单跨门式钢刚架结构抗火设计实用方法

采用有限元数值分析方法,对门式钢刚架在多参数影响下的抗火性能进行了研究。基于经典结构力学,建立非均匀温度场中单跨门式钢刚架结构的内力方程,以此判断高温下,结构最不利截面几何位置。研究表明,在大空间建筑火灾中,主要是梁跨中截面和梁端截面影响门式钢刚架结构抗火承载力;根据数值分析结果,建立不同温度场非均匀性、荷载比、高跨比和楔率参数条件下门式钢刚架结构临界温度的大数据库,并拟合得到各参数影响下结构的临界温度经验公式,在临界温度法框架下,建议了单跨门式钢刚架结构抗火设计实用方法,为基于计算的门式钢刚架结构在大空间建筑火灾下的抗火性能评估提供了参考。     

火灾下门式钢刚架倒塌预警可靠度研究

为了解决实际火灾救援中火灾场景、荷载水平等不确定因素对倒塌预警准确性的影响，基于可靠度理论提出了预测受火建筑倒塌剩余时间的方法。采用经试验验证的三维有限元模型对火灾下门式钢刚架结构倒塌进行仿真模拟，基于火灾下门式钢刚架结构四种倒塌模式和三级倒塌预警指标，研究升温工况、柱脚刚性、荷载比等因素对倒塌剩余时间预测的不定性影响，通过蒙特卡罗抽样，研究考虑各种影响的火灾下门式钢刚架倒塌预警指标概率统计参数。结果表明：倒塌剩余时间比仅与可靠度和倒塌模式有关，不受火灾现场的各种不确定性因素影响，可以在火灾发生前通过理论分析提前计算得到；火灾中采用可靠度60%～80%对应的倒塌剩余时间比可以快速合理地预测受火刚架的剩余倒塌时间。     

火灾下门式钢刚架倒塌试验与雷达位移测试系统有效性研究

近年来火灾下钢结构倒塌造成消防官兵伤亡的事故频繁发生,亟需开展建筑火灾倒塌预警研究。现有研究已表明：可以通过测量门式钢刚架柱顶和屋脊处的微变形来预测火灾下结构的倒塌,但由于高温和热烟气的存在,火灾下位移的实时测量问题尚需研究。该文通过试验方法研究雷达在实际火场位移测量中的可行性,首先设计一个缩尺单跨门式钢刚架的火灾试验,得到结构的升温特点和位移变化规律;采用雷达位移测试系统对门式钢刚架火灾试验的关键点位移进行了测量,并与传统拉线位移测试系统的测量结果进行对比,验证雷达位移测试系统用于火灾条件下的结构位移实时测量的有效性与准确性;采用有限元软件ABAQUS模拟火灾下刚架的倒塌过程,数值模拟发现：考虑了次要构件约束作用的三维结构分析模型,可以较准确地模拟火灾下门式钢刚架的倒塌过程。     

局部区域火灾下门式钢刚架三维结构分析的模拟方法

采用有限元方法对局部区域火灾下门式钢刚架三维整体结构的响应进行了数值模拟分析,得到刚架在温度-结构耦合响应下的变形及其规律,以及区域内构件破坏对整体结构的影响,为局部火灾下大跨度钢结构分析提供有效方法,并对该类结构的实用防火设计提出了建议.     

火灾下门式钢刚架倒塌预测关键易测参量与预警方法

近年来火灾下钢结构倒塌事故频繁发生,严重威胁消防救援官兵和人民群众的生命财产安全,引起国家应急管理部消防救援局的高度关注,亟需开展建筑火灾倒塌预警方法研究。文章基于足尺结构受火试验数据和参数化数值分析结果,提出火灾下门式钢刚架的四种典型倒塌模式,重点研究不同倒塌模式下结构关键易测参量的变化规律,确定了可用于预测火灾下门式钢刚架结构倒塌可能性的预警判定指标,包括火灾下门式钢刚架结构柱顶檐口和跨中屋脊处水平及竖向变形(位移)、变形速率及结构受火构件最高温度等指标,进而提出适用于门式钢刚架多种倒塌模式的预警方法,为结构倒塌预警系统的建立提供一条有效途径。研究表明,提出的预警方法可快速有序地进行火灾下门式钢刚架倒塌的预测预警,其准确性及适用性也得到已有试验的验证。     

真实火灾下单层门式刚架抗倒塌性能试验研究

设计完成了一个单层单跨门式刚架厂房的足尺火灾试验,得到了主要构件的温度及位移发展规律,分析了真实火灾下门式刚架厂房结构的受力响应。结果显示：真实火灾下门式刚架的温升曲线与标准升温曲线有较大差别,燃烧室中的上部构件达到较高温度而提前失效,下部构件温度较低;在火灾下,未做防火保护的钢结构很短时间内就会发生垮塌,在火场及构件到达峰值温度前结构已产生较大位移。试验研究发现,受火柱的柱顶出现了热膨胀伸长、轴向压缩、轴向破坏三个阶段,且受顶部热烟气聚集的影响,各柱的柱顶轴向位移均大于柱中位移。试验成果可为门式刚架结构抗火数值模拟研究及结构防火设计提供参考。     

不同规范中雪荷载作用下门式刚架静力响应和稳定性研究

对ISO、中、美、加、欧规范中门式刚架屋盖结构受到雪荷载作用时的响应进行比较。运用有限元软件ANSYS,对不同坡度的变截面门式刚架在5种规范不同积雪分布形式下的静力响应进行分析,并计算考虑不同初始缺陷幅值的结构整体稳定临界荷载因子,总结雪荷载作用下门式刚架的失稳特点。分析结果表明:门式刚架的基底剪力、跨中竖向位移、临界荷载因子与雪荷载总量密切相关;各规范下非均匀雪荷载较均匀雪荷载作用下柱顶水平位移大;结构稳定性随初始缺陷幅值增大而降低,随屋面坡度增大而增大,对缺陷不敏感;非均匀雪荷载更容易使结构发生有侧移失稳。     

火灾下薄壁异形截面铝合金轴心受压柱耦合屈曲及承载力计算

利用有限元方法,对薄壁异形截面铝合金轴心受压柱在火灾不同温度下的破坏模态和屈曲承载力进行了研究。有限元模型通过试验进行验证,并采用稳态分析的方法考虑火灾高温的影响。研究了火灾高温对该类截面柱破坏模态的影响,证实火灾高温会降低柱的屈曲承载力,但不会改变柱的破坏模态。利用有限元方法分析了不同长细比的铝合金柱在不同温度下的屈曲承载力,并将有限元结果与根据欧洲规范EN1999-1-2的计算结果进行对比。结果表明,该规范的设计方法不能准确计算薄壁异形截面铝合金轴压柱的抗火承载力。在有限元分析的基础上提出了针对薄壁异形截面柱高温下承载力的修正公式。     

门式刚架在火灾工况下的有限元分析

钢结构具有强度高、材质均与、自重轻、制造简单、建筑面积利用率高及密封性好等优点而被广泛的应用于工业厂房中。但钢结构对高温很敏感,耐热不耐火,一旦发生火灾钢结构厂房就容易发生倒塌破坏,故研究在火灾工况下钢结构厂房的倒塌很有意义。本文以某单层轻钢工业厂房为例采用大型通用有限元软件ANSYS150对不同榀刚架在热力耦合下进行数值分析,对两榀刚架施加同样的温度和荷载。结果表明:处于边跨的刚架先于处于中间跨的刚架破坏,故应该加强边跨刚架的抗火保护措施。     

地震作用下门式刚架轻型房屋钢结构的设计与分析

在《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS102：2003)中，对地震作用下门式刚架轻型房屋钢结构的设计作了专门的规定。通过算例分析，分别讨论了地震作用组合工况对几种型式门式刚架轻型房屋钢结构的影响，藉以探讨门式刚架设计过程中地震作用的计算和抗震措施等问题。     

门式刚架结构整体弹塑性时程分析

随着门式刚架轻钢结构的广泛应用,其抗震性能得到关注,但是目前门式刚架结构抗震性能方面的研究还相对较少,相关规范规程对其抗震设计的规定也不够细致,制约着这种结构形式在高烈度抗震设防地区的应用。本文利用ANSYS软件对由两榀刚架组成的整体结构进行弹塑性时程分析,通过与一榀刚架和实验数据的对比,分析门式刚架结构在地震作用下的反应,并得出一些有用的结论,对以后的理论分析和工程实践提供参考。     

季节温差对某门式刚架力学影响的有限元分析

本文用有限元方法分析了-40oC的季节温差对某车间门式刚架所产生的力学影响,并指出了设计时应注意的事项。     

预应力混凝土扁梁框架地震响应试验与理论分析对比

为了研究预应力混凝土扁梁框架的动力特性和地震响应,本文在一榀无粘结和一榀有粘结预应力混凝土扁梁框架拟动力试验数据的基础上,运用有限元软件进行非线性时程分析,在一定程度上对比试验数据。分析结果表明:框架结构由于损伤累积引起结构整体刚度和阻尼比的变化,导致结构自振周期发生变化,进而影响结构在地震中的各种响应。利用有限元软件进行结构地震作用下各种响应的分析,是可行有效的。     

门式刚架优化设计

以CECS102:2002《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》为基础,采用遗传算法,对门式刚架进行优化设计,运用MATLAB语言编制了结构优化程序PFGA。算例表明,该优化方法算法简便,编程简单,优化效果明显。     

半刚性门式刚架抗风可靠性研究

采用转动弹簧形式模拟半刚性梁柱连接节点,选取典型门式刚架结构作为研究对象建立有限元模型,应用ANSYS参数化语言(APDL),编写了基于拉丁超立方抽样法的蒙特卡洛随机有限元程序,对节点转动刚度不同的半刚性门式刚架进行了抗风可靠性分析,得出了结构可靠度指标与节点转动刚度之间的关系,根据计算结果提出供实际工程应用的设计建议...     

大跨度预应力刚架-索结构的设计与施工

浙江友宁钢制品厂36m大跨度刚架采用门式刚架加预应力索组成的刚架-索结构体系。首先在车间对大跨度门式刚架在不同荷载工况下的变形情况进行试验,并根据施工现场安装试验情况最终确定预应力刚架的张拉施工方法。结果表明:预应力刚架-索结构体系结构可靠,施工安装方便,结构轻盈美观,相比普通刚架,更加充分地利用了钢材的材料力学性能,具有非常明显的经济性。在施工过程中,应注意刚架性能差异导致的预应力张拉值的轻微差异。     

波浪腹板构件的设计原理与工程应用

波浪腹板工形构件是由上下翼缘板与波浪腹板通过高频连续焊接而成的新型型材,适用于门式刚架轻型房屋钢结构中的梁、柱构件,吊车梁,多层钢结构框架中的主、次梁等以受弯为主的构件。以3个实际工程的结构设计为背景,介绍了波浪腹板构件的设计原理以及在门式刚架轻型房屋钢结构、多层钢结构框架和大跨度钢结构中的应用,指出了设计过程中应注意的问题。     

带复杂夹层门式刚架设计

某工业生产车间门式刚架结构含多处重型夹层,该种夹层刚架结构在考虑双向地震作用下扭转振动效应、夹层柱柱间支撑的设置以及抗风柱的设计中均与一般门式刚架有所不同。针对以上问题,利用通用有限元软件SAP 2000对整个结构进行计算和分析,得出合理的设计方法,工程应用后取得了良好的效果。     

优化设计门式刚架

结合多年工作实践,对门式刚架轻钢结构优化设计相关事项进行了探讨,分别阐述了门式刚架轻型钢结构截面形式的选择和材质要求及综合优化要点,以期为钢结构设计人员提供指寻。     

平面门式刚架静力屈曲的仿真分析

应用ANSYS有限元程序,对柱脚铰接的平面门式刚架进行了静力屈曲分析。在仿真分析中,主要考虑荷载分布和初始几何缺陷的大小对刚架临界屈曲荷载的影响。分析结果表明:刚架的临界屈曲荷载和荷载的分布有关;初始几何缺陷对刚架临界屈曲荷载的影响随着刚架高跨比的变化而不同。