基于ABAQUS的新型钢网架支座节点分析

文章提出了一种可三向位移调节的新型钢网架支座节点,支座与混凝土柱之间采用长螺栓连接,支座底板与预埋件之间设有一对互相垂直的螺栓槽孔,可实现支座的三向位移调节。为了研究新型钢网架支座节点在实际工程当中的受力状态,运用有限元分析软件ABAQUS,按照实际受力情况对传统网架支座节点和新型网架支座节点进行了非线性受力分析。结果表明：两节点在实际荷载加载下,空心球支座应力、混凝土柱应力,以及钢筋笼应力相差不大,表明新型网架支座节点在实际工程当中能安全使用。     

滚轴支座滚动摩擦性能的试验研究

滚轴支座作为建筑结构中一种基本的支座形式,其理想的传力模式是仅传递来自上部结构的竖向荷载,而释放由温度变化等因素产生的水平内力.滚轴支座工作性能的好坏取决于滚轴的滚动摩擦性能,目前国内外对于这方面的研究比较少.本文针对某工程单向滚轴支座,试验测试了该支座在竖向荷载、侧向水平荷载以及竖向荷载与侧向水平荷载共同作用下的滚动...     

龙华文体中心体育馆钢屋盖结构设计

龙华文体中心体育馆屋盖水平跨度大,造型复杂,柱位分布不均。为使整体约束趋于均衡,对支承柱位进行了方案比选,优化减少了支承柱数量。为解决在恒载及温度荷载作用下的水平位移引起的支座力过大的问题,采用了可部分滑移的抗震球铰支座,并通过计算确定了合理的支座水平刚度。基于网架体型复杂大悬挑的特点,对结构进行了稳定性及抗连续倒塌分析。给大跨度幕墙提供侧向支撑,屋盖网架局部变为3层,增加与幕墙连接并适用网架受力的节点。采用有限元软件模拟分析了支座节点受力性能,验证支座节点在多向复杂受力状态下的安全性。为保证安全可靠,进行了结构上下部分整体模型的多软件对比。结构表明,在各种设计荷载作用下,屋盖结构满足规范要求。     

基于摇摆与剪切抗侧协同工作机制的斗栱节点侧向荷载-位移模型

斗栱节点是传统木结构重要抗侧构件之一,在竖向和水平荷载作用下具有摇摆与剪切抗侧协同的工作机制。根据斗栱节点摇摆与剪切变形,基于斗栱节点的几何物理参数及木材力学性能参数,以及已有传统木结构抗侧构件荷载-位移骨架曲线表征方法,给出了斗栱节点在竖向荷载和水平荷载共同作用下抗侧弹性极限荷载点、峰值荷载点及其切线刚度的计算方法,从而建立了斗栱节点侧向荷载-位移关系的解析模型。基于单、双斗栱节点在不同竖向荷载作用下的水平低周反复加载试验结果,验证了模型预测结果的准确性。研究表明,斗栱节点侧向荷载-位移模型可以较好地反映在模型弹性段和上升段斗栱节点的工作状态,但对峰值荷载的估计偏于保守。     

不同支承条件对网架结构的影响

通过调节支座节点的约束刚度,模拟橡胶支座、悬臂柱支座以及刚铰支座三种不同的支座条件,探究在这三种支座条件下的网架受力性能。分析可知,橡胶支座下网架竖向位移略大,但杆件内力明显减小且受力更为合理。     

某网架杆件弯曲的原因分析及处理

某平面尺寸为81m×42m的正放四角锥螺栓球节点网架采用周边上弦多点支承与中部下弦2点支承相结合的约束形式。在安装完成后,网架出现了明显的杆件弯曲现象。经过分析,引起杆件弯曲的主要原因是网架上弦周边支座的钢底板和加劲板式橡胶垫的螺栓孔开孔过小。接触力学分析得出,支座钢底板和加劲板式橡胶垫的螺栓孔开孔过小导致加劲板式橡胶支座的实际水平约束刚度约为原设计计算模型的386.6倍。对不合要求的支座采用分批拆换的方法处理,对弯曲杆件采用侧焊扁钢加强。经过3年的观测,处理后网架未见任何异常情况。     

体育场看台罩棚网架质量低劣被拆除重建

某地 1999年建造的一座大型体育场看台罩棚采用了斜拉网架结构 ,其后排设有支座 ,中间设有二柱并以斜拉索悬挂网架。螺栓球节点网架制作过程中可能发生的一些缺陷在该工程中均有所反映 ,同时支座节点构造不合理 ,施工质量低劣。其主要缺陷表现在 :由于安装偏差使相邻螺栓球节点     

平板网架结构用高强度螺栓疲劳问题研究进展

在往复载荷作用(悬挂吊车和风荷载等)下,螺栓球节点网架结构可能发生疲劳失效.螺栓球节点平板网架的疲劳问题的关键是节点的疲劳,而节点的疲劳主要是高强螺栓的疲劳.本文以螺栓球节点网架结构高强度螺栓为研究对象,重点总结了近30年来国内外学者在上述两种往复载荷作用下螺栓的疲劳试验、数值模拟和理论分析等3个方面的相关成果.在总结现有成果的基础上,指出高强度螺栓在平板网架结构中的研究方向和亟待解决的热点问题.     

后张拉预应力成形鞍形网壳竖向极限承载力试验研究

通过对一个静置于地面的单弦杆网架进行预应力后张拉,得到马鞍形网壳.对鞍形网壳模型进行了竖向加载试验,静载施加于上弦节点,分级加载.测试了各级荷载作用下的杆件应变和上弦节点挠度,得到荷载-挠度曲线,从而得出该结构模型的竖向极限承载力.试验结果表明,轴力是杆件主要内力形式;杆件破坏现象较少,仅支座附近腹杆发生了轻微屈曲;在成形阶段部分上弦节点即进入塑性,节点承载力降低,在加载过程中易发生断裂破坏,进而引起结构刚度下降,削弱了结构竖向承载能力;由荷载-位移曲线看出该结构的主要破坏形式不是整体失稳.最后给出改进结构的指导思想是在不降低节点铰接特点的同时,设法提高其承载能力.     

方钢管柱-H型钢梁T形件单向螺栓连接节点性能研究

研究了在循环荷载作用下,一种新型的方钢管柱-H型钢梁T形件单向螺栓连接节点的破坏模式,以及构件对节点性能的影响。建立了节点的三维非线性有限元模型,以全尺寸梁柱连接节点拟静力试验数据进行了验证。通过参数分析,探讨了柱壁厚度、梁翼缘厚度和腹板削弱程度对新型节点的滞回曲线、骨架曲线、耗能等性能指标的影响。结果表明:循环荷载作用下新型节点滞回曲线呈"梭形"且较饱满,不同参数的节点均具有良好的耗能能力。通过增加柱壁厚度,节点的极限承载力和初始转动刚度增加。但柱壁厚度超过14mm时,单向螺栓和T形件成为节点失效的控制因素;梁不是这种新型节点的薄弱部位,对梁翼缘和腹板进行合理开孔削弱,节点的滞回性能、极限承载、刚度和耗能能力均无显著降低。     

往复荷载作用下配置摩擦型阻尼器钢木混合剪力墙抗侧力性能研究

随着我国土木工程行业由建造向运维逐渐转型，工程结构服役安全保障需求陡增，提质增效的结构智能诊断方法成为研究热点。结构服役性态指标是表征工程结构安全水平的要素，是工程结构诊断养护技术体系以及结构健康监测研究的基础，判断结构服役性态的敏感指标并进一步实现指标的智能识别是工程结构诊断智能化的首要任务。为此，围绕工程结构运维公共建筑、地铁隧道、公路桥梁、公路路面等多个场景中的敏感服役指标的智能识别开展综述研究；梳理关键敏感指标，进一步对指标的智能化识别方法进行归纳总结。结果表明，以深度学习为代表的新一代人工智能技术有效推动了结构服役敏感指标的感知识别研究与应用，其中数字图像方法与深度学习算法在工程结构变形、表面病害智能识别中取得了良好的效果，展现了全面的应用优势。     

往复荷载作用下配置摩擦型阻尼器钢木混合剪力墙抗侧力性能研究

为研究配置摩擦型阻尼器钢木混合剪力墙的抗侧力性能,首先以4个摩擦型阻尼器研究了阻尼器的静力和动力特性,摩擦型阻尼器由高强螺栓穿过内、外钢板组成,钢板间夹有摩擦材料,包括无石棉有机材料NAO-780和聚四氟乙烯PTFE两种,内钢板设有长圆孔。当阻尼器激发,内、外钢板开始相对滑动耗能,当高强螺栓抵住长圆孔端部,则阻尼器锁定。阻尼器试验结果表明：阻尼器激发力与高强螺栓扭矩成线性正相关。摩擦材料NAO 780在不同加载幅值和频率下摩擦性能稳定。进而,将所研发的摩擦型阻尼器引入钢木混合剪力墙中,通过往复加载试验研究了钢木混合剪力墙的抗侧力性能。试验结果表明：阻尼器激发力越大,试件初始刚度越高,但木剪力墙损伤更严重;阻尼器内钢板长圆孔长度越长,木剪力墙可得到更多保护,但阻尼器锁定推迟,钢框架侧向变形增大。合理设置阻尼器激发力和阻尼器内钢板长圆孔长度可减小钢木混合剪力墙在地震作用下的损伤,使其在大侧移下仍有充足的抗侧能力储备,提高其抗震性能。     

自锁式单向螺栓在拉剪共同作用下的承载力研究

基于自锁式单向螺栓拉伸试验和剪切试验的破坏模式和承载力试验结果,采用ABAQUS对其拉伸试验和剪切试验进行有限元模拟,模拟结果和试验吻合较好。在此基础上,采用ABAQUS建立两种自锁式单向螺栓NBB和SBB在拉力和剪力共同作用下的有限元模型,并通过改变外荷载与螺栓杆轴的夹角改变螺栓同时承受拉力和剪力的大小比例,得到单向螺栓在不同夹角下的极限荷载,继而得到单向螺栓NBB和SBB的承载力拉剪关系图。当剪力较小时,剪力的存在对于单向螺栓的抗拉承载力有增益效果,使得其大于单向螺栓在单纯轴向拉伸时的抗拉承载力。最后,提出两种单向螺栓在拉剪作用下的承载力计算公式。     

铝合金板件环槽铆钉搭接连接受剪性能试验研究

针对工程中常用的铝合金板件环槽铆钉搭接连接,进行了受剪性能的静力试验。通过拉伸试验测得铝板用6061-T6铝材和铆钉用304HC不锈钢材的物理参数,测定了环槽铆钉的预紧力。试验中获得了12个单铆钉搭接连接试件的荷载-位移曲线和极限荷载,分析了其破坏模式及铆钉孔径、端距、边距等参数的影响。结果表明：试件的破坏形式有环槽铆钉剪切破坏、板件顶端纵向撕裂破坏与侧边横向撕裂破坏3种,控制铆钉孔端、边距尺寸能避免后两种破坏;环槽铆钉预紧力在板件间产生的摩擦力有限,因此该搭接连接应属于承压型连接;铆钉与孔壁间的间隙最终会因板件间的相对滑移而致密,故过大的铆钉孔径将造成大的残余变形,但对承载力的影响有限;剪力作用下节点的荷载-位移曲线早期有较明显弹性段,可取其弹性段的末端荷载值作为受剪承载力设计值,极限荷载和该承载力设计值的比值约为2.3。     

Finite element modelling of steel fin plate connections in fire

Recent structural collapses caused by fire have focused attention on research concerning fire safety in building design. Steel connections are an important component of any structural steel building, as they provide links between the principal structural members. The evaluation of the performance of steel connections at elevated temperatures has been a topic of several research programmes in the last few years. Determining the behaviour, available strength and stiffness of moment connections in fire conditions has been a dominant theme in these research works; however very little information on the behaviour of simple shear connections in fire conditions has been disseminated. Fin plate shear connections are easy to fabricate and install; as a result, they have gained popularity with fabricators because of their economy. In this research, the robustness of simple fin plate beam-to-column connections is being investigated under catenary tension from highly deflected beams in fire. A highly detailed three-dimensional (3-D) finite element (FE) model has been created using the ABAQUS software. This is a complex model accounting for material and geometric non-linearity, large deformation and contact behaviour. Contact is critical to model the shear behaviour of the joint, and contact elements have been used both at the bolt–hole interface and also at the surface between the web of the beam and the fin plate, taking into consideration friction between the surfaces. The connection model has been analysed through the elastic and plastic ranges up to failure. Bolt shear and bending, and plate and web bearing have been observed as failure modes. A comparison between available experimental data at ambient and elevated temperatures and other analytical results shows that the model has a high level of accuracy. When the connection model was extended to include an attached beam, it was found that it eventually experiences large tensile force when exposed to fire.     

钢构件与混凝土墙端板连接的有限元分析

采用通用有限元分析软件对混凝土后锚固受拉节点进行了模拟计算分析,通过比较不同螺栓直径、螺栓间距的条件下锚板的受力性能,探讨了锚板厚度与螺栓间距、直径的关系以及为保证锚板的出平面刚度应采用的厚度。     

动载作用下圆形巷道锚杆支护结构破坏机理研究

将冲击应力波进行合理简化,建立平面P波与圆形锚固巷道相互作用简化模型。结合算例,通过分析深部围岩径向应力、巷道表面切向应力、巷道表面径向位移以及深部围岩与巷道表面径向位移差等代表性指标,确定了重点支护位置,推导了重点支护位置的锚杆受力机制并提出了相应破坏类型及判据。结果表明:迎波侧与侧向位置是重点支护位置。迎波侧锚杆总应力是静载轴应力、锚杆振动的动应力和动载下围岩变形引起的附加应力的叠加,强冲击下迎波侧支护结构的破坏类型为单次瞬间摧垮破坏,围岩受压破裂,锚杆松动失去加固作用;循环弱冲击下的破坏类型为循环累积损伤破坏,受压围岩逐渐损伤致裂,锚杆反复受压、受拉直至松动,这进一步加剧围岩的损伤破裂,当承载拱强度降低到一定值后,一次小冲击就能诱发巷道冲击破坏。侧向位置锚杆总应力是静载轴应力、动载下围岩变形引起的附加应力的叠加,锚杆始终受拉,在强冲击下可能发生拉断破坏。通过相似模拟试验,较好地验证了理论分析结果,表明理论分析结果对工程实践具有一定的指导意义。     

钢柱脚锚栓连接受剪性能试验研究

对锚栓连接受剪性能进行试验研究,制作了5组共15个试件,考虑了锚栓的直径、柱底板厚度和底板锚栓孔径与锚栓直径之差的影响。锚栓连接受剪试验的荷载 位移曲线呈现2个转折点,可近似分为3个阶段：弹性阶段、滑移阶段和强化阶段,以锚栓基本形成塑性铰与锚栓孔壁和锚栓顶紧两个状态作为分界点。试验结果表明,柱底板厚度越大,锚栓连接受剪承载力设计值和界面抗滑移刚度越小;锚栓孔径和锚栓直径之差对滑移阶段的长度有显著的影响,对承载力影响较小。以试验荷载 位移曲线的第一转折点对应的荷载作为锚栓连接的受剪承载力设计值,提出了计算式,同时提出锚栓连接极限承载力的计算公式。     

竖向荷载对防屈曲组合钢板墙受剪性能的影响

以ABAQUS为模拟平台,考虑内嵌钢板参与承重,建立两种防屈曲组合钢板墙模型BR-CSPWⅠ和BR-CSPWⅡ,后者的混凝土板与钢板共同承受竖向荷载。对防屈曲组合钢板墙的受剪性能、内嵌钢板的应力分布以及混凝土面外约束板的损伤与竖向荷载变化的相关性进行有限元分析,并对2个试件进行拟静力试验。结果表明：随竖向荷载增大,内嵌...     

屈曲约束钢板剪力墙受力性能分析及盖板简化计算方法

内嵌钢板与混凝土盖板之间相互作用机理较为复杂,难以通过简单方法确定屈曲约束钢板墙连接螺栓拉力与混凝土盖板弯矩.为此,采用有限元软件ABAQUS建立屈曲约束钢板剪力墙计算模型,并通过与模型试验对比验证其可靠性.通过非线性有限元数值模拟,分析钢板高厚比、盖板与钢板厚度比以及盖板与钢板间隙等参数对应力分布、屈曲变形和滞回性能...