混凝土网格式框架抗侧性能影响因素分析

网格式框架是在框架基础上由边柱、楼层梁、中柱和层间梁正交构成,本文对其考虑梁、柱刚度的影响,采用有限元分析方法进行抗侧性能分析。结果表明:与框架结构相比,中柱和层间梁的设置可以使结构内力分布更加均匀,有效降低结构内力峰值和提高结构抗侧刚度;提高边柱和中柱刚度可以有效改善结构的抗侧刚度,但边柱刚度的提高对中柱和层间梁内力变化梯度的影响较小,而中柱刚度提高可以降低楼层梁和边柱的弯曲内力,但对层间梁内力变化梯度的影响不大;相对于柱刚度的变化,楼层梁和层间梁刚度改变分别对其余构件内力的改善意义不大,对结构抗侧刚度的提高作用相对较弱。     

半刚性连接梁柱式木结构抗侧力性能研究

考虑木结构节点的半刚性特性,推导了半刚性框架在侧向力作用下的刚度计算公式,讨论了节点半刚性对框架内力分配的影响.对3榀单层单跨梁柱式木框架足尺试件进行了水平荷载试验,其中1榀为单调加载,2榀为低周反复加载;对5个采用相同设计的梁柱节点足尺试件进行了抗弯性能试验,其中3个为单调加载,2个为低周反复加载.根据试验现象研究了螺栓连接木结构梁柱框架的抗侧力性能、梁柱节点的抗弯性能以及两者的传力机理和破坏模式.最后,基于获得的试验数据对推导的理论公式进行了验证.     

轻型木刚架抗侧力性能的参数研究

采用与4个足尺木刚架试验结果对比验证的有限元分析模型,分析研究4个不同类型木刚架的抗侧力性能.选用刚架的高度、角部钢条安装类型和位置变化、底梁板层数、覆面板竖向连接方式和覆面板与骨架连接方式这5个影响刚架抗侧力性能的主要因素进行对比分析.结果表明,当增加刚架高度时,4个刚架抗侧刚度和承载力均显著降低;在刚架角部安装钢条的类型和位置变化的影响因素中,钢条本身抗拉强度对刚架抗侧力性能影响最大;钢条与刚架骨架直接连接比钢条置于覆面板外表面、隔着覆面板连接到骨架,连接作用更有效;设置双层底梁板、2排钉与覆面板连接只能稍微提高刚架抗侧力性能;覆面板竖向不连续、在刚架高度方向的中部以无垫块方式连接,比覆面板竖向连续对刚架抗侧承载力的影响不明显,而抗侧刚度有所降低;当覆面板与墙骨柱钉连接的列数由2列改为1列时,刚架抗侧承载力基本没有影响,但是抗侧刚度有所下降.     

考虑节点刚度的预制混合梁框架抗侧刚度研究

基于边界条件为两端刚接的钢-混凝土预制混合梁,推导了考虑连接半刚性影响的预制混合梁刚度矩阵.当螺旋弹簧转动刚度趋于无穷大时,刚度矩阵将退化为两端刚接的预制混合梁单元刚度矩阵.通过引入无量纲参数p、δ对刚度矩阵进行简化处理.其中预制混合梁刚度系数p介于0～1之间,其反映了预制混合梁的半刚性特性.当节点为铰接时,刚度系数p...     

考虑节点刚度的预制混凝土框架结构分析

给出了考虑节点刚度的框架梁的力学模型,推导了用节点连接刚度系数表示的半刚接梁的单元刚度矩阵,以及半刚接梁在荷载作用下的内力计算公式,并利用位移法对一单层单跨框架结构的横梁弯矩及其抗侧刚度进行了讨论.算例结果表明:半刚性连接框架受连接柔性的影响,会使框架结构横梁的杆端弯矩减小,而跨中弯矩增加;结构整体的抗侧刚度则随着节点转动刚度的增加而增加;随着梁柱线刚度比的增加,节点刚度对结构抗侧刚度的影响也随之增大.当梁的线刚度与节点转动刚度的比值α>5,结构受力性能与节点铰接时相近,而当α<0.04时,节点连接可视为刚接.综上所述,节点转动刚度对结构在竖向荷载作用下的内力以及结构整体的抗侧刚度有较大的影响.     

框架抗侧刚度对后张预应力效应影响分析

文章分析了不同框架结构类型下框架柱抗侧刚度对梁有效预应力的影响,并给出损失估算公式.对合肥市全民健身训练馆工程应用通用软件建模分析,研究了柱尺寸、层高以及跨数的变化对35 m单跨梁预应力的影响,并研究了与本工程不同施工张拉顺序下柱对梁内预应力的影响.结果表明,层高对梁预应力影响并不是线性变化的,当层高小于6 m时,抗侧刚度造成的梁预应力损失会比较大;而本工程由于柱抗侧刚度造成的梁预应力损失在5%左右.     

斜柱框架抗侧刚度研究

随着社会及工程的进一步发展,斜柱框架目前应用广泛。研究表明改变框架的几何形状,使外柱略微向内倾斜可以增加结构的抗侧移刚度,获得较好的稳定性,从而相应地减少侧向荷载引起的位移和振动。利用结构力学方法,根据实际的工程,建立了单层斜柱框架的一般模型,推导出单层斜柱框架的层抗侧刚度的简化计算公式并且与ANSYS有限元结果进行了比较,探索斜柱框架抗侧刚度与倾角的关系以及理论公式的有效范围。     

内置柱间支撑泡沫混凝土墙板抗侧性能研究

基于柱间支撑和泡沫混凝土的优点,提出了一种可用于结构受力的内置柱间支撑泡沫混凝土墙板。为研究该类墙板的抗侧性能,采用通用有限元分析软件建立了该类墙板的数值分析模型,通过对比分析,验证了有限元分析模型参数选取的有效性。在此基础上,分析了该类墙板的泡沫混凝土强度、钢材材质、支撑截面厚度等参数变化对结构抗侧性能的影响。采用叠加原理,推导了该类墙板的抗侧刚度和抗剪承载力计算公式,并与有限元分析结果进行了比较。研究结果表明：该墙板具有较大的水平抗侧刚度,能极大的改善钢框架结构的抗侧性能,其抗侧刚度和抗剪承载力近似计算方法具有较高的计算精度,可适用于该类墙板的工程应用。     

柔性连接的弱支撑框架结构的稳定性

在多高层框架结构中,常设置一些支撑体系来加强结构的整体刚度,形成框架-支撑双重抗侧力体系。支撑体系可以是剪力墙、筒体或支撑桁架体系。国家现行的钢结构设计标准在计算框架结构的稳定性时将框架结构分为有侧移和无侧移两类,分别确定其计算长度。区分准则是支撑体系的抗侧刚度等于或大于框架本身抗侧刚度的5倍时,框架看成是无侧移框架。而对于框架无支撑或支撑刚度没有达到5倍框架抗侧刚度的情况,框架归入有侧移框架一类。显然,按照目前设计规范确定框架柱的计算长度系数的方法,将会使大部分设有支撑体系的结构,其支撑对框架稳定的有利作用得不到有效的利用。因此有必要对框架-支撑结构的稳定性进行全面深入的研究。本文对于设置了支撑的框架结构,并且节点是柔性连接时的稳定性问题进行了研究,同时给出了在此种条件下的阈值刚度和柱子的计算长度系数的表达形式,这样可以更加合理地区分有侧移和无侧移框架。通过与刚性连接情况的比较,定量地分析了柔性连接的影响。     

正交胶合木填充墙-钢框架体系受力性能

采用开源地震工程模拟系统(OpenSees)对以正交胶合木作填充墙的钢框架结构进行探索性数值研究,主要研究该填充墙钢框架单元在单调和循环加载作用下的受力性能,墙体与钢框架之间的协同工作性能以及连接个数对整体结构受力性能的影响.结果表明:正交胶合木填充墙能够提高钢框架的抗侧刚度和水平承载力;柔性连接的设置使整体结构耗能性能良好;工作缝的设置减缓墙体的开裂,更大程度上发挥连接件的耗能和变形能力;连接个数对构件的抗侧能力影响较大,可以通过调整连接数量和连接间距设计出具有多种刚度和耗能能力的框架单元.     

轻钢龙骨组合墙体抗侧性分析

轻钢龙骨组合墙体住宅是一种新型的房屋结构体系,具有能耗低、承载强度高、抗震性能优越等特点,因而这种结构形式在欧美等发达国家倍受青睐。在我国应用推广这种新型的结构体系,同样具有十分广阔的应用前景。文章对单片轻钢龙骨组合墙体进行有限元数值模拟分析,以研究蒙皮板厚度、墙架立柱厚度、竖向荷载对组合墙体抗侧性的影响。分析结果表明：随蒙皮板厚度、墙架立柱厚度增加轻钢龙骨组合墙体墙体抗侧性明显增强;在施加竖向荷载的情况下墙体抗侧性也有所增加。     

铰接工程车辆抗侧滚扭杆可靠性研究

为了提高铰接工程车辆的稳定性,分析了国产某型前摆动桥铰接工程车辆的抗侧滚扭杆的各项性能,并开展了铰接工程车辆侧倾稳定性分析与防翻机构技术研究.通过Adams建立了的安装前桥抗侧滚扭杆的铰接工程车辆模型,分析了扭转刚度在1.00～2.50 MN·m/rad之间,在不同的行驶状况下的整车侧倾稳定性.同时,通过有限元分析方法,改变扭杆弹簧的结构对扭杆弹簧的进行了静载分析、冲击载荷分析和疲劳分析.结果表明,随着扭杆弹簧有效长度的增加,可以更多的将倾翻的动能转换为扭杆弹簧扭转的弹性势能.扭杆所承受的最大Von Mises应力为878.7MPa,当预装角度在10°～25°之间变化时,扭杆弹簧受力变化影响不大,疲劳分析表明该结构均属于高周疲劳或永久疲劳,在现有的铰接工程车空间布局条件下均可满足使用.     

网格式框架的等效抗侧刚度分析

为了解网格式框架抵抗水平荷载作用的能力,基于D值法,假定轴力在结构横截面上呈线性分布,且考虑弯曲变形和剪切变形的影响,得到了在倒三角形分布荷载、均布荷载和顶点集中荷载等作用下结构的等效抗侧刚度公式,并用有限元法及试验做了对比.结果表明:结构侧移以剪切变形为主,但弯曲侧移的影响随结构高度的增加而增加,因此应考虑弯曲侧移对总侧移的影响;中柱的轴向变形对结构抗侧刚度及侧移的影响较小;与有限元法及试验结果的折算抗侧刚度相比,本文的等效抗侧刚度公式具有理想的计算精度,可用于预估结构的抗侧能力.     

中低速磁浮列车抗侧滚吊杆对悬浮架起浮的影响

在中低速磁浮车辆悬浮架结构与受力分析的基础上,本文着重选取了车辆起浮前后的三个典型瞬间,分析了抗侧滚片梁吊杆的受力变化情况,对比分析了刚性与柔性吊杆对悬浮架起浮能力的影响。为磁浮列车悬浮架抗侧滚吊杆的设计提供了建议与参考。     

古建筑木结构地震损伤分析及抗侧刚度识别

为研究地震作用下古建筑木结构层间抗侧能力损伤和识别,根据缩尺比为1∶3.52殿堂式古建筑木结构振动台试验,分析不同地震损伤下模型层间等效抗侧刚度、侧移响应及侧移对刚度损伤的敏感性.在考虑柱脚滑移的结构简化力学模型基础上,推导模型的状态方程和观测方程.考虑试验环境噪声干扰,利用奇异值分解偏最小二乘(PLS-SVD)和扩展卡尔曼滤波(EKF)方法定量识别模型等效抗侧刚度.结果表明,随着地震损伤增加,结构层间等效抗侧刚度比减小、侧移峰值对柱架层结构损伤较乳层敏感.无损工况下结构等效抗侧刚度识别误差在10%左右;损伤工况下结构等效抗侧刚度识别误差为15%～20%.通过明代古建筑木结构西安钟楼等效抗侧刚度在线识别,验证了PLS-SVD和EKF方法可为古建筑木结构等效抗侧能力监测和震前抗倒塌预警提供理论依据.     

钢框架-内嵌冷弯薄壁型钢复合墙体静力抗侧性能与设计方法

钢框架-内嵌冷弯薄壁型钢复合墙体(PF-CFSF)结构体系适用于多、高层建筑结构.用SAP 2000有限元针对PF-CFSF结构水平荷载下的抗剪性能进行分析.结果表明,用SAP 2000有限元能够较精确地模拟PF-CFSF结构的抗侧性能;PF-CFSF结构体系的弹性抗侧刚度及剪力分担率与钢框架抗侧刚度、墙体宽度及墙体覆面板材有关;在弹性工作阶段,PF-CFSF的抗侧刚度为钢框架(PF)和冷弯薄壁型钢复合墙体(CFSF)的刚度之和;冷弯薄壁型钢复合墙体与钢框架之间剪力分配符合按刚度分配的原则.抗侧刚度和剪力分配原则可用于多高层PF-CFSF结构体系的弹性阶段设计.     

钢框架栓焊连接梁柱子结构抗倒塌性能分析

对钢框架中栓焊连接节点的两跨三柱型梁柱子结构进行单调静力加载试验,分析了在连续倒塌条件下试件的破坏模式和抗连续倒塌机理.试验结果表明:试件破坏表现出多次、间断性破坏特征,先是失效柱梁柱节点处梁端受拉翼缘发生断裂,进而梁端受拉翼缘与边柱连接附近处发生断裂;试件因两跨梁协同工作在后期阶段可提供高于前期受弯阶段的承载力,表现出较为富余的后期强度储备.同时对影响钢框架梁柱子结构抗连续倒塌性能的边界条件(边柱刚度和周边构件约束)进行数值分析,若边柱足够梁端约束,则周边构件对结构抗倒塌承载力的提高影响较小.     

有侧移半刚接钢框架二阶效应计算

分析了半刚接有侧移钢框架的二阶效应,推导了杆件考虑二阶效应的非线性的单元刚度矩阵。计算分析表明：半刚性节点连接的柔性增大了结构构件的二阶效应,对半刚性连接钢框架的工作性能有较明显的影响。钢框架设计要充分考虑不同类型节点半刚性特性和二阶效应的影响因素。     

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.     

有侧移半刚性连接钢框架柱计算长度的研究

基于钢框架稳定设计中柱计算长度的概念,本文采用三柱框架结构计算模型,通过考虑连接的非线性弯矩-转角关系,建立梁柱的有侧移半刚性连接转角位移方程,将横梁对柱子的约束弯矩按柱子的线刚度之比分配给柱;然后通过引入梁柱线刚度比修正系数的计算方法,推导了有侧移半刚性钢框架柱计算长度系数方程式,并研究了在梁-柱半刚性连接下柱的计算长度系数取值问题.本文得到的半刚性连接的柱计算长度系数公式与《钢结构设计规范》(GB50017-2003)中的刚性钢框架柱计算长度系数形式相同.算例结果表明:考虑半刚性影响后,柱的有效长度系数增大7%以上,此类钢框架计算时应考虑梁柱节点半刚性的影响.本文计算方法简捷方便,便于工程实际应用.