高原地区大跨度空间钢结构日照温度应力分析

基于ASHRAE晴空模型和高原强辐照参数,利用有限元法对拉萨某大型医院项目中的大跨度空间钢结构日照温度应力展开分析。结果表明：在14:00,箱型杆件迎光面温度与气温之差达到最大值37.5℃;在15:00,箱型杆件最高温度为65.6℃,日照温度场具有明显的非均匀性和时变性,建议高原地区的大跨度空间钢结构避免在14:00～16:00施工成型。此外,靠近支座的杆件因多余约束温度应力值较大,最大压应力值已达钢材屈服强度的61%,而日照组合荷载下的最大应力值已达到钢材屈服强度的73%。在高原大跨度空间钢结构设计中,应考虑日照温度应力,且日照组合荷载应按控制荷载计算。     

钢结构构件日照温度场和温度作用取值研究

钢结构在施工和运营过程中受到日照影响会产生不均匀温度场.文中综合目前对钢结构日照温度场的研究,总结出基于气象资料的钢结构构件日照温度场数值模拟方法.通过试验验证该计算方法的有效性,并以杭州地区某实际工程为例,利用该方法对该工程的温度作用取值做了计算.     

日照条件下某混凝土实验舱温度应力的计算

利用通用有限元分析软件ANSYS,建立了某混凝土结构电力设备实验室的整体实体模型。结合软件的参数化编程技术(APDL),以项目建设所在场地的实测单日气象信息为依据,分析了从日出到日落全过程中,太阳辐射条件下结构的温度场和应力场变化情况,为该实验室的设计提供指导。分析结果表明:该罐体实验室采用混凝土结构体系是可行的;太阳辐射造成的温度应力不仅可能造成表层混凝土的开裂,还可能危及结构安全。因此在该类型结构设计中,应考虑由于太阳辐射造成的温度应力。     

露天日照条件下钢结构构件的温度场分析

在钢结构设计中,分析结构温度效应、确定施工合拢温度的难点在于确定温度场分布。为了提出一种计算露天日照条件下钢结构构件温度场分布的方法,采用CFD数值模拟,运用Gambit软件进行建模,Fluent软件进行有限元求解,计算出工字型、箱形构件在北京2009年5月12日各个测温时刻的温度场。通过数值模拟计算结果与相应试验测温数据的对比,验证了所提分析方法的有效性。通过算例,分析讨论了影响钢结构构件温度场的各个因素,为工程设计提供参考。     

混凝土箱梁日照温度效应研究

以衢宁铁路某大桥为工程背景,进行箱梁温度场及温度应力现场测试,总结箱梁顶板、底板和腹板的温度分布规律,拟合出适合该桥的箱梁竖向、横向温度梯度模式,并采用拟合的箱梁温度梯度模式分析箱梁日照温度应力,与实测温度应力对比,验证其准确性和适用性。结果表明:箱梁底板存在明显的呈非线性分布的竖向温差,在进行竖向温度梯度拟合时不能忽略;拟合的箱梁横向温度梯度模式考虑两侧腹板的横向温差,与箱梁实测横向温差分布更接近;考虑箱梁竖向和横向温差共同作用下的温度应力计算结果与实测温度应力吻合更好,在分析箱梁日照温度效应时,不能忽略箱梁的横向温差作用。     

混凝土箱形输水桥日照温度场及温度应力研究

分析了箱形输水桥产生日照温差及温度应力的原因,借助有限元软件ANSYS对某输水桥日照温差及温度应力进行有效的仿真模拟,计算结果表明：箱形输水桥的日照温差分布比较复杂,从箱形桥身的温度分布来看,顶板温度变化最剧烈,腹板次之,底板最小,温差近似为二次曲线分布。日照温差作用下混凝土箱形输水桥桥身内无论沿纵向和横向都将产生可观的温度应力,其值已超过混凝土的抗拉设计强度。所以,在箱形输水桥身结构设计中对日照温差作用下的温度应力必须予以重视,在设计中应配置适当的温度钢筋。     

大跨钢结构在特殊气候条件下的温度应力实测研究

利用自主开发的无线应力传感监测系统,对某体育场钢结构在施工过程中特殊气候条件(持续高温和低温)下的温度与应力进行实测,详细研究温度与应力的关系及温度变化所产生温度应力的大小,给出结构在不均匀温度场下的实测温度分布规律,通过有限元模拟,得到构件的应力变化理论值,并将其与实测数据对比。结果表明:钢结构处于非均匀温度场作用下,温度和应力相关性明显,大多数实测数据与仅考虑均匀温度场的理论值存在一定的差异,部分测点实测值大于理论值较多。     

巨型射电望远镜(FAST)反射面支承结构日照温度场效应分析

研究分析500m口径球冠状巨型射电望远镜(Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope,简称FAST)反射面支承结构的日照温度场效应。借助ANSYS热分析模块,建立FAST反射面结构和实测周边地形的整体参数化有限元模型,计算最不利气候之一即夏季晴天无云天气各时刻的空气对流换热、太阳辐射、周围环境的长波辐射换热以及阴影遮挡等各种边界条件,在较为合理的结构初始温度场下,进行连续多天的时程分析,直至结构的任一点温度收敛于24h前的结果,并据此结果计算反射面结构温度变形和温度应力,给出日照下反射面形状拟合精度随时间的变化规律、结构应力的变化范围和分布规律。结果表明在日照下结构的温度场较不均匀,局部温差最高达到了11℃,较大地影响了反射面形状精度,为将来结构的设计、施工、监测以及控制提供了参考信息。     

高温条件下钢结构的应力-温度-应变的关系

钢材虽为非燃烧材料,但钢材不耐火,温度400℃时,钢材的屈服强度将降至室温下强度的一半．温度达到600℃时,钢材基本丧失全部强度和刚度。因此,当建筑采用无防火保护措施的钢结构时．一旦发生火灾,结构很容易遭到破坏。高温下钢材力学性能模型的建立及其如何应用是进行结构抗火分析的关键和基础,对分析结果起着决定性的作用。近十年来,国内外学者对不同钢材的高温材料力学性能进行了研究,并取得很大进展。国内外对高温下钢材材料力学性能的研究主要包括两个方面高温下钢材的应力-应变关系和高温下结构钢材料的各项力学性能如屈服强度、弹性模量等随温度变化的模型．但这些研究仅局限于恒温加载或恒载加温两种路径下钢材各项力学性能参数随温度变化的模型。实际火灾过程中钢结构的内力和温度随时间不断变化,结构抗火分析中应考虑不同应力-温度路径下钢材的应力-温度-应变三者的耦合关系。     

高大空间火灾空气升温条件下整体网架抗火性能分析

为了研究网架在高大空间火灾空气升温条件下的抗火性能,结合某正放四角锥网架,采用有限元方法对网架在高大空间温度场下的抗火性能进行模拟分析。火源中心分别选择了3种不同位置对结构进行温度场划分和抗火分析。确定网架结构的耐火极限准则,得到不同工况下结构的极限抗火时间;研究不同工况下结构的内力、位移等响应变化过程及分布规律;同时对比分析各工况下网架结构抗火性能的差异。     

考虑梁温差滞后效应的超长框架结构的温度应力分析

施工及使用阶段混凝土结构内部的温度场并不是一致的,针对目前对超长框架结构的温度应力计算中整个结构温度分布相同的假定进行分析计算,得出考虑梁温度变化滞后效应后,楼板的温度应力会有较大的提高,各个构件的内力及位移也有相应的变化。     

型材允许偏差对钢结构设计的影响

对我国现行国家标准、行业标准、企业标准中,针对常用钢制型材生产加工精度的相关规定进行简要介绍。并根据结构设计特点,讨论钢板厚度允许偏差、热轧型钢截面允许偏差、冷弯型刚截面容许偏差对截面模量等设计参数的影响。提出考虑加工精度偏差的钢构件净截面系数建议值,并提出钢结构设计中有必要根据需要提出钢制型材加工精度要求的建议,为合理控制用钢量提供参考。     

考虑圆弧形壁面影响的大空间建筑火灾空气升温经验公式

目前针对大空间建筑火灾空气升温的数值模拟基本都采用规则的矩形几何模型,然而在实际工程中,大空间建筑为满足使用功能和建筑造型等要求,几何形状经常采用曲面体或壳体。通过FDS程序模拟火灾场景,采用矩形单元拟合圆弧墙的算法,考察了圆弧形壁面对大空间建筑火灾下空气升温过程的影响;同时,基于MATLAB程序非线性拟合方法,建立了考虑圆弧形壁面影响的大空间建筑火灾空气升温经验公式。     

砖混结构房屋墙体温度分布规律

通过对砖混结构房屋顶层墙体温度分布长达１年的现场实测，发现传统的屋面构造做法是引起顶层墙体产生温度裂缝的主要原因之一，并提出了相应的改进措施。温度测量结果还可作为下阶段砖混结构温度应力计算的依据     

国家体育场钢结构雪荷载效应实测及分析

应用自主开发的无线传感技术,获得了国家体育场钢结构在降雪过程中的温度与应力变化.基于实测数据,分析积雪对结构温度的影响,将温度应力剔除后得到雪荷载在结构中引起的应力,探讨应力随时间发展的规律及其在结构上的分布规律.结果表明积雪对结构温度有一定影响,雪荷载作用下各部位呈现出不同的受力特征.     

钢结构施工中空间结构的尺寸控制

随着现代设计软件的不断进步,设计师们设计出各种各样的空间结构造型优美的建筑产品,而这些不同空间结构的产品中大部分都是钢结构,众所周知,空间结构施工中尺寸控制是比较关键的也是比较复杂的,就笔者在实际参加的工程实例中加以论述,从而为今后类似的空间钢结构施工提供借鉴和改进。     

门式刚架钢结构普钢规范和轻钢规范的设计比较研究

通过对某门式刚架采用普钢规范和轻钢规范的设计计算 ,阐述了各自的设计理论、计算和优化方法 ,并对两者的技术和经济指标进行了分析比较 ,认为轻钢规范是可行的。