加腋大板设计方法研究

加腋大板作为一种经济合理的结构形式,正在逐步推广,但相关设计方法并不完善。采用ABAQUS程序进行三维实体有限元分析,得出了跨度、加腋宽度、荷载、板厚等因素影响下构件的弯矩分布规律。结果表明,加腋大板在竖向荷载作用下产生了较大的轴力,使得弯矩显著降低,宜采用更合理的办法来估算构件的弯矩进行设计。结合有限元计算结果,拟合得到了加腋大板跨中和支座弯矩的计算公式,具有较高的计算精度。     

加腋梁工程特性有限元参数分析

近年来随着加腋梁在工程中应用日趋广泛,对加腋梁的力学性能分析提出了要求。本文采用平面应力单元模拟加腋梁在承受均布荷载作用下的弹性变形和内力,通过60组模型给出了一系列加腋参数下加腋梁对应的内力和弹性变形,并对加腋后梁的弹性受力性能进行分析,给出了仅和加腋高比α、加腋长比β有关的支座弯矩系数、跨中位移系数的取值计算图表。     

预估底板无梁楼盖的合理形式

通过建立各种典型跨度的底板无梁楼盖模型,归纳出各种不同净水浮力下的底板弯矩表格。工程设计中,根据实际的跨度、实际的净水浮力大小,查表确定采用附加筋还是加腋板,并预估合理的底板厚度、附加筋范围、加腋板尺寸、加腋板厚度,有助于提高设计效率。     

加腋大板结构非线性有限元分析

加腋大板结构在地下室工程中应用较广,但目前有关加腋大板结构的计算分析及其设计方法尚未统一。为深入了解加腋大板结构的受力特性,文中以一个3×3跨加腋大板地下室顶板结构为研究对象,通过有限元软件Midas FEA NX,建立了加腋大板结构的三维实体及钢筋有限元模型,进行了非线性有限元分析。分析结果表明,加腋大板结构为典型的梁、板混合受力模式;加腋大板结构存在一定的拱效应,有利于对其裂缝的控制;加腋大板柱顶区域受力较为集中,设计应予以有效加强,梁端箍筋应力较大,设计时可按梁承担所有剪力考虑。采取有针对性的加强措施后,采用梁板有限元方法进行加腋大板结构的设计是经济合理且安全可靠的,有关计算及设计建议可为同类工程提供参考。     

水平荷载作用下加翼掏挖基础承载特性研究

基于“m”法,对加翼掏挖基础在水平荷载作用下的承载特性进行力学分析,推导出水平荷载作用下加翼掏挖基础水平位移及基础内力弯矩计算公式;通过对翼板设置位置、翼板尺寸等参数相对基础水平承载力的敏感性分析,提出可使加翼掏挖基础水平承载特性最好的翼板最优设置深度;以某220kV线路工程某塔位加翼掏挖基础为例,分析了翼板设置深度、翼板尺寸对基础顶部水平位移、内力弯矩影响规律,并对基础进行了优化设计。结果表明,基础顶部水平位移随翼板设置深度、翼板尺寸呈非线性变化规律,翼板的设置减小了基础内力弯矩设计值,相同设计条件下,加翼掏挖基础比普通掏挖基础节省工程造价20%左右,经济效益明显。该研究工作不仅对加翼掏挖基础承载机理及翼板设计参数对水平承载力影响规律进行了理论研究,同时提出的翼板优化设计方法可为工程设计人员提供理论支持和技术指导。     

加腋梁加腋板楼盖工程造价分析

文中分析了加腋尺寸对梁及板的材料用量及造价成本的影响,并对加腋梁、加腋板楼盖与单向板主次梁楼盖的工程造价进行了对比分析。分析结果表明,梁加腋长度采用4倍的梁加腋高度,即可保证经济性,与未加腋梁相比,其总造价降幅达19.8%;板加腋长度采用2倍的加腋高度,即可保证经济性,与未加腋板相比,其总造价降幅达17.3%。与单向板主次梁楼盖相比,加腋梁加腋板楼盖的单位面积所用设备造价降低幅度达21.2%,所用材料造价降低幅度达8.7%,材料和设备总造价降低幅度达10.4%。     

混凝土桥墩截面弯矩-曲率特性的影响因素分析

混凝土桥墩截面的弯矩-曲率分析是进行桥梁延性抗震设计的基础,截面材料、几何尺寸及轴向荷载等参数都会对其弯矩-曲率特性产生影响。本文利用Matlab编制了混凝土圆形桥墩截面的弯矩-曲率特性分析程序,研究截面各参数对其弯矩-曲率特性的影响。研究结果表明,混凝土强度过高、纵向钢筋配筋率与结构承受轴力增大时,桥墩截面的延性耗能能力降低;而箍筋配箍率的增大会增强桥墩截面的延性耗能能力;当纵筋配筋率或箍筋配箍率一定时,桥墩延性不受钢筋直径的影响。     

加腋钢框架结构的静力弹塑性性能研究

运用SAP2000对普通钢框架和对其进行加腋后的框架进行Pushover分析,得出两类钢框架在多遇和罕遏地震作用下性能点的基底剪力和顶点位移,然后分别以第一次Pushover分析得到的性能点的顶点位移为监测位移再进行Pushover分析,得到多遇和罕遇地震作用下两类钢框架的层位移、层间位移角和各杆件的塑性铰数量及塑性铰出现的顺序。分析结果表明：加腋后钢框架在多遇和罕遇地震下的层位移减小;加腋措施使得钢框架在多遇地震下的层间位移角有减小的趋势,而在罕遏地震下的层间位移角有增大的趋势,但这种影响的幅度不大;加腋措施显著地改善了钢框架在罕遇地震下结构杆件出现的塑性铰数量和塑性铰顺序;加腋后的首层柱底达到极限承载力,为薄弱构件,加腋设计时需要注意。     

钢框架加腋刚性节点的抗震设计

介绍了国外对加腋节点的试验研究以及所提出的简化计算模型和设计方法 ,对应用常用设计法设计加腋节点提出了建议 ,并对按此方法设计的节点算例进行了有限元分析。分析表明 ,加腋节点较好地实现了抗震设计的目的。     

加腋顶板体系结构设计浅析

本文结合实际工程,介绍了加腋顶板的设计原理和设计要点。并采用有限元软件,对加腋顶板进行了力学分析。实践表明,加腋顶板体系安全可靠,并具有良好的经济性,可为广大设计人员所参考。     

延安体育场大跨度预应力混凝土框架设计

延安体育场东看台与健身广场采用后张有粘结预应力混凝土框架结构,健身广场第一跨为27.5m预应力混凝土转换梁,东看台采用27.28m预应力混凝土框架梁,使跨河跨路工程解决了市区排洪与交通问题。对梁端负弯矩较大的部位采取竖向加腋或水平加腋,有效地解决了露天结构中构件不出现裂缝的设计要求。对东看台中间支座梁端负弯矩较大部位,采用一端在梁内固定,另一端在第二跨梁底或梁侧张拉的抛物线布筋方式,避免了因连续布筋过多造成预应力偏心弯矩过大而引起的边柱或悬臂梁受力不合理的现象。给出了结构的特点和节点构造,以及预应力转换梁施工阶段验算结果及预应力筋分段分批张拉的施工顺序。     

高层建筑框筒结构单向梁楼盖设计若干问题研究

采用两种有限元模型分析了高层框筒结构中,单向梁楼盖在竖向和水平荷载作用下的内力分布特点。讨论了梁端负钢筋过密的问题,建议仅在梁上部配置70%的计算负筋,其余则配置在梁两侧1.0~1.5倍梁宽范围的板内。分析了在梁端加腋及在筒体周边设加强带对结构受力的影响,认为梁端加腋对减少在竖向荷载作用下主次梁的跨中挠度有一定作用,但梁端负弯矩反而增大。分析和工程实践表明,筒体角部楼盖有一定的应力集中,常出现早期收缩裂缝,设计时宜适当加厚,增加抗裂网筋。     

腹式三角桁架模拟地下大跨度大腋角可行性分析

地下工程中,梁端、柱端、板墙交接部位加腋,是一种常见的结构受力形式。加腋可以减少应力集中,增加截面抗弯抗压承载能力。工程中,对于小腋角不参与结构受力计算,只作为安全储备;对于大腋角的结构受力计算,偏向采用变截面梁单元模拟,忽略的大腋角的刚度对结构的正向有利作用,此算法偏保守,不经济。在钢筋混凝土牛腿的“三角桁架计算模型”基础上,提出增加水平、竖向腹杆的三角桁架计算模型,用以模拟大腋角。通过分析对比,增加水平、竖向腹杆的三角桁架计算模型模拟大腋角合理可行,并且比有限元板单元模拟腋角计算模型更简便读取内力和弯矩进行设计,在工程中具有一定的参考意义。     

现浇盒状内模空心楼盖的直接设计法

为研究直接设计法对盒状内模空心楼盖的适用性,以典型的四角柱支撑盒状内模空心楼盖为分析对象,在校核分析模型后,用ABAQUS软件完成了224个算例分析。考察了具有相同参数的空心楼盖和对照实心楼盖的截面弯矩分布的异同,进而分析了空心率、板格边比、柱跨比、梁板相对抗弯刚度比和边梁抗扭刚度比等5个因数对空心楼盖弯矩分布的影响,得到了内板格和端板格各弯矩控制截面的一次弯矩分配系数以及各控制截面内柱上板带板、跨中板带和柱上板带梁的二次弯矩分配系数,并与规范建议的直接设计法系数做了对比。分析结果表明:空心楼盖与实心楼盖在边计算单元和中计算单元间以及各计算单元内的弯矩分布规律类似,差异主要体现在跨中正弯矩的分配上;当板格边比不大于1以及柱跨比不大于0.2时,柱(或柱帽)的尺寸效应对截面弯矩一次分配的影响可以忽略;规范中直接设计法的分配系数与计算值在部分截面有较大差距,需对柱上板带负弯矩、柱上板带正弯矩、柱上板带梁的弯矩分配做相应调整。根据分析结果,文章最终提出了直接设计法一次弯矩分配系数表和二次弯矩分配系数表供研究和设计应用。     

受竖直向上荷载作用的门式刚架塑性分析

门式刚架多用轻型屋面,在沿海等强风地区屋面风吸力可成为向上的荷载,一般刚架塑性弯矩计算公式或图表求解刚架内力已不能适用,如何考虑特定风荷载作用下结构的受力与变形是刚架设计施工中必须解决的实际问题。根据结构塑性分析的机动法原理,提出在向上荷载作用下无加腋单跨刚架塑性弯矩的算法。     

不同弯矩增大系数钢筋混凝土框架结构地震易损性分析

设计3个不同柱端弯矩增大系数的钢筋混凝土框架结构模型,考虑结构材料、荷载及地震动参数的随机性,分别对其进行随机增量动力分析(IDA),以地震峰值加速度(a pg)作为地震动强度指标,结构的顶点最大位移角θmax作为结构的反应参数,得到各结构模型的IDA曲线。在IDA分析的基础上,对各结构模型进行地震需求概率分析,通过定义4个抗震性能水平,对各模型进行随机pushover分析,确定各性能水平的限值,分别对各结构模型进行易损性分析,得出各结构的地震易损性曲线。计算分析结果表明:弯矩增大系数的取值对结构的易损性有一定的影响,其取值越大时,结构在地震作用下倒塌的概率越小;在一定的范围内(0.2g≤a pg≤1.0g),当结构的塑性程度发展越大时,提高弯矩增大系数对结构抗震性能的贡献越明显;建议规范修订时可适当增加柱端弯矩增大系数的取值。     

大型火电厂全焊钢框架梁柱连接抗震性能及加腋修复试验研究

进行了4个1/2比例常规全焊钢框架梁柱连接的循环加载试验,研究了梁翼缘宽厚比、节点域柱腹板高厚比对连接破坏形态、延性和极限承载能力的影响,分析了这些因素对连接的滞回性能及对节点域柱腹板剪切变形的影响规律。对其中的两个试件破坏的焊缝修复后加腋重新进行试验,以研究加腋修复的效果。试验结果表明,加腋改进形式可以大幅度提高连接的延性和极限承载力,其破坏形式均为梁端形成塑性铰后经历反复塑性变形而发生整体失稳,保证了强震条件下“强节点弱构件”的设计原则。给出了设计施工建议。     

装配式加腋加强型中柱节点力学性能分析

为研究装配式加强型节点的力学性能与抗震性能,文中设计了装配式加腋加强型中柱节点,对6个不同构件尺寸的中柱节点进行低周往复循环加载的拟静力数值分析,分析结果表明,装配式加腋加强型节点比同尺寸全焊节点有更好的耗能能力;比无腋板节点有更高的承载力,经适当调整后,耗能能力可大于无腋板节点;节点腋板长度、腹板连接位置和柱壁厚度对节点抗震性能与承载力有较大影响,节点设计时应适当考虑方钢管柱强度与腹板连接位置。     

对某超高层项目大偏心梁柱节点是否采用水平加腋构造的研究

以某实际超高层项目梁柱大偏心节点为例,定量分析了梁柱偏心所产生的附加弯矩、附加扭矩及对节点核心区抗剪承载力的影响。结果表明,对于该项目柱大梁小、柱强梁弱的实际情况,即使不采用梁端水平加腋措施,柱抗扭能力和节点核心区抗剪承载力都仍有较大富余,且柱端弯矩更小。     

不同弯矩增大系数钢筋混凝土框架结构地震易损性分析

设计3个不同柱端弯矩增大系数的钢筋混凝土框架结构模型,考虑结构材料、荷载及地震动参数的随机性,分别对其进行随机增量动力分析（IDA）,以地震峰值加速度（a _pg）作为地震动强度指标,结构的顶点最大位移角θ_max作为结构的反应参数,得到各结构模型的IDA曲线。在IDA分析的基础上,对各结构模型进行地震需求概率分析,通过定义4个抗震性能水平,对各模型进行随机pushover分析,确定各性能水平的限值,分别对各结构模型进行易损性分析,得出各结构的地震易损性曲线。计算分析结果表明：弯矩增大系数的取值对结构的易损性有一定的影响,其取值越大时,结构在地震作用下倒塌的概率越小;在一定的范围内(0.2g≤a _pg≤1.0g),当结构的塑性程度发展越大时,提高弯矩增大系数对结构抗震性能的贡献越明显;建议规范修订时可适当增加柱端弯矩增大系数的取值。