不同梁线刚度情形下组合梁柱子结构抗倒塌性能研究

钢框架结构某根柱失效后,与失效柱相连的双跨梁对剩余结构的内力重分布和实现再平衡起到关键作用,而此时相邻双跨梁的线刚度对结构抗倒塌性能具有显著影响.以栓焊连接节点组合梁柱子结构拟静力试验结果作为校验,验证有限元建模方法的正确性.并建立了不同梁线刚度情形下的组合梁柱子结构足尺模型,重点分析了不同梁线刚度对组合梁柱子结构的内...     

腹板开孔组合梁柱子结构抗倒塌性能研究

腹板开孔梁因可提高空间利用率、经济美观、降低自重等特点被应用于钢结构建筑物中,而关于此类结构的抗倒塌性能研究较少,因此,有必要对此类结构的抗倒塌性能及关键参数进行研究.本文利用ABAQUS软件建立腹板开孔组合梁柱子结构的精细化有限元模型,以组合梁柱子结构的静力加载试验结果作为校验,验证了有限元建模方法的正确性.在此基础上,分析了开孔端距、开孔直径对腹板开孔组合梁柱子结构抗倒塌性能的影响,结果表明：不同的开孔端距会影响子结构边柱孔的破坏情况,而不同开孔直径会影响结构的断裂位置;模型的承载能力与开孔端距呈正相关,与开孔直径呈负相关;开孔端距与开孔直径对子结构的抗力发展影响较大.通过给出上述参数的合理取值范围建议,为腹板开孔组合结构抗倒塌设计提供依据.     

建筑结构抗连续性倒塌研究进展与发展趋势

针对全焊节点在地震和连续倒塌条件下有限的抗倒塌能力,该文基于新型耗能板对其进行改进提升。首先通过试验、数值模拟和理论分析相结合的方法揭示了新型耗能板在单调荷载和循环荷载作用下的力学性能;进而通过新型耗能板与节点在地震作用和连续倒塌条件下的协同作用,给出了新型耗能板节点的设计方法。结果表明：新型耗能板在单调和循环荷载作用下的力学性能不同,在单调荷载作用下表现为受拉破坏,在循环荷载作用下表现为剪切破坏;通过算例分析表明,新型耗能板节点的抗震与抗连续倒塌设计方法是合理的;新型耗能板全焊节点在地震和连续倒塌条件下主要经历双塑性区域形成阶段和硬化阶段,其中新型耗能板全焊节点的抗震和抗连续倒塌性能的差异主要体现在硬化阶段;新型耗能板的增加可同时有效提高全焊节点在地震和连续倒塌条件下的承载力、变形和耗能能力。

     

部分约束下组合梁柱子结构抗连续倒塌机理

为研究部分约束钢框架组合梁柱子结构的抗连续倒塌机理,对其进行数值模拟研究。利用ABAQUS软件建立了1:3缩尺的部分边界约束组合梁柱子结构的精细化数值模型,模型计算结果与试验结果吻合较好,验证了有限元建模方法的正确性。在此基础上建立足尺模型,分析边界约束侧向刚度、边柱尺寸、边柱轴压比对部分边界约束下组合梁柱子结构的抗连续倒塌性能的影响。结果表明:当弹簧约束系数n<1时,边界约束侧向刚度对组合梁柱子结构的抗连续倒塌性能影响显著,增大侧向约束刚度可有效提高组合梁柱子结构的抗连续倒塌性能; 当弹簧约束系数n>1时,增大侧向约束刚度对组合子结构的抗连续倒塌性能影响较小; 边柱尺寸过大或过小均不利于组合梁柱子结构抗连续倒塌性能的发挥,当梁柱线刚度比处于0.6～1.1区间时,边柱尺寸越大,悬链线机制发挥越充分,组合梁柱子结构的抗连续倒塌性能越好; 边柱轴压比对不同机制抗力的占比影响不大,但会影响组合梁柱子结构的承载能力,当边柱轴压比取0.3时,组合梁柱子结构的抗连续倒塌性能发挥最佳。     

钢框架—内填冷弯型钢组合墙体抗剪性能

钢框架-内填冷弯薄壁型钢组合墙体结构体系可适用于多、高层建筑结构。利用SAP2000有限元软件分析了此体系在不同高宽比和钢框架截面尺寸下的承载力、侧移刚度、剪力分配情况。结果表明,钢框架、组合墙体可协同作用;组合墙体与钢框架之间剪力分配符合刚度分配原则;框架-内填冷弯薄壁型钢组合墙体抗侧刚度近似等于纯钢框架与组合墙体抗侧刚度之和。同时给出了钢框架、组合墙体协同工作的剪力分配计算简化公式,可用于此结构体系的抗剪设计。     

基于整体效能的不等跨钢框架抗倒塌冗余设计

双跨梁的变形协调设计可使不等跨结构的抗倒塌效能得到充分发挥,以顶底角钢腹板双角钢(TSDWA)连接的不等跨钢框架结构为例,对冗余设计的具体方法展开研究。通过对两个1/3缩尺的两跨TSDWA连接组合梁柱子结构进行拟静力试验研究,对比等跨试件与不等跨试件传力机理的差异,明确不等跨子结构承载力以及变形发展的控制参数。以此为基础,将设计需求转换为关键连接部件的性能设计,并给出具体设计方法。通过数值模型对冗余设计的作用机理进行验证,分析设计前后子结构受力行为的差异。结果表明：冗余设计对子结构的刚度与塑性承载力影响较小,主要提升了子结构的整体变形能力与大变形阶段的承载力,拓展了梁机制与悬索机制的发挥空间;经设计后模型双跨梁的变形协同系数均不低于0.9,明显高于原结构的;子结构达到双跨梁同时破坏的理想状态,可以使不等跨子结构的整体效能得以充分发挥。     

蜂窝圆孔型组合梁柱子结构抗倒塌性能研究

为研究蜂窝梁对组合梁柱子结构抗倒塌性能的影响,分别制作了1/3缩尺的实腹式组合梁柱子结构（WUF）和蜂窝圆孔型组合梁柱子结构（WUFC）试件,并对两试件进行中柱失效工况下的静力加载倒塌试验。试验结果表明：试件WUFC破坏模式为中柱节点右侧钢梁下翼缘首先发生断裂,随后,左右边柱节点处梁翼缘也发生断裂;而试件WUF的破坏模式仅表现为中柱节点右侧钢梁下翼缘首先出现断裂,进而裂缝沿螺栓孔竖向发展并最终贯通被剪坏。两试件的变形形态与内力发展趋势相似,但试件WUFC具有更好的变形能力,二者抗力机制可划分为压拱效应阶段、梁机制阶段与悬链线机制阶段,在压拱效应阶段,由于开孔削弱了组合梁的抗弯刚度,试件WUFC的初始刚度较试件WUF下降了8.5%;在悬链线机制阶段,WUFC的悬链线机制得到了充分发展,WUFC的最大承载力和失效位移较WUF分别增大了42.7%和31.9%;梁腹板适当开孔有利于组合梁梁端节点转动与轴力的发展。通过ABAQUS对两个试件进行精细化建模,并与试验结果对比验证了有限元建模方法的正确性。通过对足尺模型的数值模拟研究了径高比、孔间距、孔边距等关键参数对试件WUFC抗倒塌性能的影响,数...     

蜂窝型组合梁柱子结构抗倒塌性能研究

为研究蜂窝梁对组合梁柱子结构抗倒塌性能的影响,分别制作了1/3缩尺的实腹式组合梁柱子结构（WUF）和蜂窝型组合梁柱子结构（WUFC）试件,并对两试件进行中柱失效工况下的静力加载倒塌试验。试验结果表明：WUFC破坏模式为中柱节点右侧钢梁下翼缘首先发生断裂,随后左右边柱节点处梁翼缘也发生断裂,而WUF的破坏模式仅表现为中柱节点右侧钢梁下翼缘首先出现断裂,进而裂缝沿螺栓孔竖向发展并最终贯通被剪坏;两试件的变形形态与内力发展趋势相似,但WUFC具有更好的变形能力;二者抗力机制可划分为压拱效应阶段、梁机制阶段与悬链线机制阶段;在压拱效应阶段,由于开孔削弱了组合梁的抗弯刚度,WUFC的初始刚度较WUF下降了8.5%;在悬链线机制阶段,WUFC的悬链线机制得到了充分发展,WUFC的最大承载力和失效位移较WUF分别增大了42.7%和31.9%;梁腹板适当开孔有利于组合梁梁端节点转动与轴力的发展。通过ABAQUS对两个试件进行精细化建模,并与试验结果对比验证了有限元建模方法的正确性。通过对足尺模型的数值模拟研究了径高比、孔间距、孔边距等关键参数对WUFC抗倒塌性能的影响,数值分析结果表明：为保证WUFC具有良好的抗倒塌性能,径高比宜取50%~70%,孔间距宜取1.0~1.4倍的梁高,孔边距宜等于梁高。