爆炸荷载作用下平板网架结构破坏倒塌分析

主要研究4种不同柱布置形式的平板网架结构在受到室外爆炸荷载作用时的动态响应行为和破坏倒塌模式,并分别计算不同边柱作为爆炸荷载受力柱时的极限爆炸压强。采用Johnson-Cock修正模型模拟在爆炸荷载作用下低碳钢材料的本构关系,综合考虑钢材塑性强度强化、应变率效应、物理损伤等力学特性。利用有限元显式求解器和相应辅助子程序实现对平板网架结构在爆炸荷载作用下结构响应、破坏和倒塌过程的数值模拟。研究表明,柱布置方案对平板网架结构的抗爆能力影响明显,且不同边柱受爆条件下平板网架结构的抗爆性能存在差异。     

爆炸地震波与空气冲击波联合作用下网架结构动力响应

利用ABAQUS有限元软件对某网架结构分别在爆炸地震波单独作用、空气冲击波单独作用和两者联合作用下的动力响应进行数值模拟,分析这三种荷载工况对网架结构动力响应的影响,并进行爆炸地震波的频谱特性分析和网架结构的自振特性分析。结果表明:爆炸地震波具有频带宽和高频成分丰富的特点;爆炸地震波单独作用对网架支承柱和网架杆件的内力影响显著;爆炸地震波和空气冲击波联合作用下,结构的动力响应并不是两者单独作用下动力响应幅值的简单累加,其中空气冲击波对结构动力响应的影响占主导地位,但是爆炸地震对结构动力响应的贡献不可忽略。     

边界条件对平板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的基础上,进一步分析了两向正交正放网架、斜放四角锥网架和正放抽空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建立了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,对不同支座布置、温度场及荷载条件下的网架结构全过程反应进行了分析。结果表明,温度场非均匀性是导致网架结构杆件相互约束的主要因素,随着温度场非均匀性系数η的减小,各型网架结构的临界温度呈下降的趋势;在相同的温度场和支座布置条件下,随着荷载比的减小各型网架结构临界温度呈升高趋势;根据不同类型网架的传力特点,释放网架结构在主要传力方向的约束,可以提高网架结构的抗火承载力。上述边界条件对网架结构抗火性能的影响规律,为确定网架结构抗火性能关键参数分析方案提供了理论依据。     

天然地震与爆炸地震作用下网架结构动力响应及其隔震研究

针对某网架结构,建立了非隔震、采用传统水平隔震支座和三维隔震支座的结构有限元模型,并分别对其进行自振特性分析和爆炸地震、天然地震输入下的时程分析,对比分析了各工况下结构的动力响应。结果表明:爆炸地震波具有频带宽、高频成分丰富和持时短的特点;天然地震作用下网架结构的位移和内力响应要远大于爆炸地震作用下的结构响应;采用水平隔震支座和三维隔震支座后明显延长了结构的自振周期,三维隔震支座对结构高阶振型周期的延长效果更加明显;相比水平隔震支座,三维隔震支座的隔震效果更好、通用性更强。     

喀什体育中心游泳馆钢结构设计

新疆喀什游泳馆的钢网架屋盖为矩形双坡屋面,周边支撑在泳池上方38根混凝土柱顶。钢网架与混凝土柱通过弹性球形钢支座连接,与混凝土柱相互约束,共同承担竖向荷载,抵抗水平荷载。本文介绍了钢屋盖的设计和结构特点,分析了钢结构设计中温度作用对结构的影响,进行钢结构和主体结构的整体模态分析,并从主要杆件的应力比、钢屋盖的竖向位移和支座的设置等多方面说明钢结构屋盖的安全、可靠。     

基于ABAQUS的新型钢网架支座节点分析

文章提出了一种可三向位移调节的新型钢网架支座节点,支座与混凝土柱之间采用长螺栓连接,支座底板与预埋件之间设有一对互相垂直的螺栓槽孔,可实现支座的三向位移调节。为了研究新型钢网架支座节点在实际工程当中的受力状态,运用有限元分析软件ABAQUS,按照实际受力情况对传统网架支座节点和新型网架支座节点进行了非线性受力分析。结果表明：两节点在实际荷载加载下,空心球支座应力、混凝土柱应力,以及钢筋笼应力相差不大,表明新型网架支座节点在实际工程当中能安全使用。     

钢筋混凝土梁式构件抗爆分析的改进等效单自由度方法

爆炸荷载作用下钢筋混凝土梁式构件可能会出现多种破坏模式，主要有弯曲破坏、直剪破坏和弯剪联合破坏等。现有结构构件抗爆分析方法主要考虑爆炸荷载下结构构件的弯曲破坏，对直剪破坏和弯剪联合破坏研究较少，尤其缺少快速准确的抗爆分析方法。基于等效单自由度模型理论，改进了钢筋混凝土梁抗爆分析的直剪单自由度方法，提出了直剪、弯剪联合破坏的判定准则，给出了两种破坏模式下钢筋混凝土梁动态响应的计算方法。进一步考虑爆炸荷载作用下钢筋混凝土梁的弯曲破坏、直剪破坏和弯剪联合破坏，提出钢筋混凝土梁式构件抗爆分析的改进等效单自由度方法，并给出了其分析步骤。该方法可以直接评估爆炸荷载下钢筋混凝土梁式构件的破坏模式，并计算其动态响应。通过有限元软件LS-DYNA数值模拟了不同爆炸工况下钢筋混凝土梁式构件的动态响应和破坏模式，与改进的等效单自由度方法的计算结果进行了对比，验证了提出的改进等效单自由度分析方法的正确性。     

霍尔果斯文体中心复杂连体网架计算分析

霍尔果斯文体中心文化馆屋盖采用钢网架结构,网架右侧为大悬挑结构,左侧为复杂的扭转体型网架并支撑在科技馆混凝土边柱及边梁上,形成复杂的连体网架。采用有限元分析软件建立整体模型及独立的网架模型进行对比计算,分析了两种模型的动力性能;采用时程分析法对比两种模型在地震作用下支座位移的差异;最后进行了整体模型罕遇地震下弹塑性时程分析。得到整体模型的振动周期较长且支座位移较大,确定了罕遇地震下支座处的位移量,并用于指导滑动支座的设计。     

椭圆型螺栓孔网架支座在不同拉力作用下的抗侧刚度研究

对于开椭圆形螺栓孔的网架支座节点,由于椭圆形螺栓孔的存在,使节点能提供一定的侧向“滑移”。对于主要承担竖向荷载和侧向水平荷栽的网架支座节点,这类螺栓孔的存在使支座节点的侧向荷载一位移曲线在不同的竖向荷栽作用下表现出不同的变化规律。通过大型通用有限元软件ABAQUS／Standard建立一种典型的开椭圆形栓孔的网架支座节点,利用面一面接触功能模拟螺栓与螺栓孔以及支座底板与支座垫板之间的接触。进一步研究支座节点在不同竖向拉力作用下的抗侧刚度以及不同摩擦系数对节点荷栽一位移曲线的影响。     

考虑桥式吊车作用的网架结构的研究

利用研制的程序(IFSA)就桥式吊车及其它荷载作用下的屋盖网架与框架柱共同工作时的内力、位移等问题进行了研究和探讨,得出了桥式吊车荷载对整个厂房结构的影响范围及大小.结合某造船车间的网架结构设计,对该结构在不同荷载作用下,按传统的平面结构体系、网架与柱铰接和网架与柱刚接按空间结构体系三种不同方案进行了分析比较,证明了该类结构按空间体系计算的合理性和可行性.