半刚性节点单层球面网壳结构的抗震性能及其设计方法

由单根或多根螺栓现场拼装而成的半刚性节点单层球面网壳逐渐受到工程设计人员及一些学者的关注。这种节点具有一定的弯曲刚度和扭转刚度,是介于刚接和铰接节点之间的一种半刚性节点。利用文献中的弯矩-转角曲线对凯威特型半刚性螺栓球节点单层球面网壳的抗震性能进行了较为系统的分析,包括其自振特性及杆件地震内力系数随矢跨比、跨度、屋面质量、杆件截面、地震动、节点弯曲刚度等参数的变化规律;通过大规模参数分析,采用基于包络响应的地震内力系数统计方法,给出凯威特型半刚性节点单层球面网壳考虑杆件弯矩影响的地震内力系数取值;提出基于地震内力调整系数的凯威特型半刚性节点单层球面网壳的实用抗震设计方法,可为工程设计提供参考。     

扣件式钢管满堂脚手架整体稳定试验与有限元分析

通过7个模型静力试验,分析了均布荷载作用下超高扣件式钢管满堂脚手架的失稳机理和破坏模式,以及顶层杆件扣件连接方式、立杆步距、扣件拧紧力矩、非加载区域等参数对满堂脚手架极限荷载的影响。通过与采用JGJ 130-2011《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》中满堂脚手架承载力计算公式的计算结果对比,发现试验值是规范公式计算值的1.56~3.75倍,表明规范计算公式偏于保守。建立考虑扣件半刚性和杆件初弯曲的有限元分析模型,其分析结果与试验结果吻合较好,证明了有限元方法可精确预测扣件式满堂脚手架的承载力和破坏模式。根据有限元分析获得的顶层扣件连接摩擦力的分布规律,建议满堂脚手架顶层扣件抗滑承载力计算的不均匀系数取值1.51。     

基于材料损伤的钢板加固半刚性组合节点抗倒塌性能分析

当结构中竖向承重构件发生破坏后,节点的抗倒塌性能决定了荷载是否能可靠地传递给相邻结构构件,避免结构出现连续倒塌。为了提高节点的转动能力和抗倒塌能力,设计了一种钢板加固的半刚性组合节点,提出其理论模型,并推导相应的变形公式,建立基于材料损伤的有限元分析模型对理论模型进行验证,并对该组合节点的抗倒塌性能进行分析。结果表明：钢板加强的节点并没有影响结构的前期性能,而是使结构提前进入过渡阶段,并且明显增大了结构的极限位移和极限荷载;该节点的理论模型及相应的变形公式可以精确预测钢板参与工作时对应的节点竖向位移;钢板两端连接点的初始距离和钢梁高度决定了钢板参与受力的时刻;采用类似具有“延时”作用的柔性组件可以起到与钢板相同的加固效果。     

基于半刚性连接门式刚架的抗震性研究

运用有限元分析软件ANSYS,对采用半刚性节点的门式刚架进行了有限元建模及受力分析,并对半刚性连接的抗震性能模拟分析,为进一步在抗震地区采用半刚性节点门式刚架提供了合理的理论基础。     

钢管扣件式脚手架半刚性节点多参数模拟法

脚手架立杆的6个自由度在扣件节点处受到水平杆和斜杆的约束,该约束强弱是架体稳定承载性能的关键因素。为确定每项约束的作用,运用单参数敏感性分析和特征值屈曲分析方法,对其在架体稳定承载力上的贡献进行测量。基于对其贡献的相对效能分析,揭示出每项约束及对应水平杆、斜杆的作用机制。根据已公布的扣件实验测试数据,进行6项约束的实际效能初步分析,提出半刚性节点的多参数模拟方法。建立不同构造类型的模型,采用长度系数法、二阶线弹性分析法,通过对比扣件的计算受力状况与实验测试时所采用的荷载条件,对多参数模拟法取值方案的前提条件进行验证。在多参数法研究的基础上,列举和分析了半刚性节点常规单参数模拟方法的缺陷和局限。     

空间圆钢管相贯节点极限承载力分析

以塔桅工程中空间圆钢管相贯节点为背景,应用有限元程序对其进行轴向拉、压极限状态的数值模拟.分析节点在荷载作用下局部应力分布、主管鞍点的荷载变形关系,对支管搭接的影响、应力集中系数和节点极限承载力进行探讨,提出在节点区局部采用钢管混凝土改善受力条件的可行性.     

碗扣式钢管支撑体系施工质量控制探讨

本文结合工程典型案例,对如何加强对碗扣式钢管支撑体系的质量控制进行探讨。     

盾构隧道管片接头抗弯承载力计算模型研究

盾构隧道管片接头承载力的计算是管片设计和服役性能评估的重要部分和关键部分,针对形式相同而细部构造不同的管片接头,提出一套适用于其抗弯承载力计算的理论方法十分重要。鉴于此,文章基于接缝面的不连续特征将接缝面进行适当分区,建立盾构隧道管片接头抗弯承载力计算模型,并给出对应的求解算法。将理论模型的计算结果与接头足尺试验结果进行对比分析,验证理论模型的正确性,然后采用该计算模型对管片接头抗弯承载力进行分析与讨论。结果表明：管片接头抗弯承载力曲线具有明显的非线性特征,随着轴力的增大,接头极限弯矩呈先增大后减小的趋势。混凝土强度对于接头抗弯承载力的影响较为显著,而螺栓强度和螺栓直径对于接头抗弯承载力的影响程度受轴力控制,轴力较小时,上述两参数的增大对于接头抗弯承载力的提升效果明显,轴力较大时效果逐渐减弱,当轴力高于某一阈值后,螺栓对于接头抗弯承载力无影响。文章所提出的抗弯承载力计算模型与研究结果以期为盾构隧道结构设计、试验和性能评估提供重要参考。     

半刚接钢框架的节点性能研究综述

主要介绍了半刚性连接的类型、受力特性及其常用的研究问题的方法等,重点讨论了半刚性连接的两种受力关系,即约束关系和滞回关系,以促进半刚接钢框架节点性能的研究,为工程设计和分析提供一定的基础。     

考虑弯矩作用梭形钢格构柱稳定承载力非线性有限元分析

以2010年上海世博会世博轴工程中采用的梭形钢格构柱为研究对象,应用大挠度弹塑性有限元法研究考虑弯矩作用时梭形格构柱的稳定承载力。分析了初始几何缺陷作用方向、分布形式对梭形格构柱稳定承载力的影响,并与试验结果进行了比较。分析结果表明：梭形格构柱在轴力和弯矩共同作用下的一阶弹性屈曲模态表现为“S”形和“C”形两种形式;考虑弯矩作用后,初始缺陷作用方向对梭形格构柱的稳定承载力有较大影响;对一阶屈曲模态为“S”形的梭形格构柱,计算稳定承载力时只需考虑“S”形缺陷的影响,而对一阶模态为“C”形的梭形格构柱有必要综合考虑“C”形和“S”形缺陷的影响。与试验结果比较表明,建议方法计算梭形格构柱的稳定承载力安全、合理。图12表1参11     

半刚性节点的几种分析方法

对几个国家规范对节点刚度的分类进行了介绍,从数学模拟、通过实验建立数据库、有限单元法等方面阐述了研究半刚性连接的方法,对保证钢结构整体性能的安全性具有重要的意义。     

钢环加固圆钢管混凝土柱-RC梁角节点轴压性能有限元分析

针对圆钢管混凝土柱-RC梁角节点,提出了对角节点的节点区采用多段钢环加固的构造方案,并对加固节点模型的轴压性能开展有限元分析研究。通过已有研究成果验证了有限元模型分析方法的可靠性,继而采用ABAQUS有限元分析软件建立152个加固节点模型进行轴压试验模拟。有限元分析结果表明,以多段钢环加强的圆钢管钢筋混凝土柱-RC梁角节点轴压性能优于普通节点,加固节点具有更高的轴压承载力和更好的延性,加固效果明显。参数分析表明：加固角节点的轴压承载力随节点混凝土轴心抗压强度、节点区钢环体积占比和节点区纵筋配筋率的增加而增加;角节点的轴压承载力受梁端剪力影响,较大的梁端剪力可能造成节点延性降低。根据分析结果,建立了节点区采用钢环加固的圆钢管约束混凝土柱-RC梁角节点的轴压承载力算式,供设计该类节点参考。     

自承重填充墙平面外承载力有限元分析

采用ANSYS有限元软件对自承重墙平面外承载力进行分析,研究了不同因素如边界条件、砌体强度、墙体高厚比等因素对填充墙平面外承载力的影响,并与试验结果进行了对比.结果表明:填充墙与四周框架梁采用刚性连接,提高了砌体和砂浆强度,增大了墙体高厚比,减小拉结筋间距有利于提高填充墙平面外承载力.     

钢筋混凝土斜柱转换节点非线性有限元分析与试验的对比

将通过ANSYS分析得到的斜柱转换节点在竖向荷载下的非线性性能与试验结果进行对比分析,分析了ANSYS在该类钢筋混凝土异型节点非线性分析中的可靠性,得到了试验难以充分揭示的结构性能.     

基于有侧移半刚性连接框架理论的无支撑模板支架稳定承载力分析及试验研究

在考虑节点半刚性性质的基础上,利用有侧移三层柱的框架模型推导有侧移半刚性连接钢框架中柱的计算长度系数方程,并将这一方法引入无支撑扣件式模板支架稳定承载力计算中,将模板支架的整体稳定简化成立杆的稳定,进而得到无支撑扣件式模板支架的理论稳定承载力。利用ANSYS软件,考虑直角扣件的半刚性性质,建立了6组不同搭设情况下无支撑扣件式模板支架的有限元模型,对其稳定承载力及失稳情况进行分析。对照有限元模型的搭设情况,对模板支架进行试验研究,得到相应的稳定承载力,试验结果与有限元结果基本吻合。将理论计算结果与试验及有限元分析结果进行对比可知,在其他搭设参数相同的情况下,模板支架的整体稳定承载力随步距、立杆间距的减少而提高,而且理论计算结果更加偏于安全,进一步说明有侧移半刚性连接框架理论在无支撑扣件式模板支架稳定承载力计算中的可行性及适用性,并可以考虑将此理论应用到规范中,为今后对扣件式模板支架稳定承载力的进一步分析及研究提供理论参考。     

网架网壳结构半刚性节点试验研究

为研究网架与网壳等空间结构中常用的半刚性Socket节点在纯弯和压弯荷载作用下的受力性能, 完成了3个Socket节点试件在纯弯荷载作用下的试验和6个Socket节点试件在不同比例的压弯荷载作用下的试验,并将节点在纯弯荷载和压弯荷载作用下节点的受弯承载能力进行了比较。在此基础上,提出了节点弯矩 转角曲线的简化模型。研究表明：Socket节点在纯弯荷载和压弯荷载作用下都表现出了较好的弯曲承载力和延性;节点在压弯荷载作用下的初始弯曲刚度和屈服弯矩要高于其在纯弯荷载作用下的初始弯曲刚度和屈服弯矩;节点的初始抗弯刚度随着压弯荷载比例的增大而增大;对于以Socket节点连接的空间结构,采用纯弯荷载作用下得到的节点抗弯刚度计算结构的承载力偏于保守。     

常见钢管脚手架及门式支架的部分设计计算

介绍了施工中常用的钢管脚手架及门式架结构的设计计算过程，着重分析了其稳定承载能力的计算及限值范围，并提出了相应的设计要求及注意事项。     

钢结构半刚性连接疲劳性能的ANSYS分析

为了提高节点的抗震性能,采用有限元ANSYS软件进行数值模拟分析半刚性连接各个细部位置的疲劳寿命,介绍了ANSYS/Fatigue疲劳分析的思路和步骤,为找出节点在疲劳作用下的薄弱部位提供了可行的方法。     

钢筋钢纤维混凝土梁柱节点受剪承载力基于八面体强度的计算模型

针对钢筋钢纤维混凝土梁柱节点的受剪性能与承载力计算方法,采用混凝土八面体强度模型,并以国内外钢筋钢纤维混凝土梁柱节点相关试验数据为基础,对其进行了理论研究。建立了梁柱节点破坏时核心区混凝土正应力与剪应力之间的关系,提出了钢筋钢纤维混凝土梁柱节点受剪承载力计算方法,并分析了影响钢筋钢纤维混凝土梁柱节点受剪承载力的因素。结果表明,钢筋钢纤维混凝土梁柱节点受剪承载力随柱端轴压比、混凝土强度、节点核心区配箍率以及钢纤维含量特征参数的增加而增大;梁柱截面高度比对受剪承载力的影响较小。基于相关的试验数据,通过趋势分析验证了所提出的计算方法能够综合反映柱端轴压比、混凝土强度、节点核心区箍筋以及钢纤维含量特征参数的影响。研究结果可为钢筋钢纤维混凝土梁柱节点受剪承载力计算提供理论依据。     

T形钢连接半刚性梁柱节点受力性能研究

轻钢结构施工速度快,适用于办公楼、仓库、体育场馆及低、多层住宅建筑等,但其节点区受力复杂、影响因素多、节点设计和相关规范不够完善。为分析螺钉个数、间距、直径等因素对T形钢连接的梁柱半刚性节点区受力性能的影响,得到节点的弯矩-转角曲线模型,对该类梁柱节点进行静力试验研究;采用ABAQUS有限元分析软件对其受力性能进行模拟,验证模型的有效性,在此基础上进行参数分析,建立梁柱节点的弯矩-转角数学表达式。结果表明：节点的破坏模式均为自攻螺钉被剪断; 随着自攻螺钉个数、间距、直径的增加,其极限弯矩和初始转动刚度逐渐增大,其中螺钉个数影响最大;通过回归分析建立的梁柱节点弯矩-转角表达式偏于安全,可供后续设计参考。