拉剪组合作用下平齐端板节点火灾行为的有限元分析

常温竖向荷载作用下平齐端板节点以承受剪力为主,高温下的大变形导致梁内产生巨大的悬链拉力,节点通常在拉剪共同作用下发生破坏。采用通用有限元软件ABAQUS建立平齐端板节点的三维实体分析模型,考虑材料的非线性及节点大变形的影响,模型建立了各部件间显式的接触关系。采用试验结果对模型进行验证分析,结果表明有限元方法可以准确地模拟出节点受力及变形,同时可以方便地得到节点整个破坏过程。螺栓受力分析表明,螺栓剪力越大则其极限抗拉承载力越小。对节点进行不同荷载组合的参数分析的结果表明:节点的临界温度随着拉力或剪力的增加而降低,且剪力的影响更为显著;在所研究的参数范围内,抗拉与抗剪相关承载力基本呈负的线性关系;增加端板厚度可以有效提高节点抗拉及抗剪承载力。     

火灾下平齐端板节点考虑剪力作用的组件模型研究

对已有的平齐端板节点的组件模型进行改进,考虑了剪力与拉、弯作用的耦合效应,并用三维有限元分析的结果对组件模型进行了验证。采用该组件模型,可以方便地得到节点在同时承受拉、剪、弯综合荷载作用时的性能。结果表明,增大剪力会导致节点失效温度的降低,但温度低于550℃时剪力对节点变形的影响不大;端板越厚、节点承受的弯矩及拉力越小时,剪力的影响更为显著,端板为8mm时剪力对节点性能的影响可忽略;悬链拉力会显著影响节点的性能,因此火灾时应考虑节点可能受到的附加拉力的影响。     

某带穿层斜柱双筒体超限高层结构设计

仁恒世纪大厦为框架-双筒体结构,建筑高度198m,结构平面呈哑铃状,属于具有扭转不规则、楼板不连续、局部不规则(局部穿层柱、个别构件错层)、斜柱托换等一般不规则项的超限高层建筑。介绍了工程结构特点和整体抗震性能化设计过程。论述了嵌固端选择、多角度地震输入、跨层斜板及穿层斜柱受力分析等设计重难点。结果表明：本工程采用的框架-双筒体结构具有良好的抗震性能;设计时将绝对嵌固端和名义嵌固端均设置在基础顶是合适的;塔楼双筒体布置并未导致明显的强弱轴,多角度地震输入的结构响应接近;裙楼跨层斜板对结构整体受力影响较小;穿层斜柱不会发生屈曲稳定破坏,通过构造加强后斜柱拉梁的设计安全可靠。     

火灾下拉剪组合作用对高强螺栓节点性能影响的试验研究

火灾中节点的承载力随着温度的升高而降低,高温下梁的悬链线效应在梁内产生较大的拉力,高强螺栓连接节点通常在拉剪共同作用下发生破坏。采用自定义双线性炉温控制曲线,进行两类共8组高强螺栓连接节点的恒载升温试验,分析了端板式连接和腹板双角钢连接两类节点在高温以及拉剪共同作用下的变形发展及破坏规律。试验结果表明:高强螺栓连接节点区的梁端板、连接角钢、柱上翼缘及高强螺栓的温度接近,且较梁柱构件温度低50℃左右;节点刚度随着温度的升高而降低,且大约在节点温度达到500℃后刚度下降速度明显加快;火灾下8mm端板节点的变形集中于拉力较大侧端板及螺栓,16mm端板节点的变形则集中于拉力较大侧螺栓及柱上翼缘;腹板双角钢连接节点主要是角钢产生较大变形;两类节点失效温度随拉力或剪力的增加而减小,且同类节点在不同拉剪组合作用下的残余变形模态类似。     

长沙国际会议中心结构设计

长沙国际会议中心为中国中部地区大型的国际会议中心场馆，采用方钢管混凝土柱+钢梁形式的钢框架结构，大跨无柱空间采用钢桁架，主要特点是局部有夹层和大跨楼盖，属于具有扭转不规则、楼板不连续(局部穿层柱)、层抗剪承载力突变、局部夹层等一般不规则项的高层建筑。针对工程特点进行重难点分析并提出设计对策，结果表明：夹层的不同模拟方式对结构整体计算影响不大；大跨度楼盖设计应重点关注钢桁架节点构造的受力可靠性及施工便利性；主入口拱形结构可以很好地实现建筑方案效果，具有较高的承载力富余和良好的延性；穿层柱设计时取计算长度系数μ=1.0是安全可靠的，穿层柱具有较高的极限承载能力；通过加密圈梁和构造柱，并验证其形成子结构的整体稳定性，可以保证超高砌体隔墙的安全可靠。