大跨重载钢结构梁柱销轴节点承载性能试验研究

某多层工业厂房为钢框架结构,二层大跨度楼面钢桁架与钢柱连接采用销轴节点.钢桁架上下弦杆及腹杆均采用H型钢截面,弦杆及腹杆通过特定构造形式的节点域采用销轴与柱伸出的耳板连接.为满足工程设计要求,需要确定其承载性能.根据设计要求和有限元分析结果,对该连接节点设计了4组试件进行试验研究,结果表明销轴节点在设计荷载下处于弹性阶段,破坏阶段仍具有良好的延性,承载性能满足设计要求,可为类似工程参考.     

大跨钢桁架与柱销轴连接节点设计与有限元分析

针对大跨钢桁架与柱销轴连接节点,采用欧洲规范进行了计算分析和设计,并利用有限元软件ABAQUS对4种不同尺寸的节点进行了非线性有限元数值分析.研究了节点在受力过程中的荷载-位移关系、破坏模式、极限承载力和设计承载力,通过有限元结果与试验结果对比验证了有限元分析模型的准确性,并进而与规范计算的结果进行对比.结果表明:销轴节点工作性能非常显著,在设计荷载下处于弹性阶段,规范计算的结果与有限元分析结果符合较好,为销轴节点在实际工程中的应用提供了可靠的设计依据.     

预制钢桁架混凝土组合剪力墙抗震性能研究

将型钢桁架代替普通钢筋配置在钢筋混凝土剪力墙中形成钢桁架混凝土组合剪力墙,该剪力墙便于预制和安装,适合用于装配式建筑。采用ABAQUS有限元分析建立了钢骨混凝土剪力墙的抗震分析模型,利用试验数据进行了验证。进而使用该模型研究了钢桁架混凝土组合剪力墙的抗震性能,对5个不同设计参数的钢桁架混凝土剪力墙进行了往复加载模拟,研究轴压比和型钢含钢率对其滞回性能、变形能力、刚度退化以及耗能能力的影响。结果表明:轴压比增大对于钢桁架混凝土组合剪力墙的变形能力和耗能能力均不利;增加型钢柱的含钢率能有效提高剪力墙的抗剪承载力,增加型钢腹杆的含钢率对剪力墙耗能能力的提高明显,对承载能力提高较小。     

管桁架式屋架在电力工程重载屋面中的应用

文章研究的工程厂址由于大气环境恶劣,故工程主厂房屋架采用钢管替代传统的双角钢、H型钢;对比分析了钢管主材与其他型材相比的优缺点,使用Midas、Sts计算软件建立了管桁架计算模型,得出了桁架的内力和位移;详细介绍了管桁架相贯节点的特点,并选用了实用美观的相贯节点加强做法,对比分析了钢桁架的经济性优势.     

交错桁架-柱装配式节点滞回性能试验研究

针对交错钢桁架与柱子装配式连接的工程应用和抗震设计需要,设计了三个不同连接构造的节点,试验研究了由上弦杆、斜腹杆和柱子组成的受轴力循环作用的桁架节点滞回性能,试验表明斜腹杆与节点板的焊接部位是薄弱环节,容易开裂破坏。在以上节点的斜腹杆破坏失效后,选择了其中两个节点,继续试验研究了由弦杆和柱子组成的受弯矩循环作用的框架节点滞回性能。分析了这些节点在斜腹杆失效前后的破坏特征、承载力、延性、耗能能力等性能以及不同连接构造细节对这些性能的影响。研究表明受循环轴力的桁架节点具有较高的承载力和初始刚度,但延性、耗能能力一般,弦杆与柱的连接构造形式对节点性能影响不显著;受循环弯矩的框架节点仍具有较高的抗弯承载力和耗能能力,但是弦杆与柱的连接构造形式对节点性能有较大的影响。为了抵抗地震作用,建议交错钢桁架的H形截面弦杆的上下翼缘应与柱子可靠连接,来确保斜腹杆破坏退出工作后弦杆通过抗弯方式传力到柱子,实现强节点的功效。     

节点域尺寸对H型钢截面局部钢框架塑性损伤规律影响的分析

为了研究节点域尺寸对H型钢截面局部钢框架塑性损伤规律影响,以常见的梁、柱及节点域组成的十字形钢框架结构为分析对象,以H型钢柱截面类型、轴压比、节点域高宽比、节点域宽度与层高比、节点域高度与跨度比及结构跨高比等为主要研究参量;基于力学平衡准则进行分析。结果如下:如果用不考虑节点域尺寸时构件的强度来判断柱、梁及节点域组成的框架节点的破坏机制(塑性铰形成位置),可能会出现误判;H型钢截面局部钢框架的节点域与柱强度比,随轴压比和节点域高宽比的增大而增大,而随跨高比的增大而减小。柱为宽翼缘H型钢时,节点域先于柱形成塑性铰;柱为中或窄翼缘H型钢时,轴压比为0.6及节点域高宽比等于2时以外,基本上节点域先于柱形成塑性铰;轴压比小于等于0.4时,H型钢柱强度是节点域强度的1~5倍,可能导致实现"强节点域"的构造处理施工的困难。     

钢管桁架输煤栈桥的设计探讨

煤矿及冶金等行业钢栈桥采用钢管球节点桁架比采用普通角钢或其他型钢桁架用钢量省,涂装防腐除锈及后期维护方便,避免了难于油漆或积留灰尘的死角,从而提高钢栈桥的使用寿命给业主带来经济效益。     

型钢高强高性能混凝土框架节点传力机理研究

在复杂的地震作用下,框架节点处于随机反复的压、弯、剪及扭复合受力状态,同时型钢混凝土框架节点又是梁柱型钢和混凝土两种不同性质材料的集结部位。因此,其受力和传力机理都相当复杂。本文在低周循环荷载下的SRHC框架节点试验的基础上,全面分析了SRHSHPC框架节点中的传力特征,探讨了斜压杆机构、钢桁架机构及型钢在SRHC框架节点不同受力阶段分担的节点剪力的份额。着重讨论了高强混凝土及其强度、节点的轴压比对节点传力机理的影响。在此基础上,研究节点在地震作用下的强度和刚度衰减,节点抗剪承载力分析方法与计算理论,为建立适合于型钢高强高性能混凝土框架节点抗震设计准则提供理论依据。     

半刚性冷弯槽型钢框架抗震性能研究

为研究半刚性冷弯槽型钢框架的抗震性能,采用拟静力的方法进行低周往复加载试验,分析高强螺栓连接的半刚性冷弯槽型钢框架在低周循环荷载作用下的破坏机理、滞回性能、延性、耗能能力、刚度退化规律等.并采用ABAQUS软件进行数值计算,与试验数据进行对比分析,同时考察轴压比对于构件滞回性能的影响.结果表明,轴压比为0.1至0.3时,半刚性钢框架的滞回性能较好,其顶底角钢、腹板角钢、柱脚、梁端先后发生屈服,最后因侧移过大导致柱脚发生撕裂而产生失稳破坏.半刚性节点降低抗侧移刚度的同时,使框架梁和框架柱具有较好的延性和耗能能力,比刚性连接钢框架具有更好的抗震性能.有限元分析结果与试验结果吻合良好,可为钢结构抗震设计提供一定理论依据.     

型钢混凝土板柱节点抗冲切性能试验研究

为研究型钢混凝土板柱节点的抗冲切性能,考虑型钢布钢形式、板纵筋配筋率、混凝土强度、板厚及型钢含钢率等参数变化,设计制作了12个1/5缩尺试件.通过竖向单调加载试验,研究试件的破坏过程及破坏模式,分析荷载-挠度曲线、极限抗冲切承载力、延性系数及耗能能力.结果表明,型钢混凝土板柱节点具有明显的延性破坏特征,其极限抗冲切承载力、延性性能及耗能能力普遍优于钢筋混凝土试件.并且随着型钢布置数量、板纵筋配钢率、混凝土强度、板厚及型钢含钢率的增加,节点的抗冲切承载力均能得到一定程度的提升.此外,借鉴现有规范推导出了型钢混凝土板柱节点的极限抗冲切承载力计算公式,计算值与试验值吻合良好.     

轻钢拱形屋面结构的优化设计与构造

结合实际工程设计 ,选取轻型薄壁钢管拱形屋面的矢高、拱形桁架高度、杆件截面面积作为优化设计变量 ,以轻型钢管拱形屋面的总造价最低为目标函数 ,建立了优化设计的数学模型 ,采用直接搜索法与准则法结合的综合优化设计方法 ,按规程要求对轻型钢管拱形屋面的几何外形及杆件的截面进行了综合优化设计 ,考虑了各种情况的荷载作用 ,编制了SLAOP软件 .     

高强超薄壁冷弯型钢屋架承载性能及设计方法研究

基于三榀厚度小于2 mm、屈服强度550 MPa的高强超薄壁冷弯型钢屋架模型结构的承载力试验,观测这类低层住宅建筑常用屋架结构的破坏模式,得到其极限承载能力.采用通用有限元软件,建立该屋架结构考虑材料和几何非线性的分析模型,进行屋架结构非线性稳定分析,得到与承载力试验结果相一致的破坏模式.在此基础上,研究屋架结构内力分析的合理计算模式,提出屋架构件的建议设计方法,并对屋架的屋脊节点板构造提出了合理的局部加强改进方案.     

新型钢-砼组合结构构件的研究与应用

在工程设计和施工中，对钢管砼及型钢砼-钢筋砼组合的结构提出了许多问题．据此，对这种新型钢-混凝土组合结构构件进行了一系列的试验研究及工程应用．本文是对近8年来研究工作的归纳、总结．其中，提出的较优化的钢筋砼环梁节点、钢加强环节点、钢管砼柱与钢筋砼柱节点、钢骨砼柱与钢筋砼梁节点、钢骨砼柱与组合梁节点及组合梁设计方法、预应力叠层空腹桁架等，都已应用于实际高层建筑中．文中提出的建议，可供工程设计参考使用．     

大跨度下弦管内预应力空间管桁架结构的试验分析

大跨度下弦管内预应力空间管桁架结构是在原有管桁架和张弦梁结构的基础上发展而来的一种新型的空间结构,我们对它的一个工程实例实施了仿真模型试验,得到结构在静力荷载下的变形情况,实验表明承载力达到4.68 KN/m2,即超载20%结构仍未破坏,与理论分析结果比较,证明了实用分析方法满足现行设计规范要求,可用于实际工程。     

钢管砼桁拱静力性能分析

以福建闽清净跨１３６ｍ的石潭溪钢管砼桁为分析对象,进行了施工中和成桥后的静力测试和计算分析．结果表明,横撑对荷载横向分布起二次分配作用,能降低偏载时单肋拱面内受力;全焊式桁肋胶管中的弯矩值较小．可以按理想桁格式考虑;钢管初应力对钢管砼构件承载力的影响不大,使用阶段钢管对核心砼的紧箍力已发挥作用;仅靠空钢管无论是承载力还是变形都不能满足设计要求．     

大型铸钢节点极限荷载及破坏机理分析

结合成都某工程管桁架屋盖的大型铸钢节点,运用有限元技术采用线性强化弹塑性本构模型对铸钢节点进行极限状态分析。结果表明,铸钢节点在极限荷载下会产生很大的累积塑性应变;且随着塑性区的开展,节点应力极值位置与弹性阶段不同。在铸钢节点极限承载机理研究中,首次提出了采用速率型张量的大应变几何非线性问题;给出了铸钢节点破坏失效的判别标准;并指明铸钢节点设计必需进行极限状态分析才能确定其最薄弱位置,为正确认识铸钢节点的破坏形式、破坏机理以及铸钢节点设计提供依据。     

新型K型弯管锥头节点与传统管桁架节点的力学性能对比研究

新型K型弯管锥头节点在超大跨度结构中具有节约材料、便于施工等优势,为了使该节点能应用于工程实践中,本文将其与普通管桁架弯管节点、变截面管桁架弯管节点进行了对比研究.通过有限元计算软件ANSYS进行参数化分析,对比了三类节点的破坏模式、极限承载力、强屈比和延性系数.分析表明,K型弯管锥头节点的承载力明显优于其余两类节点,该节点也表现出与另外两类节点同样良好的强屈比与延性系数,可知该节点同样具有充足的安全储备和耗能性能.     

方中空夹层钢管混凝土纯扭力学性能研究

当中空夹层钢管混凝土构件用于高架桥桥墩、输变电杆塔、风力发电支架等时,其抗扭性能是十分重要的,纯扭性能的研究是进行压扭、弯扭、压弯扭力学性能研究的基础,因此有必要对中空夹层钢管混凝土纯扭的力学性能进行深入研究。以名义含钢率和空心率为变化参数,设计了4根方中空夹层钢管混凝土试件和1根实心方钢管混凝土试件,对其进行了试验研究,并且利用有限元软件ABAQUS对纯扭试件的扭矩—转角关系进行了计算。研究结果表明:所有试件具有良好的延性和后期承载力;名义含钢率越大,承载力越大;空心率为0.4的方中空夹层钢管混凝土与实心方钢管混凝土纯扭试件力学性能接近。采用本文的有限元方法可以较好地模拟方中空夹层钢管混凝土和实心方钢管混凝土纯扭试件的扭矩—转角关系全过程曲线。     

考虑叠合面滑移的新型拼缝叠合板受力性能的有限元分析

为了优化双向受力钢筋桁架混凝土叠合板的拼缝构造方案,提高叠合板拼缝处的受力性能,本文设计了一种新型口袋式拼缝形式的叠合板。由于新旧混凝土叠合面容易发生相对滑移,从而影响板的整体承载力,因此本文利用有限元法研究其受力性能时考虑了叠合面滑移。通过对现浇板、密拼式叠合板和新型口袋式叠合板的数值分析,研究拼缝构造形式、现浇层厚度和附加钢筋对叠合板受力性能的影响。研究结果表明：新型口袋式拼缝形式可以使叠合板具有较好的承载能力,并保证了预制层和现浇层混凝土之间力的有效传递;增加现浇层混凝土厚度能够有效提高叠合板的承载力;附加钢筋配筋率对叠合板承载力影响也尤为明显,叠合板承载力在一定范围内随附加钢筋的配筋率的增加而提高。     

钢桁架-混凝土板组合屋盖结构静力特性研究

详细介绍了一跨度为44m立体钢桁架-混凝土板组合楼盖的结构形式。采用基于壳单元和杆单元的有限元模型对组合空间桁架结构与普通钢桁架结构进行理论分析,对比得到了组合空间桁架结构的位移、轴力及混凝土板应力。介绍了组合空间桁架各杆件及上弦节点设计。研究表明。组合空间桁架上层混凝土板受压,应力分布比较均匀,可以充分发挥材料的强度,有效地节省材料;上弦杆轴力较普通钢桁架小的多;下弦杆轴力分布由支座向跨中逐渐增大;腹杆轴力分布由支座向跨中逐渐减小。