门式刚架轻钢结构端板连接节点承载性能的有限元分析

采用ANSYS有限元软件建立了考虑接触和螺栓预拉力的三维有限元模型,对带加劲肋的外伸式端板连接节点进行了非线性分析,讨论了端板厚度、连接形式对端板连接节点的承载力和节点刚度特性的影响,同时对现行规范的相关设计原则进行了分析和验证,并提出了一些设计建议。     

框架-支撑钢结构抗震性能的有限元分析

近年来,我国的大中城市相继出现了大批的中高层钢结构建筑。框架一支撑结构体系作为中高层的一种结构形式被广泛采用。本文运用大型通用有限元软件ANSYS,采用三维建模,对-9层框架-支撑钢结构建筑进行了抗震性能的计算分析,分析包括模态分析、反应谱分析、弹性刀单塑性时程分析,分析结构在地震作用下的横向变形和支撑随地震波的内力响应情况等。研究成果可以为类似工程提供借鉴。     

点支式玻璃建筑单层索网柔性支承体系及其工程应用

单层索网体系是点支式柔性支承玻璃幕墙结构中的一种新型体系 ,以其僵筑结构简捷、轻盈美观、通透性好等优点深受许多建筑师的青睐 ,应用前景广泛。由于采用了柔性索杆 ,它的设计方法不同于其他一般的幕墙结构 ,除满足结构强度、刚度、变形要求外 ,还要考虑预应力和几何非线性问题。结合单层索网柔性支承体系在国内外幕墙工程中的应用 ,阐述了该体系的受力特点、研究现状和存在的问题 ,并对其设计分析和施工技术中的主要问题进行了探讨。     

结构钢材基于CTOD的裂纹扩展阻力曲线的低温试验研究

裂纹尖端张开位移(CTOD)是材料断裂分析的重要判据指标。在钢材韧性较好的时候,随着裂纹的扩展,构件的承载力也会有所提高,说明随着裂纹扩展,裂纹尖端的断裂韧度有所升高。裂尖断裂韧度与裂纹扩展量的关系曲线称为裂纹扩展阻力曲线。裂纹扩展阻力曲线反映了构件断裂过程与构件的断裂模式、承载力的有关系。本文根据结构钢材低温断裂试验的结果,分析了常用结构钢材的低温条件下基于CTOD指标的裂纹扩展阻力曲线,试验结果可为钢结构断裂设计提供依据。     

Q420高强度等边角钢轴压构件整体稳定性能设计方法研究

为研究Q420高强度等边角钢轴压构件的整体稳定受力性能与设计方法, 该文采用有限元软件ANSYS建立数值模型, 并经与试验结果对比验证后进行了大量参数分析, 研究了构件几何初始缺陷、残余应力和钢材屈强比对该类轴压构件整体稳定性能的影响, 分析了已有设计方法的适用性。结果表明, 构件初始缺陷对其稳定性能的影响与构件长细比及失稳模态有关, 残余应力的影响与构件长细比有关, 钢材屈强比的影响较小。基于数值计算结果建议了Q420高强度等边角钢轴压构件考虑板件局部屈曲相关作用的整体稳定设计方法, 为补充和完善我国钢结构设计规范提供了参考, 同时也有利于促进高强度钢材在我国钢结构工程中的应用。     

钢框架不同构造形式焊接节点抗震性能分析

研究节点的构造形式对于改善钢框架结构的延性、防止发生脆性破坏、提高结构的抗震能力有着重要的意义,为了系统全面地对比不同构造形式对于钢框架焊接节点抗震性能的影响以及构造形式对于节点在地震作用下的反应和破坏形态的改变作用,采用通用有限元软件ABAQUS 建立非线性有限元模型,结合国内外已有的钢框架焊接节点拟静力试验,验证了建立的有限元模型对模拟局部屈曲的准确性和适用性。通过建立九种不同构造形式的节点模型,与标准节点在承载力、刚度、滞回性能、退化特性、断裂倾向指数、破坏形态以及塑性铰位置等进行对比分析,深入探讨不同构造形式节点的受力性能,为工程应用提供重要依据。分析结果表明:剪切域强弱对于节点的破坏模式有较大影响;同时考虑抗震效果、建筑要求以及经济指标,削弱型节点并没有过多的削弱节点承载能力以及刚度,并且滞回性能稳定,“狗骨头”型节点存在侧向稳定性问题,而腹板开洞型节点无论是在滞回性能还是破坏形态方面都具有较好的表现。     

基于SINTAP-FAD方法的含裂纹缺陷钢结构构件安全性评定研究

在施工和运营过程中,钢结构构件上出现的裂纹缺陷可能会扩展而导致其发生断裂破坏,因此对含裂纹缺陷钢结构构件的安全性进行评估具有重要意义。首先,引入断裂力学K_IC断裂判据和失效评定图（FAD）概念,并介绍了结构整体性评估程序（SINTAP）的原理;给出了裂纹缺陷评定所需材料参数的确定方法,以及含裂纹缺陷构件的断裂力学参数和塑性屈服荷载的计算方法;然后,提出了基于SINTAP-FAD的含裂纹缺陷钢结构构件的安全性评估流程。最后,以华南和华东两个电厂锅炉钢结构大板梁的焊接缺陷为例,进行了基于K_IC断裂判据和SINTAP-FAD的裂纹缺陷安全性评定研究。结果表明,基于SINTAP-FAD的方法为含裂纹缺陷工作的钢结构构件的安全性评估提供了一种行之有效的方法,考虑多裂纹耦合作用的安全性评定方法有待进一步研究。     

隐式单索夹持式玻璃幕墙承载性能的有限元分析

隐式单索夹持式玻璃幕墙将结构隐藏在内部,在现有幕墙体系中最为通透,但是在设计分析时需要考虑预应力、几何非线性和大变形的影响,难度有所增加。隐式单索体系是一种新型建筑结构,在承载性能方面的研究还很薄弱。本文借鉴单层索结构的研究方法,根据试验模型简化后建立了有限元模型,对玻璃刚度、连接件刚度、钢索直径、预拉力等的静力及动力承载力影响趋势进行研究。通过有限元分析结果和试验数据的对比,验证有限元计算方法和结果的可靠性,为实际工程设计提供依据。     

钢-混凝土组合扁梁楼盖承载性能有限元分析

钢 混凝土组合扁梁楼盖的采用可以降低结构层高,改善钢结构的防火性能,形成无柱大空间与“无梁楼盖”的建筑效果;组合扁梁楼盖具有良好的力学性能,在多高层结构中,既能做框架梁受力,又能承载楼面的作用荷载;同时深肋压型钢板的采用可以降低楼板自重同时可作为永久模板使用,大大提高施工速度,带来很好的经济效益,在多高层钢结构建筑中有广阔的应用前景。论文采用有限元软件ANSYS建立钢－混凝土组合扁梁整体楼盖三维实体模型。对组合扁梁楼盖在竖向荷载作用下的承载性能、变形特点以及楼板自振频率进行了分析,同时对组合扁梁的有效宽度及肋部混凝土的影响进行了计算分析。分析结果表明：钢－混凝土组合扁梁楼盖具有良好的承载性能并能较好地满足正常使用的要求;肋部混凝土及配筋对楼盖的承载力有较大的影响;楼盖主梁的有效宽度分析应建立在整体模型和试验的基础之上。     

高强度钢材箱形柱滞回性能试验研究

为研究Q460高强度钢材箱形柱的抗震性能,对5个足尺试件进行了水平往复加载试验研究,分析了板件宽厚比、轴压比等因素对试件的承载力、破坏模式、耗能能力、变形能力和延性的影响。试验结果表明,Q460高强度钢材箱形柱具有很好的耗能能力和抗震性能,适用于抗震钢框架;除试件HB-1外其他试件本身及其柱脚节点均未发生焊缝开裂,证明设计合理、质量合格的Q460高强度钢材焊缝连接具有足够的承载力和良好的抗震性能;板件宽厚比越大,试件局部屈曲出现得越早,最大荷载对应的位移级越小,达到破坏时的位移级也越小;试件发生局部屈曲的范围及屈曲中心位置相对于试件截面高度的比值依次减小,所有试件最大屈曲位置距固定端0.25B~0.50B（B为等边箱型截面外边长）,塑性区范围距离固定端0.72B~1.06B。根据试验结果,建议在轴压比不大于0.2时,Q460钢材箱形截面压弯构件板件宽厚比限值不应大于30;同时,钢框架柱在进行抗震设计时,其板件宽厚比限值应与轴压比相联系,轴压比越大,板件宽厚比限值应越小。