钢桁架的次应力和极限状态

钢桁架通常按节点铰接对待,但实际构造却经常形成刚性节点。《钢结构设计规范》(GB50017-2003)规定,当杆件高长比超过一定数值时,应考虑节点刚性所引起的次弯矩,但规范并未指出如何计算次弯矩的效应。通过桁架承载能力极限状态的分析,提出了考虑次弯矩时杆件强度和稳定性的计算方法,建议的公式可用于设计工作中。     

平面钢桁架抗弯承载性能试验及有限元分析

GB 50017-2003《钢结构设计规范》中规定,桁架杆件采用节点板连接时,计算模型的连接方式可简化为铰接。现对1榀18m跨钢桁架进行设计荷载下的三分点加载试验研究,并与软件计算结果对比,得到桁架内力和位移响应,得出最优计算模型。结果表明:1)桁架结构中节点对腹杆约束影响范围为(0.15~0.3)杆件长度,建议腹杆计算长度取0.85杆件长度较为安全;2)采用铰接计算模型校核正常使用状态下的挠度较为合适;采用刚接模型校核应力较为合理。     

双竖腹杆空腹桁架与方钢管连接π型节点的极限承载力

基于空腹桁架的弯矩分布规律,提出了双竖腹杆空腹桁架的概念。双竖腹杆空腹桁架的节间距和上、下弦杆的弯矩小于单腹杆空腹桁架。当采用空心钢管作构件时,这类空腹桁架适用于杆件截面超出现有规格的大跨空腹桁架。采用非线性有限元法和均匀设计法研究方钢管连接π型节点的极限承载力。     

GB 50017—2017《钢结构设计标准》疑难浅析(9)

正25半刚性连接(第5. 1. 4条)第5. 1. 4条:框架结构的梁柱连接宜采用刚接或铰接。梁柱采用半刚性连接时,应计入梁柱交角变化的影响,在内力分析时,应假定连接的弯矩-转角曲线,并在节点设计时,保证节点的构造与假定的弯矩-转角曲线符合。图1中的梁柱端板连接为半刚性连接,梁柱产     

铝合金网壳箱形-工字形杆件盘式节点受力性能试验研究

为研究铝合金网壳箱形、工字形截面杆件盘式连接节点(又称TEMCOR节点、板式节点)的受力性能,对南京牛首山佛顶宫工程典型铝合金盘式节点足尺试件进行了静力加载试验,采用通用有限元程序ABAQUS对加载过程进行全过程数值模拟。在进行静力加载试验时,铝合金杆件端部采用铰接,在节点盘中心区域设置加载板进行竖向加载。研究结果表明：在节点盘中心竖向荷载作用下试件发生脆性破坏。对向两杆为箱形截面（试件JD1）时,箱形截面杆件下翼缘发生断裂,上下节点盘屈曲,且与断面相邻的螺栓被拉断;对向杆件为工字形截面（试件JD2）时,下节点盘发生块状撕裂,破坏时铝合金型材及螺栓均无屈曲和破坏。在极限荷载作用下,试件JD1杆件腹板及节点盘仍处于弹性工作状态,箱形截面中性轴位于截面中间;试件JD2铝合金型材处于弹性工作状态,工字形截面中性轴位于截面强轴以下1/6腹板高度处,下节点盘在α=60°及α=180°方向应力较大,接近屈服强度。试件JD1的极限荷载和初始刚度均约为试件JD2的1.5倍。根据对称性建立的节点试件数值模型分析所得的局部应力、荷载-位移曲线及弯矩-转角曲线与试验结果吻合较好,可以用于此类节点的数值模拟。     

变内力杆件平面外计算长度系数的研究

工字形和T形截面的变内力杆件在桁架中经常出现,如何确定其平面外的计算长度系数,现行规范中无明文规定.因此分析和研究变内力杆件的平面外计算长度系数,具有重要的工程意义.本文利用ANSYS对工字形和T形截面变内力杆件的计算长度系数进行了分析,研究表明:采用工字形和T形截面时变内力杆件的计算长度系数μy几乎相等,可以利用μy计算T形截面变内力杆件的μyz;根据计算长度系数μy随参数η和ξ的变化趋势,拟合得出简化计算公式,并提出了考虑扭转效应的μyz的计算公式.     

基于杆端缩尺的钢桁架结构二次优化

领结式整体节点通过杆端截面高度的缩尺设计,可有效降低矩形钢管桁架结构的次内力。以简支Warren桁架为研究对象,采用ANSYS软件进行了钢桁架结构基于杆端缩尺的优化设计,分析了主要结构参数对桁架最小用钢量的影响规律。其中,设计变量包括杆件截面壁厚、缩尺高度比和缩尺长度比,约束条件包含结构竖向刚度、截面应力、杆件稳定、结构整体稳定等,杆件稳定系数的取值则依据杆端缩尺压杆承载力的有限元分析结果。结果表明,钢桁架采用杆端缩尺设计并适当提高缩尺段钢材强度等级之后,结构用钢量比一次优化（未缩尺）更为节省。     

矩形钢管混凝土桁架受压弦杆的计算长度

桁架受压弦杆受到相邻杆件的约束,其计算长度不能直接按两端铰接或两端固定杆件来取值。基于合理的假定,考虑相邻节间弦杆内力比对矩形钢管混凝土桁架受压弦杆计算长度的影响,推导出矩形钢管混凝土桁架受压弦杆屈曲的特征方程,给出相应的计算长度系数,并对不同截面的矩形钢管桁架受压弦杆进行了有限元计算。结果表明,采用计算长度系数的计算结果与有限元计算结果吻合较好,相邻弦杆的内力比对受压弦杆的计算长度影响明显,考虑相邻弦杆的内力比对计算长度的影响后,受压弦杆的计算长度系数有所减小。最后给出了便于工程应用的受压弦杆计算长度系数简化计算公式。     

快速装配式工字钢钢梁连接的抗剪承载力研究

提出一种快速装配式工字钢梁的悬臂梁段拼接节点,该节点由悬臂梁段、横隔板、加劲肋组成。通过改变加劲肋厚度和肢长、横隔板厚度和锚固长度、T形凸起区长度、剪跨比、截面尺寸、补强方式和试件加载方式。利用ABAQUS软件,分析了该设计节点的破坏模式和受力机理,得到了荷载-位移曲线。研究结果表明：改变上侧加劲肋厚度、T形凸起区长度和补强方式对节点的抗剪承载力影响较大,T形凸起区长度设计为170 mm(T形凸起区长度/腹板高度的一半=0.85)时,或凸起位置设置加劲肋,可以防止集中力位置的腹板发生局部屈曲,且节点抗剪承载力与原截面基本相当;角钢形加劲肋可加强腹板,并有效防止连接部位发生局部屈曲。     

交错钢桁架体系的腹杆布置及其截面形式研究

混合桁架是钢结构交错桁架体系常用的桁架形式，用于工程实践时，应采用适宜的腹杆布置形式及经济合理的截面形式。本文主要研究了以下几个方面的问题：因建筑需要而设置的空腹节间处于桁架内不同位置时，桁架杆件在竖向荷载作用下的内力变化；常用对称式混合桁架的腹杆布置形式对桁架内力及总用钢量的影响；桁架腹杆采用T型钢、矩形钢管、圆钢管、角钢时桁架的总用钢量比较。比较结果表明：空腹节间不应设置在桁架端部；常用混合桁架腹杆采用“之”形布置时用钢量最省；桁架腹杆选用T型钢和角钢较为经济合理。     

H型钢桁架的结构设计

H型钢桁架是近年来在工业建筑中运用得较为普遍的一种结构形式,相对于传统的角钢桁架而言,更适合于荷载大、跨度大的工业建筑.笔者结合自己工作实践,具体介绍了H型钢桁架的设计过程,通过节点铰接和刚接两种模型的对比,分析了次弯矩对此类桁架内力的影响,并针对H型钢桁架的设计提出了针对性的意见.     

户外广告、招牌检测中单角钢焊接桁架的计算分析与评定

由单角钢焊接而成的户外广告、户外招牌的桁架结构,节点多为角钢直接搭接,在安全检测中作为结构复核的分项评定时,不能以杆件的应力分析结果直接代表节点的承载力;在用SAP2000等有限元分析软件对桁架整体建模计算、得出杆件的应力比结果后,还应提取杆件内力对节点焊缝做承载力分析,以掌握节点的受力状况,从而做出准确的检测评定.同时要求角钢的搭接应尽量做到规范要求的三面围焊,尤其应保证端面与肢背的焊缝.     

150吨予应力钢筋混凝土吊车桁架试验结果分析(下)

3.桁架桿件次应力影响问題分析鋼筋混凝土吊車桁架的上弦是勁性很大的連續杆件。由于各节点的剛性大,各杆件本身的刚度也比較大,所以其实际工作情况与假想为铰接桁架的工作情况不同。尤其是上弦杆的节点沉陷对上弦杆的弯矩变化有很大影响,因此是不容忽視的。下面就以試驗方案Ⅰ的加荷序号Ⅰ-(?)这一荷載阶段(圖8)为例,进行分析。由表8中看到,节点沉陷对上弦杆的受力有很大影响。如1—2跨的跨中正弯矩,由于节点沉陷而增大了79％(50.48-28.23/28.23·100=79％),节点2的負弯矩增大了51％(19.89-13.17/13.17·100=51％)。更不利的是节点1的負弯矩竟变成很大的正弯距,这样,鋼筋的位置就完全顛倒了,会严重地影响結構的安全。因此,設計时必须考虑吊車桁架上弦杆节点沉陷的影响。 (1)上弦杆 連續的勁性上弦杆,由于上弦节点的沉啗,使內力發生很大变化。茲以圖8中0—1—2梁段为例,如按各种不同的计算体系进行計算,可得很不相同的弯矩数值(如表8)。     

《混凝土结构设计规范》(GBJ10—89)(局部修订)内容简介

四、第七章一共有3条条文修订 1.第7.1.5条 单向板中单位长度上的分布钢筋,其截面面积不应小于单位长度上受力钢筋截面面积的10％,其间距不应大于300mm,其直径不宜小于5mm。 注:当有实践经验或可靠措施时,预制板的分布钢筋可不受此限制。当权所受的温度变化较大时,板中的分布钢筋应适当增加。 2.第7.3.3条 柱中箍筋应符合下列规定: (1)在柱中及其他受压构件中应采用封闭式箍筋。 (2)箍筋间距不应大于400mm,且不应大于构件截面的短边尺寸;同时,在绑扎骨架中,不应     

带加劲肋顶底角钢梁柱连接节点试验研究

为了研究带加劲肋顶底角钢梁柱连接节点受弯性能与抗震性能,分别进行了5个不同构造的角钢连接试件的单调加载试验和4种带加劲肋角钢连接试件的循环加载试验。单调加载试验结果表明:节点在负弯矩作用下,仅增设顶角钢加劲肋能够较大幅提高节点初始转动刚度与荷载,破坏模式为加劲肋处焊缝脱开;仅增设底角钢加劲肋对节点初始转动刚度影响较小,但能够增加节点的荷载。采用循环加载试验分别考察了4种不同构造的加劲肋角钢连接节点的破坏机制、滞回曲线、延性、耗能、以及刚度。结果表明:加劲肋顶底角钢连接节点是一种典型的半刚性、部分强度连接,具备良好的转动能力和耗能能力,节点破坏模式为角钢与加劲肋处呈弧状塑性铰断裂,极限弯矩对应的层间位移角均在0.04 rad以上,可满足美国规范FEMA 350不小于0.03 rad的延性设计要求。在加劲肋试件达到层间位移角0.08 rad时,节点还能够承受0.5Mmax以上的弯矩。     

角钢杆件搭接长度的简化计算

<正> 钢结构连接中,角钢杆件的焊接搭接等强连接也较普遍。其侧焊贴角焊缝的长度——即角钢杆件的搭接长度(图1),设计时将通过计算确定。但有些因施工图中交待不够,制造单位往往按各自的经验放样下料。据了解,搭接长度一般均偏大,因而加大了用料,个别也有偏小的,不利安全。为使连接合理,方便制造,《冶金建筑》1980年12期曾刊登了《角钢拚接长度的简化计算》一文。现本文补充提出角钢杆件等强连接搭接长度的简化计算公式,供现场合理放样下料及设计人员的参考。根据《钢结构设计规范》(TJ17-74)(试行)第40条、第65条对等边角钢和长肢相连的不等边角钢杆件,并假设肢背焊缝承受0.7N的计算条件,可得:     

钢筋混凝土屋架在极限荷载下的实用计算方法——杆件变刚度法

一、前言 钢筋混凝土和予应力钢筋混凝土屋架,通常是当作铰接静定体系进行内力分析和强度计算的,但实际上屋架杆件相互连接并非理想铰接,而是刚接的。因此,屋架在外荷作用下产生变位时,节点不能自由转动,从而产生附加弯矩,通常称为次弯矩,(附加纵向力甚微,可忽略不计),次弯矩的大小随结构的变位和杆件的线刚度而变化。与此同时,随着外荷的增     

桁架弦杆的平面外计算长度系数

利用有限元方法对工字形截面和T形截面变内力杆件的计算长度系数进行了分析,研究表明:二段式变压力杆件,分别采用工字形和T形截面时计算长度系数几乎相等;而二段式拉-压杆,采用T形截面时的计算长度系数与采用工字形截面时的计算长度系数相差较大,但小于8%,且λ<0.5时,μT<μH,λ>0.5时,μT>μH。根据计算长度系数随参数η和λ的变化趋势,提出了简便实用的计算公式,可为工程设计提供参考。     

Q420双角钢组合截面偏压构件弹塑性弯曲屈曲

通过试验研究了特高压输电塔塔身主材规格为L160×12、L160×14、L160×16的3种Q420高强双角钢十字组合截面偏压构件的破坏模式,试验结果表明此种构件均以整体弹塑性弯曲屈曲破坏为主.基于改进逆算单元长度法编制相应程序,计算得到了这3种角钢规格在不同长细比并考虑残余应力情况下截面的弯矩轴力相关曲线,提出适用于此类截面形式的弯矩作用平面内稳定的建议计算公式及柱子曲线.引用的非线性幂函数模型能较好的反映此类偏压构件在等端弯矩受力作用下杆件端部弯矩与杆端转角的弯矩转角关系.     

国家游泳中心“水立方”结构设计优化

国家游泳中心“水立方”的墙体和屋盖结构创造性地采用了新型多面体空间刚架结构体系,该结构的弦杆选用矩形钢管、腹杆选用圆钢管,节点为焊接球节点。虽然结构的构成类似网架结构,但结构构件的受力状况完全不同于网架结构的二力杆,而表现为类似空腹网架的刚接梁。杆件内力包含弯矩、轴力、剪力、扭矩,弯曲应力大于轴向应力,所以结构的优化较为复杂。本文结合具体的结构设计,全面介绍了结构设计计算中的优化内容,包括:“强墙弱盖”优化,墙体杆件和屋盖杆件选用不同应力水平控制;截面类型优化,放弃加劲肋截面而改用紧凑型截面,充分发挥截面塑性,提高结构延性;几何构成“杂交”优化,将屋盖下弦贯通内墙,为减小屋盖与墙体交界处杆件过大的弯曲应力而附加少数腹杆,形成局部汇交力系;“铰接”优化,采用铰接计算处理策略,将少数弯曲应力较大无法满足规范要求的杆件两端处理为铰接,加强其周围相关杆件,再刚接迭代计算,较好满足承载力要求;“强节点弱杆件”优化,提高结构延