支承形式对正放四角锥网架抗火性能的影响

采用ANSYS非线性有限元分析软件,建立正放四角锥网架在高大空间火灾作用下的热-结构耦合有限元计算模型.考虑边界不同支座弹簧刚度的影响,对该模型在火灾均匀温度场中的全过程反应进行数值模拟计算,同时研究均匀升温条件下杆件的内力变化情况.结果表明:采用不同支承形式时,无论法向弹簧刚度多大,周边支承形式的网架结构临界温度均最高,具有更优越的抗火性能;采用同种支承形式的正放四角锥网架时,其法向弹簧刚度越大,临界温度越高;在升温过程中,法向弹簧刚度大小对同一上弦杆内力影响较小;均匀升温条件下,各上弦杆件内力呈现出由角部向跨中先减小后逐渐增大,沿网架边界由角部向中间逐渐减小的变化趋势,随着弹簧刚度的增大,内力最大杆的位置由角部转移到跨中.     

基于遗传算法的正放四角锥网架高度优化设计

综合考虑了正放四角锥网架结构的强度、刚度、稳定性及结构挠度等约束条件,建立了正放四角锥网架结构的数学模型,应用遗传算法进行正放四角锥网架结构的高度优化设计,算例表明,遗传算法可用于正放四角锥网架结构的高度优化设计,优化结果可靠。     

立体桁架结构敏感性分析及抗连续倒塌性能

采用ABAQUS动力隐式分析方法,考虑压杆屈曲的影响,对立体桁架结构进行敏感性分析,得到极端荷载作用下结构的连续倒塌破坏模式以及敏感构件、关键构件的分布规律,分析高跨比、跨度和截面形式对立体桁架抗连续倒塌性能的影响。研究结果表明:倒三角截面立体桁架敏感构件为支座附近的上弦杆、A类腹杆和B类腹杆;正三角截面立体桁架敏感构件为跨中下弦杆和支座附近的A类和B类腹杆。关键构件均为支座附近A类腹杆,通过增大关键构件的截面外径,可以有效提高结构的抗连续倒塌性能。在保证相同应力比的情况下,随结构高跨比增加或跨度减少,相同位置杆件的敏感性指标增加,敏感构件分布范围增大。     

三边简支一边自由的正放抽空四角锥组合网架的设计与研究

本文介绍的新型组合网架结构,无论是支承条件,还是杆件的组成,均与已有的组合网架结构有所不同。它比正放四角锥组合网架节约钢材;也不像蜂窝三角锥组合网架,在自由边须另加自由过桁架,特别是对需开设天窗的工业车间与公共建筑,更显示其优越性。本文以实际工程为例,从设计计算,构造与施工等方面进行讨论,以便使该组合网架结构能进一步推广与发展。     

对斜放四角锥网架几个主要问题的探讨

本文根据设计实例和已建的三十多个半螺栓球节点斜放四角锥网架,进行内力和技术经济分析比较得知:30米左右跨度的斜放四角锥网架用钢量最省;网格大小及网架高度等参数对用钢量有较大的影响;设置赘杆能较好地调整杆件内力,降低造价。因此,本文对斜放四角锥网架的设计与施工具有实用参考价值。     

火灾非均匀温度场中正放四角锥网架结构的临界温度

为了保障大尺度空间建筑网架屋盖结构在火灾下的结构安全性,采用非线性有限元计算方法,按设计的结构方案对不同火灾场景下的正放四角锥网架结构进行结构全过程反应分析,得到反应结构抗火性能的临界温度.对临界温度进行参数分析,结果表明,温度场非均匀系数和结构荷载比是影响结构临界温度的关键参数.用最小二乘法对临界温度随关键参数变化的曲线进行拟合,得到正放四角锥网架结构临界温度的实用计算公式.通过算例比较表明,实用计算式可简便并偏于安全地计算正放四角锥网架结构的临界温度.     

空间四角锥平板网架FEA-CAD程序

一、概述空间网架结构是一种空间受力的高次超静定杆件系统,受力性能好,整体刚度强,覆盖面积大,材料用量省,经济效益好.近二、三十年来,在国内外大中跨度的公共建筑和一些工业建筑中采用较多.特别是近年来,平板网架结构发展更为迅速,而空间四角锥平板网架是一种较为优良的结构体系.厦门一中、厦门八中室内体育馆均属此类.     

防屈曲耗能支撑在三层斜放四角锥网架中的应用分析

采用空间结构设计软件MST2011建立周边中弦简支的正方形大跨度三层网架结构模型,并导入SAP2000中。利用大型有限元分析程序SAP2000V14.1,对防屈曲耗能支撑在大跨度三层网架结构中的减震效果进行探究。对网架结构中不同位置处的杆件用防屈曲支撑进行替换,在不同的替换方案下对结构进行动力时程分析。比较不同替换方案下关键杆件及关键节点的动力响应。得出较优的替换形式,为超大跨度三层网架结构的耗能减震设计提供参考。此外对结构不同部位的动力响应也作了分析。     

玻璃纤维加固梁柱结构抗连续倒塌性能数值分析

根据已有试验结果,采用有限元程序软件MSC.Marc,对不同钢筋构造形式和采用玻璃纤维增强材料(GFRP)加固的钢筋混凝土梁柱结构进行了数值分析,研究了其抗连续倒塌性能.分析结果与试验结果吻合较好,表明此分析方法对于加固混凝土梁柱结构抗连续倒塌问题的研究是实用有效的.同时,通过该研究结果,证明了采用GFRP加固可以提高框架结构的抗连续倒塌性能.     

大跨度四角锥网架分块安装施工数值模拟分析

用数值模拟的方法显示了网架结构在整个分块安装施工阶段的受力和变形状态,并从中找出了该结构在施工中最危险阶段,指出在施工各阶段中,结构的变形和杆件的内力均随施工过程而变;结构在施工中最危险的阶段通常不是竣工之后,而是在施工过程中,它与施工方法和顺序有关,只有通过数值模拟计算才能确定。     

串联隔震结构的抗连续倒塌性能

以某工程串联隔震结构为工程背景,对串联隔震结构进行抗连续倒塌性能研究.采用非线性有限元软件MSC.Marc建立该串联隔震结构精细化有限元模型,运用非线性动力拆除构件法研究该结构,并根据DOD2013所提出结构连续倒塌的失效准则进行评价.研究结果表明:串联隔震结构角柱区域为整个结构抗连续倒塌性能最薄弱环节,隔震层角柱和角柱隔震垫需进行加强和保护;随着楼层的增高,串联隔震结构抗连续倒塌性能逐渐变差.     

钢筋混凝土框架结构中次梁的抗连续倒塌性能分析

目的分析次梁在框架结构中的抗连续倒塌性能,为抗连续倒塌设计和研究提供依据.方法采用有限元软件Sap2000对6个不同次梁布置形式(不考虑次梁、长边单向布置、短边单向布置、十字型布置、井字形布置、密肋型布置)的五层框架结构进行倒塌动力分析,同时笔者对其中5个模型(不考虑次梁除外)进行倒塌的敏感性分析和经济性分析.结果次梁密肋型布置的结构的位移和速度时程曲线斜率最小,其次是十字型和井字形.在长边中柱和角柱失效下,框架结构的连续倒塌发生的概率最大,在内柱失效下,连续倒塌发生的概率最小.长边布置形式的次梁的结构的总造价最小,十字型和井字形布置其次,最大的是密肋型布置.结论次梁有一定的抗倒塌作用,其中密肋型布置形式对抗倒塌最有利;框架结构对长边中柱和角柱失效下连续倒塌最敏感,对内柱失效下最不敏感;结合经济性和抗倒塌性因素考虑,框架结构的次梁布置形式应首选十字型和井字型.     

梁-柱节点抗连续倒塌性能研究进展

结构的连续性倒塌一直是土木工程领域关注的焦点,而梁柱节点作为结构体系传递荷载的关键部位,其一旦遭受破坏,就可能造成结构连续性的倒塌倾覆,进而造成无法估量的损失。本文简要介绍了整体结构的两种不同的连续倒塌的形式以及四类主要的抗倒塌设计方法,结合已有研究成果从抗连续倒塌模式、抗连续倒塌机制以及抗连续倒塌性能三个方面总结了节点破坏导致的连续性倒塌研究现状。结合应用及研究热点,从试验研究和数值分析角度分别对装配式梁柱节点和自复位梁柱节点的研究进展进行了阐述。最后提出一种基于超弹性形状记忆合金的新型自复位梁柱节点,并对设计方法、抗倒塌性能以及抗震性能的研究进行了探讨。     

框架结构典型梁柱节点的抗连续倒塌性能

建立精细化有限元模型,得到了传统栓焊(WUFB)节点、盖板式(WCPF)和狗骨式(RBS)节点在连续倒塌过程中的失效过程,并从能量角度推导了3种节点的动力响应.结果表明:盖板式节点的转动刚度大、拉结能力强,梁机制和悬链线机制承载力均很高,结构的吸能能力好,抗连续倒塌性能优越;狗骨式节点的转动能力强,结构的悬链线效应和吸能能力提高,但结构的外力功增大,抗连续倒塌承载力略有降低.梁柱节点在连续倒塌工况中和地震作用下的受力状态差异大,连续倒塌工况下节点的极限转角远高于节点在地震作用下的转动能力.     

RC框架结构抗连续倒塌研究

为研究钢筋混凝土结构在中柱失效工况下的抗连续倒塌性能,对移除中柱后的钢筋混凝土双跨梁结构进行pushdown加载,并对试件的破坏模式及承载能力进行观测。试验结果表明:中柱失效的钢筋混凝土双跨梁结构的压拱效应和悬链线效应可以抵抗连续倒塌的发生。采用有限元软件DIANA建模对试验结果进行了数值模拟分析,证明了数值模型的合理性。基于可靠的有限元模拟进行拓展参数分析,结果表明混凝土强度增加及跨高比减小有利于提高压拱效应的影响,配筋率的增大则降低压拱效应的影响。采用现有经典公式对第一峰值荷载进行分析,理论分析结果表明:Park模型的计算结果与有限元模拟结果较为接近,进一步证明了有限元模拟的可靠性。     

增配起波钢板的RC梁抗震及抗连续倒塌性能

提升钢筋混凝土（RC）框架结构抗连续倒塌性能的常用方法是增加梁通长纵筋量,但这可能导致结构在地震作用下出现“强梁-弱柱”的不利破坏模式. 本文提出一种不影响RC框架结构抗震性能且可提升其抗连续倒塌性能的方法,即在梁内增配局部脱黏的起波钢板. 考虑不同的高长比（起波高度hkp与起波长度lkp的比）取值,进行增配起波钢板RC梁的低周往复试验. 试验发现,起波钢板高长比取值适中（hkp/lkp≈3/40）的RC梁具有和常规RC梁相近的承载能力、刚度退化特征、耗能能力及变形模式. 借助数值模拟进行参数分析,发现合适的高长比取值范围为1/16~1/8. 对所设计的RC框架结构进行数值Pushover和Pushdown分析,结果表明,增配合适高长比（算例中取值1/10）的起波钢板几乎不影响结构抗震性能,并能大幅提升其抗连续倒塌性能.     

贯通隔板全螺栓节点抗连续倒塌分析

以钢管混凝土隔板贯通式全螺栓节点为研究对象,设计了一个三柱两跨式平面框架结构,采用静力加载的方式模拟结构倒塌的全过程,考察节点的受力变形、抗力机制、破坏现象和应变发展.建立ABAQUS有限元模型对结构失效模式进行受力分析.试验和有限元结果表明,倒塌全过程经历4个阶段:梁机制、混合作用、悬线作用和破坏.结构的抗倒塌能力取决于抗弯和抗拉能力,设计节点可以满足FEMA-365的转角要求,结构中的悬线作用出现在破坏阶段前.构件破坏发生在中节点H型梁下翼缘处,孔壁撕裂导致裂缝延伸至腹板使H型梁出现断裂.由于螺栓孔对翼缘的削弱,建议对螺栓连接H型钢翼缘进行构造加强,以保证连接的有效性.     

带填充墙预制混凝土框架抗连续倒塌分析

填充墙对预制混凝土(PC)框架的抗连续倒塌性能有显著影响,而现阶段缺乏对应的设计方法.为了得到可靠的抗连续倒塌计算方法,针对带填充墙PC框架的抗连续倒塌特性进行数值与解析分析.根据去除中柱后的无填充墙PC框架和带填充墙PC框架3∶1缩尺试验,考虑填充墙不对称分布下的中柱偏移,引入不对称系数,建立基于填充墙等效压杆的力学...     

钢筋混凝土框架梁柱子结构抗连续倒塌动力分析

为了研究钢筋混凝土(RC)框架梁柱子结构的动力抗连续倒塌性能。通过有限元软件建立的精细化模型对两榀中柱移除的RC框架梁柱子结构静力试验进行了数值模拟。从数值模拟获取的荷载-位移曲线及破坏模态与静力试验结果对比基本吻合,能够较好地预测RC框架梁柱子结构在中柱失效后破坏的全过程。通过采用瞬间去柱的加载方式,在验证完成的RC框架梁柱子结构精细化模型基础上进行动力响应分析,并基于能量法进一步研究了结构的动力性能。研究表明:在荷载达到第一峰值荷载之前,在相同位移下采用有限元分析得出的动力抗力要高于能量法分析所得结果,但更接近实际情况。