水平荷载作用下交错桁架结构的内力和侧移计算

本文通过对交错桁架结构在水平荷载作用下受力特点的分析,把结构中的楼板等效于与横向框架铰接的刚性链杆,建立了构件内力、层间侧移和楼层侧移计算的平面协同分析模型。通过对结构中柱子和竖向腹杆的受力分析,给出了交错桁架结构中柱子和竖向腹杆侧移刚度的力学计算模型和计算公式。根据水平荷载作用下桁架中远离空腹节间的弦杆弯矩较小的特点,假定桁架弦杆只在空腹节间和与其相邻的节间存在弯矩,给出了桁架侧移刚度的力学计算模型和计算公式。在楼板刚度无穷大假定的基础上,运用同一楼层水平侧移相等这一条件,提出了考虑柱子轴向变形影响的刚性链杆中轴力、构件内力、层间侧移和楼层侧移的计算方法。实例分析结果表明,本文方法简单实用,与ANSYS分析结果接近。     

一向少墙结构扁柱-楼板节点有限元分析及设计建议

在一向(X向)少墙结构中,Y向剪力墙与楼板组成扁柱-楼板框架,承担X向的部分水平力;与双向剪力墙结构不同的是,一向少墙结构中楼板发挥的作用不仅是传递楼面竖向荷载,同时也要作为扁梁传递水平荷载。通常楼板的设计仅考虑竖向荷载,支座底筋的锚固长度未按纵向受拉钢筋的要求设计;为方便安装,叠合楼板支座底筋的锚固长度仅为墙厚的一半。因此对扁柱-楼板节点在少墙方向水平力作用下的受力性能进行数值模拟研究,分别对采用叠合楼板与现浇楼板的扁柱-楼板节点进行了分析及比较,采用正向单调水平位移加载的方式模拟多遇地震、设防地震和罕遇地震作用,以获得节点在不同地震水准下的受力性能及破坏模式。分析结果表明：采用叠合楼板与现浇楼板的扁柱-楼板节点破坏模式接近,均为楼板面外抗弯屈服;采用叠合楼板与现浇楼板的节点极限抗弯承载力接近;楼板支座底筋锚固长度不低于15倍直径时可实现底筋受拉屈服。根据分析结果提出了一向少墙结构的设计建议。     

结构设计有关问题的探讨（一）

一、如何选用SATWE TAT程序中楼板的刚度合理简化假定。结构中的楼板,主要承受竖向荷载作用,但由于楼板有平面内及平面外刚度,因此在水平荷载作用下,它对结构的整体刚度,竖向及水平构件的内力均有一定影响。在SATWE TAT程序中楼板的假定有四种:(一)刚性楼板假定:刚性楼板是假定楼板平面内刚度无限大,平面外刚度为零。每块刚性楼板有三个公共自由度(u.v.θz),刚性楼板内每个节点的独立自由度仅有三个(θx,θy,w),因此,大大简化了计算工作量。在采用刚性楼板假定时,忽略了楼板平面外的刚度,使结构总刚度偏小。为此,在《高规》第5.2.2条…     

超高结构倾斜框架柱受力特点及设计要点

超高层建筑常常采用平面尺寸沿高度方向渐缩的体型,能非常有效地减小侧向力,同时有效地控制竖向力的增长,可以充分发挥结构材料的强度和刚度,提高结构的效率和经济性。结构上采用竖向构件沿建筑高度方向倾斜的形式,能达到结构与建筑的融合,并避免复杂的水平转换结构。然而倾斜框架柱在转折处会产生较大水平荷载,引起楼层梁、楼板及外环梁很大的受力。详细分析了倾斜框架柱的受力特点和设计要点,以某400m以上的模拟超高层建筑为案例研究了其解决方案,验证了斜柱水平力的传力途径,并对楼面水平斜撑的设计进行了探讨。     

球幕影院超限结构的设计与分析

某球幕影院整体结构采用球壳竖向曲柱、普通框架柱及斜桁架作为竖向承重构件共同受力,球壳采用钢结构单层肋环形球面网壳,竖向曲柱与下部混凝土基座采用带关节的销轴铰接连接,在结构周边设置钢结构桁架以提高结构的抗扭刚度。基于结构布置、计算参数选取及主要构件的抗震性能目标,分析了结构周期及振型、竖向荷载下的球壳受力特征、结构稳定及楼板应力。结果表明:球壳结构受力由竖向荷载控制;竖向曲柱和水平环向拉杆协同受力,下部的水平环向拉杆竖向加密;球壳下部的竖向曲柱及外侧斜桁架易发生失稳破坏,根据欧拉公式反推计算长度系数;上部楼板有效宽度较小,应进行小震及中震下的楼板应力分析,并增设楼板钢筋满足中震设防目标。     

旋转斜柱框架-核心筒超高层结构受力分析与设计

对于旋转斜柱框架-核心筒结构,斜柱的存在会使斜柱本身、核心筒、梁和楼板产生比普通直柱结构更复杂的受力情况,使得旋转斜柱产生的水平扭矩对楼板传递扭矩的能力及核心筒的抗扭能力提出新的要求,需要考虑结构在竖向荷载下的变形和内力作为水平荷载分析工况的初始条件等。结合工程实例提出了该特殊体型结构设计的关键技术,研究了旋转斜柱对结构整体性能以及对楼板、核心筒等构件的影响,以及针对传力体系的特殊性和设计难点所采取的加强措施,确保该类结构的安全性。     

交叉斜柱转换节点受力性能试验研究

为研究三柱变两柱交叉斜柱钢结构转换节点的受力性能,对2个相同的转换节点试件进行竖向力和水平力等比例静力加载试验,对节点的承载力、刚度、延性、传力机制进行研究。结果表明:节点在竖向力和平面外水平力作用下承载能力高、延性好,可靠性较高。加载过程中没有出现焊缝开裂的情况,说明腹板数量变化时,使用Y形连接件可避免焊缝过于集中,保证焊接质量。建立相应的有限元分析模型,分析结果表明,水平荷载比例和加载偏心是影响节点变形的主要因素。各竖向板件可协同受力,加载后期细腰附近局部受力由受压力状态转为平面应力状态,水平板件主要承担拉应力。     

历史建筑砌体结构的砖墙平面外受力性能研究

针对历史建筑砌体结构在地震作用下容易发生砖墙平面外破坏与倒塌的问题,设计并制作了4片足尺带正交横墙的砖墙,采用气囊加载施加均布荷载进行了砖墙平面外静力试验,研究历史建筑砖墙平面外破坏模式和受力性能。在此基础上,通过理论分析研究了竖向荷载、墙厚、墙宽、楼(屋)盖形式和砂浆强度等因素的影响,提出了砖墙平面外承载力计算方法。研究结果表明：峰值荷载后砖墙平面外位移急剧增大,但开裂后仍能保持较大的平面外位移而不倒塌;与无楼板砖墙相比,木楼板和混凝土楼板砖墙的初始刚度分别提高了69.9%和68.8%,平面外承载力分别提高了44.5%和54.0%;竖向荷载、墙宽和墙厚对砖墙平面外承载力影响显著,楼板形式有一定的影响,而砂浆强度的影响较小;砖墙平面外承载力的理论结果与试验结果吻合较好。     

钢筋混凝土柱抗水平冲击行为数值研究

钢筋混凝土柱作为工程结构的主要竖向承重构件,其在车辆、海啸残骸等水平冲击作用下的安全性十分重要。为研究钢筋混凝土柱抗水平冲击工作机理,运用有限元软件LS-DYNA建立精细化的数值模型对钢筋混凝土柱在水平冲击荷载作用下的动力响应进行模拟。通过与水平冲击试验结果对比验证了数值模型的可靠性,在此基础上重点分析了水平冲击荷载作用下钢筋混凝土柱的破坏形态、受力状态和加速度响应。研究表明:在水平冲击荷载作用下,钢筋混凝土柱的动力响应具有局部性和滞后性,其在冲击力达到峰值时未发生明显形变且未开裂;钢筋混凝土柱在冲击荷载作用下发生剪切破坏,其残余刚度和残余强度基本由纵筋提供,柱底固支端会出现拉压双向受力状态。     

异型剪力墙结构低周反复加载试验及抗震分析

进行了新型异型剪力墙高层结构的拟静力试验,同时,对这种新型剪力墙结构作了非线性抗震理论分析;对其能够抵抗较大水平力的机理进行了分析。研究表明:与传统剪力墙结构相比,这种异型剪力墙用的结构材料减少,其整体抗震能力和抗侧刚度却比传统剪力墙结构大。因为在反复水平力作用下,内力发生了重分布,受力变形更加均匀,墙、柱的内力均有所减小,裂缝分布均匀。楼板起到了较大的传递内力的作用,并将多榀隔层错跨剪力墙联结成为一个沿竖向整体刚度均匀的三维空间结构,发挥空间结构作用,从而提高了异型剪力墙结构体系的整体抗侧刚度、开裂荷载和抗震性能。     

钢柱下钢筋混凝土独立基础设计

在满足现有国家规程规范的基础上,提出了钢柱独立钢筋混凝土基础的设计方法,力求使钢柱独立钢筋混凝土基础设计系统化、简明化,以便业内设计工程师易于掌握和应用。     

浅析各类钢柱脚形式的设计构造要求

在结构设计中,钢结构在工业、民用结构选型时得到越来越多的使用,钢柱脚作为钢结构的基本构件,其计算牵扯到钢结构和混凝土结构的不同受力计算。而现在很多文章对某种柱脚的具体计算有具体的描述和研究,但设计计算时牵扯到的规范、规程中,未有一个详尽、全面的说明,其相关的构造规定也在一些规范、规定中分布较散。本文就柱脚给出了详尽的叙述,为广大钢结构设计者提供一份较全面的柱脚设计参考资料,具体计算不再累述,可参考相关文章。     

8度区混凝土小型空心砌块芯柱构造柱布置的探讨

对8度区某12层混凝土小型空心砌块建筑分别采用芯柱、构造柱、构造柱结合芯柱3种布置及结构计算,并通过与对应的6~11层砌块建筑进行分析比较,探讨了不同结构布置的适用范围,对在8度区采用小型混凝土空心砌块芯柱、构造柱的布置提出了建议。     

弯、剪、扭共同作用下刚接圆管柱柱脚计算

对于户外广告牌和交通标志,经常采用F型单肢钢管柱。由于风载荷是控制载荷,柱脚受力为偏心受压,偏心受剪,承受很大的双轴弯矩和水平扭矩,底板与锚栓的设计计算与一般型钢柱有所不同,柱脚弯矩对其抗剪承载能力有很大提高,计算时应考虑其影响。     

北安市海天大厦抽柱设计

北安市海天大厦原设计为 5层框架 ,在建至第 2层时决定改变顶层使用功能 ,须将顶层若干根内柱抽掉。着重介绍了抽柱设计的思想 ,抽柱后对预应力框架进行的计算 ,原设计基础及柱的验算、补强等内容 ,可供类似工程改造设计时参考。     

现浇框架柱筋偏移或强度不足的加固处理

本文阐述了柱筋偏移、主筋焊接不合格、混凝土强度不足等常见质量通病的加固处理方法。     

钢管砼柱的设计与研究

本文论述了钢管砼结构在宝钢三期工程所取得的设计和科研成果及所取得经济效益,为今后进一步推广钢管砼结构提供了实践的经验,特别是有关肩梁的计算理论和实用公式等经验.     

天津博物馆伞状环形钢柱的设计应用研究

介绍了作为支承天鹅细长颈部箱形钢梁的伞状环形钢柱的建筑造型,分析了三种不同类型伞状环形柱的设计,阐述了伞状环形柱的施工安装,为伞状环形柱在天津博物馆的应用提供了设计和施工依据。     

单层铰接排架柱二阶效应计算

在荷载作用下的单层铰接排架,可通过排架分析求得柱顶剪力。另外,柱顶原来作用有由屋盖重量等引起的压力及弯矩,柱的侧面还可能作用有均匀分布的水平风荷载以及吊车横向水平刹车力等,柱上作用力均为已知。在这些荷载作用下,柱子会发生侧移,又因为柱顶有压力,从而产生二阶效应,在计算中应予以考虑。根据排架柱柱顶及侧面的作用力,考虑柱的重力二阶效应,求取柱顶侧移、柱底弯矩以及柱高范围内截面的最大弯矩。通过对等截面排架柱重力二阶效应的理论分析,得出计算公式。对于单阶变截面排架柱,则将其分为上、下段,根据上、下段联接处的变形协调条件,利用这些公式也可进行重力二阶效应的计算。通过几个排架柱的例题计算表明,提出的计算方法切实可行、简易方便、结果可靠。     

中小型厂房柱网的综合比较

为了解柱网的经济实用性,以一常见单层厂房为例,分析了单跨18m、二跨18m和三跨18m中小型单层工业厂房柱网的工程量,耗钢量及造价,并加以分析比较,提出了几种较为经济适用的柱网。