框架—剪力墙结构连续化计算理论的改进

本文着重论述连续化计算理论中刚接体系与铰接体系的对应关系。对于刚接体系引进总剪力墙广义剪力,形成连续化计算理论中的两种广义剪力概念;对刚接体系与铰接体系给出了不同的框架计算图形。明确两种体系的对应关系,有助于对某些含混问题的分析。     

论刚接板(梁)法荷载横向分布系数计算方法的不足

对于同一座整体式板桥或刚接梁桥,采用刚接板(梁)法计算得到的荷载横向分布系数最大值往往比铰接板(梁)法的结果要大,它表明整体式板桥或刚接梁桥横向整体受力性能不如铰接式板桥或铰接梁桥。显然,这是不合理的。针对这一问题,通过理论分析和数值计算,指出了刚接板(梁)法计算方法存在的不足是在理论推导过程中忽略了沿桥跨方向分布的另外一个弯矩,该弯矩对刚接梁桥沿桥跨方向的变形和弯矩有较大的影响。     

钢结构有限元计算的精细模型建立

为了克服传统钢结构节点有限元模拟中按照一定的标准将其简化为铰接、刚接和半刚接节点进行处理而与事实不符的情况,基于钢结构节点的实际构造形式建立了精细的有限元模型,并和过去简化处理方式的计算结果进行详细的对比.结果表明,该方法计算结构节点应力和变形情况比较接近实际情况.     

转换层刚接和铰接对结构抗震性能的影响

对某制氢化工厂厂房转换层进行刚接和铰接工况下的地震反应谱对比分析。结果表明,转换层分别采用铰接和刚接方案时,结构的动力特性规律基本一致,但铰接比刚接的刚度略低,使得结构的基本周期变长,抗震性能略微下降;铰接方案对转换层位移影响较大,该方案使转换层及底层混凝土柱子的剪力和弯矩减小,部分柱子轴力略有提高,改善了其受力性能。     

方钢管混凝土柱-钢梁节点形式探讨

方钢管混凝土柱-钢梁节点的结构性能直接影响钢管混凝土结构在住宅建筑工程中的推广和应用，为了使设计人员对方钢管混凝土柱-钢梁节点形式有一个较为全面的了解，本文按铰接、半刚接和刚接三种节点类型分别介绍了目前常用节点的构造型式和受力特点，并简要介绍了刚接节点的研究现状，在此基础上提出了两种新型刚接节点-隔板贯通式节点和外肋环板节点，最后结合工程建设中的实际情况，对方钢管混凝土柱-钢梁节点今后的研究方向提出一些看法和建议。     

半刚接钢框架稳定分析中柱的计算长度取值研究

根据钢框架稳定设计中柱子计算长度的概念，研究了钢框架中梁柱节点半刚接柱的计算长度系数取值问题，采用螺旋弹簧模拟梁柱节点连接的半刚性，考虑了梁柱间的相对转角关系，通过引入梁柱线刚度比修正系数的计算方法，推导了有侧移和无侧移半刚接钢框架柱计算长度系数的修正公式．研究结果表明：受节点半刚性影响，半刚接钢框架柱的计算长度系数比按刚接考虑的计算长度系数增大，增大范围约在6％～9％左右；框架柱除底层外，其上下两端与横梁的连接基本是半刚接的形式，按横梁有侧移考虑，柱的计算长度系数比柱两端按照刚性节点计算出的计算长度系数值增大了9％左右．由此可见在钢框架的稳定分析和设计中，应考虑梁柱节点采用半刚接的连接形式对框架柱的稳定性产生的不利影响．     

半刚性节点钢框架系统的强度可靠性分析

为了更为准确地评估钢框架系统可靠性,将实际的半刚性连接节点视为转动弹簧单元,推导了半刚性梁元节点失效的减缩刚度矩阵和等效节点力公式.采用分枝限界法研究了半刚接框架的系统强度可靠性,并与刚接和铰接结构进行了对比.算例表明,含有半刚性节点的主要失效路径和失效概率发生了较大变化,其系统可靠性介于刚接与铰接结构之间,节点刚度对钢框架系统可靠性的影响较大.     

节点半刚性对装配式框架的内力影响分析

通过螺旋弹簧模拟节点连接的半刚性,推导了在节点转动刚度K不同时的单元刚度矩阵,并建立了装配式框架在竖向荷载作用下内力计算方法。研究表明:在节点半刚性的影响下,梁端弯矩有所降低,而跨中弯矩增加;当梁的线刚度与节点相对刚度之比ψ0.033时,可按刚接计算框架内力;当ψ4.02时,可按梁柱铰接来计算;当0.033≤ψ≤4.02时,则需考虑节点半刚性对框架内力的影响。     

方钢管混凝土柱-钢梁节点形式探讨

方钢管混凝土柱-钢梁节点的结构性能直接影响钢管混凝土结构在住宅建筑工程中的推广和应用.为了使设计人员对方钢管混凝土柱-钢梁节点形式有一个较为全面的了解,本文按铰接、半刚接和刚接三种节点类型分别介绍了目前常用节点的构造型式和受力特点,并简要介绍了刚接节点的研究现状.在此基础上提出了两种新型刚接节点-隔板贯通式节点和外肋环板节点,最后结合工程建设中的实际情况,对方钢管混凝土柱-钢梁节点今后的研究方向提出一些看法和建议.     

吊点刚接核筒式悬挂结构动力特性分析

对悬挂结构研究所广泛使用的吊点铰接的层间剪切模型进行了改进，建立了中央核筒式把吊点改为刚接的高层建筑悬挂结构体系的新的计算模型，利用奇异函数推导了结构的侧移刚度矩阵，并进行了动力特性分析．分析结果表明所建立的模型能很好地反映结构的性质．     

高强钢芯筒-螺栓连接钢管柱节点静力性能试验

为解决现有钢管柱节点单边螺栓锚固不足和操作复杂的问题,提出高强钢芯筒-螺栓连接副装配式节点,连接副由内置于钢管柱的高强钢芯筒和常规高强螺栓组成.为考察这种新型节点的静力性能,对6个1∶1足尺钢管柱框架边节点进行单调加载试验,研究变量为钢芯筒类型、筒壁厚度、螺栓直径、钢梁端板厚度.重点分析节点关键部位的应力变化、变形能力、破坏模式、螺栓拉力和节点类型.结果表明:试件均为半刚性节点、梁端塑性铰破坏机制,封闭型芯筒厚度与螺栓直径相当时可以满足梁柱刚接的强度条件;节点域变形很小可以忽略,芯筒转动变形对节点转动影响不超过10%;钢梁端板与柱的间隙随着芯筒厚度减小而快速增长,螺栓有拔出趋势,连接副的抗拉设计值可按钢板螺纹抗拉承载力的70%取用.     

Experimental research on ultimate bearing capacity of grouted-round-steel-tube N-joint

As an important structural member in self-supporting concrete floor during construction,encased steel truss-concrete composite beam has brilliant prospect in outer-jacketing structures for adding stories or mega frame structures.Compared with encased angle truss,encased round steel tube truss can facilitate layout of itself in column and facilitate layout and anchorage of prestressed reinforcement placed horizontally.N-joint is wildly used in encased steel truss.For cave-in failure easily occurs in hollow steel-tube joint,the idea that the chord is grouted to increase cave-in bearing capacity of hollow tube is proposed.Test results of 8 grouted-round-steel-tube N-joints from the beginning of loading to failure are reported.Mechanical property and failure mode of this kind of truss joint are analyzed,and the formulas of ultimate bearing capacity of the joint corresponding to different failure modes are established.All these can provide basic data for spreading encased steel truss-concrete composite beam.     

简支跨方钢管桁架次应力有限元分析

以有限元软件ANSYS为平台,建立了26榀节点理想铰接和节点具有一定刚性的简支跨方钢管桁架模型,对比分析了对应不同的几何参数、次应力的分布状况以及次应力对结构整体受力性能的影响.结果表明,某些杆件的次应力已达到一定数值,且随几何参数的改变,呈现一定的变化规律,在设计时应予以考虑.     

考虑钢-砼接触特征的CFST管节点热点应力分析

为研究不同钢-砼界面接触特征下钢管混凝土桁架焊接管节点局部应力分布及热点应力集中系数,以钢管混凝土桁架Y型焊接管节点（主管与支管夹角θ=60°）为研究对象,利用ANSYS有限元软件,选择其Solid45、Mass21、Targe170和Conta173单元建立管节点有限元模型,引入非线性面-面接触关系模拟局部变形导致钢管与内填混凝土之间发生相互挤压或脱离,计算得到钢管与内填混凝土接触间隙、侵入深度、法向接触应力和切向摩擦应力等局部接触变形及应力状态。分析了3种摩擦系数下(0,0.35,0.60),主管及支管的热点应力集中系数（SCF）分布。研究结果表明：主管焊趾处热点应力SCF在冠跟处出现最小值,在鞍点和冠趾之间的中点出现最大值;与主管相比,支管SCF总体较小,冠跟处出现最小值,鞍点和冠趾之间出现最大值。支管轴向拉力作用下Y型管节点焊缝附近钢、砼相互脱开,冠点附近比鞍点附近脱空区域大,鞍点脱空区域外围是钢管和混凝土接触挤压最剧烈区域,接触法向压力最大,混凝土对钢管支撑作用最明显。摩擦系数对管节点热点应力集中系数分布趋势影响很小,对SCF最大值有一定影响。     

矩形钢管混凝土桁架节点的研究与进展

矩形钢管混凝土桁架节点的研究是钢管混凝土向大跨、空间方向应用的关键之一。对矩形钢管混凝土桁架节点的基本类型、破坏模式以及现阶段研究成果和存在的问题进行了介绍与探讨,为其进一步的研究提供一定的参考。     

考虑杆件弹性和三维间隙铰机构动力学研究

为了能准确预测太空中可展机构的展开性能,在动力学模型中同时考虑杆件弹性和三维间隙铰的影响．间隙铰通过“T”字形杆件模拟,接触力采用非线性弹簧阻尼模型,分别考虑理想铰、三维间隙铰以及杆件弹性3种情况对可展桁架的一个单元进行展开过程数值仿真分析．设计了一个桁架单元装置,通过实验初步验证杆件弹性和间隙铰对机构动力学的非线性影响．分析结果表明间隙铰中存在径向和轴向碰撞接触力,轴向碰撞接触力影响桁架平面外稳定性,杆件弹性振动效应使能量发生转移,减小了最大碰撞接触力,加剧了轴套和销轴之间的碰撞接触次数．     

复杂空间屋架钢结构的安全性分析

对复杂空间屋架钢结构进行了两种模型分别在三种不同工况下的静力有限元分析,并通过与该空间钢结构的现场观测结果相对比,判断整个钢结构体系的受力薄弱部位并对结构进行缺陷分析,最终对结构的安全性做出鉴定.     

角钢-双T型纵横梁拼接节点承载特性研究

拼接节点作为钢桁架结构重要的连接部位,其承载力和刚度是影响钢桁架整体结构安全性和稳定性的重要因素。本文结合大直径钢桁架筒仓施工支撑平台设计提出两种角钢–双T型纵横梁拼接节点的拼接形式,为研究其承载特性,采用静力加载试验和有限单元法,对这两种拼接节点进行研究,分析相同受力和相同约束等条件下带腹板连接板拼接节点和带腹板端板拼接节点的抗弯刚度、极限荷载及破坏模式,以确定较合理的角钢–双T型纵横梁拼接节点的拼接形式,实现大直径钢桁架筒仓施工支撑平台的装配化施工。研究结果表明：相同约束条件下,当荷载达到150 kN时,试验测得带腹板连接板拼接节点的位移比带腹板端板拼接节点的位移小–1.73%,且其抗弯刚度比带腹板端板拼接节点高8.76%。采用有限单元法对带腹板连接板拼接节点和带腹板端板拼接节点进行数值模拟,当荷载达到极限荷载200 kN时,带腹板端板拼接节点塑性变形较大,最后带腹板端板拼接节点先于构件发生剪切破坏;当荷载达到极限荷载220 kN时,带腹板连接板拼接节点塑性变形较大,最后构件先于带腹板连接板拼接节点发生压屈破坏。带腹板连接板的拼接节点更符合“强节点弱构件”的节点设计原则,满足大跨度钢桁架节点拼接要求,其研究成果为钢桁架整体结构性能的研究提供理论依据。     

核心筒墙体与钢桁架梁弦杆连接性能试验研究

为研究内藏钢桁架混凝土核心筒墙体与钢桁架梁弦杆连接性能,结合大连国际会议中心工程,进行了4个不同构造1/2缩尺的核心筒墙体与钢桁架梁弦杆连接节点在单向重复荷载下的工作性能试验研究.分析了各试件的承载力、刚度、延性及破坏特征,进行了核心筒墙体与钢桁架梁弦杆连接节点处墙体抗平面外变形的承载力计算,计算结果与实测结果符合较好.研究表明:本研究的核心筒墙体与钢桁架梁弦杆连接节点构造合理,满足其节点受力要求.