模拟结果与试验结果吻合较好,箱形柱内套筒式全螺栓拼接节点在保证与柱焊接拼接节点相近的节点力学性能基础上实现了钢框架竖向试件的高效连接和绿色建造。     

内置钢管混凝土箱形柱压弯强度分析

采用ANSYS有限元程序,模拟分析内置钢管混凝土箱形柱压弯承载力极限值,与有关规程计算值比较表明,精度较高。进而,通过对两个系列共18个柱试件的非线性有限元分析,探讨了钢管厚度和荷载偏心距对柱压弯承载力的影响机理,得出的结论可供工程设计和施工参考。     

扭曲变形折曲线火焰矫正探讨

箱型柱等构件由于在埋弧焊、电渣焊及加焊隔板等工序影响下发生变形,在多工序过程中为避免变形积累,因部件组装以后其变形形式多样且复杂,宜采用折曲线火焰矫正法。     

Q460高强钢焊接箱形柱轴心受压极限承载力参数分析

为研究现有钢结构设计规范是否仍适用于高强钢中厚板焊接箱形柱的设计,对Q460钢轴心受压柱的极限承载力进行了参数分析。采用数值积分法,并与有限元程序ANSYS的数值计算结果作进行对比。数值模型考虑了1/1 000柱长的初始弯曲及由相应截面尺寸残余应力试验提出的残余应力分布简化模型。试件的主要参数为截面宽厚比（7.8~17.2）与柱长细比（10~130）。计算结果表明：考虑相同初始缺陷的有限单元法与数值积分法所得计算结果吻合较好;与普通强度钢柱相比,初始几何缺陷对高强钢焊接箱形柱的极限承载力影响降低,柱的稳定系数提高;残余应力降低柱的稳定系数,但其影响效应随长细比变化。参数分析结果与现有规范计算结果对比表明,中厚板Q460高强钢焊接箱形柱,当宽厚比b/t≤20时,可采用高于普通强度钢柱的b类柱子曲线。     

建筑钢结构箱形柱的大热输入焊接

介绍了建筑钢结构箱形柱用１～３根焊丝大热输入埋弧焊一道焊完成超厚板角接头的焊接和隔板用非熔嘴上升式电渣焊,大大的提高了焊接效率和质量,将有助于促进我国建筑钢结构焊接技术的发展．     

加劲肋对焊缝区域应变模式的影响

通过试验和数值分析对工字形梁和箱形柱焊接连接的性能进行探讨,以获得加劲肋和柱翼缘厚度对连接耗能性能的影响。采用有限元法对试验构件进行了建模和分析,并将结果与全尺试验对比。考虑了各类加劲肋的影响,包括:柱加劲肋、侧向加劲肋、翼缘顶部和底部加劲肋。评测了各种加劲肋在塑性变形控制和连接耗能性能方面的贡献。     

箱形柱内套筒式全螺栓拼接节点拟静力试验研究

提出一种箱形柱内套筒式全螺栓拼接节点构造,该柱拼接节点采用法兰柱座实现竖向装配,柱座内设八边形内套筒用以提高节点刚度及抗弯、抗剪能力,设计并完成了4个箱形柱拼接节点的拟静力试验。试验结果表明:设计合理的柱全螺栓拼接节点具有与普通焊接节点一致的力学性能。内套筒的设置能够提高柱全螺栓拼接节点的承载力、刚度和耗能能力。一定范围内,内套筒的长度越长,柱拼接节点的承载力和刚度越高,耗能能力越好。     

圆弧扩大头隔板贯通式箱形柱-H型钢梁异型节点抗震性能试验研究

对5个圆弧扩大头隔板贯通式箱形柱-H型钢梁异型节点和1个基本型异型节点进行低周往复循环加载试验,研究圆弧扩大头构造对隔板贯通式箱形柱-H型钢梁异型节点在强震时的破坏模式、承载力、塑性转角、滞回性能、骨架曲线、刚度退化和耗能性能等抗震性能的影响规律。试验结果显示,基本型异型节点在刚度较大、几何变化剧烈(应力集中严重)的大截面梁翼缘对接焊缝侧边开裂,节点的塑性转角约为0.015rad,达不到FEMA要求的0.03rad。圆弧扩大头异型节点在隔板圆弧扩大区形成塑性铰,节点的塑性转角达到0.033~0.044rad,承载力和耗能性能较基本型异型节点分别提高41.7%~53%和173%~500%。隔板圆弧扩大区屈曲、对接焊缝延性拉断、贯通式隔板与柱壁板间焊缝剪切破坏、梁腹板焊接孔开裂是圆弧扩大头异型节点的主要破坏模式。隔板圆弧扩大头构造和梁翼缘对接焊缝移至远离节点区的措施,缓和了节点区焊缝过于密集和焊接热影响区的交叉影响,规避了梁翼缘对接焊缝处的几何突变(应力集中)和过早脆断。此次试验的隔板贯通式箱形柱-H型钢梁异型节点,大截面梁均先于小截面梁断裂,且均未出现以往内隔板式节点试验中常见的柱壁板间焊缝撕裂现象。     

钢管混凝土柱壁板为何要求全熔透焊接?

1 问题引入 一般方钢管壁板间焊缝除梁上、下500～600mm之间范围采用完全熔透焊缝外,其余壁板之间都采用部分焊透焊接,而 GB 50017—2017《钢结构设计标准》(简称《新钢标》) 15. 2. 1 条规定,当矩形钢管混凝土构件采用钢板或型钢组合时,其壁板间的连接焊缝应采用全熔透焊缝.钢管混凝土柱壁板为何要求全...     

弯扭幕墙柱施工技术

北京大兴国际机场旅客航站楼及综合换乘中心指廊内庭院幕墙柱为弯扭箱形柱,针对箱形柱跨度大、重量重、施工场地狭窄等难题,通过合理分段及机械站位和支撑设计,使施工质量受控,满足各项设计要求。     

折线隔板加强的箱形柱-翼缘削弱箱形梁与H形梁节点抗震性能试验研究

对5个折线隔板加强的隔板贯通式箱形柱-翼缘削弱箱形梁与H形梁异型节点和1个基本型隔板贯通式异型节点进行拟静力试验,研究折线隔板扩大头和箱形梁翼缘削弱型隔板贯通式箱形柱-箱形梁与H形梁异型节点的破坏模式、滞回性能、承载力、塑性转角、刚度退化和耗能能力等。试验结果表明:基本型异型节点在几何尺寸变化剧烈(应力高度集中)的箱形梁翼缘对接焊缝侧边开裂,节点的塑性转角约为0.014 rad,达不到FEMA要求的0.03 rad;折线隔板扩大头异型节点的塑性转角达到0.032~0.046 rad,承载力和耗能能力较基本型异型节点分别提高22.2%~64.3%和6.32~9.94倍;箱形梁翼缘与隔板对接焊缝断裂、隔板与柱壁板间焊缝剪切撕裂是折线隔板扩大头异型节点的主要破坏模式;试验的隔板贯通式箱形柱-箱形梁与H形梁异型节点显示,刚度较大的箱形梁翼缘对接焊缝均先于H形梁断裂。     

高强钢焊接箱形柱轴心受压极限承载力试验研究

为了研究高强钢中厚板焊接箱形柱的极限承载力,以11mm厚国产Q460高强钢中厚板制作了7个焊接箱形柱进行轴心受压试验。试件共包含宽厚比8、12、18三种截面,长细比分别为35、50、70。根据试件的实测尺寸、钢材的力学性能建立有限元模型,以初始缺陷的形式考虑了试件的初始挠度、初始偏心及焊接残余应力,分析预测了试件的极限承载力。试验结果表明,高强钢焊接箱形柱稳定系数采用GB 50017-2003《钢结构设计规范》中的c类截面柱子曲线偏保守,试验结果平均曲线更接近b类截面曲线,但仍需进一步验证。分析结果表明,考虑了初始缺陷的有限元模型可准确预测柱的极限承载力,可以作为试验数据的补充。     

钢骨箱形柱内横隔板采用改良型电热熔渣焊细部及梁翼板高程差对梁柱接合抗震性能的影响

电热熔渣焊(Electro-slag Welding,ESW)为钢骨箱形柱制作柱内横隔板最有效率的焊接方法之一,因此台湾钢骨建筑结构的箱形柱构件广泛采用ESW作为柱内横隔板与柱板连接的焊接方法。由过去实尺寸梁柱接合试验研究成果发现,箱形柱内横隔板采ESW与柱板连接的梁柱接合抗震性能可靠度不佳,在未发展充分非弹性变形前发生破坏的几率较高。进一步针对ESW焊道制作与质量检测的相关研究也显示,传统ESW焊道的制作与检测质量仍有改善空间,并提出喇叭形扩大孔的ESW熔池改良细部。该研究共进行4组实尺寸梁翼盖板式增强型梁柱接合试验,研究参数包括梁翼板与箱形柱内横隔板的偏心、ESW焊接熔池细部与荷载历时。试验结果显示,若梁翼板未偏心且ESW焊道制作良好的试件,可提供5%rad层间位移角的变形容量。当梁翼板与柱内横隔板高程偏心1倍梁翼板厚度时,采用传统矩形ESW熔池细部的梁柱接合试件,其层间位移角约降至3%rad;箱形柱板与内横隔板连接的ESW采用改良喇叭形熔池细部的梁柱接合试件,具有5%rad以上层间位移角的抗震性能,甚至可高达8%rad而不会发生断裂。     

深圳国际会展中心项目大截面斜四边形空间弯弧构件制作工艺

针对80mm厚大截面斜四边形空间弯弧构件,采用三辊压制弯曲成型,使用专用靠模控制压制精度。考虑箱体渐变角度的特点,合理设计主体焊缝坡口形式,确保根部焊接质量同时满足截面形体要求。开发电渣焊夹板端头切斜坡同时加装玻璃纤维软衬垫工艺,保证电渣焊夹板与弧形壁板密封顶紧。通过分段预拼装控制结构整体线形。