研究与开发
盖板斜加固薄钢板剪力墙滞回性能分析
余曙光;郑宏;王伟
为了研究盖板加强斜加劲薄钢板剪力墙的后屈曲性能和滞回性能，通过改变盖板相似比和盖板高厚比，对盖板加强斜加劲薄钢板剪力墙进行了有限元单调加载和循环加载分析。结果表明：盖板加强斜加劲薄钢板剪力墙具有良好的抗侧力性能和优良的耗能能力。合理调整盖板几何参数可充分利用薄钢板墙的耗能能力；盖板相似比越大，内侧钢板越稳定，结构侧向刚度和耗能能力越强。相对而言，当盖板相似比不小于0.5时，侧向刚度和耗能能力大大提高；盖板高厚比存在一个临界值。 达到临界值后，盖板仅起次要结构作用，在加载过程中基本处于弹性阶段，对结构的剪切性能和滞回性能影响较小。
钢框架肋板加强节点滞回性能研究
王璐;王伍兴;唐洪春;
采用有限元软件ABAQUS 6.14-1对已有节点试件的滞回性能进行数值模拟，在验证了有限元建模方法的正确性后，对外层双肋加强、内层双肋加强及外层单肋加强节点的滞回行为进行了对比分析；然后对单肋加强节点进行了一系列参数分析，考虑的参数包括肋长a、肋高b和肋厚t。结果表明：内层双肋加强节点不适用于工字柱的强轴连接，且在梁翼缘焊缝处存在明显的应力集中，而外层双肋加强与单肋加强节点的受力性能相当；各参数对单肋加强节点承载力影响不大； 随着参数b、t的增大，梁上下翼缘焊缝处的Mises应力逐渐减小；肋长a主要影响塑性铰的位置；建议a=（1/2～3/4）h_b，b≥h_b/3，t≥2t_（bw），两短边a′=0.2a，b′=0.2b，式中h_b为梁截面高度，t_（bw）为梁腹板厚度。最后给出了单肋加强节点的设计方法。
不同加固方式下主方支撑圆形K型搭接节点关键参数分析
颜如豪杨文伟索亚奇;
通过对主管外壁加设套管加固和在主管内灌注混凝土两种加固方法可以改善K型搭接接头的力学性能。为了探究两种加固方法的优缺点，通过ANSYS建立有限元模型，首先对有限元模型进行验证。基于验证后的有限元模型进行参数分析，得到关键参数影响下两种加固节点的滞回曲线和骨架曲线，并对其承载力和滞回性能进行对比分析。其中钢管混凝土拱桥与钢结构拱桥和混凝土拱桥的对比，K-1节点采用在主管外壁加设套管加固，K-2节点采用在主管内灌注混凝土加固。结果表明：随着支管与主管间夹角θ的增大，两种加固节点的滞回性能和承载力均减弱； 随着支管与主管宽厚比β的增加，两个加强节点的滞回性能减弱，但承载力提高；支管与主管厚度比λ对K-1的滞回性能和承载力有一定影响，对K-2影响不明显；随着主管宽厚比η的增加，K-1的滞回性能和承载力变化不明显，但K-2的滞回性能和承载力得到提高；搭接率O_v的变化对两个加强节点的滞回性能和承载力影响不明显。K-2的承载力和滞回性能总体优于K-1。进一步对K-2的延性与耗能分析可知，其延性随参数θ、λ、η的增加而增大，随参数β和O_v的增加而减小； 节点耗能能力与参数β、λ呈正相关，与参数θ、η、O_v呈负相关。
钢管混凝土桁架焊接接头热点应力集中系数研究
吴臣泰魏星温宗懿何可
钢管混凝土桁架焊接节点结构复杂，焊缝区域应力集中较大，是疲劳易发部位。针对钢管混凝土桁架的两种主要节点结构，即焊接管节点和管板焊接节点，利用有限元软件ANSYS，建立K型相贯节点、管板节点和扫帚柄节点的空间模型。基于国际焊接研究所（IIW）和挪威船级社（DNV）提出的热点应力计算方法，对节点连接焊缝处的热点应力进行数值分析。分别讨论了受拉主管和支管典型载荷作用下焊接节点焊趾处热点应力集中系数。结果表明：管节点热点剪应力幅很小，热点正应力集中系数较大； 管板节点应力集中程度较低，最大热点应力集中发生在管板节点的节点板端；扫帚杆节点的应力集中特性与管板节点类似，但结构相对复杂。根据基于热点应力SN曲线的疲劳性能评估方法，当采用管板节点时，钢管混凝土桁架结构具有良好的抗疲劳性能。
热轧方管连续梁塑性承载力研究
郭倩;刘嘉静;袁伟宁;陈建友
为了研究热轧方管连续梁在荷载作用下的塑性承载能力，利用有限元软件ABAQUS建立了考虑几何初始缺陷和残余应力的有限元模型。基于现有的试验数据，验证了所建立有限元模型的正确性，并分析了钢材强度等级、截面长宽比、板材宽厚比、集中荷载位置对连续梁塑性承载能力的影响。将有限元结果与连续强度法和欧洲标准EN 1993-1-1的计算结果进行了比较。结果表明：对于欧洲标准中的Ⅱ型截面，允许应用塑性设计建议。与现有的设计方法相比，连续强度法是一种更有效的设计方法，能够很好地考虑塑性重分布。最后，在大量数值研究的基础上，提出了适用于连续梁塑性设计的截面相对宽厚比推荐值。
大跨度铁路钢桁柔性拱桥非线性稳定性研究
王青；程楚云
为探究大跨度铁路钢桁柔性拱桥施工及运营期间非线性稳定性的变化及影响因素，以某双跨2×360m钢桁拱桥为研究对象，采用有限元软件MIDAS和ANSYS分别计算桥梁施工及运营期间的稳定安全系数，得到结构的失稳形式。分析了几何及材料非线性因素对结构稳定性的影响，讨论了初始缺陷及侧向风荷载与结构非线性稳定性的关系。结果表明：桥梁ANSYS模型与MIDAS模型的线弹性稳定性分析结果基本一致钢管混凝土拱桥与钢结构拱桥和混凝土拱桥的对比，具有较高的安全系数，运营阶段结构的失稳形式为拱肋整体平面外失稳；结构的非线性稳定性受材料非线性影响明显，受几何非线性影响较小； 采用一致缺陷模态法对结构施加的初始缺陷对结构的非线性稳定性影响较大,而截面几何偏移法影响较小;桥梁在运营阶段在正常风荷载作用下能够保持良好的稳定性。
大跨度钢结构抗连续倒塌动力分析
孙蕾；黄磊
采用有限元法对某大跨度钢结构进行连续倒塌动力学分析，采用能量法和平均应力法确定破坏柱的位置，考虑列车运行等偶然荷载，选取22、11柱进行连续倒塌分析。结果表明：当11柱破坏时，结构最大应变为2.38×10~(-3)，小于钢材的极限拉应变；高架层最大应力产生在远离11柱的靠近12柱和21柱的梁单元中，网壳最大应力应变出现在破坏柱的网壳斜柱和邻近区域破坏柱中；当22柱破坏时，最大应变为3.68×10~(-3)，靠近破坏柱的梁单元产生最大应变，小于材料的极限拉应变。 车站建筑网壳最大应力应变出现在支撑网壳的11号柱的倾斜柱及相邻的网壳单元上；当11、22号柱同时失效时，结构最大应变为5.78×10~(-3)，明显高于单柱失效时的应变值，结构已发生塑性变形，但仍未超过材料的极限塑性应变极限，两柱失效并未造成结构整体的连续倒塌。
邯济线洛口黄河大桥主桥静力性能研究
朱希同;乐思涛;田悦;苏永华;姚景川
邯济线泸口黄河大桥主桥为（128.1+164.7+128.1）m三孔栓铆悬臂+挂孔钢桁梁，其中挂孔梁109.8m，于1912年建成，由德国三山桥梁公司承建。为评估该桥受力状态，对该桥进行了静载试验和理论计算，对其控制截面应力、挠度及支座位移进行了分析。得出该桥基本满足结构使用和设计要求，但参照简支梁挠跨比的常用值，整体竖向刚度较弱。
基于波形钢板的正交异性钢箱梁桥面静力特性研究
吴文清;张宪
提出一种基于波形钢板的新型钢箱梁正交异性桥面板结构，新型桥面板结构包括上顶板、波形钢板加劲肋、下顶板及横肋。采用有限元法分析新型正交异性板横向力传递特性，研究顶板厚度、横肋间距、横肋厚度等参数对新型结构疲劳热点应力的影响。研究结果表明：新型正交异性板具有双向受力特点，与传统正交异性桥面板受力模式有明显区别，因此结构设计时需增大横肋间距，以充分发挥桥面板明显的横向荷载分布特性；同时，基于结构参数的影响，提出适合新型结构的结构参数，充分发挥新型结构的优势，避免焊接结构过于复杂。
工程设计
基于最小应变能准则的人行天桥拓扑优化设计与研究
周忆懿;夏聪;沈炜;陈联盟
利用拓扑优化技术优化结构受力分布、提高结构性能、节省材料在工程设计领域有着广阔的应用前景。由于技术和实践的不足，拓扑优化技术在结构工程领域尚未形成系统的结构优化策略，主要依靠工程师的工作经验进行优化设计，有待进一步研究。为此，本文探索拓扑优化策略在人行天桥建筑找形中的应用。基于应变能最小化的优化策略，针对深圳某实际人行天桥项目进行轻量化设计，首先采用连续体拓扑方法进行优化研究，然后根据优化结果进行建筑开孔设计。上述过程提高了结构性能，取得了良好的建筑性能效果。优化结果表明，在减重10.65%的情况下，结构挠度得到了很大的降低，竖向位移得到了有效的控制。本设计中自动化拓扑优化技术实现了建筑结构一体化融入结构体系的设计目标。
大跨度全钢人行天桥的创新结构与美学设计
袁涛杨骁王以菁； 杨波; 朱志文
通过一座跨度为43.6m的大跨度全钢人行天桥的设计与施工实践，介绍了人行天桥结构在满足结构设计要求与建筑美学融合方面的创新尝试。有限元模态分析表明，结构竖向弯曲基频小于CJ 69-95《城市人行天桥及人行隧道技术规范》中3 Hz的要求。基于瞬态动力学分析评估附加调谐质量阻尼器的减振效果。最后，基于行人激励下的加速度实测，验证了结构良好的行人舒适性能。研究发现，为避免人行天桥发生共振，现行规范要求结构本身的频率难以满足，通过增设TMD来控制桥面的加速度响应比通过调整结构刚度来“避开”行人窄带频率更为经济有效。 因此，修改原有设计规范、制定新的人行天桥加速度响应评估规范显得十分重要和必要。
大型炼钢厂格构柱及吊车梁的优化设计
黄文陈翔蒋天华张国民周俊杰
大型炼钢厂主厂房柱、吊车梁占有很大比重，其合理设计对厂房的安全性和经济性至关重要。对不同结构形式的厂房柱、不同强度、跨度的吊车梁在相同吊车荷载作用下的经济技术指标进行了对比分析。结果表明：大型炼钢厂采用多腿钢管混凝土格构柱，不仅能满足结构安全性的需要，而且可以降低成本、缩短施工工期；对于吊车梁，当跨度为27 m及以下时，采用Q345钢材较为经济，当跨度增大时，采用Q390钢材的经济效益更为显著。
铰接六杆四面体圆柱网壳结构、静力及稳定性分析
陆海芳;张帅良;杜文峰
提出了两种投影面为矩形的铰接六杆四面体圆柱网壳结构。该网壳结构构型简单，节点数和杆件数较双层圆柱网壳结构较少，网格疏散率高，兼具单层和双层圆柱网壳的主要优点。对两种铰接六杆四面体圆柱网壳进行了静力、线性和非线性稳定性分析。结果表明：下弦支撑的铰接六杆四面体圆柱网壳结构整体刚度良好，根据线性特征值屈曲分析和考虑几何初始缺陷及非对称荷载布置的稳定性分析结果可知其具有良好的力学性能，温度对其稳定性影响较小。 由铰接六杆四面体组成的圆柱面网壳可采用螺栓球作为节点，有利于标准化设计、工业化生产和装配化施工，满足绿色建筑推广应用的条件。
管桁架栈桥外环板连接节点有限元分析
孟文清;陈建良;沈金生;崔汉龙
某运煤栈桥管桁架结构中，下横梁通过节点外环板与下弦相交节点连接，现行相关规范中尚无针对该类节点的设计方法，对该类节点的静力性能研究相对较少。利用ABAQUS有限元分析软件，通过优化节点边界条件及分析参数，建立节点模型进行仿真分析，并将有限元分析结果与试验数据进行对比。结果表明，节点边界条件及分析参数的优化设置合理，计算分析结果可靠。
浅谈组合钢板梁节点的合理设计
车平;李俊平;张建锋
介绍了组合钢板梁桥的设计特点，根据纵横梁体系中钢板梁的构造特点，结合实桥制造安装经验，对主纵梁的主要焊缝、主纵梁与横梁的连接、节段间的连接等进行了探讨研究，并给出了典型节点的合理构造细节。
钢桥面U肋焊缝抗疲劳设计及焊接新工艺
张华;阮家顺;沈俊杰;黄超;李黎明;乐开宏
针对U肋与桥面焊缝易产生疲劳开裂的问题，结合相关研究成果，分析了焊缝尺寸对T型接头角焊缝疲劳特性的影响，指出了双面焊条件下U肋焊缝的尺寸要求，建议焊缝熔深不小于U肋板厚的75%，焊脚尺寸不小于4 mm。此外，提出了一种基于集中电弧深熔化气体保护焊的U肋双面焊接新工艺，可大幅提高焊接效率，降低焊接成本。
标准和规范
GB 50017-2017《钢结构设计标准》中多层框-支架稳定性的解读
同根树
介绍GB 50017—2017《钢结构设计标准》中关于多层钢结构稳定性计算的思路。首先回顾压杆弹性屈曲的欧拉公式。通过分析摇杆-悬臂柱体系、带摇杆的框架及抗屈曲支撑组成，得出压杆本身刚度及相邻构件刚度为压杆本身、摇杆及核心杆提供稳定的承载力。然后，将这些概念推广到双重抗侧力结构，支撑架为框架提供支撑，因此要求支撑架在框架柱达到极限状态时应具有刚度。
生产
采用欧洲标准生产超大型全焊接钢桁梁桥梁构件的重点分析与研究
李九成
依托“一带一路”重点工程——孟加拉帕德玛大桥，对拼接节段划分及拼装工艺、按照欧洲标准进行下弦节点支撑位置平整度控制、超重节点杆件翻边、厚板焊接坡口及窄空间焊接方案优化、临时人孔设计及通焊孔尺寸等主要控制项进行研究，并提出制造工艺控制要点及具体解决方案。
施工技术
三塔重载铁路斜拉桥箱桁结合梁施工关键技术
贾伟忠;李翔;朱能杰
洞庭湖大桥主桥为三塔双索面钢箱钢桁组合梁铁路斜拉桥。钢梁采用适合大跨度三塔重载铁路斜拉桥受力特点的新型钢箱钢桁组合结构。组合结构主梁分两阶段施工，先进行钢箱梁架设连接，再在其上拼装钢桁梁。钢梁制作安装精度要求高，施工技术难度大。边跨钢箱梁采用多点三向自平衡大行程步履顶推施工技术。3、5墩钢箱梁采用单悬臂拼装，4墩钢箱梁采用对称双悬臂拼装。 成功实现了新型箱桁组合结构主梁钢箱梁的无匹配切割及钢桁梁间的无匹配板连接。
双螺旋钢结构斜柱施工稳定性分析
王启良;张明亮;舒兴平;黄浩
以长沙梅溪湖城市岛双螺旋观景台为工程背景，基于ANSYS软件建立其钢结构斜柱有限元分析模型，通过特征值屈曲分析得到四层坡道吊装过程中斜柱的失稳屈曲荷载系数。
大型钢结构虚拟吊装施工模型研究
朱晔；罗帆
针对大型钢结构吊装施工难度大、易发生碰撞损伤、安全稳定性失效等问题，提出一种虚拟吊装技术，模拟钢结构吊装施工全过程。基于Arc Objects，采用二三维联动技术，对建筑外观场景进行二三维联合仿真，通过特定视角选择作业空间，避免钢构件吊装过程中发生碰撞等安全事故。同时结合虚拟吊装模型与ANSYS分析软件，对吊装构件及设备的受力状态及变形进行分析，满足钢结构吊装过程中的安全稳定性要求。通过实例对开发的大型钢结构虚拟吊装施工系统进行验证。结果表明，开发的虚拟吊装施工系统可实现吊装现场实时漫游监控，避免因施工顺序混乱导致无法安装钢构件或高空安装构件发生碰撞损伤等问题。 通过软件对钢构件的位移、应力及安全稳定性指标进行分析，确保钢结构吊装施工的安全。
防火防腐
钢桥结构焊接接头腐蚀疲劳研究进展
魏星;解志宇;廖晓轩;肖琳;强世忠
为了深化对钢桥焊接接头腐蚀疲劳问题的认识，对现有的研究成果进行了梳理，总结了钢桥腐蚀的原因及特点、影响焊接接头腐蚀疲劳性能的因素以及焊接接头腐蚀预测模型，讨论了钢桥焊接接头腐蚀疲劳研究的现状及发展趋势。针对环境腐蚀下的疲劳裂纹萌生机理，详细讨论了点蚀疲劳损伤过程，基于3种典型的腐蚀疲劳模型（叠加模型、竞争模型和乘积模型）综述了腐蚀疲劳裂纹扩展机理，总结了基于SN曲线、Miner线性累积损伤理论和断裂力学裂纹扩展速率公式的2种主要腐蚀疲劳寿命预测方法。研究结果表明：钢桥焊接接头腐蚀疲劳表现为环境介质和循环应力共同驱动下的裂纹扩展问题，其疲劳失效模式、疲劳损伤机理、抗疲劳设计等问题较为复杂； 钢桥腐蚀疲劳损伤驱动机制、腐蚀疲劳寿命评估方法及适用的疲劳性能提升技术是钢桥全寿命周期设计理论的重要基础，也是钢桥可持续发展需要解决的重要研究课题。
设计论坛
GB 50017-2017《钢结构设计标准》存在问题浅析（一）
王利军
GB50017-2017《钢结构设计标准》（简称17《钢标准》）于2018年7月1日正式实施。17《钢标准》与前一版GB 50017-2003《钢结构设计规范》相比，在内容方面做了大量修改和补充，特别是增加了钢结构设计直接分析法、基于抗震性能的钢结构设计等新内容。为了让大家在应用17《钢标准》进行设计时，能够正确理解规定及条款解释，本刊于2019年开设专题专栏，发表《钢结构》主编、17《钢标准》主编王利军老师的系列讲座《17《钢标准》难点》。 与通常的讲解材料和标准专题报告不同，本系列讲座的问题直接来源于17号《钢结构标准》的条文和解释。作者通过想象作者和读者共同学习17号《钢结构标准》的场景，发现读者在应用17号《钢结构标准》进行设计时，即使反复研究条文和条文解释，仍然搞不清的问题。从标准编撰者的角度，帮助读者理清问题的概念、逻辑和关系，打通标准条文、解释和设计应用之间的最后一道屏障。本系列讲座将连续出版12期，每期出版3个问题，同时在《钢结构》微信公众号上发布，欢迎大家关注留言。另外，也欢迎大家来信（邮箱：）讨论本期内容，我们会为作者整理总结。 从第二个问题开始，我们将以这种方式发表有关先前问题的讨论以及作者对讨论的回答，经过一年的问题，解释，讨论，答复，进一步的讨论和进一步的答复，碰撞的火花将不可避免地形成一个钢结构的论坛。
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