考虑蒙皮效应的轻钢檩条极限承载力分析研究

压型钢板在其自身平面内具有很大的抗剪能力,其参与结构整体受力,对主体结构有加强作用,提高了结构的空间整体性,此被称为压型钢板的蒙皮效应。为了使应力蒙皮效应在工程中尽快得到应用,对蒙皮支撑C型檩条在竖向荷载作用下的稳定承载力进行了理论分析和试验研究,应用有限元方法分析了有、无蒙皮支撑两种情况下檩条的极限承载力,探讨了蒙皮板对檩条的侧向支撑和扭转约束作用机理。结果表明:檩条在有蒙皮情况下,受力后侧移、扭转角和内部应力均比无蒙皮支撑时减小,稳定承载力提高约20%。     

蒙皮效应在轻钢结构厂房中的应用

介绍了蒙皮效应的基本概念、作用机理及其在轻钢结构应用中的问题，并以实际工程为例，具体分析了蒙皮效应对檩条的约束作用及其对整个结构抗水平荷栽作用。结果表明在轻钢结构设计中考虑蒙皮效应，可以增强结构的整体刚度，为相连的构件提供侧向约束作用，减小结构的侧移，进而可以取消一部分支撑构件或减小构件的截面面积。     

影响蒙皮支撑柱静力性能的若干因素

采用几何非线性有限元分析方法分析了蒙皮抗剪刚度,扭转约束、构件长细比和荷载偏心对蒙皮支撑柱基本受力性能的影响。结果表明,蒙皮的支撑作用可以显著减小柱的侧向变形和截面扭转并提高其承载能力,这种作用对于中等长细比及大长细比的构件影响尤其显著。     

风吸力作用下仅考虑扭转约束的Z形和C形檩条弹性弯扭屈曲

采用开口薄壁构件理论,在忽略屋面板对檩条侧向约束的条件下,根据上翼缘受扭转约束简支檩条的线性总势能方程,应用变分法推导无支撑Z形和C形檩条在风吸力作用下的扭转角及位移表达式.考虑屈曲前应力在檩条弯扭屈曲变形过程中产生的非线性应变能,根据其弯扭总势能方程,采用势能驻值原理推导无支撑Z形和C形檩条的临界弯矩表达式.扭转角、位移和临界弯矩表达式与采用ANSYS板壳单元建模的计算结果对比,吻合较好,表明理论公式精度较高,可用于工程设计.     

跨越多檩条蒙皮体抗剪性能的实验研究

本文采用了悬臂梁实验方案，对跨越多檩条蒙皮体的抗剪性能进行了实验研究，研究了檩条数量对蒙皮体抗剪强度的影响以及蒙皮体在受剪时的变形情况，提出了跨越多檩条蒙皮体非对称受力模型的概念。     

蒙皮支撑的梁在静力荷载作用下的性能

本文采用非线性有限元分析方法对蒙皮支撑梁在仅考虑蒙皮的侧向支撑作用时的静力性能进行了研究。研究结果表明，蒙皮的侧向支撑作用可以大在改善构件的受力性能，提高其承载能力。     

蒙皮支撑的钢构件静力工作性能研究综述

本文介绍了国内外在蒙皮支撑的钢构件静力工作性能方面所进行的理论和实验研究及其研究成果，着重介绍蒙皮支撑的梁，柱和檩条的工作性能，在分析比较各种研究成果的基础上，提出了蒙皮支撑的钢构件静力工作性能的研究中的一些问题以及需要进一步研究的课题。     

蒙皮支撑的钢构件非线性静力分析

本文提出了蒙皮支撑的钢构件在静力荷载作用下的几何非线性分析方法，钢构件，蒙皮和连接件分别被离散成空间薄壁梁柱单元，正交各向异性壳单元和连接单元。     

屈曲约束支撑设计的刚度与强度准则

目的 为了达到屈曲约束支撑设计时的安全性和经济性,屈曲约束单元需要同时满足刚度和强度条件.方法 采用弹性稳定理论,对带有侧向约束的理想轴心压杆和带有初始变形的屈曲约束支撑进行了分析.结果 有侧向约束的理想轴心压杆的弹性屈曲荷载由轴心压杆与侧向约束单元屈曲荷载的和叠加而成.给出了在不同初始变形下进行屈曲约束支撑设计时,屈曲约束单元应该同时满足的刚度条件和强度条件.结论 给出的屈曲约束支撑设计的强度和刚度条件的表达式可用以校核屈曲约束支撑设计的合理性.     

蒙皮支撑的钢构件静力分析有有限元方法

本文建立了分析蒙皮支撑的钢构件静力性能的有限元方法，该方法将钢构件离散成空间薄壁梁柱单元，将蒙皮离散成等效的正交各向异性的壳单元，并将钢构件与蒙皮之间的连接件作为连接单元。本文又用所建立的有限元方法对一些实验模型进行了分析，并将计算结果与试验结果进行了比较，二者在线性阶段吻合较好，说明本文建立的方法可以有效地分析蒙皮支撑的钢构件。     

黏土中地下连续墙支护结构的稳定性分析

以杭州地铁二号线文华路地铁站主体基坑为工程案例,应用PLAXIS 3D数值模拟软件,确定杭州典型黏土地区土体小应变硬化（HSS）模型的土体参数取值方法. 基于可靠度理论及稳定性和经济性评价体系,将抗隆起稳定、抗倾覆稳定、支护结构侧向位移控制这3种安全性模式分别作为单目标,分析单目标下的结构参数敏感性及其最优解;运用灰色关联度多目标优化算法确定地下连续墙支护结构设计参数的最优解. 结果表明,土体小应变硬化模型适用于杭州典型黏土地区：对于该地区狭长型基坑的内撑式地下连续墙支护结构,墙深是基坑抗隆起稳定性的决定因素,墙深和加固土深度对基坑抗倾覆稳定性的重要性相同,被动区加固土深度在坑底以下较差土层内还是基坑变形的主控参数. 当考虑内支撑时,首道支撑对基坑变形控制起决定性作用;由灰色关联度多目标优化算法确定的结构设计参数最优解与实际结果接近.     

双肢组合截面轴心受压柱柔性支撑系统

为了研究由撑杆和连杆组成的柔性支撑系统,提出了简化的支撑系统设计方法,并给出了连杆设计流程图.考虑轴心受压柱和撑杆初始几何缺陷的影响,用解析法推导了支撑力和支撑刚度的计算方法.由于支撑作用在两肢立柱间连杆,引起支撑刚度减小,使得需要的支撑力增大.立柱抵抗失稳刚度增大或者撑杆长细比增大时,支撑作用于连杆时所需支撑力比直接作用于立柱时的增幅增大.结合实际工程,利用本文提出的设计方法得到的柔性支撑系统设计方案比原工程设计方案更为经济合理.     

某楼宇基坑工程方案优化分析

基坑工程的设计重在基坑支护系统的选型及优化．本文旨在通过介绍苏州某楼宇基坑工程的支护设计，阐述基坑工程方案的优化思路．基坑支护系统是个空间体系，本文采用挡土止水系统和支撑系统分开考虑优化的方法．挡土止水系统采用m法杆系有限元程序计算，并将计算的沿围护边的支撑力作用于支撑系统，来优化设计支撑系统的内力和位移．该方法简单实用，经过优化比较，优化后的方案不仅安全可靠(内力、位移合理)，而且为该工程节省造价约20％．本文表明，基坑工程方案的优化是个系统工程，要从地质条件、周边环境及工程规模综合考虑，才能取得较好的成果．     

Analysis on column-bracing forces considering random initial imperfections

A large number of column-bracing systems were modeled and analyzed by second-order analysis using finite element program ANSYS,in which the random combination of the initial imperfections between columns and horizontal braces was well considered by Monte Carlo Method.According to the analysis results,four kinds of instability modes of column-bracing systems were found,the probability density function of the mid-height horizontal bracing forces was established based on probability statistics,and the design bracing forces were also obtained.The results indicated that the above design bracing forces are smaller than that proposed by the "Code for design of steel structures"(GB50017-2003) when the top axial compressions on the braced columns are equal,and much smaller than the latter when the top axial compressions on the braced columns are unequal.The results also indicated that the random combination of the initial imperfections between columns and horizontal braces leads to the randomness of the mid-height horizontal bracing forces in compression or in tension,so that the design bracing forces can be reduced.     

基坑工程首道内支撑采用P-CFST的工程实例研究

针对北京地铁17号线某盾构竖井基坑工程开挖深度大、作业空间小的难点,围护结构首道支撑位置采用新型装配式钢管混凝土（简称P-CFST）支撑结构,扩大了支撑间距,便于基坑开挖、出土和支撑架设作业. 利用ABAQUS软件建立三维有限元模型,开展基坑开挖全过程数值模拟. 在工程实施过程中,对支撑轴力、围护桩水平位移、桩顶水平位移和地表沉降进行系统监测,保证了P-CFST支撑和钢支撑组合支护下的基坑施工安全,研究盾构竖井围护结构变形的空间效应、地表沉降曲面形态、不同位置处的支撑轴力关系等. 由模拟和监测结果的分析表明：围护桩同一深度上变形呈现抛物线形状或“盆形”,空间效应对盾构井围护结构变形的影响主要发生在距离基坑阴角小于8 m的范围内;基坑附近地表沉降等值线形状经过“圆弧形”-“陀螺形”-“梯形”变化,最大地表沉降位置经历由近及远、再向基坑靠近的移动过程;首道P-CFST支撑轴力对地层开挖、支撑架设等工况的影响更加敏感,大于架设深度更大的2、4道钢支撑轴力. 盾构竖井基坑工程内撑式围护结构首道支撑选用高刚度、高承载力的P-CFST内支撑,扩大了设计间距,围护结构和周围地层变形得到了有效控制.     

基于时空效应的基坑施工有限元研究

利用考虑时空效应的被动区土体等效弹性基床系数代替实测土体基床系数,并用土弹簧简化土体对支护结构的侧向压力,对基坑开挖进行全过程三维模拟。这种考虑软土自身抵抗变形能力的时空效应计算方法有着省时并易于收敛的优点,结果也与实测数据较为吻合。同时,分析了超挖对基坑施工的影响。     

隔板贯通式节点抗震性能试验研究

为了研究方钢管混凝土柱与钢梁连接的隔板贯通式节点的抗震性能,设计了一个低周反复荷载作用下的T字形足尺隔板贯通式梁柱节点试件的拟静力试验。通过研究拟静力试验的滞回曲线来分析研究它的耗能能力。并分析了试件的破坏过程及破坏特征,对节点的延性、能量耗散等抗震性能指标进行了深入的研究,采用ANSYS程序对它进行了有限元分析,探讨了试件的隔板厚度,核心混凝土强度等参数对节点抗震性能的影响。通过研究得出隔板贯通式节点有较高的承载力和较好的延性,较强的耗能能力和抗震性能。     

Q235焊接工字形钢支撑的低周疲劳性能试验及数值模拟

对19根Q235材质焊接工字形钢支撑进行了等幅轴向循环位移作用下的低周疲劳性能试验,基于观测到的翼缘出现可见裂纹时的循环次数提出了估算支撑低周疲劳寿命的经验公式。在试验基础上,对支撑滞回性能和低周疲劳性能进行了数值模拟。试验及数值模拟结果表明:试件在第1个弹塑性循环受压时就发生了出平面的整体失稳;从第3或第4个循环开始,支撑的抗压、抗拉承载力及单循环耗能进入到稳定退化阶段。将试验及数值模拟得到的支撑稳定承载力及跨中最大横向变形与相关规范、文献计算结果进行了对比,证实了相关规范、文献的可信性。总体上,数值模拟结果与试验结果吻合较好,但离散性小于试验结果。在数值分析得到的应力-应变结果基础上,利用2种临界面损伤模型预测了支撑裂纹萌生时的低周疲劳寿命,预测的裂纹萌生位置与实测位置一致,预测结果基本位于实测结果的3.5倍分散带以内,偏于安全一侧,同时发现残余应力对支撑的低周疲劳寿命基本没有影响。     

基于斜撑框架的暗支撑剪力墙弹塑性分析

建立了适用于带暗支撑剪力墙的斜撑框架计算模型,给出了该计算模型中各杆件的几何特性和参数的确定方法,推出了该计算模型的刚度矩阵,给出了各杆件非线性力-位移关系曲线的确定方法,对2片带暗支撑短肢剪力墙进行了计算分析,结果表明:该模型能较好地反应带暗支撑剪力墙的弹性和塑性阶段的受力反应,为使用框架分析程序进行暗支撑剪力墙的静力弹塑性分析打下基础.