大连维多利亚广场矩形钢管混凝土构件设计研究

大连维多利亚广场A塔楼外框采用矩形钢管混凝土柱。介绍了矩形钢管混凝土柱的设计分析方法及节点构造等内容;重点探讨了矩形钢管混凝土柱在地下室部分的设计与构造以及伸臂桁架等关键节点的传力构造,并采用有限元软件对关键节点进行分析;最后阐述了矩形钢管混凝土的施工及检测方法。通过理论分析及工程实践,证明矩形钢管混凝土柱承载力高、抗震性能优越、施工方便,在超高层结构中具有一定的优势。     

设置传力构件的矩形钢管混凝土柱轴压性能分析

采用有限元软件ABAQUS,对不考虑钢管壁与核心混凝土的粘结,只设置传力构件的矩形钢管混凝土轴压柱进行研究分析。分析核心混凝土及钢管壁的轴力-竖向位移曲线,得出设置传力构件的矩形钢管混凝土柱的轴力-竖向位移曲线及混凝土工作承担系数。通过对轴压作用下设置传力构件的矩形钢管混凝土柱性能的研究分析,验证了可采用CECS159∶2004《矩形钢管混凝土结构技术规程》的相关规定对设置传力构件的矩形钢管混凝土柱的轴压承载力进行计算。     

钢管混凝土柱节点试验及非线性分析

针对某地下车站主体结构中应用的钢管混凝土柱-型钢混凝土梁加强环式节点,根据相似原理对其进行静力试验研究,通过试验了解此节点的承载能力和破坏机理;进而利用ANSYS有限元分析软件对此试件进行了非线性数值模拟,对试验和理论结果对比研究分析表明,该节点传力路线明确,受力性能良好,满足"强节点,弱构件"的设计要求。     

带钢暗梁的板柱结构边节点抗弯性能研究

板柱结构以其传力途径简捷、布置灵活等优势,在工程中得到了广泛的应用,但其也存在容易发生冲切破坏等不足。目前的研究主要集中在板柱结构中柱节点,关于边节点的研究则相对较少,但边柱对结构安全同样至关重要。首先建立了带钢暗梁的钢筋混凝土空心楼盖-钢管混凝土柱边节点有限元模型,并与其他学者的试验结果进行对比,验证了有限元模型的准确性。采用验证过的有限元模型,分析了混凝土楼板厚度、楼板混凝土强度、钢暗梁翼缘宽度等参数对节点抗弯性能的影响。研究结果表明：参数变化对正、负弯矩区的影响不同,楼板厚度、钢暗梁翼缘厚度、强度和高度的增大可以提高节点的抗弯承载力,但是过厚的楼板和楼板混凝土强度的提升会降低节点变形能力;方钢管厚度和轴压比的变化对节点抗弯性能影响不大。     

钢牛腿式钢管混凝土柱与型钢混凝土梁节点试验研究

超高层钢结构建筑采用钢管混凝土柱是目前较为常用的一种结构形式,与钢管混凝土柱连接的梁有钢梁、劲性梁或混凝土梁等多种方式。目前钢管混凝土柱与型钢混凝土梁节点的研究较少,针对钢牛腿式钢管混凝土柱与型钢混凝土梁的连接节点,对受力性能进行了1∶2缩比例的试验研究,同时采用了ANSYS有限元软件进行分析。结合试验结果和有限元分析结果,研究了该节点的受力特性,结果表明,该节点有很好的极限承载力和抗震性能。     

轴压作用下矩形钢管混凝土柱性能研究

为对比分析设置不同传力构件对矩形钢管混凝土柱在轴压作用下共同工作性能的影响,在钢管壁内侧设环向加劲肋和栓钉,不考虑钢管壁与核心混凝土间的摩擦粘结作用,利用有限元软件ABAQUS,进行轴压作用下矩形钢管混凝土柱共同工作性能研究分析。结果表明,在矩形钢管混凝土柱楼层节点区钢管壁内设环向加劲肋和栓钉,混凝土浇筑理想施工情况下,可以将作用在钢管壁上的部分外荷载传递于核心混凝土,迫使混凝土参与部分工作,改善了矩形钢管混凝土柱的受力性能,且栓钉作用较小。     

带环筋的穿心暗牛腿钢管混凝土柱节点有限元分析

介绍了带环筋的穿心暗牛腿钢管混凝土柱节点的有限元分析结果,并与试验结果进行了比较,数据表明有限元能较好模拟节点受力情况,可以作为试验的有效补充进一步分析节点的受力机理。从试验及有限元两方面均表明此带环筋的穿心暗牛腿钢管混凝土柱节点是一种传力直接、延性好、施工方便、有良好工程应用前景的节点。     

矩形钢管混凝土在华敏帝豪大厦中的应用研究

华敏帝豪大厦塔楼结构方案在综合考虑结构抗震性能、建筑功能及经济性后,外围框架柱和转换斜撑采用矩形钢管混凝土构件。介绍了矩形钢管混凝土结构的计算、构造和节点,着重阐述了钢管混凝土斜撑转换构件的设计和构造,并用有限元程序ANSYS对重要节点进行分析。工程实践表明,矩形钢管混凝土结构承载力高、抗震性能好,可显著减小柱断面,与钢框架梁连接方便。最后介绍了矩形钢管混凝土施工中的重要问题。     

津湾广场9号楼超限高层结构巨柱节点区域非线性分析

津湾广场9号楼超限高层结构采用钢筋混凝土核心筒-矩形钢管混凝土柱钢框架抗侧力结构体系。结构底部布置钢-混凝土组合巨柱,同时在第8层设置转换桁架,转换桁架与巨柱交汇处的节点区域受力复杂,因此对该节点区域进行受力分析是保证结构安全的关键。采用ABAQUS软件建立巨柱节点区域的有限元模型,基于损伤塑性本构模型,考虑材料非线性,对其进行非线性数值分析。分析结果表明,荷载作用下巨柱节点区域处于弹性状态,局部混凝土损伤发展不明显;巨柱节点区域受力满足抗震性能设计目标的要求。     

框架梁与大直径钢管混凝土柱连接节点试验研究

本文对2组框架梁与大直径钢管混凝土柱连接节点试件进行了有无柱顶轴力作用下的反复加载试验和弹塑性有限元分析。试验和分析结果表明,此类大直径钢管混凝土柱梁节点中,内加劲环宽度为1/10管径的带端板节点连接构造和内加劲环宽度为1/6管径的节点连接构造均能够满足传力要求,并表现出较好的承载特性和耗能能力。采用弹塑性非线性有限元分析得到的节点应力分布状况、传力路径和破坏形态与试验结果基本吻合。因此,此二类节点均可在结构设计中采用。     

拉萨贡嘎机场T3航站楼结构设计

拉萨贡嘎机场T3航站楼功能上主要包括中心区值机大厅和两侧的候机指廊区两部分,其主体结构由下部的混凝土框架结构和上部的钢结构屋面组成。中心区值机大厅屋面几何形态似四片莲花花瓣,采用12根树形柱支撑,每根树形柱上部又由4根分叉柱组成,分叉柱两端采用向心关节轴承节点;屋面采用双向钢桁架结构体系,并利用拓扑优化技术分析了屋面的最佳传力路径。候机指廊区屋面采用实腹式钢梁结构体系,降低了结构高度,有利于解决净空问题。设计团队利用BIM三维建模方式,实现了结构-机电专业的一体化协同设计。     

压弯作用下设传力构件的矩形钢管混凝土柱力学性能研究

为研究设置传力构件的矩形钢管混凝土柱在偏压作用下的力学性能,采用有限元软件ABAQUS建立一个矩形钢管混凝土柱3层模型,不考虑钢管壁与核心混凝土之间的黏结作用,只设置传力构件,分析在大小偏压作用下模型的变形能力。结果表明,在偏压作用下设置传力构件的矩形钢管混凝土柱钢管壁和核心混凝土很好地实现了共同工作,且变形基本符合平截面假定。为进一步研究在偏压作用下设置传力构件的矩形钢管混凝土柱的承载能力,建立了一个简化的设置传力构件的矩形钢管混凝土框架30层模型,选择不同的轴压比,计算求得设置传力构件的矩形钢管混凝土柱承载力骨架曲线。根据CECS 159∶2004《矩形钢管混凝土结构技术规程》,得到设置传力构件的矩形钢管混凝土柱偏压承载力的计算方法,并针对规程中关于大偏压承载力的计算方法提出可进一步完善的建议。基于GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》,给出CECS 159∶2004规程中大偏心受压阶段矩形钢管混凝土柱正截面受压承载力调整计算式。     

新型方钢管混凝土柱梁节点有限元分析

结合现行钢管混凝土柱在实际工程中的应用情况,提出了用于方钢管混凝土柱—钢筋混凝土梁框架结构的新型节点连接形式——非穿心暗钢牛腿方钢管混凝土柱与混凝土梁节点,利用有限元软件ANSYS对该节点的力学性能进行了分析,并与试验结果进行了比较,计算结果表明:有限元计算模型适用于该类型节点的分析,从计算和试验两方面均得出新型钢管混凝土节点满足强柱弱梁、节点更强的原则。     

方钢管混凝土柱-钢梁外隔板节点拟静力试验研究

通过对2个方钢管混凝土柱-工字钢梁外隔板式节点试件进行的拟静力加载试验,研究节点在反复循环荷载作用下的滞回性能、耗能能力、延性、应力分布和传力机制。试验结果表明,节点具有较高的承载力以及较好的延性和耗能能力,外隔板式节点的梁端弯矩一部分通过柱腹板两侧隔板传递到柱钢管腹板和核心混凝土,另一部分则主要通过柱角两内侧各0.25倍柱宽范围内的隔板直接传递给柱钢管翼缘和核心混凝土。柱角附近的隔板出现严重的应力集中,影响节点的耗能和延性。对节点建立同时考虑几何非线性和材料非线性的有限元分析模型,模拟分析了节点的受力性能。结果表明,由有限元分析所得的位移曲线与试验所得的骨架曲线极为相似,由有限元模型所得的应变分布规律与试验结果一致。     

空间网架结构钢管混凝土柱节点力学性能足尺试验及分析

采用足尺试验与数值仿真相结合的方法研究空间网架结构中的钢管混凝土柱节点的受力及抗震性能。试验荷载逐级加载到设计荷载的1.6倍并观测柱节点的变形与应力。试验结果表明试验荷载下柱节点钢结构部分基本处于弹性状态,混凝土极小部分区域超出压应力极限,钢管与混凝土粘接良好。非线性有限元分析结果揭示了柱节点在低周往复荷载作用下的滞回耗能能力和破坏特征,指出了柱节点承载的薄弱位置,给出了柱节点的极限承载力。结果表明,足尺试验与数值计算相结合的方法可以全面揭示柱节点的受力特性及抗震性能。     

某地下车站主体结构节点试验研究

钢管混凝土柱和型钢混凝土梁的节点受力问题是影响钢管混凝土结构广泛应用的关键问题.针对某地下车站主体结构中应用的钢管混凝土柱和型钢混凝土梁加强环式节点,依据相似原理对其进行试验研究.通过试验了解此节点的承载能力和传力机理,确定合理的节点构造,为设计和施工提供依据.     

钢管混凝土叠合柱-钢筋混凝土梁节点滞回性能有限元分析

为了研究钢管混凝土叠合柱-钢筋混凝土梁节点的传力机理,基于ABAQUS有限元软件建立了非线性有限元模型。模型主要考虑材料和几何的非线性、混凝土在往复加卸载下的塑性损伤退化、钢筋和混凝土的粘结滑移。和试验结果对比表明:研究所采用的有限元模型对于梁端力-位移滞回曲线关系、节点刚度和梁极限抗弯承载力的模拟与试验结果吻合良好,验证了该有限元模型可以用于该类节点的抗震性能分析。     

传力构件在矩形钢管混凝土结构中的作用

在矩形钢管混凝土柱内部设置传力构件,解决了现有的钢管混凝土柱中钢管与混凝土难以共同受力的问题。在保证矩形钢管混凝土柱实现共同工作的前提下,实际应用中是否每层柱子均需要设传力构件有待进一步研究。利用有限元软件ABAQUS建立一个简化的30层框架模型,从弹塑性控制设计角度考虑,研究分析如何合理经济地布置传力构件,使其达到较好的传力效果,充分发挥传力构件的连接分配作用。分析塑性阶段混凝土分担系数的变化原因,进一步说明在弹塑性阶段控制设计时采用设传力构件的矩形钢管混凝土结构,如过多或过少设分配梁均不能达到理想的分配效果;合适的数量、合理的位置能够得到较好的工作性能。分析表明:每4～8层设传力构件数量可达到既经济又合理的效果。     

新型钢管混凝土柱环板节点的非线性有限元分析研究

钢管混凝土柱与梁的节点构造和受力分析是钢管混凝土柱结构推广应用的关键技术所在。提出一种新型钢管混凝土柱环板节点,并利用有限元分析软件ANSYS,对该新型钢管混凝土柱环板节点进行空间非线性有限元分析,分析垂直对称荷载作用下该新型构造节点内的应力分布情况和内力传递机理,并与穿心节点和不穿心的环梁节点进行比较分析。分析结果表明,该新型钢管混凝土柱环板节点能有效地传递梁端内力,且构造简单,施工方便,可为钢管混凝土柱节点的设计提供参考和选择。     

地下车站钢管混凝土柱节点试验研究分析

针对深圳某大型地下车站的工程建设提出了新型的钢管混凝土柱-型钢混凝土梁节点构造型式。根据相似性原理,对其进行了正常使用工况的单调加载试验和破坏试验;分析了该节点型式的力学性能能否满足设计要求;研究表明该节点传力路线明确,受力性能良好,能满足正常使用工况下的承载力设计要求。