中国动漫博物馆复杂铸钢节点分析与研究

铸钢节点被用于中国动漫博物馆的钢网格筒结构体系和复杂节点连接。采用有限元分析和足尺试验相结合的方法分析铸钢节点的受力性能。有限元分析通过数值分析方法揭示了节点的应力分布规律。在1.3倍设计荷载作用下,足尺试验结果与有限元结果吻合良好。根据有限元分析和试验结果,优化节点设计。在设计荷载作用下铸钢节点处于弹性工作状态。节点极限承载力大于3倍设计荷载。     

武汉天河机场T3航站楼铸钢节点受力性能试验研究

为考察武汉天河机场T3航站楼网架结构中铸钢节点在最不利设计工况下的受力性能,对典型铸钢节点FLQ-35A进行了足尺试验研究和有限元分析。试验结果表明:在1.3倍设计荷载作用下,节点处于弹性状态,卸载后没有明显残余变形。结果表明:有限元结果与试验结果吻合良好,节点失效破坏将从主管G1变截面处的局部塑性发展开始;铸钢节点的极限承载力满足《铸钢节点应用技术规程》(CECS 235∶2008)中的相关要求,该铸钢节点具有较高的安全储备。     

黄石奥体中心体育场铸钢节点受力性能试验研究

黄石奥体中心体育馆钢结构罩蓬采用了树状支撑铸钢节点,为考察其在最不利设计工况下的受力性能,对树状支撑铸钢节点进行了足尺试验研究和非线性有限元分析。试验结果表明,在1.3倍设计荷载工况作用下,节点处于弹性状态,卸载后没有明显残余变形。有限元分析结果与试验结果吻合良好,弹塑性有限元分析得到的铸钢节点极限承载力满足《铸钢节点应用技术规程》中的相关要求,该铸钢节点具有较高的强度储备。分析了轴力与弯矩共同作用下铸钢空心球节点的应力分布规律,可为铸钢空心球节点的设计提供参考。     

网壳结构十字形铸钢节点承载性能试验

结合新加坡植物园展览温室结构中铸钢节点的初始设计方案,对该铸钢节点进行了足尺静力加载试验和有限元分析,研究了其承载力、刚度、应力分布和破坏机理。材性试验结果表明,此类铸钢材料宜采用线性强化塑性本构模型。通过比较试验和有限元分析得到的节点荷载-挠度曲线以及应力分布可以得出,有限元计算与试验结果吻合良好,文中建立的有限元模型能够很好地分析铸钢节点的受力性能。基于研究结果对该类铸钢节点的设计提出了建议,为实际工程应用提供了参考。     

随州南站新型分叉节点受力性能试验研究

随州南站的树状结构采用一种新型非铸钢的分叉节点。此类分叉节点外形不规则、受力复杂。为研究此新型分叉节点在最不利设计工况下的受力性能,并验证其安全性和合理性,对节点进行有限元分析和足尺试验研究。节点模型的试验值与有限元分析结果吻合良好,表明此节点有限元模型能真实模拟节点模型的边界条件和受力状态。试验结果表明:足尺节点能够满足设计承载力要求;在1.3倍设计荷载作用下,节点主肢角部出现塑性发展区。根据分析结果对分叉节点设计进行改进,提高节点的安全冗余度。该新型分叉节点具有较高的安全储备。     

局部加厚铸钢支座节点极限承载力数值分析

结合空间管结构人行天桥在罕遇地震荷载作用下的弹塑性时程分析,采用ANSYS有限元分析软件,对底部局部加厚铸钢支座节点进行极限状态承载力数值分析。结果表明:底部局部加厚铸钢支座节点构造合理,极限承载力为设计荷载的3.45倍,具有较大的强度富余;铸钢支座节点在极限荷载作用下会产生很大的塑性应变,随着塑性应力重分布,节点弹性阶段与塑性阶段应力极值区域不在同一位置;指出铸钢支座节点在设计中必须进行极限状态分析才能确定其薄弱区域;同时,对铸钢支座节点进行底部局部加厚处理可以有效地提高节点极限承载力,相较于未局部加厚铸钢支座节点极限承载力提高了15%。分析所得结果数据可以为铸钢支座节点的破坏形式以及节点的设计提供一定的依据。     

北京奥运会老山自行车馆柱脚铸钢节点试验研究

为考察2008北京奥运会老山自行车馆柱脚铸钢节点在不同工况作用下的受力性能和转动性能,本文对该铸钢节点及其人字柱短管进行了足尺试验和有限元数值分析。试验借助一根箱型截面分配梁,巧妙地实现了设计要求的4种加载工况;并重点考察了铸钢节点在各种荷载工况下的受力性能和变形。通过现场跟踪测试,得到铸钢节点表面应变的测试值;运用ABAQUS有限元软件对铸钢节点进行了弹性分析,着重模拟了铸钢节点各部件间的接触关系,得到了节点的应力值。铸钢节点试验与有限元分析结果表明,老山自行车馆柱脚所采用的球铰式节点具有较好的转动性能,且在设计荷载作用下是安全的。     

武汉国际博览中心展馆复杂铸钢节点受力性能分析

采用有限元数值分析与足尺试验相结合的方法分析武汉国际博览中心展馆复杂铸钢节点受力性能。有限元数值分析结果揭示了节点整体的应力分布规律,与足尺试验结果相互印证,验证了试验数据的可靠性和有限元分析的正确性。结果表明,设计荷载及1. 3倍设计荷载作用下节点铸钢件处于弹性工作状态,满足设计要求;整体节点极限承载力为2. 1倍设计荷载,与节点铸钢件连接的6#钢支管全截面屈服,其破坏模式保证了"强节点、弱杆件"的设计目标。     

天津奥林匹克中心体育场铸钢节点试验研究

天津奥林匹克中心体育场大跨度钢管桁架结构铸钢节点受力和构造复杂,为考察铸钢节点的受力性能,评价其安全性,对铸钢节点进行了足尺试验和有限元计算分析。首先建立节点有限元实体模型进行有限元计算分析;根据有限元计算结果,布置应变测点,对节点进行设计荷载作用下的试验,得到节点应力试验值。结合试验结果与有限元计算结果,分析了节点的应力分布规律,表明天津奥林匹克中心体育场铸钢节点具有较高的承载性能和足够的安全性。     

杭州国际会议中心巨型铸钢节点试验研究

为探究复杂应力状态下铸钢的受力性能,对杭州国际会议中心巨型钢框架铸钢节点进行了试验研究。通过对其进行原型结构跟踪测试,得到了节点表面各测点的应力分布及测试值。利用AUTOCAD软件建立试验铸钢节点计算模型,并采用有限元软件模拟了不同受力状态下节点的弹塑性计算分析。通过比较测点实测应力值和计算分析值,两者吻合良好,由此可以推断铸钢节点内部应力分布及大小。最后对铸钢节点的受力性能和安全性做出了评价。试验和分析结果表明该铸钢节点安全可靠,具有充足的强度储备。     

空间网架结构钢管混凝土柱节点力学性能足尺试验及分析

采用足尺试验与数值仿真相结合的方法研究空间网架结构中的钢管混凝土柱节点的受力及抗震性能。试验荷载逐级加载到设计荷载的1.6倍并观测柱节点的变形与应力。试验结果表明试验荷载下柱节点钢结构部分基本处于弹性状态,混凝土极小部分区域超出压应力极限,钢管与混凝土粘接良好。非线性有限元分析结果揭示了柱节点在低周往复荷载作用下的滞回耗能能力和破坏特征,指出了柱节点承载的薄弱位置,给出了柱节点的极限承载力。结果表明,足尺试验与数值计算相结合的方法可以全面揭示柱节点的受力特性及抗震性能。     

上海世博园区预制预应力综合管廊力学性能试验研究

以2010年上海世博会园区预制预应力综合管廊为原型，通过足尺模型试验，对预制预应力综合管廊的破坏形态、破坏机制、接头平截面假定、结构内力分布、极限承载力、变形能力与延性等进行了较为系统的研究。结果表明：在四侧壁等值对称荷载作用下，试件经历了开裂、屈服和极限破坏三个阶段；破坏形态为侧壁端部截面屈服，结构形成塑性机构，达到承载能力极限状态，破坏机制为弹簧铰闭合框架机制；在受力全过程中，试件接头满足平截面假定；试件的极限承载力达到内力设计值的3．3倍；试件整浇侧壁和含拼缝侧壁的位移延性系数分别达到5．30和4．23。本文的研究成果将为预制预应力综合管廊在我国的推广应用提供技术依据与参考。     

深圳大运中心体育馆铸钢节点构造选型和模型试验研究

结合深圳大运中心体育馆大跨度钢结构关键连接节点,对铸钢节点的构造选型进行了设计。根据原型节点的受力特点,设计制作了1∶2的节点模型及其加载装置,并且进行了静力加载试验,对节点各分支杆件的应力状况和变形进行了测试。试验结果表明:在1.3倍设计荷载作用下,节点大部分区域处于弹性受力状态,节点杆件的转角和位移很小,说明该节点在承载力和刚度方面能够满足安全性和适用性要求;位于节点中轴面上的杆件连接耳板和销轴受压偏斜变形,为此提出了改进构造的措施——将杆件耳板直接顶压在节点区域,销轴不是用作抗剪构件而仅作为限位构件。将试验结果与有限元分析结果进行对比,结果符合较好。结合本研究针对铸钢节点的研究、设计制造、材质检验提出了建议。     

Mechanical behavior research on multi-planar steel tubular joints with inner plate

通过对内置加强板的空间DKYY型圆钢管相贯节点的足尺试验和有限元模拟,分析节点应力和变形的发展过程。结果表明：节点在1.3倍设计荷载作用下保持弹性工作状态,具有较高的安全度,可以满足设计承载力需求,有限元分析较好地模拟了加载试验过程,有效弥补了节点试验测点较少的不足,可用于节点受力性能的全面评估。另外,选取较小的主管径厚比和内置加劲板可提高其径向刚度,确保节点破坏时主管处于弹性工作状态;支管加劲板对支管的弹性刚度没有影响,对其承载能力的影响不大,但可以减小支管的径向变形,局部改变支管的应力分布。该节点的构造设计是合理的,其在设计荷载作用下的受力是安全的。     

基于塑性分析的钢筋混凝土箱梁悬臂板横向受力有效分布宽度

目前国内外相关设计规范中关于行车道板横向受力有效分布宽度的取值是基于弹性理论分析结果确定的,不能体现塑性阶段行车道板横向受力特点。通过对2个钢筋混凝土箱梁模型上的4块悬臂板进行荷载试验,得出悬臂板极限荷载和塑性铰线分布形式,并运用塑性分析方法,推导钢筋混凝土箱梁悬臂板在局部荷载作用下塑性有效分布宽度的计算公式。试验结果和理论分析比较表明:悬臂板的塑性有效分布宽度与荷载作用位置及单位板宽正、负极限弯矩值相关;满足构造配筋要求的箱梁悬臂板进行极限状态设计时,建议采用简化的三折线破坏模式进行塑性横向有效分布宽度计算,取正铰线扩散角为45°,负铰线扩散角为60°;荷载作用于悬臂板边缘时基于塑性的横向有效分布宽度是基于弹性分析的1.58倍。     

空间足尺组合式连接节点受力性能研究

以某大型特高压用钢管格构式变电构架工程为背景,对空间足尺组合式连接节点进行空间静力加载试验和有限元分析,着重研究节点的应力应变及位移发展特征、破坏模式和极限承载性能。试验结果表明:设计荷载下,除主管与节点板连接处的端部由于应力集中而出现轻微局部屈服外,节点其他部位仍处于弹性阶段|加载至设计荷载的近190%时,主管受力较大端出现受压“鼓曲”,主管与节点板1（JDB1）的连接处严重“凹陷”,随即支管⑦的插板与JDB1连接处发生受压“失稳”,节点破坏。有限元模型的分析结果,在节点应变发展、荷载-位移曲线、破坏模式、极限承载力等方面均与试验结果吻合较好。该类型节点的构造基本合理,满足设计荷载要求。建立节点承载力的理论分析模型及计算公式,理论计算结果与试验结果、有限元分析结果吻合较好。     

十字加劲钢板剪力墙的抗剪极限承载力

我国《高层民用建筑钢结构技术规程》规定了钢板墙剪切弹性屈曲不先于剪切屈服,其明显的不足是没有利用板的屈曲后强度,同时弹性屈曲也不能作为结构在弹塑性阶段的设计指标。本文应用板的大挠度弹塑性有限元方法对十字加劲方形钢板剪力墙的屈曲后性能和极限承载力进行了系统的研究,并在大量数值分析的基础上,提出了以板的平均剪切应变相应的剪应力作为钢板剪力墙承载能力的极限状态,以达到利用薄板屈曲后强度的目的,进而提出了钢板剪力墙承载力的设计简化计算公式及钢板墙侧柱刚度阈值的计算公式,供设计参考。数值计算结果表明,影响钢板墙抗剪性能主要有三个参数:板高厚比、肋板刚度比和边柱刚度。     

矩形钢管贯通式节点抗弯性能研究

本文研究矩形钢管贯通式节点的抗弯性能。进行了5组试件平面内和平面外的弯曲试验。通过试验数据和相应的有限元计算,分析了节点几何特征对传力机理和变形的影响。研究指出,管件在节点区的非直接过渡造成的传力路径弯折和应力集中,是造成贯通式节点弱刚度、低强度的主要原因;采用与钢管等壁厚的节点,将使节点屈服承载力低于相连管件的边缘屈服弯矩。本文指出基于弹性阶段刚度评价的节点分类与基于节点承载力极限状态的分类是有区别的。在大量有限元算例的基础上,回归出节点弹性弯曲刚度的计算公式,并提出了适用于一般计算软件的分段变刚度模型。实际工程算例表明,虽然对于某些以稳定控制设计的结构可以采用这类节点,但在结构非线性分析中,必须考虑节点有限刚度的影响。