剪力键节点域对钢空腹夹层板静力特征的影响分析

为研究剪力键节点域对钢空腹夹层板静力特征的影响,建立考虑节点域影响的钢空腹夹层板有限元模型并进行参数化对比分析,得出钢空腹夹层板的挠度和上下肋内力的变化情况。研究结果表明,剪力键节点域的影响会增大钢空腹夹层板的挠度,减小上下肋的轴力;节点域加劲板的宽度以及剪力键的宽厚比、高宽比等因素对钢空腹夹层板的挠度和上下肋的内力的影响明显;设置加劲板能改善节点域应力分布不均等情况,增大剪力键节点域整体刚度,提高钢空腹夹层板的力学性能。     

蜂窝形钢空腹夹层板楼盖振动舒适度分析

为了研究新型蜂窝形钢空腹夹层板楼盖的竖向振动舒适度,以自振频率和加速度为双控指标,采用子空间迭代法计算结构基频和各阶振型;然后,采用行走路线法对结构进行时程分析,计算结构在人行荷载作用下的加速度响应.考虑跨高比,上覆混凝土板厚度和上、下肋刚度对结构基频和加速度响应的影响,对结构进行参数化分析.结果表明:蜂窝形钢空腹夹层板基频随着跨高比、上覆混凝土板厚度的增大而减小,随着上、下肋刚度的增大而增大;峰值加速度随着跨高比的增大而增大,随着上覆混凝土板厚度及上、下肋刚度的增大而减小.     

混凝土板对钢空腹夹层板楼盖静力性能影响分析

为进一步研究混凝土板对钢空腹夹层板楼盖静力性能的影响,运用非线性有限元方法,通过建立精细化模型,对其在两个设计层次中的影响程度进行了对比分析。以混凝土板厚度作为变量,分析了不同混凝土板厚夹层板楼盖静力特性的变化趋势,并对其进行了比较。研究结果表明,混凝土板可以显著提高楼盖结构竖向刚度,并有效降低钢空腹夹层板楼盖上肋和剪力键的应力水平。根据常见结构跨度,混凝土板厚的取值范围在120 mm以内时,结构整体性能提高最为明显。因此,在设计分析时考虑混凝土板的影响是合理的。     

大跨度正交斜放空腹夹层板楼盖刚度分析

正交斜放空腹夹层板是在空腹夹层板楼盖基础上发展而来的一种新型大跨度楼盖结构,具有网格造型美观、受力性能好等特点。为研究新型楼盖结构的刚度,以拟建工程为例,基于Midas Gen建立有限元模型,分析各个因素对正交斜放空腹夹层板楼盖刚度的影响。结果表明:对于现场浇筑一次成型的空腹夹层板,在设计时应考虑上肋表层混凝土板作为翼缘对空腹夹层板整体刚度的贡献;上、下肋高度对空腹夹层板刚度影响最大,在楼盖设计时,上、下肋肋高宜按网格边长的1/10～1/15取用;当楼盖的长跨比1.5时,正交斜放空腹夹层板楼盖相较于正交正放空腹夹层板,刚度储备大,抗变形能力更强。     

蜂窝型混凝土空腹夹层板剪力键静力参数化分析

为进一步研究蜂窝型混凝土空腹夹层板新型楼盖结构,同时完善空腹夹层板结构体系,本文研究以某大学文体中心的蜂窝型混凝土空腹夹层板楼盖为基础,提取出其重要构件Y字形剪力键进行模型简化并建立了有限元基准模型。再通过参数化分析,研究不同因素影响下Y字形剪力键静力性能变化。结果表明,纵筋配筋率对剪力键的受剪承载力影响较小,而箍筋体积配箍率、混凝土强度和剪力键截面面积对其有较大影响。为蜂窝型混凝土空腹夹层板的设计研究提供了一定的参考价值。     

大跨度蜂窝形空腹夹层板楼盖动力特性分析

为研究新型大跨度钢筋混凝土蜂窝形空腹夹层板楼盖的动力特性,基于通用有限元软件ANSYS,采用子空间迭代法计算结构的基频和各阶振型,考察高跨比、空腹率、上肋和下肋宽度、密肋宽度与高度、表层板厚度、密柱截面边长和边梁宽度等参数对结构基频的影响。分析结果表明,空腹夹层板的振型特征与实心平板结构的振型相似,低阶振型主要表现为楼盖的竖向振动,但空腹夹层板质量轻,刚度分布均匀,受力合理。影响结构基频的主要因素为高跨比、空腹率和密柱截面边长以及上肋和下肋宽度;密肋尺寸、表层板厚度和边梁宽度对空腹夹层板的基频影响较小。为了满足对结构振动舒适度的要求,在工程设计时应将高跨比、空腹率和密柱截面边长作为主要指标进行控制。     

大跨度正交正放与正交斜放空腹夹层板力学性能对比分析

为对比正交正放与正交斜放空腹夹层板性能的差异,基于ANSYS、SAP2000建立大量模型,分析了边梁截面尺寸、表层板厚度、上肋和下肋截面尺寸、结构长跨比对两者刚度的影响,层高对结构频率的影响以及基于AP法对两者的抗连续性倒塌性能分析。结果表明：边梁截面尺寸与混凝土表层板厚度的增加可以明显的提升结构刚度;上、下肋截面高度为主要影响结构刚度的参数且截面尺寸增大可以提升结构刚度;结构的长跨比大于1.5时,选用正交斜放的放置形式更好;高层建筑中正交斜放空腹夹层板的自振频率更具优势;正交斜放空腹夹层板的抗连续性倒塌能力更优秀;正交斜放空腹夹层板的刚度从多个方面优于正交正放空腹夹层板。     

上下肋对蜂窝形钢筋混凝土空腹夹层板挠度影响分析

为了研究蜂窝形钢筋混凝土空腹夹层板上下肋对其挠度的影响,运用有限元软件Midas建立了某大跨度楼盖模型,计算出不同上下肋尺寸下楼盖的挠度,对挠度曲线进行拟合,得到了挠度与肋高、肋宽的关系式。研究结果表明,蜂窝形钢筋混凝土空腹夹层板的挠度与肋高、肋宽均呈指数关系,且随着肋高和肋宽的增大而减小。肋高比肋宽对结构的挠度影响更显著。     

空腹夹层板静动力特性理论计算与试验研究

为了建立更为精确的数值化模型来模拟空腹夹层板结构的静动力特性,基于有限元法,建立了钢-混凝土空腹夹层板结构的精细化数值模型,并进行静动力特性分析,同时对比工程计算简化模型和现场试验测试结果.分析结果表明:基于精细化数值模型得到的空腹夹层板静动力特性计算值与试验研究值较为接近,验证了精细化数值模型的合理性和准确性;同时剪力键高度和混凝土板的厚度对空腹夹层板的竖向挠度影响显著,而剪力键高度对空腹夹层板的固有频率影响显著.结果对建立精确的空腹夹层板结构模型提供重要参考.     

下肋U型钢-混凝土组合空腹夹层板的动力特性分析

为了解下肋为混凝土外包U型钢的组合空腹夹层板的动力特性,将下肋U型钢按轴向刚度等效为混凝土,采用8节点弹性块体单元应用子空间迭代法求解自振方程计算了50个算例。结果表明:组合空腹夹层板的频率具有密集分布特点,振型与相同支承条件的实心平板类似;支承梁刚度增大有利于提高结构基频,但梁截面高度不宜大于跨度的1/14;基频随楼盖高跨比的提高而增大,结构高跨比可采用1/25~1/20;过大的肋刚度将使结构基频降低,因此肋截面高度可按网格尺寸的1/14~1/8采用;增大下肋U型钢的厚度对提高结构基频是有利的;过小的网格划分频数将降低结构整体刚度,网格长度不宜超过2.5 m;支承条件明显影响楼盖的动力特性,振动舒适度分析时应计及支座刚度影响,提高支座刚度是增大楼盖基频的有效措施。     

钢空腹夹层预应力组合扭网壳静力性能分析

扭网壳由一条直线两端沿着其对应两条倾斜角不同的直线移动形成。为研究钢空腹夹层预应力组合扭网壳结构的静力性能,基于有限元分析软件建立实际模型和等代模型,分析网格尺寸、空腹夹层板高度对实际模型内力分布的影响,得到在网格尺寸一定时,空腹夹层板高度改变对上、下肋轴力和剪力键轴力、弯矩影响较大;空腹夹层板高度一定时,随着网格尺寸的增加,构件内力均有所增大。在此基础上又对比分析了预应力对两种模型竖向挠度的影响,结果表明施加预应力可以减小结构的竖向挠度,提高扭网壳结构的刚度。     

基于不同类型剪力键空腹板架的静力分析

组合空腹板架结构中,剪力键是连接下弦钢肋与上层混凝土的关键构件,在结构中起着至关重要的作用。首先,本文对普通钢管剪力键组合空腹板架进行静力分析,其次,考虑对结构薄弱位置处的剪力键进行刚度加强,提出了两类不同构造形式的剪力键,即设置加劲肋剪力键和钢管混凝土剪力键。同时,分别对设置这两类不同构造形式剪力键的组合空腹板架进行静力分析,得到其对结构内力、应力分布的影响。     

空腹夹层板的自振特性分析

对于钢筋混凝土空腹夹层板楼盖,采用8节点弹性块体有限元方法在点支承条件下进行了30个算例的自由振动分析,结果表明,空腹夹层板的振型与同等支承条件的实心平板类似;增加结构的总厚度可以有效提高结构刚度;表层薄板厚度对结构各阶频率的影响不大,建议表层薄板厚度不大于网格尺寸的1/25;由于质量和刚度对基频的影响是关联的,肋高和网格尺寸不是影响结构基频的决定因素。本文结论对以后工程的设计具有一定的参考价值。     

多层大跨度蜂窝形钢空腹夹层板楼盖刚度分析

为研究多层大跨度蜂窝形钢空腹夹层板楼盖的刚度,基于通用有限元分析软件ANSYS,建立25个分别承受竖向均布荷载和水平均布荷载作用的结构模型以研究结构的整体稳定性。基于上述模型研究了各个因素对结构稳定性的影响程度,并和传统主次梁式楼板结构的稳定性能进行了对比。分析结果表明:蜂窝形钢空腹夹层板在竖向均布荷载作用下,一阶屈曲模态明显呈碗状弯曲变形,受力较为合理。在水平荷载作用下,结构以整体失稳为主,上下肋尺寸以及表层混凝土板厚度对结构整体稳定性影响最大,与传统主次梁式楼板结构相比,蜂窝形钢空腹夹层板具有更好的整体稳定性。     

钢-混凝土组合空腹夹层板关键部位力学特性分析

为了准确掌握钢-混凝土组合空腹夹层板剪力键节点及支座处上下肋的受力特性,建立了壳-实体单元精细化有限元模型。选取一块平面尺寸12×12m的正交正放钢-混凝土组合空腹夹层板,考虑材料的非线性影响。根据精细化的有限元法计算结果可知,剪力键节点在不同位置受力有很大差别,但均受力合理,而支座处空腹截面则容易产生应力集中,如果做成实腹截面则受力合理,且能很好地控制变形。     

钢空腹夹层板剪力键节点的极限载荷研究分析

剪力键节点域是构成钢空腹夹层板的重要关键节点。在ANSYS有限元分析软件下,建立2组考虑材料非线性的数值模型,即设置加劲板宽度和改变方钢管厚度作为研究剪力键节点域极限载荷的影响因素。研究结果表明设置加劲板、增大方钢管厚度均可有效的提高钢空腹夹层板剪力键节点域的极限载荷。     

大跨正交正放钢空腹夹层板楼盖刚度分析

为比较大跨钢空腹夹层板非等代模型与等代模型竖向刚度的差异,基于Midas Gen建立大量模型,分析了高度、网格尺寸和刚度比对等代模型竖向刚度的影响。结果表明:在截面一定的情况下,与空腹钢梁相比,随着网格尺寸和空腹夹层板高度的增加,混凝土板对组合截面的刚度贡献的增幅较小;大跨钢空腹夹层板的网格尺寸不宜大于3 m;网格尺寸大于2 m时,等代模型的竖向刚度大于非等代模型,应对H型钢的弹性模量乘以(1+β)进行调整;网格尺寸一定时,刚度折减率β与刚度比呈正比。     

钢一混凝土组合空腹板架结构负弯矩区力学性能研究

为研究钢—混凝土组合空腹板架结构负弯矩区力学性能,基于有限元分析软件Abaqus建立两跨半连续空腹板有限元模型,考虑了材料和几何非线性,对模型进行了竖向均布荷载作用下的力学性能研究,重点分析了中间支座负弯矩区钢筋、混凝土板、剪力键以及钢肋的受力特点。研究结果表明:负弯矩区混凝土板受拉开裂,板内分布钢筋主要承受拉力作用,且受力均匀;负弯矩区段的剪力键使混凝土板受到较大的冲切作用,且该范围随着负弯矩的降低而逐渐减弱,因此,在对结构负弯矩区进行设计、分析时应合理考虑混凝土板的有效宽度,并采取有效措施降低剪力键对混凝土板的冲切作用。     

混凝土折板式拟扁网壳的自振特性参数分析

混凝土折板式拟扁网壳由密肋平板汇交组成,本文在四点支承条件下对其应用空间梁单元和板壳单元建立有限元模型,采用子空间迭代法求解结构振型及对应自振频率,在自振特性分析基础上,讨论了矢跨比、网格划分频数、脊线刚度、密肋梁刚度及边梁刚度等因素对结构自振频率的影响。算例分析表明:结构频谱分布具有密集性及跳跃性特点,低阶振型以脊线为振动节线,边缘桁架的面外刚度对振型影响较大;矢跨比的改变对基频的影响较小,过大的矢跨比将削弱边缘桁架的面外刚度,建议结构矢跨比不低于1/6;网格划分频数对基频的影响不显著,结构的密肋板可按普通平板楼盖划分网格;结构基频随脊线刚度的增加近似呈线性增加,建议脊线截面高度取屋盖跨度的1/50~1/30;提高密肋梁刚度有利于增加屋盖整体刚度,建议密肋梁截面高度取屋盖跨度的1/60~1/35;边梁截面高度可按脊线截面高度确定,但应注意边缘桁架面外刚度对结构动力特性的影响。     

起拱对钢筋混凝土空腹夹层板内力影响的参数化分析

为分析起拱对钢筋混凝土空腹夹层板内力的影响,采用SAP2000建立了28个四层模型,包括7个未起拱模型和21个起拱模型,其跨度涵盖了空腹夹层板18～30 m跨范围。对上述模型中影响起拱内力和设计内力差异的因素进行分析,结果表明:上肋和剪力键起拱轴压力增大,需对其设计轴压力进行调整、放大;薄板起拱拉应力大幅度减少,需对相应设计拉应力进行折减;边梁的起拱水平剪力、起拱水平面内弯矩以及上下肋起拱轴拉力减小,采用其设计内力进行设计,可使结构具有一定的安全富余度。