建筑钢结构进展

Progress in Steel Building Structures

  • 高性能钢结构若干重要概念及实现方法

    李国强;

    介绍了高性能钢结构若干重要概念,指出高性能钢结构应满足承载性好、承灾性好和施工性好要求。而承载性好的钢结构应在确定的条件下具有较好的使用功能和较大的承载能力;承灾性好的钢结构应在罕遇的大地震下不发生整体结构倒塌,以及在可能发生的火灾、爆炸作用下产生的结构局部破坏不会引起结构的连续性倒塌;而施工性好的钢结构应便于制作与安装,减少施工工期与成本。还提出了高性能钢结构相关重要概念的实现方法,指出高承载性钢结构可以从采用高强结构钢材料、高承载结构构件和高效结构体系3个方面加以实现;另将传统钢结构地震下易屈服的构件(部件)替换为消能-承载双功能构件是提高钢结构抗震性能的有效方法,而加强结构的整体性(包括保证楼板的整体性和刚度、保证梁柱连接的强度和转动能力、加强角柱和边柱等),可以大大提高钢结构抵抗火灾、爆炸、撞击等偶然作用下抗连续性倒塌的能力;此外通过采用轧制型钢构件、现场螺栓连接可提高钢结构的施工性,并可通过抗侧结构与承重结构分离的方式提高钢结构现场螺栓连接的可实现性。

    2020年05期 v.22;No.118 1-18页 [查看摘要][在线阅读][下载 9850K]
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  • 新型外包波纹钢-混凝土组合梁受弯性能数值分析研究

    钱慧超;邹昀;王城泉;曹岚;谢梦洁;陈明;吴艺超;

    提出了一种新型外包波纹钢-混凝土组合梁,为了研究这种新型组合梁的受弯性能和破坏机理,通过ABAQUS软件建立了新型外包波纹钢-混凝土组合梁在正弯矩作用下的数值分析模型。剖析了新型组合梁在正弯矩作用下的破坏机理,并进行了这种新型组合梁受弯性能的参数分析,研究了钢材强度、混凝土强度、预应力筋直径、波纹腹板厚度和底部钢板厚度等参数对外包波纹钢-混凝土组合梁抗弯承载力的影响。参数分析表明:钢材强度越大、预应力筋直径越大、底板厚度越大,新型组合梁的极限弯矩越大。基于参数分析提出了新型组合梁抗弯承载力计算方法。研究结果可为建立新型外包波纹钢-混凝土组合梁的设计方法提供参考。

    2020年05期 v.22;No.118 19-25+132页 [查看摘要][在线阅读][下载 1957K]
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  • 双相冷成型钢高温后力学性能试验研究

    张佳慧;盛孝耀;

    为了评估双相冷成型钢高温冷却后的力学性能,采用箱式炉对试件进行加热升温至300~1 000℃,在指定温度下分别保温15min和60min,自然冷却后进行拉伸试验,得到双相冷成型钢过火后的应力-应变曲线、弹性模量、屈服强度、抗拉强度和断后伸长率。结果表明,保温时间对过火后材性有显著影响,保温时间越长,材料力学性能的衰减越明显;另一方面,双相冷成型钢的过火后力学性能随着过火温度的升高而降低,但在600~800℃温度区间有显著的回升。因此,相关研究的预测公式不适用于过火后的双相冷成型钢,在过火后材性试验数据的基础上,给出了基于不同保温时间的双相高强冷成型钢高温后强度折减预测公式。

    2020年05期 v.22;No.118 26-34页 [查看摘要][在线阅读][下载 2396K]
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  • 型钢混凝土暗梁受力性能试验研究

    杨勇;胡曼鑫;张文松;陈阳;郭亚康;

    为研究型钢混凝土暗梁的受弯和受剪性能,分别进行了6个试件的受弯试验和6个试件的受剪试验。试验着重研究了不同型钢截面尺寸、暗梁截面高度和型钢截面类型(蜂窝式型钢和实腹式型钢)对试件破坏形态、受弯承载力、受剪承载力的影响规律。试验结果表明:受弯试验中,所有试件均表现出良好的受弯性能,延性较好,蜂窝式型钢对试件的变形能力和受弯承载能力影响较小。受剪试验中,所有试件的剪切延性良好,但蜂窝式型钢弱化了型钢混凝土暗梁的抗剪能力。在试验结果的基础上,给出了型钢混凝土暗梁的受弯承载力计算公式,并提出了型钢混凝土暗梁的受剪承载力计算公式,计算结果精度较高,可用于该形式下暗梁的受弯和受剪承载力计算。

    2020年05期 v.22;No.118 35-42页 [查看摘要][在线阅读][下载 1483K]
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  • 双段消能摇摆结构体系弹性地震反应的简化分析模型及参数分析

    张文津;李国强;孙飞飞;王彦博;

    双段消能摇摆结构体系是基于单段摇摆结构体系应用于高层建筑的发展,由两段串联的摇摆结构、主体结构、刚性连杆以及位移型阻尼器组成,可以减小高层建筑结构在地震作用下的动力响应,控制主体结构变形更加均匀,并削弱结构高阶振型的影响,提高结构的抗震性能。基于双段消能摇摆结构体系的刚度组成,建立了双自由度简化分析模型,并结合有限元分析模型进行验证。提出了影响双段消能摇摆结构体系弹性地震反应的无量纲控制参数,结合参数分析的结果,给出了无量纲控制参数的建议范围。研究表明,双自由度简化分析模型可以准确模拟双段消能摇摆结构体系的弹性地震反应,并较准确地反映了主体结构刚度、阻尼器刚度对结构弹性动力响应的影响,降低结构的计算成本;相比于单段摇摆结构,双段摇摆结构能够减小高层建筑下段结构的弹性地震反应,提高高层建筑的抗震性能。

    2020年05期 v.22;No.118 43-50页 [查看摘要][在线阅读][下载 2127K]
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  • 耗能梁段布置方式对含可更换剪切型耗能梁段的高强钢框筒结构抗震性能的影响

    张浩;连鸣;苏明周;

    针对传统钢框筒结构地震耗能差、震后修复难度大和难以实现"强柱弱梁"的设计理念等问题,提出了一种新型高层钢结构体系——含可更换剪切型耗能梁段的高强钢框筒结构(HSS-FTS)。为研究耗能梁段布置方式对HSS-FTS抗震性能的影响,设计了30层的HSS-FTS系列算例并建立其有限元模型,依据提出的耗能梁段布置原则,给出了6种不同的耗能梁段布置方式。验证了有限元建模的合理性,对有限元模型分别进行反应谱分析、静力Pushover分析和动力弹塑性时程分析。分析结果表明:HSS-FTS改善了传统钢框筒结构的耗能能力,主要依靠耗能梁段塑性剪切变形耗散地震能量。不同的耗能梁段布置方式对结构的基底剪力、层间侧移角、承载能力、耗能能力、剪力滞后效应、塑性铰发展模式以及震后残余层间侧移角均有显著影响,但对结构的整体抗侧刚度影响较小。耗能梁段采用间隔布置3跨或连续布置5跨时,HSS-FTS在强震下的层间侧移角分布均匀,没有薄弱层出现,对震后残余层间侧移角的控制效果更为显著,且具有优良的耗能能力和理想的整体失效模式。

    2020年05期 v.22;No.118 51-63+132页 [查看摘要][在线阅读][下载 5930K]
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  • 考虑杆件缺陷的双层焊接球柱面网壳稳定性研究(英文)

    肖姚;李会军;韩健;

    双层柱面网壳的稳定承载能力通常由杆件失稳控制,而杆件中的缺陷对其临界荷载有显著影响。系统地研究了杆件缺陷、节点偏差及其二者耦合作用对不同矢跨比、不同网格数双层柱面网壳的稳定承载能力的影响程度与规律,并提出了确定杆件缺陷分布最不利分布模式的方法。主要得出如下结论:杆件中的缺陷(初弯曲、残余应力)可被等效为杆件弯曲缺陷,其形状可假设为正弦半波、幅值可取为l/400(偏安全);杆件缺陷对网壳承载能力的影响程度与网壳矢跨比、杆件长细比有密切关系,对矢跨比较大、杆件长细比较大的网壳的影响更为显著。在实际工程中,须考虑杆件缺陷的影响,否则会高估网壳的承载能力;杆件弯曲缺陷的弯曲方向会明显影响网壳稳定承载能力,对于研究的所有情况,最不利杆件弯曲缺陷的分布模式为Form4,由修正的一致缺陷模态法确定的Form1也可看作最不利杆件弯曲缺陷的分布模式,二者的极限荷载非常接近,而修正的特征缺陷模态法不能得到最不利缺陷的分布模式。对于研究的网壳来说,其稳定承载力对节点偏差不敏感。

    2020年05期 v.22;No.118 64-77+92页 [查看摘要][在线阅读][下载 5026K]
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  • 大跨度连续三锥体屋面结构风压体型系数研究

    胡习兵;康鑫;向思宇;张明亮;袁智深;

    基于计算流体力学(CFD)理论,利用Fluent流体力学分析软件分别从三种不同风向角和四种屋面坡角对大跨度连续三锥体屋面结构进行数值模拟分析,得出该类屋盖表面局部风压系数分布情况,计算得出屋盖表面体型系数。通过归纳和总结,得出局部风压系数在不同风向角和屋面坡角下的变化规律与该类屋面结构的体型系数实用计算公式。通过与某工程的风洞试验数据进行比较,证明该体型系数实用计算公式可以为实际工程的抗风设计提供参考。

    2020年05期 v.22;No.118 78-83+107页 [查看摘要][在线阅读][下载 2873K]
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  • 《建筑钢结构进展》入选建筑科学领域高质量科技期刊分级目录(2020年)T2级期刊

    <正>日前,由中国建筑学会作为牵头单位完成了建筑科学领域高质量科技期刊分级目录期刊的遴选工作。由同济大学主办的《建筑钢结构进展》杂志入选T2级期刊目录。建筑科学领域高质量科技期刊分级目录,是为落实中国科协、中宣部、教育部、科技部联合印发的《关于深化改革培育世界一流科技期刊的意见》精神,推动建设与世界科技强国相适应的科技期刊评价体系,按照中国科协的通知要求,遵照价值导向、同行评议、等效使用的原则,由中国建筑学会作为牵头单位完成的期刊遴选工作。建筑科学领域高

    2020年05期 v.22;No.118 84页 [查看摘要][在线阅读][下载 45K]
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  • 蚌埠体育中心龙鳞金属屋面板抗风揭、风压性能试验与分析

    王静峰;高翔;曹冬兵;金磊;王新乐;黄宏;

    由于现有规范标准对大跨度敞开式体育场金属屋面系统的设计和施工缺乏规定,近年来金属屋面被大风掀起破坏的现象时有发生,造成了巨大的财产损失和人员伤亡。蚌埠体育中心采用直立锁边金属屋面系统,覆盖龙鳞板作为装饰层,龙鳞装饰板为空间双曲面造型。金属屋面整体造型复杂,不同区域不均匀风场突出。为保证蚌埠体育中心龙鳞金属屋面的性能可靠和连接安全,采用气囊法进行了龙鳞金属屋面抗风揭、风压性能试验,考察了固定支座、锁夹类型与数量等参数对龙鳞金属屋面抗风揭、风压性能的影响,研究了龙鳞金属屋面在风荷载作用下的破坏模式,揭示了其破坏机理和规律。试验结果表明,龙鳞金属屋面抗风揭、风压性能薄弱的部位为固定支座与屋面板锁边处、锁夹与屋面板连接处,应采取适当措施以提高龙鳞金属屋面的抗风揭、风压性能。研究成果可为安徽省第十四届省运会主场馆蚌埠体育中心龙鳞金属屋面的设计、施工和健康运营提供科学依据。

    2020年05期 v.22;No.118 85-92页 [查看摘要][在线阅读][下载 3473K]
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  • 圆端形钢管混凝土构件的偏拉力学性能研究

    郝怀霖;王志滨;吴泓均;

    基于有限元软件ABAQUS进行数值模拟,研究圆端形钢管混凝土构件的偏拉力学性能,有限元模拟结果和试验结果吻合较好。基于有限元模型开展机理分析和参数分析,机理分析表明:在偏拉状态下,圆端形钢管混凝土构件呈现出较高的承载能力;圆弧段钢管可有效约束核心混凝土,由于核心混凝土的支撑作用使钢管的抗拉承载力得到显著提高。参数分析表明:钢管强度、含钢率、混凝土强度和截面高宽比等参数对圆端形钢管混凝土构件的拉-弯相关曲线形状没有显著影响。基于参数分析建议了圆端形钢管混凝土构件偏拉承载力的计算公式,简化计算值和有限元模拟值吻合较好,可为工程设计提供参考依据。

    2020年05期 v.22;No.118 93-98页 [查看摘要][在线阅读][下载 1925K]
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  • 高强钢材钢管混凝土柱轴压承载力计算方法

    涂程亮;石永久;刘栋;

    为研究高强钢材钢管混凝土轴压构件的承载力计算方法,采用ABAQUS数值模型,对182个高强钢材钢管混凝土轴压试件进行逐一计算模拟,验证了数值模型的有效性。在补充112个构件算例的基础上,与已有试验数据一同组成样本,基于《钢管混凝土结构技术规范》(GB 50936—2014)中的设计方法,提出了适用于钢材屈服强度fy≥450MPa的钢管混凝土轴压短柱承载力与长柱稳定性的计算公式,并给出了计算公式适用的套箍指标θ和径厚比(宽厚比)D/t(B/t)限值,同时基于参数分析给出了钢材强度与混凝土强度等级匹配的设计建议。

    2020年05期 v.22;No.118 99-107页 [查看摘要][在线阅读][下载 3498K]
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  • 高温下自攻螺钉搭接连接薄钢板抗剪性能研究

    张曼;韩振林;孙健;赵辉;王培军;

    采用有限元方法对自攻螺钉搭接连接薄钢板在高温下的抗剪性能进行了研究。薄钢板厚度分别采用0.42mm,1.20mm,1.90mm;通过改变温度和自攻螺钉的布置方式,研究抗剪连接件的承载力和破坏模式。分析结果表明:自攻螺钉搭接连接薄钢板在剪力作用下,会发生明显的倾斜;自攻螺钉沿受力方向布置时的承载力略高于垂直受力方向布置时的承载力,两者破坏模式相似;节点在高温下的破坏模式与在常温下类似。将模拟结果与冷成型钢设计规范的预测结果进行比较,发现现行规范可以较准确地预测抗剪连接件的破坏模式,而对其承载力的预测,欧洲规范比北美规范更加保守。

    2020年05期 v.22;No.118 108-117页 [查看摘要][在线阅读][下载 4073K]
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  • 高层钢结构住宅用钢量敏感性研究

    杜少卿;徐风波;黄敏;王高祥;

    对高度为53~110m的经典户型钢结构住宅在不同抗震设防烈度下、不同基本风压下的用钢量通过正交试验方法进行了大量试算,对梁、柱、支撑3类主要结构构件进行用钢量统计分析,得出地震设防烈度、基本风压及结构高度对主体结构用钢量影响的敏感性特点,并用处理后的数据对结论进行量化分析,最后归纳总结了基本变化规律。对今后钢结构住宅开发时的可行性研究、成本控制和设计提供了一定的参考。

    2020年05期 v.22;No.118 118-123页 [查看摘要][在线阅读][下载 697K]
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征订启事

  • 空间管桁架结构胎架同步卸载偏差分析及现场监测

    张孝斌;张强;王秀丽;

    为了提高施工精度,对某体育场管桁架罩棚设置一定的临时支撑胎架。罩棚桁架间连接杆件安装完毕后进行胎架卸载,这个过程是胎架逐步退出工作,主体结构逐步承担荷载的转换过程。施工过程中由胎架和结构共同受力,在胎架拆除过程中逐渐变为由结构独自受力,该过程对结构而言就是反向加载。针对此种情况,对某体育场进行卸载偏差分析研究。运用有限元软件对局部模型和整体模型的卸载进行非线性分析,发现钢罩棚在卸载过程中位移和应力较卸载前变化明显。同时对比分析卸载出现偏差的情况,每级卸载量不均匀发生在不同桁架上时,结构中的应力、位移最大位置及卸载后结构形态均与设计不吻合,出现了6%以内的误差;而每级卸载量不均匀发生在同一桁架的不同支点处,会引起结构受力的改变,应力、位移均与设计值产生约10%的误差。

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  • 阜阳颍柳路泉河桥主桥钢箱梁安装施工分析

    陈杰;陈方尧;张欢;姜旭;

    在钢结构桥梁的施工设计中,钢梁安装受诸多因素的影响,为确保成桥阶段钢梁性能的充分发挥,对钢梁安装施工进行分析有其意义所在。以阜阳颖柳路泉河桥项目为背景,研究钢箱梁分块方案选择及其在滑道梁拖拉施工工序中的应力表现。通过采用ABAQUS中壳单元模拟板件、桁架单元模拟临时支撑,建立有限元模型,计算分析钢箱梁分块吊装及拖拉施工过程中的各项性能,以求验证该安装方案在实际施工过程中的安全性与可行性。

    2020年05期 v.22;No.118 133-140页 [查看摘要][在线阅读][下载 3919K]
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