大跨度钢结构组合楼盖结构设计综合研究

当前越来越多的公共建筑采用大柱网、大空间的钢结构楼盖,根据常见18 m、21 m、24 m、27 m、30 m、33 m、36 m、39 m的大跨度结构,分别对型钢–混凝土组合梁楼盖、型钢梁混凝土楼盖、钢桁架–混凝土组合楼盖、矩形钢–混凝土组合楼盖四种不同的结构楼盖方案,应用结构分析软件建立数值模型,进行经济性分析,结果表明考虑材料价格及施工的便易性,建议18～30 m跨度优先采用型钢–混凝土组合梁楼盖;30～33 m跨度可选用型钢-混凝土组合梁楼盖或钢桁架–混凝土组合楼盖;33 m以上跨度建议优先采用钢桁架–混凝土组合楼盖。     

钢-混凝土组合扁梁楼盖承载性能有限元分析

钢 混凝土组合扁梁楼盖的采用可以降低结构层高,改善钢结构的防火性能,形成无柱大空间与“无梁楼盖”的建筑效果;组合扁梁楼盖具有良好的力学性能,在多高层结构中,既能做框架梁受力,又能承载楼面的作用荷载;同时深肋压型钢板的采用可以降低楼板自重同时可作为永久模板使用,大大提高施工速度,带来很好的经济效益,在多高层钢结构建筑中有广阔的应用前景。论文采用有限元软件ANSYS建立钢－混凝土组合扁梁整体楼盖三维实体模型。对组合扁梁楼盖在竖向荷载作用下的承载性能、变形特点以及楼板自振频率进行了分析,同时对组合扁梁的有效宽度及肋部混凝土的影响进行了计算分析。分析结果表明：钢－混凝土组合扁梁楼盖具有良好的承载性能并能较好地满足正常使用的要求;肋部混凝土及配筋对楼盖的承载力有较大的影响;楼盖主梁的有效宽度分析应建立在整体模型和试验的基础之上。     

考虑楼板组合作用的方钢管混凝土组合框架受力性能试验研究

为研究钢梁与混凝土楼板的组合作用对钢-混凝土组合框架体系的刚度、承载力及耗能能力的影响,并考察组合框架结构在大震作用下进入弹塑性阶段的受力性能,进行了2榀足尺方钢管混凝土组合框架的低周反复荷载试验。2榀组合框架分别为组合梁-钢管混凝土框架及纯钢梁-钢管混凝土框架。试验中结构的最大层间位移角达到1/21。试验结果表明：组合框架结构具有稳定的滞回性能及良好的延性;钢梁与混凝土楼板的组合作用能显著提高结构的刚度、强度及耗能能力,并且能有效保证钢梁上翼缘的局部稳定性及钢梁的整体稳定性;楼板组合作用将使钢梁下翼缘应变显著增大,导致楼盖梁转动能力的减小;两个试件的破坏均是由梁端失效引起,说明试验中采用的梁翼缘贯通式节点能够满足强柱弱梁、强节点弱构件的抗震设计要求。     

深圳北站组合梁抗弯承载力及稳定性分析

组合梁结构设计中组合梁抗弯承载力和稳定性分析很关键,但由于组合钢梁上翼缘受混凝土楼板约束,其稳定性分析与我国现行规范规定的自由梁弯扭失稳不同,我国钢结构设计规范采用的限制绕弱轴长细比的方法,未能考虑楼板作用,不适用于组合钢梁的稳定性分析。此外,在连续组合梁的负弯矩区,局部稳定问题也要考虑。结合深圳北站站房楼盖组合梁的工程实例,采用我国规范GB 50017-2003《钢结构设计规范》和欧洲规范EC4,对组合梁抗弯承载力和稳定性进行了计算分析,同时,利用通用有限元程序SAP 2000对组合钢梁进行了弹性屈曲分析,进一步确保了结构的安全。所采用的计算分析方法可供同类工程参考。     

深圳工商银行大厦结构分析与设计

深圳工商银行大厦为带4层裙楼的超高层建筑,采用型钢混凝土框架-混凝土双筒体结构体系,两筒体分别位于平面东西两侧。建筑物的南面裙楼及塔楼底部均有9~11m悬挑,采用单层V形悬挑桁架。根据结构特点,就阻尼比取值、开洞钢梁模拟、中小震墙肢设计、不同跨高比连梁性能化设计、悬挑桁架的分析与设计以及大跨钢梁楼盖舒适度分析等内容展开论证。分析结果表明,整体计算中可不考虑腹板开洞的影响;墙肢、连梁、悬挑桁架及大跨楼盖的结构设计均能满足规范要求。     

深圳北站组合梁抗弯承载力及稳定性分析

组合梁抗弯承载力和稳定性分析对组合梁的结构设计很关键,但组合钢梁上翼缘受混凝土楼板约束,其稳定性分析应与我国现行规范规定的自由梁弯扭失稳不同,我国《钢结构设计规范》GB50017—2003采用限制绕弱轴的长细比的方法,未能考虑楼板作用,不适用于组合钢梁稳定性分析。此外,在连续组合梁的负弯矩区,局部稳定性问题也要考虑。结合深圳北站站房楼盖组合梁的工程实例,采用GB50017—2003和欧洲规范EC4,对组合梁抗弯承载力和稳定性进行计算分析,同时,利用通用有限元程序SAP2000对组合钢梁进行弹性屈曲分析,进一步确保了结构的安全。     

大跨多层混凝土台口梁高支撑施工方案设计

大跨、多层混凝土结构高支撑施工中,分批浇筑的混凝土改变了高支撑体系的整体结构性质,将对高支撑和混凝土结构产生影响。对某大跨、多层混凝土台口梁高支撑进行了施工期应变实测和有限元分析。结果表明,将施工期台口梁的混凝土结构和高支撑钢结构看作整体得出的应力结果会高于单纯采用高支撑钢结构的结果,考虑组合结构的影响是符合实际的,也是十分必要的,而考虑台口梁混凝土分批硬化的时变性能可优化高支撑设计。     

冷弯薄壁型钢-混凝土组合楼盖受弯承载力影响因素分析

采用ANSYS非线性有限元分析方法,分析了压型钢板与钢梁连接螺钉间距、钢材屈服强度、混凝土强度、C型钢梁板厚、钢筋混凝土翼板厚度、压型钢板型号、钢梁间距、楼盖宽度、钢梁跨高比及腹板高厚比等因素对冷弯薄壁型钢-混凝土组合楼盖受弯承载力和延性的影响。研究表明：压型钢板与钢梁连接螺钉间距、钢材强度、钢梁板厚、压型钢板型号、钢梁间距、楼盖宽度、钢梁跨高比和腹板高厚比等因素对组合楼盖受弯承载力影响较显著,而混凝土强度则影响较小;钢筋混凝土翼板厚度在50~100 mm范围内时,组合楼盖受弯承载力随混凝土翼板厚度增加呈线性增长,当翼板厚度大于100 mm后,其受弯承载力将不再提高;混凝土强度、钢梁间距及楼盖宽度不影响组合楼盖的延性。组合楼盖可简化为T形截面组合梁模型计算。     

某科技馆大跨度过廊结构选型设计

某科技馆通过大跨度过廊把两个主体混凝土框架结构连成统一建筑整体。大跨度过廊由于其一部分功能兼作常设展厅,为保证人走在上面的舒适度采用混凝土楼盖,这区别传统的钢板楼盖的天桥过廊。因此,通过对这种科技馆大跨度的过廊采用全钢结构整体方案和连体预应力网格结构方案进行比较,采用MIDAS设计软件对两种方案进行多遇地震反应谱分析及罕遇地震作用下的静力弹塑性(Pushover)分析,针对层间位移角、塑性角分布等对结构性能评估,并综合考虑施工可行性及投资。     

钢结构室内加层用于高层混凝土建筑中的抗震分析研究

为了科学且全面地认知钢结构室内加层的设计方法,本文结合具体的工程实例,通过数值模拟仿真分析的研究方法,建立多组数值计算模型,采用定性分析和定量计算的方法阐明室内钢结构加层抗震设计的必要性,提出了适用于高层混凝土建筑室内加层的钢框架结构体系。根据研究可知:钢结构室内加层仅进行静力计算而不考虑地震作用的设计方法,对钢结构室内加层的部分构件是极不安全的;钢结构室内加层的构件内力与主体建筑结构的高度、结构布置、结构形式等密切相关。两端均与主体结构竖向构件直接连接的加层结构钢梁需要进行抗震计算。     

钢结构组合楼板配套技术的新发展

介绍钢结构组合楼板的另一种形式,ＳＰ型预应力混凝土空心板在钢结构组合楼板上的应用,并分析了ＳＰ权与现有压型钢板混凝土组合楼板的差别优势。     

火灾下钢结构楼板的薄膜作用

通过对真实火灾中的足尺火灾试验和观察显示，合组合楼板和承载钢梁的建筑物的结构承载力比现行杭大设计方法的建议值高出许多。因此规范中规定所有承载钢梁都要添加被动防火保护是不必要的。现行设计方法和实际结构性能之间产生这种差异是由于设计方法中忽略了楼板的薄膜作用。本根据国外有关资料给出了几种简单计算方法，允许在钢结构杭大设计中考虑楼板的薄膜作用。从而可以更精确地评估火灾下建筑物的真实承载能力，在给定的耐火时间内能减少相当数量钢梁的防火保护。     

基于楼板双向受拉模型的钢框架结构连续倒塌分析

组合楼板作为钢框架结构的主要构件,对结构的抗连续倒塌能力产生较大影响,但现有的结构抗连续倒塌研究大多没有考虑楼板的影响。基于组合楼板的双向受拉模型,分析组合楼板在钢框架结构连续倒塌过程中的受力,提出考虑楼板拉结力作用的失效点竖向承载力简便计算方法。基于简化模型,通过有限元分析软件进行框架连续倒塌分析,验证计算方法的准确性,探讨楼板对塑性铰机制、极限承载力、失效点动态反应的振幅和周期的影响。研究表明,楼板能有效地提高结构抗连续倒塌性能。     

高层钢管混凝土柱-钢梁平面框架抗火性能研究

利用有限元分析软件ABAQUS,对高层钢管混凝土柱-钢梁组合框架不同区域发生火灾的情况进行数值模拟,研究高温下各构件的温度场分布以及不同区域框架受火时的变形情况、耐火极限、应力分布状况。结果表明：在考虑楼板有利作用下,钢梁上翼缘的温度最低;高层建筑的底层变形最大、耐火极限最短、钢管的应力最集中、核心混凝土处于全截面受压状态。     

带肋预应力叠合板在钢结构工程中的应用

试验和实际工程应用表明,预应力带肋叠合板具有施工速度快、叠合面抗剪能力强、抗弯刚度较大的特点,与钢结构工程施工速度快的特点相匹配。使用预应力叠合板能降低钢结构工程造价,为钢结构楼盖设计提供了新的方法。     

预应力钢-混凝土组合双向楼板空间受力的非线性有限元分析

预应力钢 -混凝土组合梁具有刚度大、承载力高、延性好等特点 ,因而得到越来越广泛的应用。如将组合梁在平面交叉组成双向楼板体系 ,预期可以进一步提高其刚度和承载力。为此 ,利用非线性有限元方法 ,对预应力钢 -混凝土组合单向楼板和双向楼板进行了空间受力全过程分析 ,并通过改变预应力筋配置进行了参数讨论。分析结果表明 ,相对于钢 -混凝土组合单向楼板 ,组合双向楼板的承载力可以提高 133% ,刚度可以提高 6 6 %。而施加预应力后 ,刚度和承载力还可以继续提高。钢 -混凝土组合双向楼板是一种非常有前途的结构形式     

采用开槽暗梁法处理低强度混凝土楼板事故

当楼板混凝土强度较低时 ,粘钢加固法、粘贴碳纤维布加固法已不能使用 ,如将楼板砸掉重新浇筑 ,加固范围又比较大 ,支承楼板的墙体也将无法保留。结合实际工程 ,提出了开槽设暗梁的楼板加固方法 ,避免了全部拆除重建     

U形钢板-混凝土高强螺栓连接组合空腹夹层板楼盖结构研究与应用

提出一种多层大跨度结构体系--U形钢板 混凝土高强螺栓连接组合空腹夹层板楼盖,该结构体系由U形钢板-混凝土组合下肋、钢筋混凝土上肋和上下肋间设置的钢筋混凝土剪力键形成的需考虑夹芯层剪切变形的空间楼盖。介绍了该楼盖结构体系的简化计算模型、弹性连续化理论分析方法和实用分析方法,通过仿真模型试验及实际工程应用,验证了弹性连续化理论分析方法与实用分析方法的正确性。研究结果表明：采用由上、下表层薄膜刚度和具有一定抗剪刚度的剪力键夹芯层组成的U形钢板-混凝土高强螺栓连接组合空腹夹层板楼盖简化计算模型进行弹性连续化理论分析,其分析结果与仿真模型试验结果基本相符,相对误差最大不超过5%;按等强和等刚度原则将U形钢板-混凝土组合空腹夹层板折算成钢筋混凝土实腹梁的实用分析方法,其计算结果与仿真模型试验结果基本相符,相对误差最大不超过4%。以黑龙江中医药大学文体中心B区57 m×39 m+57 m×36 m双跨多层（地下1层、地上3层）工程为算例,并与原位测试结果进行比较,说明U形钢板-混凝土高强螺栓连接组合空腹夹层板楼盖安全可靠,且具有较好的经济性。     

预应力张拉施工对空间框架结构内力的影响

利用SAP2000软件对预应力张拉施工过程进行分析可知，考虑钢筋混凝土框架、肋梁楼盖以及支撑体系共同工作后，预应力张拉对边跨框架梁及其附近楼板内力和变形影响较大；考虑楼板的约束作用，框架梁反拱值、梁端压缩值和梁混凝土应力等与实测值较接近；考虑肋梁楼盖的三维计算模型更能反映实际工作状况。     

负弯矩区Π型组合梁的连接强度与刚度

研究了加肋腹板连续组合梁的横向连接刚度和强度。采用横向腹板劲肋 ,加强了组合梁刚性上翼缘 (混凝土板 )对工字梁下翼缘的横向约束 ,能有效提高组合梁的侧向失稳荷载 ,但在钢梁上翼缘与钢筋混凝土板连接区域会产生较大的横向集中力。该集中力会导致混凝土板与下部钢梁上翼缘连接区的强度破坏 ,在设计中必须予以考虑