国家体育场主体钢结构方案优化

在不改变招标文件要求的前提条件下 ,对 2 0 0 8年北京奥运会主体育场的主体钢结构方案进行了优化设计 ,通过对结构在不同荷载条件下的优化分析和设计 ,综合考虑了材料供应和施工的技术要求 ,提出了可供参考的设计建议。     

厚板柱钢框架梁柱节点对断裂韧性的要求

为了研究厚板柱钢框架梁柱节点对材料断裂韧性的要求,进行了三维弹性和弹塑性断裂力学有限元计算.以裂纹尖端的应力强度因子KI和JI为评价指标,分析了焊接工艺孔形式、梁翼缘削弱或加强和初始裂纹位置等因素对梁柱节点断裂韧性的不同要求.结果表明：美国北岭地震后改进的焊接孔B对断裂韧性的要求最低,而我国《建筑抗震设计规范》规定的焊接孔D对断裂韧性的要求相对较高;与标准型节点相比,梁翼缘削弱或加强型节点能显著降低对断裂韧性的要求;当焊接高匹配时,热影响区裂纹比焊根裂纹更易于扩展,并导致节点的断裂破坏.钢框架梁柱节点断裂评估定量方法为节点防断设计中钢材与焊材的选材、焊接孔与节点形式的选用提供了参考.     

单点加载翼缘纵向变厚度工型截面简支梁变形解析解法

目的研究采用纵向变厚度(LP)钢板作翼缘的翼缘纵向变厚度工型截面简支梁的变形,推导单点加载时其变形计算公式,解决该类梁的弹性变形问题.方法运用基于变形体虚功原理的单位荷载法和直接积分方法推导不同跨度、截面尺寸和翼缘厚度变化率下跨中挠度计算公式,并讨论剪切变形的影响;运用通用有限元软件ANSYS的BEAM188和SHELL181两种单元进行对比验证.结果考虑剪切变形的理论计算结果与BEAM188单元计算结果相差不超过0.5%,与SHELL181单元计算结果相差最大为3%,计算结果十分接近,验证了理论解的正确性.结论与传统等厚度工型截面梁相比,采用此种翼缘变厚度工型截面梁,使构件截面设计更加合理,在承载力相同的情况下,可大大减少钢材用量;且可降低剪切变形影响;建议采用此种翼缘纵向变厚度工型截面梁行结构优化设计.     

焊接加固热作用对工形截面压弯钢构件承载性能的影响

为研究焊接加固热作用及不同初始负载对工字形压弯钢柱承载性能的影响,基于考虑热影响的热结构耦合分析方法进行了热源模型热输入改进,并考虑初始几何缺陷、初始残余应力及摩擦等,完成了不同负载下焊接加固的3个工字形压弯钢柱的模拟分析。研究了焊接位移时程、腹板应力应变重分布及荷载位移关系,通过有限元分析与相应试验结果对比验证,进而获得了试验无法获得的焊接温度场、翼缘与加固板间的焊接应力应变重分布以及翼缘边缘屈服承载力等结果,并将承载力结果与规范计算结果对比,考察了现有设计方法。结果表明,焊接顺序决定焊接变形的发展过程,焊接热输入和初始负载共同决定持载焊接的位移变化范围和焊接残余变形的大小;初始负载越大,应力应变重分布往偏心受力方向发展更多,承载力越低,而初始残余应力不影响极限承载力;采用考虑热影响的有限元方法具有一定可行性和总体安全性,规范设计方法仍有可提升空间。     

某网架结构厂房雪灾后安全性检测

目的 提高轻钢结构的抗风雪灾害能力,改善其抗灾性能.方法 对沈阳遭受特大暴风雪袭击的某网架工程结构厂房进行检测,检测了屋面檩条变形、屋面网架下弦节点的挠度值和网架上、下弦变形区域内螺栓球节点裂缝缺陷等,并抽检了网架上、下弦杆及腹杆的不平直度.结果 通过对该网架工程结构厂房设计、施工质量调查及雪灾影响的综合分析,表明该网架结构设计承载力及杆件长细比等均满足规范要求,但施工质量存在一定问题,并由于屋面雪荷载超过设计考虑50年一遇雪荷载取值,屋面支撑结构设计抗力明显考虑不足,这是导致网架结构破坏的主要原因.结论 根据工程破损情况调查、检测结果、原设计施工图及该工程实际现状,提出加固处理方案.再次遭遇暴风雪袭击后,根据建议加固后的该网架结构厂房一直保持完好.     

四点支承异形中空玻璃板抗弯性能的有限元分析

各种形状的点支式玻璃越来越多地应用于工程中,但现行规范(程)规定的计算办法只适用于计算矩形玻璃。进行了点支式异形中空玻璃板受弯承载试验,分析了位移、应力的分布特点。同时分析了中空层的承载特点,通过迭代计算使用有限元方法得到了与试验测值较吻合的结果。并指出,点支式平行四边形中空玻璃承受均布荷载时,板心与长边边缘中点处的位移均比较大,板面最大主拉应力出现于长边中点处。     

钢框架梁柱组合节点滞回性能有限元分析

钢框架组合节点考虑楼板组合效应后,其承载能力大幅提高,节点区刚度相应增大,可能对抗震造成不利影响。采用通用有限元软件ABAQUS建立非线性精细有限元模型,并对单元选取,螺栓受力行为和材料的应力应变关系及损伤模型的确定进行详细说明。结合国内外已有的钢框架组合梁节点拟静力试验,验证了非线性有限元模型的正确性和适用性。试验和有限元分析结果均表明：考虑楼板的组合效应之后,该类型节点的刚度和承载力均有较大幅度提高,承载力提高幅度约为26％,节点区弹性刚度提高了30％左右;在静力往复荷载作用下,该类型节点的滞回曲线较为饱满,耗能能力强,具有良好的抗震性能。     

闭口型组合楼板纵向剪切承载性能的试验研究

为研究新型闭口型压型钢板Econdek65-675组合板的破坏、挠曲、端部滑移特性及纵向承载能力,根据欧洲规范对4对18块组合板进行试验而获得相关系数m,k。制作的18个试件分别为115 mm、150 mm、200 mm 3种厚度3组,每组由3块短板与3块长板组成。试验结果发现3组试件都发生明显的端部滑移,呈现过早的纵向剪切破坏。将试验结果与欧洲规范和美国规范进行对比,结果表明欧洲规范更为准确。同时,给出了该种组合板纵向承载力计算公式及相关曲线,并与类似的其他组合板进行对比,结果显示Econdek65-675组合板具有较可靠的组合效率。     

索支承门式刚架模型静力试验研究

本文设计并实施了一榀10m跨索支承实腹式门式刚架模型试验。通过对不加预应力的普通门式刚架以及两种不同预应力水平索支承刚架的静力试验,不仅验证了索支承门式刚架结构承载性能上的优越性,而且了解了在预应力施加过程中以及在荷载作用下索支承刚架结构内力和变形的变化规律。试验还就索支承刚架的节点构造形式及预应力施加工艺进行了探讨。为探索这种结构的理论分析方法,本文还采用混合有限元法分析了试验模型,并通过试验与理论结果的对比分析验证了该方法对这种结构的适用性。     

高强度螺栓应变松弛的长时间试验监测

针对钢结构端板连接中高强度螺栓的应变松弛问题,对8个试件中的31个高强度螺栓的预拉应变进行了45h以上的长时间监测。对高强度螺栓终拧后预拉力随时间变化规律进行了对比,计算了预拉力松弛最终值,由此对钢结构端板连接中高强度螺栓预拉力及其设计值提出了建议。