检索结果-内蒙古大学图书馆

铁道工程学报 2025年第1期42卷 101-109,118页

作者：杨佑发黄振宇陈铵旭重庆大学山地城镇建设与新技术教育部重点实验室重庆400045 重庆大学重庆400045

研究目的:山地结构受力及变形特点与常规结构有显著差别。本文针对一种典型的螺栓-钢板连接的干式连接装配式节点,基于静力非线性分析和动力非线性分析的拆除构件法对装配式山地掉层框架结构的抗连续倒塌性能和规律展开研究。研究结论:... 详细信息

研究目的:山地结构受力及变形特点与常规结构有显著差别。本文针对一种典型的螺栓-钢板连接的干式连接装配式节点,基于静力非线性分析和动力非线性分析的拆除构件法对装配式山地掉层框架结构的抗连续倒塌性能和规律展开研究。研究结论:(1)提出了梁荷载系数、各层梁端轴力、各层梁端弯矩随失效节点竖向位移的变化规律和柱底轴力、弯矩变化的影响范围,揭示了装配式掉层框架和现浇掉层框架在抗连续倒塌中的抗力机制差异;(2)采用动力非线性分析逼近两种结构的倒塌极限状态,得到了两种掉层框架在倒塌破坏模式上的差异;(3)装配式掉层框架的抗连续倒塌性能不如现浇掉层框架,并且由于节点受力性能的差异,装配式掉层框架在抗连续倒塌过程中的悬链线机制与现浇掉层框架不同,装配式掉层框架和现浇掉层框架在柱失效后产生主要抗倒塌承载力的楼层位置不同;(4)本研究成果可为山地掉层框架结构的抗连续倒塌设计提供参考。

关键词：掉层框架结构装配式抗连续倒塌性能拆除构件法

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

现浇与装配整体式混凝土空间框架子结构的抗连续倒塌性能试验对比研究

引用

建筑结构学报 2020年第7期41卷 81-90页

作者：张望喜王雄刘精巾易伟建湖南大学土木工程学院湖南长沙410082 湖南大学工程结构损伤诊断湖南省重点实验室湖南长沙410082

为研究装配整体式混凝土空间框架结构抗连续倒塌性能与现浇结构的异同,设计并制作了3个2/3缩尺、3梁4柱的混凝土空间框架子结构试件,对中柱进行了力-位移控制的静力加载试验。其中一个试件是现浇混凝土(RC)结构,另外2个试件是装配整体... 详细信息

为研究装配整体式混凝土空间框架结构抗连续倒塌性能与现浇结构的异同,设计并制作了3个2/3缩尺、3梁4柱的混凝土空间框架子结构试件,对中柱进行了力-位移控制的静力加载试验。其中一个试件是现浇混凝土(RC)结构,另外2个试件是装配整体式混凝土(PC)结构,梁柱节点构造分别采用90°弯钩连接及锚固板焊接连接两种形式。根据抗力、位移、应变、裂缝发展及破坏形态等试验结果对试件的受力变化及抗力机制进行了分析。结果表明:PC试件梁端的裂缝发展更集中,而RC试件的梁端裂缝分布更均匀,这对结构受力更有利。RC试件的抗连续倒塌能力优于PC试件,在压拱阶段两者差别不大,但在悬链线阶段,RC试件的荷载最大值为167 kN,分别为90°弯钩节点构造形式和锚固板焊接节点构造形式的PC试件的1. 57倍和1. 22倍,并且RC试件钢筋断裂更晚,具有更好的塑性发展空间。

关键词：装配整体式结构现浇混凝土结构空间框架子结构静力试验抗连续倒塌性能

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

方钢管混凝土柱-组合梁框架抗连续倒塌性能试验研究

引用

建筑结构学报 2019年第11期40卷 102-111页

作者：玄伟王来陈惠荣陈海涛杨宁山东科技大学山东省土木工程防灾减灾重点实验室山东青岛266590 潍坊学院建筑工程学院山东潍坊261061 青岛农业大学建筑工程学院山东青岛266500 江苏建筑职业技术学院建筑工程学院江苏徐州221116

为了研究组合梁对方钢管混凝土柱-组合梁框架抗连续倒塌性能的影响,设计了带有混凝土现浇楼板方钢管混凝土柱-组合梁框架(CFSTCBF)及不带楼板的方钢管混凝土柱-钢梁框架(CFSTSBF),采用拆除构件法对两个试件的抗连续倒塌性能进行竖向加... 详细信息

为了研究组合梁对方钢管混凝土柱-组合梁框架抗连续倒塌性能的影响,设计了带有混凝土现浇楼板方钢管混凝土柱-组合梁框架(CFSTCBF)及不带楼板的方钢管混凝土柱-钢梁框架(CFSTSBF),采用拆除构件法对两个试件的抗连续倒塌性能进行竖向加载试验研究,对其在中柱失效工况下的破坏模式、受力机理以及主要的抗力机制进行分析,同时对现浇混凝土楼板和节点在连续倒塌过程中的性能进行探讨。研究表明:两个试件的破坏均是由正弯矩区钢梁破坏引起,结构的倒塌阶段可分为弹塑性阶段、塑性阶段、过渡阶段和悬链线阶段,压拱机制和悬链线机制均能改善结构的抗倒塌性能;混凝土楼板可以有效增强结构的承载能力,提高结构的初始转动刚度,但在改善结构变形能力方面的作用较弱。

关键词：方钢管混凝土柱-组合梁框架混凝土现浇楼板静力加载试验抗连续倒塌性能

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

考虑全填充墙作用的钢筋混凝土框架抗连续倒塌性能分析

引用

建筑结构学报 2019年第11期40卷 112-121页

作者：喻君甘艺平李爽河海大学土木与交通学院江苏南京210098 哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150090

为探究钢筋混凝土(RC)全填充墙框架在边中柱失效情况下的抗连续倒塌性能及其承载力计算方法,基于已有试验和有限元程序OpenSees建立宏观有限元数值模型展开研究。数值模型中的梁柱采用基于力的纤维梁单元模拟,填充墙则转化为等效斜撑并... 详细信息

为探究钢筋混凝土(RC)全填充墙框架在边中柱失效情况下的抗连续倒塌性能及其承载力计算方法,基于已有试验和有限元程序OpenSees建立宏观有限元数值模型展开研究。数值模型中的梁柱采用基于力的纤维梁单元模拟,填充墙则转化为等效斜撑并用桁架单元进行表征。填充墙宏观模型涉及等效斜撑的宽度、数量和相应材料属性的确定,为此对比了不同等效斜撑模型的适用性,确定了一种连续倒塌工况下全填充墙的宏观模拟方案。进而利用验证的数值模型,揭示全填充墙框架防倒塌的荷载传递机制,并研究了层数和填充墙砌体抗压强度对抗倒塌性能的影响。结果表明:全填充墙框架荷载主要通过墙体对角传递且全填充墙会与周围框架形成一种桁架机制;随填充墙砌体抗压强度降低,结构抗力峰值呈下降趋势。最后,以填充墙和周边框架竖向承载刚度比为基本参数,建立了通过求得填充墙和框架刚度以及纯框架理论弯曲承载力,便可快速评估规则RC填充墙框架防倒塌能力的回归模型。

关键词：钢筋混凝土框架填充墙等效斜撑有限元分析抗连续倒塌性能

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

考虑钢筋桁架楼承板的钢管混凝土框架抗连续倒塌性能

引用

自然灾害学报 2023年第3期32卷 36-47页

作者：郑龙王文达兰州理工大学土木工程学院甘肃兰州730050

利用ABAQUS/Explicit对边柱移除工况下钢管混凝土柱-钢梁-钢筋桁架楼承板体系的抗连续倒塌性能进行研究。在确定材性选择、损伤定义以及建模方法的准确性的基础上,分析模型的竖向承载力与破坏模式、楼承板混凝土损伤云图、关键钢构件轴... 详细信息

利用ABAQUS/Explicit对边柱移除工况下钢管混凝土柱-钢梁-钢筋桁架楼承板体系的抗连续倒塌性能进行研究。在确定材性选择、损伤定义以及建模方法的准确性的基础上,分析模型的竖向承载力与破坏模式、楼承板混凝土损伤云图、关键钢构件轴向应力,探究体系内梁柱的传力规律,并量化地分析主梁抗弯机制、主梁悬链线机制、楼承板机制所提供的竖向抗力。结果表明:在边柱移除工况下,钢管混凝土柱-钢梁-钢筋桁架楼承板体系表现了较好的抗连续倒塌能力;楼承板混凝土受拉损伤和钢筋桁架拉应力主要集中在上表面的负弯矩区和下表面的正弯矩区;镀锌钢底板拉应力和梁柱约束反力占比的变化过程侧面反映了抗力由破坏位置向非破坏位置传递的机制;加载前期G6主梁的压拱效应强于G1、G2主梁,但由于边柱失效工况的边界条件对G6梁的拉结较差,在加载中后期G6梁无法充分发挥悬链线作用;加载初始主梁抗弯机制和楼承板机制提供主要抗力,而当竖向承载力达到最大值时,主梁抗弯机制、主梁悬链线机制、楼承板机制抗力占比分别为42.7%、23.8%、33.5%。钢筋桁架楼承板对框架抗连续倒塌能力的贡献是不可忽略的,始终占总承载力的30%左右。

关键词：抗连续倒塌性能钢管混凝土柱钢筋桁架楼承板边柱移除工况 ABAQUS显式分析

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

梁柱铸钢节点力学性能及其对框架抗连续倒塌性能的影响

梁柱铸钢节点力学性能及其对框架抗连续倒塌性能的影响

引用

作者：李心霞天津大学

学位级别：博士

梁柱连接铸钢节点是将钢管柱和H形钢梁采用预制铸钢连接件进行连接的钢框架节点,具有传力路径明确、构造简单、施工方便的优点。目前针对梁柱连接铸钢节点的研究主要集中在承载能力和抗震性能方面,对节点刚度研究较少,关于节点力学性能... 详细信息

梁柱连接铸钢节点是将钢管柱和H形钢梁采用预制铸钢连接件进行连接的钢框架节点,具有传力路径明确、构造简单、施工方便的优点。目前针对梁柱连接铸钢节点的研究主要集中在承载能力和抗震性能方面,对节点刚度研究较少,关于节点力学性能对框架抗连续倒塌性能影响的研究不足,缺乏考虑节点受力机理的高效连续倒塌分析宏观模型,限制了梁柱连接铸钢节点的推广应用。本文通过理论分析、数值模拟、试验研究相结合的方法,研究梁柱连接铸钢节点初始转动刚度及刚度退化规律,并对应用更广泛的方钢管柱梁柱连接铸钢节点对钢框架抗连续倒塌性能的影响进行深入分析。在此基础上,又研究了圆钢管柱梁柱连接铸钢节点框架抗连续倒塌性能。主要研究内容和成果如下:(1)提出了钢管柱梁柱连接铸钢节点初始转动刚度理论及实用计算方法,为判定节点性能提供依据。通过分析足尺节点拟静力试验结果以及参数化数值模拟结果,验证了节点初始转动刚度公式的准确性并揭示了节点刚度退化规律。研究结果表明:方钢管柱铸钢节点的屈服后刚度为初始转动刚度的3.5%-6.0%,均值为4.7%;圆钢管柱铸钢节点的屈服后刚度为初始转动刚度的8.2%-10.6%,均值为9.4%。梁柱连接铸钢节点屈服后转动刚度与初始转动刚度比值不随初始转动刚度影响因素取值的变化而发生较大变化,节点屈服后刚度远小于其初始转动刚度。(2)揭示了连续倒塌过程中方钢管柱梁柱连接铸钢节点框架梁端弯矩-轴力相互作用的力学模型;阐明了方钢管柱梁柱连接铸钢节点对框架抗连续倒塌性能的影响机理。在此基础上,建立了适用于方钢管柱梁柱连接铸钢节点框架连续倒塌分析的实用宏观模型;提出了适用于方钢管柱梁柱连接铸钢节点框架的动态响应放大系数。研究结果表明:随去柱位置竖向位移增大,框架梁端弯矩-轴力相互作用关系为梁端由受弯机制逐渐转化为悬链线机制;与全焊接节点相比,梁柱连接铸钢节点传力路径明确,由于铸钢连接件具有相对较高的刚度、强度和较大的厚度,可有效承担荷载,使节点应变较小且分布相对均匀;本文建立的宏观模型既考虑了节点力学性能,又考虑了框架梁端悬链线效应,经验证适用于带有该节点框架的抗连续倒塌性能分析;进行静力连续倒塌分析时,适用于方钢管柱梁柱连接铸钢节点框架的动态响应放大系数为1.6。(3)发明了一种快速去除竖向支承的方法,对一个带有方钢管柱梁柱连接铸钢节点的2×4跨两层带楼板钢框架开展了抗连续倒塌性能试验及数值模拟分析。为进行对比,该框架被分为四个试验区域,梁柱连接铸钢节点以及全焊接节点在每个区域的分布情况各不相同。框架上逐级施加七级荷载,每级荷载下,四个区域依次完成去柱与修复过程。研究结果表明:利用轴承钢珠将滑动摩擦转化为滚动摩擦的快速去除竖向支承方法可满足连续倒塌试验分析对于瞬间去除竖向支承的需求;与全焊接节点相比,梁柱连接铸钢节点可将框架去柱位置竖向位移最大值降低17.83%,将所有测点应变变化量最大值平均降低31.30%,证明带楼板梁柱连接铸钢节点整体框架的抗连续倒塌性能优于带楼板全焊接节点整体框架。对试验框架采用四个有限元模型进行数值模拟,结果表明:带楼板模型的数值模拟结果与试验结果最为吻合,采用平面框架模型进行数值模拟偏于安全,楼板及钢框架空间效应在整体框架抵抗连续倒塌时发挥重要作用。在此基础上,继续增大带楼板整体框架模型荷载,直至结构产生导致倒塌的大变形。数值模拟结果表明:在大变形下,梁柱连接铸钢节点整体框架抗连续倒塌性能依然优于全焊接节点整体框架。(4)开展了圆钢管柱梁柱连接铸钢节点框架抗连续倒塌性能研究。本文在前述对方钢管柱梁柱连接铸钢节点框架研究的基础上,进一步对圆钢管柱梁柱连接铸钢节点框架进行分析可知:圆钢管柱梁柱连接铸钢节点对框架抗连续倒塌性能的影响机理与方钢管柱节点类似,采用本文提出的宏观模型得到适用于圆钢管柱梁柱连接铸钢节点框架的动态响应放大系数为1.7。对整体框架抗连续倒塌性能进行动力非线性分析可知:当去柱后框架处于弹性阶段、弹塑性阶段,或导致结构发生倒塌的大变形阶段,圆钢管柱梁柱连接铸钢节点整体框架抗连续倒塌性能均优于全焊接节点整体框架。本文提出的梁柱连接铸钢节点初始转动刚度计算方法、宏观模型、动态响应放大系数对工程实践具有重要的指导意义,关于梁柱连接铸钢节点力学性能对框架抗连续倒塌性能影响的研究有利于该节点的推广应用。

关键词：钢管柱梁柱节点铸钢连接件抗连续倒塌性能钢框架试验动态响应放大系数悬链线效应

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

山地典型掉层框架结构抗连续倒塌性能分析

引用

建筑结构 2021年第11期51卷 66-72页

作者：杨佑发杨天行陈前重庆大学山地城镇建设与新技术教育部重点实验室重庆400045 重庆大学土木工程学院重庆400045

山地结构的受力性能与普通结构有显著差别。基于LS-DYNA的截面纤维模型,通过与一榀4跨3层平面框架在移除中柱后的拟静力倒塌试验结果进行对比,验证了纤维模型的合理性。采用拆除构件法中的非线性动力法对普通框架结构和掉层层数、掉层... 详细信息

山地结构的受力性能与普通结构有显著差别。基于LS-DYNA的截面纤维模型,通过与一榀4跨3层平面框架在移除中柱后的拟静力倒塌试验结果进行对比,验证了纤维模型的合理性。采用拆除构件法中的非线性动力法对普通框架结构和掉层层数、掉层跨数各不相同的掉层框架结构共6个算例进行了抗连续倒塌性能分析,研究普通框架结构与掉层框架结构抗连续倒塌性能的差异以及掉层层数、掉层跨数对掉层框架结构抗连续倒塌能力的影响。结果表明:悬链线效应对于RC框架结构抗连续倒塌性能有显著的提升作用;掉层框架结构上、下接地层的抗连续倒塌性能差异大;下接地层区域,掉层框架结构抗连续倒塌性能低于普通框架结构,上接地层区域则相反;随掉层层数增加,掉层框架结构抗连续倒塌性能减弱;随掉层跨数增加,掉层框架结构抗连续倒塌性能增强。

关键词：掉层框架结构纤维模型抗连续倒塌性能悬链线效应拆除构件法

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

开槽侧板加强型连接梁柱节点子结构抗连续倒塌性能研究

引用

建筑结构 2024年第14期54卷 23-30页

作者：张旺王岩刘红波熊清清贾世杨苏天成天津大学建筑工程学院天津300072 石家庄铁道大学土木工程学院石家庄050043 大立建设集团有限公司杭州311215

为了优化侧板加强型节点的抗连续倒塌性能,提出了一种开槽侧板加强型梁柱连接节点形式。通过静力加载试验,得到了新型节点子结构的破坏模式、竖向抗力发展机制、应变分布、延性水平和动力承载力等。试验结果表明:钢梁翼缘在盖板附近首... 详细信息

为了优化侧板加强型节点的抗连续倒塌性能,提出了一种开槽侧板加强型梁柱连接节点形式。通过静力加载试验,得到了新型节点子结构的破坏模式、竖向抗力发展机制、应变分布、延性水平和动力承载力等。试验结果表明:钢梁翼缘在盖板附近首先开裂并向腹板外排螺栓中部延伸贯穿,导致竖向承载力快速下降为峰值荷载的20%左右。相比传统侧板加强型和圆弧扩盖板型梁柱节点,新型节点的峰值承载力分别提高了62.1%和19.6%,塑性弦转角分别提高了203.6%和25.8%。通过有限元分析得到了试件的断裂路径发展过程,进一步地通过参数化分析发现:扩大过焊孔构造对改善峰值后塑性弦转角及残余强度提升无明显作用;随着螺栓群远离钢梁翼缘起始断裂位置,最小残余强度比不断增大,但峰值后塑性弦转角呈先增大后减小的趋势;当螺栓群内移45mm时,峰值后塑性弦转角及最小残余强度比分别达到0.149rad和0.88,提高了38.2%和200.8%。

关键词：钢管混凝土组合柱梁柱节点抗连续倒塌性能延性评估参数化分析

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

高性能材料提升混凝土结构抗连续倒塌性能的研究

高性能材料提升混凝土结构抗连续倒塌性能的研究

引用

作者：张兆昌东南大学

学位级别：博士

提升结构的抗连续倒塌性能,已成为土木工程安全发展的迫切需求。特别是随着现代结构在高度和跨度上的不断增加,其一旦发生连续倒塌,将严重威胁生命财产安全。因此,结构必须具备足够的能力,以实现预期的抗连续倒塌设计性能目标。混凝土... 详细信息

提升结构的抗连续倒塌性能,已成为土木工程安全发展的迫切需求。特别是随着现代结构在高度和跨度上的不断增加,其一旦发生连续倒塌,将严重威胁生命财产安全。因此,结构必须具备足够的能力,以实现预期的抗连续倒塌设计性能目标。混凝土结构作为一种常用的结构形式,其鲁棒性受到多种因素的影响,如筋材特性、混凝土特性以及结构几何形状等。本文主要从材料的角度提高结构的抗倒塌能力。而新材料的出现为此提供了途径。高性能材料,如具有二次刚度特性的钢-连续纤维复合筋(SFCB)、高延性的水泥基复合材料(ECC)和高强特性的超高性能混凝土(UHPC),在提升结构力学性能方面已展现出良好的应用前景。然而,这些材料在提升结构抗倒塌性能方面的研究尚属较少,有效的提升方法亟待提出。因此,为了充分发挥各材料的优势,系统性地研究高性能材料提高结构抗连续倒塌能力的方法。主要内容及创新如下: (1)高性能材料混凝土结构抗连续倒塌性能试验研究为了验证高性能材料的提升效果,以两跨梁柱(墩)子结构为标准单元,基于拆除构件法,开展了高性能材料增强结构的抗连续倒塌试验(包括SFCB系列试验、ECC和高性能筋材组合系列试验、UHPC系列试验),得到了结构倒塌过程中的荷载/轴力-位移曲线、破坏模式等力学响应特征。其次,通过对试验结果的对比分析,得出SFCB试件在纵筋屈服后形成了二次刚度和压拱复合机制以及悬链线机制,且相应阶段的承载力得到了显著提高;ECC和高性能筋材的组合在提高承载力方面形成了协同效应;而UHPC则主要增加了结构在梁机制和压拱阶段的承载力。 (2)高性能材料混凝土结构抗连续倒塌性能数值研究为了拓展有限的试验数据和便于整体结构的分析,首先进行了高性能材料梁柱子结构的连续倒塌数值模拟,且模拟时对材料与几何非线性、筋材断裂等因素进行了重点关注。其次,深入探究了高性能材料改善结构性能的规律及机理。研究发现:SFCB的二次刚度特性使结构的压拱和悬链线承载力均显著提高。而ECC的高延性有助于推迟压拱峰值后荷载的下降,并延缓纵筋的断裂。UHPC提高压拱阶段抗力的原因包括其高强、高韧特性以及对普通混凝土的被动约束作用等。而且,梁下部比上部使用ECC或UHPC更有利于提高结构的承载力或变形能力。此外,ECC和SFCB的组合形成了复合增强增韧机制,增加了结构的抗力。 (3)混凝土梁柱子结构梁机制、压拱和悬链线理论研究为了定性和定量分析结构的抗连续倒塌能力,建立了高性能材料(包括普通钢筋混凝土)梁柱子结构抗连续倒塌梁机制、压拱和悬链线承载力理论,并进行了验证和讨论。其中,在压拱理论中,揭示了梁中压力沿着反向曲线传递的机理,并据此提出了反弯压力拱力学模型,给出了压拱阶段承载力理论公式和受剪性能简化分析方法。而且,压拱承载力公式推导时考虑了梁截面受拉区、反弯拱弯曲变形以及高性能材料等因素的影响。此外,在悬链线理论中,总结了悬链线效应充分发挥的必要条件,并揭示了悬链线阶段梁处于偏心受拉状态的受力机理,进而提出了拉弯悬链线力学模型。所推导的悬链线理论公式,考虑了梁拉力偏心、结构整体变形协调和梁截面转动能力等因素,因而能够较准确地预测悬链线承载力、轴力及位移。 (4)提升结构抗连续倒塌性能的关键影响因素研究和设计建议借助于所提出的抗连续倒塌理论,分析了影响梁柱子结构压拱和悬链线承载力的关键因素及规律。而且,基于分析结果,提出了高性能材料梁柱子结构压拱承载力实用公式(也适用于普通混凝土结构)。其次,结合试验、数值和理论结果,给出了高性能材料增强结构抗倒塌能力的设计建议。最后,建议了对梁柱结构抗连续倒塌性能进行评价和提升的方法。 (5)应用研究采用前述数值方法以及分析理论对现浇框架、装配式框架和节段预制拼装桥梁三种梁柱结构的抗连续倒塌性能进行了评价,并针对性地给出了采用高性能材料的提升方案。结果表明:所给出的提升方案能够有效地防止各结构发生连续倒塌。以上研究为高性能材料增强结构抗连续倒塌能力提供了方法上的有益参考,并推动了混凝土梁柱结构抗连续倒塌理论的发展。同时,上述研究成果对于工程结构的抗连续倒塌设计和安全性提升具有积极意义。

关键词：抗连续倒塌性能钢-连续纤维复合筋二次刚度高延性水泥基复合材料超高性能混凝土

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

节点力学性能及其对单层网壳稳定性和抗连续倒塌性能的影响

节点力学性能及其对单层网壳稳定性和抗连续倒塌性能的影响

引用

作者：刘一鸣天津大学

学位级别：博士

单层网壳结构因其造型灵活美观、受力性能良好,被广泛应用于各类大型公共建筑。单层网壳结构节点按照连接方式的不同,可分为焊接节点和装配式节点。传统的焊接节点刚度大、承载力高,但存在工期长、现场焊接拼装困难以及焊接残余应力等... 详细信息

单层网壳结构因其造型灵活美观、受力性能良好,被广泛应用于各类大型公共建筑。单层网壳结构节点按照连接方式的不同,可分为焊接节点和装配式节点。传统的焊接节点刚度大、承载力高,但存在工期长、现场焊接拼装困难以及焊接残余应力等问题。装配式节点体系的出现在一定程度上解决了上述问题,但目前常见的装配式节点多为铰接节点或半刚接节点,易引起单层网壳结构稳定承载力的降低。与此同时,单层网壳结构的冗余度相对其他空间结构形式更低,在极端天气或人为因素下可能发生连续倒塌破坏。节点作为传力路径的交汇点,其力学性能也将对单层网壳的抗连续倒塌性能产生影响。基于上述问题,本文提出了一种适用于矩形钢管单层网壳结构的新型装配式空心毂节点体系。研究并对比了新型装配式空心毂节点和常用的焊接空心球节点的力学性能。采用理论分析、数值模拟和足尺试验相结合的方法,深入研究了装配式空心毂节点在轴力、弯矩、偏心荷载和多向受力下的刚度和承载力。通过非线性弹簧组合模型模拟节点的力学性能,对单层网壳的稳定性和抗连续倒塌性能进行了精细化分析。主要研究内容和成果如下:(1)推导了焊接空心球节点初始轴向刚度、抗弯刚度和抗扭刚度理论公式。对节点的初始刚度及刚度退化规律进行了数值分析,得到了节点的轴向刚度-变形曲线、抗弯刚度-转角曲线和抗扭刚度-转角曲线,基于数值分析结果拟合了焊接空心球节点初始刚度的实用计算公式,提出了节点弹性临界变形(转角)和弹塑性临界变形(转角)的计算方法。(2)设计研发了新型装配式空心毂节点,根据组件法推导了节点在轴力、平面外弯矩作用下的刚度和承载力计算公式。通过足尺试验和数值模拟,研究了节点在轴力、弯矩、偏心荷载作用下的传力机理和破坏模式,验证了理论分析结果的准确性,研究了加劲肋对节点力学性能的影响。同时,研究了装配式空心毂节点的平面内抗弯性能和抗扭性能,结果表明节点的平面内抗弯刚度为平面外抗弯刚度的11%至20%,抗扭刚度为平面外抗弯刚度的17%至23%,设计时可不予考虑。多向受力下空心毂的承载力最多降低50%,可引入折减系数予以考虑。(3)建立了非线性弹簧组合模型模拟节点的力学性能,通过对比节点刚度和承载力的试验结果、实体单元模型模拟结果和弹簧组合模型模拟结果,验证了弹簧组合模型的准确性。将弹簧组合模型引入整体结构,分别对焊接空心球节点和装配式空心毂节点单层网壳结构的稳定承载力进行了精细化分析,评价了节点力学性能对网壳稳定性的影响,提出了半刚性节点单层网壳稳定承载力提高措施。研究表明:(1)焊接空心球节点单层网壳中,节点刚度退化是导致网壳稳定承载力降低的主要原因,当节点满足规范要求时,单层柱面网壳和单层球面网壳的稳定承载力降低幅度在7%以内。(2)由于装配式空心毂节点平面内抗弯刚度和抗扭刚度较低,用于四边形网格网壳时将导致稳定承载力大幅降低。装配式空心毂节点联方型(正交斜放)柱面网壳的稳定承载力为完全刚接网壳的51%,优化斜杆交角后稳定承载力可提高约0.8倍;装配式空心毂节点子午线型球面网壳稳定承载力为完全刚接网壳的42%,布置十字拉索后稳定承载力可提高约2.0倍。装配式空心毂节点用于三角形网格网壳或布置十字拉索的四边形网格网壳时,网壳的稳定承载力可达到完全刚接网壳的74%以上。(4)对焊接空心球节点和装配式空心毂节点单层网壳的抗连续倒塌性能进行了精细化分析,得到了网壳敏感构件分布规律和连续倒塌破坏模式,采用连续倒塌临界荷载评价了网壳的抗连续倒塌性能。结果表明:(1)两纵边支承单层柱面网壳的连续倒塌破坏模式主要包括整体侧移式倒塌和局部传播式倒塌。当网壳用钢量和节点形式相同时,单斜杆正交正放网壳的连续倒塌临界荷载最高;将斜杆替换为拉索后,内力重分布能力降低,连续倒塌临界荷载略有降低;联方型网壳和三向网格网壳的连续倒塌临界荷载最低,抗连续倒塌性能较差。发生杆件失效时,装配式空心毂节点网壳的连续倒塌临界荷载比焊接空心球节点网壳降低3%至29%;发生节点失效时降低11%至32%。(2)单层球面网壳的连续倒塌破坏模式主要有辐射传播式倒塌和环向传播式倒塌。当网壳用钢量和节点形式相同时,短程线型和K6型网壳的连续倒塌临界荷载最高;K8联方型、肋环斜杆型和子午线斜杆型网壳连续倒塌临界荷载低于短程线型和K6型网壳;肋环拉索型和子午线拉索型网壳中的拉索无法传递弯矩和轴向压力,连续倒塌临界荷载低于肋环斜杆型和子午线斜杆型网壳;子午线型网壳的连续倒塌临界荷载最低,抗连续倒塌性能最差。发生杆件失效时,装配式空心毂节点网壳的连续倒塌临界荷载比焊接空心球节点网壳降低5%至18%;发生节点失效时降低7%至25%。

关键词：单层网壳装配式空心毂节点焊接空心球节点力学性能稳定性抗连续倒塌性能

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

建议与咨询留下您的常用邮箱和电话号码，以便我们向您反馈解决方案和替代方法

时间限定

文献类型

馆藏选择

核心期刊

语言

文献类型

帮助

文字说明：

检索规则说明：

检索范例：

分类表

所选分类

限定检索结果

文献类型

馆藏范围

日期分布

学科分类号

主题

机构

作者

语言

请选择保存的检索档案：

请选择收藏分类：

通借通还

建议与咨询 留下您的常用邮箱和电话号码，以便我们向您反馈解决方案和替代方法

时间限定

文献类型

馆藏选择

核心期刊

语言

文献类型

帮助

文字说明：

检索规则说明：

检索范例：

分类表

所选分类

限定检索结果

文献类型

馆藏范围

日期分布

学科分类号

主题

机构

作者

语言

请选择保存的检索档案： 新增检索档案 确定 取消

请选择收藏分类： 新增自定义分类 确定 取消

通借通还

建议与咨询留下您的常用邮箱和电话号码，以便我们向您反馈解决方案和替代方法

请选择保存的检索档案：

请选择收藏分类：