东莞生产力大楼大跨度钢结构设计

东莞生产力大楼依地势而建,分南、中、北三区,中区为总长105m、跨度30m的连跨拱桥建筑。针对该拱桥以及与之相联的斜桥的设计施工,做出论述。拱桥的主要特点：①拱桥的下弦为楼面,使用功能为宴会厅,拱桥的上弦为屋面,使用功能为屋顶花园。②斜桥分别从南区、北区办公楼的顶层斜向与拱桥的中部相联。③拱桥的宽度为22m,设置3榀桁架拱,桁架拱之间采用钢框架连接形式。④钢构件采用箱型截面。⑤桁架拱为连跨整体,设置若干现场拼接节点。     

有限扭转对箱形截面短柱轴压受力性能的影响

为研究具有有限扭转的箱形截面短柱轴压受力性能,对其进行了弹性屈曲分析和非线性分析。揭示了初始扭转对轴压短柱中板件的荷载条件、边界条件、局部应力分布特点造成的影响：在弹性状态下,非加载边上存在弯曲约束和横向膜应力,加载边上平行加载方向的截面应力分布不均。指出了箱形截面短柱轴压刚度和极限承载力随相对扭转角增大而增大的一般规律,箱形截面短柱极限承载力对于较小相对扭转角的不敏感性,以及破坏模式同相对扭转角大小的相关性,即很大的相对扭转角会导致破坏模式由局部屈曲转变为局部的强度破坏。     

厚板焊接箱形梁轮压作用在下翼缘悬臂板上的简化计算

本文介绍了轮压作用在下翼缘外伸悬臂板上的厚板焊接箱形梁的简化计算方法、施焊工艺以及该梁的静力、疲劳性能和焊接残余应力的分布概况。亦可供类似梁作设计参考用。     

基于实体模型的双曲拱桥主拱圈加固研究

以具体工程为例,利用Midas-FEA通用有限元软件建立空间实体单元模型,更加直观地得到了双曲拱桥主拱圈改肋式截面为箱形截面加固后主拱圈位移和应力的变化,论证了此加固方法的可行性,解决了该桥型承载力差和横向联系不足的缺点。     

内填部分混凝土钢桥墩延性性能简化计算方法

采用二维梁单元模型模拟内填部分混凝土箱形截面钢桥墩的延性性能。考虑翼缘宽厚比、柱长细比和混凝土填充率三个参数,建立了20个二维梁单元模型。将模拟结果与三维精确有限元分析结果进行对比,提出了针对二维模拟结果的延性修正系数。将修正后的二维模拟结果与试验结果对比,吻合良好,验证了所采用有限元分析方法以及延性修正系数的准确性与有效性。研究结果表明:混凝土填充率的提高,可以有效提高钢桥墩的延性性能;翼缘宽厚比和柱长细比的增加会导致钢桥墩延性的降低。最后提出了钢桥墩最优混凝土填充率确定方法建议。     

三种构造型式的箱形截面梁与圆管连接节点受弯性能

上海光源工程采用圆钢管相贯而成的单层网壳结构,网壳结构的边界搭接在箱形截面主梁上形成了箱形主梁与圆钢管焊接连接节点。为研究该连接节点的平面外受弯性能,进行了3个不同构造型式的连接节点试件平面外受弯的滞回性能试验,考察了节点的受力性能和破坏模式。结果表明,3种节点破坏模式均为支管(贯通式连接管)根部塑性变形过大或局部屈曲破坏,其平面外受弯的承载力都能满足节点承载力高于构件承载力的要求,都具有良好的抗震性能。有限元软件ABAQUS的非线性分析表明,在接近破坏时,箱形主梁内部加劲部件的塑性化程度以贯通管式连接最为严重;套管式连接节点中槽形塞焊焊缝的作用在于将内力逐渐从构件传递到节点域,使得节点受力性能更加合理。     

国家体育场扭曲箱形构件抗弯试验

为研究国家体育场钢结构扭曲箱形构件的抗弯性能,完成了4个1/2.5缩尺试件的往复加载试验,试件的变化参数为壁板宽厚比和箱形截面内的加劲肋间距。试验结果表明,试件的破坏形态为壁板受压局部屈曲导致丧失承载能力,板件宽厚比过大是导致局部屈曲的主要原因。壁板宽厚比为120、加劲肋间距与壁板厚度之比由120减小至80时,试件的初始刚度增加很少,抗弯承载力和变形能力没有增大;壁板宽厚比为80、加劲肋间距与壁板厚度之比由84减小至54时,或加劲肋间距与壁板厚度之比为80、壁板宽厚比由120减小至80时,试件的初始刚度增加,抗弯承载力增大,抗弯性能得到改善。     

国家体育场扭曲箱形构件拉伸试验

为研究国家体育场钢结构扭曲箱形构件的抗拉性能,完成了2个1/4缩尺试件在单调拉伸荷载作用下的试验与参数影响计算分析,试件的变化参数为加劲肋间距。试验结果表明:试件的拉力-位移曲线呈双线性特征,试件受拉屈服发生在靠弯曲中心一侧的上翼缘与相邻腹板;受拉屈服荷载为1100kN;两个试件的弹性抗拉刚度分别为593kN/mm与614kN/mm;屈服后强化段抗拉刚度分别为39kN/mm与36kN/mm,分别为弹性抗拉刚度的6.6%与5.9%;卸载刚度均为930kN/mm,分别为弹性抗拉刚度的157%与151%。加劲肋间距从300mm减小到225mm,试件的抗拉刚度增加了5%,刚度提高有限。有限元计算结果与试验结果基本一致。     

国家体育场桁架柱内柱多腹杆焊接节点性能研究

对国家体育场钢结构桁架柱的节点进行了比例为1∶5的缩尺模型试验研究和有限元分析。该节点为主桁架梁与桁架柱的连接节点,由1根菱形内柱与11根箱形截面腹杆形成的复杂空间管节点,并且节点内布置了许多加劲肋。论文介绍了节点的试验方法,描述了整个加载过程中节点行为和最后的破坏模式。从节点受力性质、构造、几何尺寸等角度,讨论了节点的破坏机理。研究表明节点的薄弱环节出现在受压腹杆,发生局部屈曲。弦杆内设置加劲肋是防止弦杆板件塑性破坏和局部屈曲的有效构造措施。论文提出了实际结构中该节点设计和制作时应采取的措施。     

国家体育场钢结构外柱顶部局部结构模型试验

为研究国家体育场钢结构桁架柱外柱顶部肘形扭曲薄壁箱形构件的抗拉性能,完成了一个桁架柱外柱顶部局部结构1/4缩尺模型的拉伸试验。试验结果表明,当模型承受1200kN(1.61倍设计拉力)的拉力时,顶点水平位移为7.80mm,模型结构整体处于弹性;拉力达1700kN(2.28倍设计拉力)时,顶点水平位移为12.75mm,没有发现模型构件有焊缝撕裂或局部屈曲等明显破坏现象。构件的屈服主要发生在弯扭段节间23、跨中区格以及弯扭段与斜柱连接节点外侧的受拉区面板。试验中三根斜柱均处于弹性。