基于SINTAP-FAD方法的含裂纹缺陷钢结构构件安全性评定研究

在施工和运营过程中,钢结构构件上出现的裂纹缺陷可能会扩展而导致其发生断裂破坏,因此对含裂纹缺陷钢结构构件的安全性进行评估具有重要意义。首先,引入断裂力学K_IC断裂判据和失效评定图（FAD）概念,并介绍了结构整体性评估程序（SINTAP）的原理;给出了裂纹缺陷评定所需材料参数的确定方法,以及含裂纹缺陷构件的断裂力学参数和塑性屈服荷载的计算方法;然后,提出了基于SINTAP-FAD的含裂纹缺陷钢结构构件的安全性评估流程。最后,以华南和华东两个电厂锅炉钢结构大板梁的焊接缺陷为例,进行了基于K_IC断裂判据和SINTAP-FAD的裂纹缺陷安全性评定研究。结果表明,基于SINTAP-FAD的方法为含裂纹缺陷工作的钢结构构件的安全性评估提供了一种行之有效的方法,考虑多裂纹耦合作用的安全性评定方法有待进一步研究。     

幕墙铝合金立柱抗风性能试验与分析

为研究单元体玻璃幕墙结构中开口截面铝合金立柱的抗风性能,进行了布置一组挂钩单元体和无挂钩单元体分别在正、负风作用下的试验研究,分析了铝合金立柱在不同风压作用下的平面内、平面外变形和应变,并进行了有限元分析。研究结果表明:合理布置挂钩的数量和位置时,横梁对立柱的约束作用有限;负风作用下,随着风压的增大,公、母立柱开口逐步减小并靠拢在一起,共同受力,协同变形,挂钩对立柱平面外稳定无影响;正风作用下,无挂钩立柱平面内变形远大于布置一组挂钩立柱平面内变形,挂钩对立柱的侧向扭转有良好的约束作用;有限元分析结果与试验实测结果吻合较好。     

隐式单索夹持式玻璃幕墙承载性能的有限元分析

隐式单索夹持式玻璃幕墙将结构隐藏在内部,在现有幕墙体系中最为通透,但是在设计分析时需要考虑预应力、几何非线性和大变形的影响,难度有所增加。隐式单索体系是一种新型建筑结构,在承载性能方面的研究还很薄弱。本文借鉴单层索结构的研究方法,根据试验模型简化后建立了有限元模型,对玻璃刚度、连接件刚度、钢索直径、预拉力等的静力及动力承载力影响趋势进行研究。通过有限元分析结果和试验数据的对比,验证有限元计算方法和结果的可靠性,为实际工程设计提供依据。     

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。     

高强度钢材箱形柱滞回性能试验研究

为研究Q460高强度钢材箱形柱的抗震性能,对5个足尺试件进行了水平往复加载试验研究,分析了板件宽厚比、轴压比等因素对试件的承载力、破坏模式、耗能能力、变形能力和延性的影响。试验结果表明,Q460高强度钢材箱形柱具有很好的耗能能力和抗震性能,适用于抗震钢框架;除试件HB-1外其他试件本身及其柱脚节点均未发生焊缝开裂,证明设计合理、质量合格的Q460高强度钢材焊缝连接具有足够的承载力和良好的抗震性能;板件宽厚比越大,试件局部屈曲出现得越早,最大荷载对应的位移级越小,达到破坏时的位移级也越小;试件发生局部屈曲的范围及屈曲中心位置相对于试件截面高度的比值依次减小,所有试件最大屈曲位置距固定端0.25B~0.50B（B为等边箱型截面外边长）,塑性区范围距离固定端0.72B~1.06B。根据试验结果,建议在轴压比不大于0.2时,Q460钢材箱形截面压弯构件板件宽厚比限值不应大于30;同时,钢框架柱在进行抗震设计时,其板件宽厚比限值应与轴压比相联系,轴压比越大,板件宽厚比限值应越小。     

一字形全钢防屈曲支撑耗能性能试验研究

对一种新型防屈曲支撑进行性能试验研究。该种防屈曲支撑（以下称一字形全钢防屈曲支撑）的内核为一字形钢板,外约束单元为双腹板工字形钢,中间用薄橡胶作为无黏结材料。通过对8个一字形全钢防屈曲支撑试件进行轴向循环往复加载试验,研究了防屈曲支撑的耗能性能以及不同芯材特性、支撑长度对其耗能性能的影响。结果表明：一字形全钢防屈曲支撑的构造合理,所有试件的滞回曲线稳定饱满;芯材特性和支撑长度对于该种防屈曲支撑的耗能性能均有较大影响;以SLY225为芯材的防屈曲支撑,其耗能性能、低周疲劳性能与塑性变形能力均明显优于以SN490B为芯材的防屈曲支撑;SLY225能提供45%以上的附加有效阻尼比;增加支撑长度,防屈曲支撑的塑性变形能力与低周疲劳性能均有所下降。     

高强度钢材及其焊缝脆性断裂与疲劳性能的研究进展

简单阐述了高强度钢材的优、缺点以及在国内外建筑工程和桥梁工程中的应用情况,并分析了其实际工程中存在的若干问题。总结了国内外对高强度钢材及其焊缝的脆性断裂与疲劳破坏的相关研究,引出研究高强度建筑用结构钢材及其连接焊缝的断裂韧性和疲劳性能以及影响因素变化规律的必要性,得出了如下结论:低温、焊缝缺陷、钢材厚度的增加和高频动荷载极大降低了高强度钢材的抗脆断能力及疲劳寿命;同时高强度钢材由于特殊冶金工艺而具有的力学性能和韧性加上这些外因限制了其使用范围。     

高强度钢材钢结构的工程应用及研究进展

为研究高强度钢材钢结构的受力性能,了解国内外最新研究进展,促进该类新型绿色节能结构体系的更广泛应用,并为今后的相关研究提供参考和指导,对国内外高强度钢材钢结构的工程应用和最新的研究进展进行总结,特别是清华大学近期所做的一系列试验研究,包括高强度钢材的静力力学性能、韧性和循环荷载下的本构模型,构件截面的残余应力分布、受压钢柱的稳定性能和滞回性能、高强度钢材板件螺栓连接的延性和承载力,高强度钢材钢框架的抗震性能以及高强度钢材钢结构的相关有限元分析等内容。结果表明,高强度钢材钢结构在材料、构件和结构体系三个层面上都具有明显的优势,但现有的设计方法并不完全适用,需要发展新的设计理论和计算公式,以期更合理、安全地应用高强度钢材钢结构。     

基于多点地震反应合肥新桥国际机场钢结构体系比选

地震动的空间效应对大跨结构动力响应有很大影响。通过有限元软件ANSYS建立合肥新桥国际机场航站楼三种不同分区连接形式的计算模型,通过时程分析法计算三种模型在一致地震输入与多点地震输入下的响应,采用设计应力比等参数来比较三种模型响应的差别,最终得到三种方案的在多点地震输入下的响应差别以及产生差别的原因。结果表明,刚接模型对于多点地震输入更为敏感,但由于选用的比较参数不同,不能找出哪个方案最优,因此设计计算时应根据具体的结构形式进行分析,最终得到准确的分析结果。     

钢-混凝土深肋组合扁梁整体楼盖承载性能拟静力试验研究

钢-混凝土深肋组合扁梁楼盖利用组合作用很好地发挥了两种材料的力学特性,同时由于钢梁埋在混凝土楼板中,组合扁梁楼盖还具有降低层高和改善钢梁防火性能的优点。为了考察钢-混凝土组合扁梁楼盖在水平荷载作用下的承载性能和破坏机制,构造了一个双层1×2跨足尺(6m×12m)深肋组合扁梁楼盖,并对其在水平低周往复荷载作用下的受力情况进行试验研究。试验结果表明,钢-混凝土组合扁梁楼盖具有较高的承载能力和较好的延性,并形成了梁端、柱脚塑性铰破坏机制,同时根据试验结果给出试验构件的加载滞回曲线、骨架曲线以及试件的混凝土裂缝分布、结构变形、破坏模式等试验现象,最后给出组合扁梁梁柱节点的建议改进形式。研究内容能够为进一步深入分析组合扁梁楼盖水平承载性能提供直接有效的验证依据。