钢-混凝土新型组合暗梁楼盖的静力性能试验

为了考察暗梁对钢-混凝土组合楼板静力性能的影响,对钢-混凝土组合暗梁楼盖进行了均布荷载作用下的试验,并对有、无暗梁楼盖进行了对比分析.研究了该新型楼盖结构的受力变形全过程.研究结果表明,在钢-混凝土组合楼板中嵌入钢暗梁后,极大地提高了钢-混凝土组合楼板的承载能力和刚度,改善了其静力工作性能.     

二层钢框架—组合楼板体系抗倒塌试验研究

框架梁设计时按组合梁考虑混凝土楼板刚度,设计2层钢框架—组合楼板结构体系,采用卷扬机对拟失效柱突然施加水平力将其从体系中"去除",进行抗倒塌试验研究剩余结构抗倒塌性能.试验结果表明:由于组合楼板的加强作用,试验框架具有较高的冗余度,组合楼板和框架梁共同作用,提供了较高的抗弯刚度,使得框架柱失效后形成新的荷载路径,各构件未发生继发性破坏.由此可见,采用组合楼板时,按现行规范进行设计的框架结构具有较高的冗余度,混凝土楼板在框架结构抗倒塌性能分析中的作用需要进一步评估.     

基于组合楼板影响的空间钢框架连续倒塌分析

建筑结构在意外事件情况下的连续倒塌问题,已成为国内外土木工程学科的研究热点。钢与混凝土组合楼板作为目前钢结构常用的楼板形式,对结构的抗连续倒塌能力影响较大。采用拆除构件法对不带楼板、带钢筋混凝土楼板和带组合楼板的9层空间钢框架进行了连续倒塌仿真计算,分析比较了不同框架的自振周期、破坏模式、相邻构件内力变化与失效机制等,研究了组合楼板对结构抗连续倒塌能力的影响。研究表明,考虑组合楼板后空间钢框架结构的抗连续倒塌能力得到显著提高,且提高程度大于钢筋混凝土楼板。     

冷弯薄壁型钢桁架组合楼盖抗弯性能试验研究

文章进行了3块冷弯薄壁型钢桁架-压型钢板混凝土组合楼盖试件和1块冷弯薄壁钢桁架-ALC板组合楼盖试件的抗弯性能试验,详细考察了组合楼板在均布荷载作用下的应变分布规律和破坏模式,研究了荷载-挠度曲线和荷载-应变曲线。试验研究表明:组合楼盖的抗弯承载力随着抗剪连接件个数的增加和节点连接强度的增大而增加;组合楼盖在承受相同弯矩的情况下,冷弯薄壁型钢桁架-ALC板组合楼盖产生的最大挠度明显大于冷弯薄壁型钢桁架-压型钢板混凝土组合楼盖产生的最大挠度。研究结果将为冷弯薄壁型钢组合楼盖的设计和应用提供参考依据。     

考虑钢梁翼缘断裂的组合框架抗震性能分析

基于钢-混凝土组合框架抗震性能试验,考虑材料、几何及接触非线性,采用Msc.Marc建立了钢-混凝土组合框架的有限元分析模型.有限元模型中引入基于应变的钢梁翼缘断裂准则,能够较好地模拟钢梁翼缘的断裂现象.有限元模型的整体及局部计算结果均与试验结果吻合良好.在试验验证的基础上,对有限元模型进行参数分析,研究了楼板宽度、剪力连接程度、轴压比等参数对钢-混凝土组合框架刚度、强度及延性的影响.研究发现,在试验及3维建模中,为了准确反映楼板对组合框架抗震性能的影响,楼板宽度至少应取为跨度的1/4;轴压比对组合框架延性有较大影响;楼板厚度、剪力连接程度对组合框架抗震性能影响较小.结合相关组合结构设计规范,讨论了各项参数的合理取值,对组合框架抗震设计提出了建议.     

偏心支撑钢框架支撑节点设计的必要性

偏心支撑钢框架结构体系在水平荷载作用下只要求耗能梁段发生屈服,而梁柱等其他构件不允许出现屈服。文章在对试验模型进行有限元分析中发现,在水平荷载作用下支撑下节点板件也出现了屈服现象;为了减小此部位应力及使此模型满足抗震要求,对支撑的节点进行了设计,设计后模型在水平荷载作用下支撑节点应力明显减小,满足了抗震要求。研究结果表明了偏心支撑钢框架支撑节点设计的必要性,对偏心支撑钢框架结构体系的研究和应用有一定的参考意义。     

新型外包钢组合梁框架结构抗震性能试验

为克服普通组合框架结构体系存在的缺点,首次提出新型外包钢混凝土组合梁-型钢混凝土柱组合框架结构体系.设计制作了一榀单跨两层型钢混凝土柱-外包钢混凝土梁的组合框架结构模型,并通过施加恒定竖向荷载和低周反复水平荷载,对模型框架进行了抗震性能试验.试验表明,该榀组合框架在地震时能形成梁铰破坏机制,框架的变形能力、承载能力、延性、耗能能力等均满足延性框架的抗震要求,且模型框架的有效延性系数达到了7.5.新型型钢混凝土组合柱-外包钢混凝土组合梁框架结构的抗震性能优于钢框架结构和钢筋混凝土柱-钢梁框架结构,可在中高层建筑中推广应用.     

钢-混凝土组合楼板对钢框架结构抗震性能的影响

为了研究钢-混凝土组合楼板对钢框架结构抗震性能的影响,建立考虑楼板空间作用的梁-分层壳混合有限元模型和空框架模型.通过对两模型分别进行静力推覆分析和动力增量分析,揭示组合楼板对钢框架结构地震作用下弹塑性工作性能的影响规律.结果表明,组合楼板对梁产生增强作用,在地震作用下使结构抗侧刚度和抗侧承载力增大、结构周期和位移反应减小,但是考虑楼板组合作用的框架延性、滞回性能和耗能能力会降低,甚至可能改变结构预期的"强柱弱梁"的破坏模式,使结构偏于不安全.     

两层钢管混凝土组合框架结构拟动力地震反应试验研究

通过对两层圆钢管混凝土组合框架模型的拟动力地震反应试验 ,研究这类新型结构体系在地震荷载作用下的动力反应和受力性能 .试验表明 ,钢管混凝土组合框架结构具有良好的抗震能力     

钢结构用箱体现浇混凝土空腹楼盖受力性能荷载试验研究

箱体现浇混凝土空腹楼盖是一种新型楼盖,空心率高,施工方便快捷,特别适用于大柱网、重荷载的钢结构楼板体系中。其利用空腹楼盖中的薄壁箱体做储能和能量循环的通道,充分利用太阳能和热能解决取暖,取代增设的地暖和空调系统,符合国家节能环保要求、其推广应用可取得显著的经济和社会效益。通过一个8.65m×8.65m的钢-混凝土组合空腹楼板静力荷载试验研究了这种新形式的空腹楼盖的受力性能,对钢结构用箱体现浇混凝土空腹楼盖的裂缝、挠度、承载力等进行了分析,试验表明,这种空腹楼盖承载能力高,开裂荷载大,组合楼盖中钢梁与薄壁箱体现浇混凝土空腹楼板具有良好的共同工作性能,本试验为这种空腹楼盖的推广使用提供了理论依据。     

高速铁路下承式板桁结合梁的受力分析

为了了解下承式板桁结合梁的受力性能,根据京沪高速铁路上的1座简支下承式板桁结合梁桥,设计制作了1个4节间下承式板桁结合梁模型,并分3个阶段10种荷载工况进行了模型试验,对主桁和纵梁的挠度,横梁的竖向、水平位移,纵、横梁、主桁各杆的应力,混凝土板上的应力、裂缝分布及宽度进行了分析,研究了混凝土板与主桁结点是否直接相连以及制动撑对结构的影响.试验结果表明:主桁的挠度和内力与按平面桁架计算的结果相比相差不大;在桥面系中,最大应力发生在横梁2上,混凝土的受力状态以竖向荷载作用下的弯曲为主;在竖向荷载作用下,制动撑的作用不大,但在水平荷载作用下,制动撑的作用明显;设计时可不考虑各种偏载的影响.     

屈曲约束支撑铰接钢框架结构体系抗震性能

基于利于结构安装和抗震修复以及屈曲约束支撑的特点,采用梁柱铰接钢框架承受竖向荷载、屈曲约束支撑抵抗水平荷载的结构体系,并推导了这种结构体系的楼层弹性和弹塑性抗侧刚度.采用双线性模型模拟屈曲约束支撑的滞回性能,采用时程分析方法分析了屈曲约束支撑铰接钢框架结构体系的抗震性能、弹性及弹塑性地震反应特征.结果表明:多遇地震下,结构楼层位移反应基本呈线性关系,层间位移角分布比较均匀;罕遇地震下会出现薄弱层现象,但各层支撑都会屈服耗能.除底层以外,楼层剪力主要由支撑承担,而底层框架柱承担的楼层剪力比例会增大;框架梁和柱在各级地震下都处于弹性状态;屈曲约束支撑铰接钢框架结构体系具有较好的抗震性能.     

大震下高层型钢混凝土结构弹塑性分析

为研究钢-混凝土高层混合结构在大震下的抗震性能,对某实际型钢-混凝土高层建筑进行了动力弹塑性分析。运用三维有限元分析程序CANNY06,得出了结构在大震下的内力和变形规律,并与静力弹塑性分析结果进行对比。研究推覆分析是否适用于评价混合结构的抗震性能。研究钢-混凝土组合楼盖在大震下的工作性。结果表明:静力推覆分析不一定能满足“大震不倒”的抗震设防要求;当结构高宽比大于3时,组合楼盖在弹塑性阶段仍可按刚性楼盖考虑,而且高宽比越大,简化带来的误差越小。     

大震下高层型钢混凝土结构弹塑性分析

为研究钢-混凝土高层混合结构在大震下的抗震性能,对某实际型钢-混凝土高层建筑进行了动力弹塑性分析。运用三维有限元分析程序CANNY06,得出了结构在大震下的内力和变形规律,并与静力弹塑性分析结果进行对比。研究推覆分析是否适用于评价混合结构抗震性能。研究钢-混凝土组合楼盖在大震下的工作性。结果表明:静力推覆分析不一定能满足"大震不倒"的抗震设防要求;当结构高宽比大于3时,组合楼盖在弹塑性阶段仍可按刚性楼盖考虑;而且高宽比越大,简化带来的误差越小。     

水平分布柱间支撑对多高层钢框架抗连续倒塌性能的影响

通过LS-DYNA动力非线性分析,研究了水平支撑对多高层钢框架结构抗连续倒塌性能的影响.以一幢10层钢框架结构为原型,分别对纯框架和二层布置水平支撑2种结构方案进行了分析.采用备用荷载路径法,即在结构稳定状态下突然移除底层1根或相邻2根承重柱,分析结构在移除底层柱后的动力响应.分析结果表明,水平支撑能显著减小破坏部位的竖向位移,使同层各柱轴力分配趋于均匀化,从而提高结构的抗连续倒塌能力.根据有限元计算结果并考虑到经济因素的影响,多高层钢框架底层柱子轴压比在常规荷载作用下应控制在0.3～O.4之间.     

Parametric Study on Cable-Stayed and Knee-Braced Steel Portal Frames

To improve wind resistance capacity of cable-braced steel portal frames,a double-braced portal frame was proposed by adding two pre-stressed knee braces to a cable-braced portal frame. To study the reasonable range of application and method of cable parameter determination for this novel structure,the influences of load condition, span, base constraint, and cable parameters on structural performance were investigated by using the finite element code SAP2000. The results show that pre-stressed knee braces can effectively resist both uplifted and lateral wind loads,so this cablestayed and knee-braced steel portal frame is suitable for large wind.When the vertical load is comparable with the wind load,this novel type of portal frames is suitable for a medium span( 21-48 m). The cables in the cable brace can be determined by structural vertical stiffness,and the cables in the knee brace can be designed as the same as those in the cable-stayed part for the reason that their cross sectional area has only a weak effect on the structure. If no cable fails,the pretension variation of the cable does not affect the stiffness of the portal frame. The cable in the cable brace,working together with the cables in the knee braces,can ease uneven distribution of internal force,and their pretensions can be determined according to actual engineering projects.     

采用抑制屈曲支撑的钢框架结构性能分析

为了对比分析抑制屈曲支撑与普通钢支撑构件在反复荷载作用下的滞回性能,比较了2种支撑钢框架体系在单调、往复水平荷载和地震荷载作用下的抗侧力和抗震性能.基于ANSYS对结构构件和体系进行了分析,并与试验结果进行了对比.分析表明,抑制屈曲支撑可在拉压循环荷载作用下均达到屈服,拉压承载力基本一致,恢复力模型可简化为对称的双线型,其滞回曲线稳定饱满,滞回耗能能力大大优于普通钢支撑.同时数值分析结果与试验结果也得到了很好的吻合.抑制屈曲支撑相对于普通钢支撑可进一步提高钢框架结构的后期刚度、极限承载力和耗散能力,更大地降低了结构的地震响应,提高了结构的抗震性能.因此抑制屈曲支撑较普通钢支撑更适于在有更高抗侧力和抗震要求的钢结构中应用,其更为简单的恢复力模型也使结构体系的分析和设计十分简便.     

多层斜拉索钢抗弯框架体系及抗侧力性能

提出了一种新型抗侧力体系——多层斜拉索钢抗弯框架(CSMRF)体系.CSMRF体系综合了钢抗弯框架和斜拉索的各自优点,有效地提升了原钢抗弯框架结构的抗侧能力.而且,CSMRF具有双重抗震防线和自复位能力.阐述了CSMRF体系的组成和作用机理;推导出在水平荷载作用下CSMRF体系的水平位移近似计算公式;使用该近似计算公式对CSMRF进行了数值分析.结果表明:在相同水平荷载作用下,CSMRF体系的层间位移和楼层位移均明显比同条件钢抗弯框架体系的小;建立的多层CSMRF体系位移近似计算公式可以为CSMRF体系中拉索和钢框架的初步设计提供理论依据.     

高温下栓钉剪力连接件受力性能的试验

为研究高温下栓钉的抗剪性能,对24个栓钉推出试件进行了高温下推出试验.试验考虑了平板、压型钢板肋与钢梁垂直和压型钢板肋与钢梁平行三种混凝土板型式,考察了栓钉在不同温度下不同混凝土板型式中的受力特点和破坏模式.试验结果表明:平板混凝土试件和压型钢板肋与钢梁平行的试件均为焊缝上侧栓钉剪断破坏,而压型钢板肋与钢梁垂直的试件在温度较低时为混凝土拔出破坏,温度较高时转为栓钉剪断破坏.另外,三种混凝土板型式中栓钉的抗剪承载力和刚度均随温度的升高而降低,且平板混凝土试件和压型钢板肋与钢梁平行的试件中栓钉的承载力比压型钢板肋与钢梁垂直的试件中栓钉要高.通过对试验数据的拟合,提出了高温下栓钉抗剪承载力的计算公式.