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火灾下轴心受压约束钢构件的力学响应复杂,所产生的温度内力导致其承载失效的确定与计算难度大。为简化基于结构构件高温承载极限状态的约束钢构件抗火设计方法,采用有限元数值模拟方法开展了大规模参数分析,以确定火灾高温下轴心受压约束钢构件的承载与失效规律。基于试验验证的可靠有限元模型,研究了不同长细比、轴向约束刚度比和初始荷载比等参数对轴心受压约束钢构件火灾响应的影响。结果表明,上述参数均将显著影响约束钢构件的火灾响应,且当长细比较大、轴向约束刚度比较小、初始荷载比较大时 ...
朱劭骏 +6 more
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为研究混凝土强度、含钢率等参数对方矩形钢管约束超高强混凝土短柱轴压承载力的影响,并探讨现有承载力计算方法的适用性,采用已验证的有限元模型,对方矩形钢管约束混凝土短柱轴压极限承载力进行参数分析,根据计算结果对现有承载力计算方法开展精度评估,并对承载力计算方法进行了修正。研究发现:随着混凝土强度的提高,套箍力系数相同时,约束效果趋于降低,内填超高强度混凝土构件的约束效果受含钢率、倒角率影响较小;矩形钢管约束混凝土短柱的约束效果随着长短边边长比值的增加而降低;由于混凝土强度提高,约束效果下降 ...
韦建刚, 张瀚文, 罗霞, 杨艳
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屈曲约束支撑采用约束单元限制核心单元的侧向屈曲变形,避免其受压发生整体屈曲,使支撑在受压时可达到全截面屈服,进而提高支撑的受压承载力、延性和耗能能力。钢框架节点中也含有受压板件,其屈曲会限制节点的延性和耗能能力,目前已有学者提出将上述屈曲约束理念引入到钢框架节点中。对屈曲约束型钢框架节点抗震性能研究进展进行了综述,将梁柱节点归纳为附加屈曲约束件节点、屈曲约束翼缘连接节点和屈曲约束狗骨式节点三类;对屈曲约束型柱脚节点的研究相对较少,进行了单独综述;讨论了附加在钢框架节点中的屈曲约束件的构造和设计方法。最后,
冯玉龙 +4 more
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圆端形钢管混凝土已被应用在沿海城市的桥梁工程中,该类结构耐腐蚀性差和自重大,圆端形不锈钢-混凝土-碳素钢组合柱可解决以上问题。采用ABAQUS对圆端形不锈钢-混凝土-碳素钢组合柱的双向偏压性能进行了分析研究。结果表明:在双向偏压作用下,圆端形不锈钢-混凝土-碳素钢组合柱承载力较高、延性较好。内、外钢管对混凝土均有较好的约束作用,其中外层钢管对混凝土的约束作用比内层钢管的约束作用更强,约束作用主要集中在圆弧段。随着轴向压力的增加,构件抗弯承载力下降,由于圆弧段具有更强的约束作用 ...
谢恩普 +4 more
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对钢框架-冷弯薄壁型钢剪力墙结构足尺试件进行水平低周往复加载试验,得到延性、耗能能力、刚度及承载力等指标,考察该类结构的破坏模式和耗能机理。对有无钢框架约束的冷弯薄壁型钢墙体进行比较,发现受钢框架四周约束的冷弯薄壁型钢墙体整体性增强,塑性性能得到改善,杆件材料利用率增加,可以充分发挥剪力墙的作用。钢框架-冷弯薄壁型钢剪力墙结构滞回曲线饱满、下降段承载力只略有降低,与钢框架-钢板剪力墙结构表现类似,优于与框架柱未连接的情况。试验结果表明,冷弯薄壁型钢剪力墙利用自身变形来充分发挥耗能作用 ...
张铮, 陈笃海, 江忠画, 张其林
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以结构重量为目标函数,考虑构件稳定应力约束、强度应力约束、长细比约束和结构位移约束,对弦支穹顶结构进行了尺寸优化设计研究。为有效引入位移约束,采用位移关于构件截面积梯度分量权重来增加构件截面积。为提高设计变量的搜索效率,对钢管、钢索和钢拉杆规格库进行了优化排序处理,显著提高了优化搜索速度。采用优化设计方法,对深圳大运会篮球馆屋盖弦支穹顶结构进行了尺寸优化设计研究。研究结果表明,在构件稳定应力、强度应力、长细比和结构刚度(位移约束)等约束满足设计要求前提下,结构用钢量显著减少。优化设计方法搜索速度很快 ...
刘树堂
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由于结构的连续性,使得局部火灾下的网架结构中圆钢管杆件表现出典型的轴向约束杆件力学特征,这种轴向约束的存在使杆件高温屈曲后仍具有一定的承载力。基于轴向约束杆件高温屈曲后力学特征量相关方程,采用MATLAB数学求解器,开展大规模参数分析,得出关键参数影响下,轴向约束圆钢管高温屈曲后极限承载力随着长细比的增加而先降低后趋于不变,随着荷载比的增加而先略有增加后增幅趋缓,随着约束刚度比的增加而先增加后不变。基于2 300个算例结果,拟合得到约束圆钢管高温极限承载力计算公式 ...
张浩, 杜咏, 王慧蕾
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为评估屈曲约束钢板剪力墙结构在近场地震下的性能,在该结构振动台试验试件的有限元模型基础上,设计了具有理想屈服模式的4个不同层数的等效拉杆简化模型。采用非线性时程分析方法,重点对结构层数、近场地震有无速度脉冲效应等的影响进行了分析。结果表明:与非速度脉冲地震波作用时相比,4榀框架在近场速度脉冲地震波作用下的响应均较高;同时,随着结构高度的增加,层剪力呈减小趋势;仅5层屈曲约束钢板剪力墙结构在多遇和罕遇地震下的层间位移角小于规范限值,表明在进行屈曲约束钢板剪力墙结构设计时,需深入分析近场脉冲型地震对其的影响。
葛明兰 +4 more
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一种四槽钢组合约束型防屈曲支撑的外围约束机理与约束刚度取值研究
四槽钢组合约束型防屈曲支撑的外围构件由4个槽钢通过沿纵向分布的多组螺栓拼装而成,外围构件的连接呈现离散的分布特征,故其外围约束机理与约束刚度计算理论较为复杂。相比外围整体式防屈曲支撑而言,这类装配式组合防屈曲支撑的外围约束刚度要考虑螺栓连接的影响。绕x轴弯曲时,外围构件刚度的折减效应主要由螺栓连接附近处的槽钢板件的面内与面外变形产生;绕y轴弯曲时,折减效应主要源自上、下槽钢的扭转变形。详细剖析了这两种情况的受力机制,并结合理论推导与数值分析,分别给出了绕不同主轴弯曲时的外围约束刚度的简化计算方法 ...
王小安 +3 more
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目前工字梁腹板和钢板剪力墙抗剪设计中分别假定翼缘和周边框架为钢板提供简支约束,再通过乘以1.23的嵌固系数来考虑周边构件的约束作用,而不考虑翼缘或周边框架的刚度。本文对剪切荷载作用下工字梁腹板和钢板剪力墙的弹性屈曲进行了有限元分析,指出与周边构件扭转刚度和钢板弯曲刚度的比值有关的参数β可以准确地衡量周边构件对钢板的约束程度。在对1000多个模型计算结果分析的基础上,给出了工字梁腹板和钢板剪力墙剪切屈曲系数随参数β的变化规律。
王庆义, 李泽
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