钢结构（中英文）
2021年第2期简介
焊接双相不锈钢工字形弯曲构件整体稳定性能研究
舒干平 1,2 徐秀 3 古月燕 1,2 蒋庆林 4 郑宝峰 1,2
1. 混凝土与预应力混凝土结构教育部重点实验室
2.东南大学土木工程学院
3、合肥新站高新技术产业开发区管委会
4、江苏东格不锈钢制品有限公司
摘要：不锈钢结构具有良好的力学性能和优异的耐腐蚀性能，是高腐蚀环境下重要基础设施的最佳结构解决方案之一。不锈钢结构的研究始于20世纪60年代。随着人们对结构耐久性和安全性的不断关注，相关研究在过去20年里得到了迅速发展。现有研究在不锈钢材料力学性能和冷弯构件设计理论方面积累了丰富的成果。然而，对焊接截面构件力学性能的研究相对较少，不锈钢材料的力学特性尚未融入构件设计方法中。 。为此，将对焊接双相不锈钢工字形弯曲构件的整体稳定性能进行实验研究，并根据双相不锈钢材料的力学特性改进相应的设计公式。
首先设计了一种用于受加载点约束的钢梁整体稳定性试验的四点弯曲装置。放弃传统试验装置加载点约束的释放策略，采用加载点约束类型，实现加载与横向约束同点布置，明确构件结构。边界条件，有效减少装置对元件的冗余约束；然后对7个弯曲构件进行了初始缺陷测量、材料力学性能测试和整体稳定性测试，得到了综合测试数据，并将测试数据与欧洲规范和中国规范的预测值进行了比较比较的;建立了弯曲构件的有限元分析模型，将有限元分析结果与试验结果进行比较，验证模型的准确性，并利用模型进行参数化分析；最后基于参数分析的分析结果，考虑不锈钢材料屈服后显着的应变强化特性，改进了钢梁整体稳定承载力的计算公式。
测试过程中，除S-DI-150-3000发生局部-全局相关屈曲外，其他部件均出现横向弯曲和扭转屈曲失效。测试结果与欧洲规范和中国规范的预测值进行了比较。结果表明：上述代码的预测值均比较保守，测试值与计算值的平均比值分别为1.23和1.18；建立的有限元分析模型能够准确预测构件的承载能力，试验值与计算值的平均比值为1.06；基于参数分析结果并结合不锈钢材料的特点，建立了受弯构件整体稳定承载力的两阶段计算公式。当正则化长细比大于0.54时，采用改进的Perry公式来表达正则化长细比与稳定系数的关系。关系;当正则化长细比小于0.54时，近似用线性方程来表达两者之间的关系；此阶段构件稳定系数大于1.0钢结构应力和变形受力分析计算书，以抗拉强度与屈服强度之比为最大值，充分利用了不锈钢材料屈服后显着应变硬化的特点。将实验数据与提出公式的计算值进行比较表明，该方法具有较高的准确度，实验值与提出公式的预测值的均值比为1.0，方差为0.11。
关键词：双相不锈钢；焊接工字形；弯曲构件；测试;有限元分析；佩里公式
资料来源：舒干平、徐修、古月燕、蒋庆林、郑宝峰。焊接双相不锈钢工字形弯曲构件整体稳定性能研究[J].钢结构（中英文），2021, 36(2): 1-25.
DOI:10.13206/j.gjgSE20081701
下载链接
水平地震作用下钢-混凝土组合框架结构的极限抗震及强柱施工
丁发兴1,3 潘志成1 罗亮2 向平1 于志武1,3
1.中南大学土木工程学院
2.南昌航空大学
3.湖南省装配式建筑工程技术研究中心
摘要：“强柱弱梁”是当前国际上主流的工程结构抗震设计理念。现有地震灾害调查表明钢结构应力和变形受力分析计算书，由于地震作用机制的复杂性以及对工程结构极限抗震能力认识的缺乏，强震后的框架结构除梁铰造成的“强柱弱梁”破坏外，此外，还有整体倒塌、柱铰、楼板局部倒塌等造成的“强梁弱柱”损坏。
为了合理认识各类破坏形式，首先将塑料铰链的传统概念细分为“压缩铰链”和“拉力铰链”，并指出“拉力铰链”容易造成整体结构失稳；然后，以钢-混凝土组合框架结构为对象，建立并采用基于实体单元和壳体单元的组合框架结构有限元精细化抗震计算模型，对组合结构进行极限抗震分析，初步进行了组合框架结构的抗震分析。探讨各种水平地震波条件对组合框架结构位移、应力、轴压比等的影响。框架梁柱塑性耗能分布机制、塑性铰形成模式及破坏机制的过程响应及影响。
分析结果表明：1）柱端拉杆减少了钢管与混凝土之间的滑移，从而增加了柱和框架的刚度，降低了钢管和混凝土的应变水平，增加了钢梁的应力水平; 620cm当作用于烈度/s2及以上地震波时，带有柱端拉杆的“强柱”结构可显着减小组合框架结构的最大层间位移角。当作用接近极限强度的水平地震波时，柱端拉杆屈服，框架、梁端混凝土板纵向钢筋一般不易屈服； 2）“强梁弱柱”组合框架表现为“约束梁”和“耗能柱”。此时框架梁对框架柱有较强的约束作用，框架利用框架柱来耗散能量。主梁端部仅形成“压力铰链”。此时，框架的耗能能力取决于框架柱； “强柱弱梁”组合框架的作用相当于“耗能梁”和“承重柱”。此时，框架梁对框架产生负面影响。柱约束较弱，框架的耗能以框架梁为主，导致梁端首先形成“压力铰”。当梁端耗能达到极限时，形成“拉铰”，导致框架柱长细比增大，导致框架加速失效，不利于框架的使用性能。柱耗能潜力； 3）采用柱端加固技术的“强柱”结构，将提高组合结构的刚度、塑性耗能和抗倒塌性能。坚固的柱结构将提高以柱耗能为主的6层框架的抗震能力。尤为重要。
关键词：钢-混凝土组合结构；框架结构；极限抗震能力；强柱弱梁；强梁弱柱；耗能柱
资料来源：丁发兴、潘志成、罗亮、向平、余志武。水平地震作用下钢-混凝土组合框架结构的极限抗震及强柱施工[J].钢结构（中英文），2021，36（2）：26-37。
DOI:10.13206/j.gjgS20090301
下载链接
新型冷弯薄壁钢结构钢皮剪力墙横向性能研究
徐维嘉1 宁晓梅2 冯若强2 徐鹏辉2
1.上海通用建筑工程有限公司
2.东南大学土木工程学院
摘要：随着钢结构住宅层数的增加，传统的冷弯薄壁钢墙体已不再适合越来越多的多层钢结构住宅。为此，开发了新型钢皮复合墙体。为了研究新型墙体相对于传统冷弯薄壁钢结构组合墙体在抗侧力性能方面的优越性，对新型冷弯薄壁钢结构组合墙体进行了拟静力试验。蒙皮剪力墙采用石膏板+钢皮。力的抗震性能研究。对两个全尺寸组合墙试件进行水平单调加载，不施加竖向力，获得了试件的破坏特征、承载能力、位移、抗剪强度、侧向刚度和延性系数等特征参数。利用ABAQUS对水平单调荷载作用下的复合墙体进行数值模拟研究，并将模拟结果与试验结果进行对比。
研究结果表明：1）试件24-09-08的最大承载力为58.4kN，对应的位移为29.1mm。试件24-25-09的最大承载力为106.6kN，对应的位移为38.9mm。 2）复合墙体试件的破坏类型分为脆性破坏和延性破坏。脆性破坏是由墙边柱体受压屈曲引起的，破坏过程消耗的能量较少。延性破坏发生在墙板与自攻螺钉的连接处，破坏过程消耗较多的能量。 3）轻钢龙骨厚度与墙板钢皮总厚度的比值对组合墙试件的破坏模式起控制作用。墙体设计时应保证龙骨壁厚（或对边柱适当加强），合理设计钢蒙皮厚度，使其成为延性破坏构件。 4）有限元模拟结果与试验结果误差较小，模拟损伤现象与试验实际损伤特征基本一致。
关键词：冷弯薄壁钢结构；钢皮墙板；有限元模型；侧向阻力性能
资料来源：徐维嘉、宁晓梅、冯若强、徐鹏辉。新型冷弯薄壁钢结构钢皮剪力墙横向性能研究[J].钢结构（中英文），2021, 36(2): 38-46.
DOI:10.13206/j.gjgS20050201
斜拉桥曲线钢桥塔稳定性能研究
孙亮
中国市政工程中南设计研究院有限公司
摘要: 斜拉桥曲线钢桥塔具有线形相对复杂、整体长细比大、整体结构由薄壁构件组成的特点。其稳定性已成为结构设计的关键控制因素。为了研究曲线钢桥塔在自重、来自索系的桥梁上部结构恒载、车辆荷载等主要竖向荷载作用下的稳定性，对单元类型的选择、失稳模式和受力特性，以一座跨度为（200+200）m的曲线钢塔斜拉桥为研究对象。利用ANSYS通用有限元软件建立了钢桥塔的空间杆系单元模型和空间板壳单元模型。模型，对其稳定性进行数值模拟计算分析，得到弹性状态下的失稳模式和临界失稳荷载，以及考虑极限承载力状态下的极限承载力、应力分布和应力分布。非线性因素的影响。结构变形。空间杆系单元模型使用Beam 4单元模拟斜拉桥主梁为鱼骨模型，使用link 10单元模拟拉索并施加初拉力，使用Beam 188单元模拟桥塔。空间板壳单元模型中，主梁和拉索采用与杆系单元模型相同的方式进行模拟，桥塔根据实际结构采用壳143单元进行模拟。桥塔所用Q345钢的材料非线性模拟采用多线性后续强化模型，将第一类稳定性分析中得到的一阶屈曲模态作为初始几何缺陷的形状。结构。
结果表明：1）采用空间杆体系单元模型计算得到的桥塔第一类稳定安全系数为94.51，包含双非线性和初始结构缺陷影响的第二类稳定安全系数为19.89。采用空间板壳单元模型计算的桥塔第一类稳定失稳模式首先表现为墙板局部面外屈曲，对应的稳定安全系数为25.15。当整体失稳发生时，对应的稳定性安全系数为61.42； 2）第二类稳定的最小安全系数为12.90。不稳定模式为局部不稳定。桥塔外壁和加强筋上的应力和弹性应变集中区域主要位于拉索中部区域。桥塔内部加强筋和中腹区域板和隔板构件的应力和弹性应变集中区域主要位于拉索处的隔板处，桥塔内部的塑性应变主要集中在拉索锚固区域隔膜。板壳单元模型计算的钢桥塔的两类失稳模式均表现出局部屈曲，对应的屈曲荷载特征值远小于整体失稳对应的屈曲荷载特征值。在进行稳定性和安全性判断时，需要重点关注墙板。 、塔身锚索区等关键部位的受力及变形。
关键词：桥梁工程；斜拉桥；钢桥塔；稳定;有限元模型；非线性；数值分析
资料来源：孙亮.斜拉桥曲线钢桥塔稳定性能研究[J].钢结构（中英文），2021, 36(2): 47-55.
DOI:10.13206/j.gjgS20031401
下载链接
复杂高层观测塔钢结构分析与设计
刘美静1 曾绍如2 范胜刚2
1.东南大学成贤学院土木工程系
2.东南大学土木工程学院
摘要： 观光塔以其较高的结构高度和细长的造型，极大地提高了游客的观赏体验，但也给结构设计带来了巨大的挑战。本文结合某复杂的高层观测塔工程，介绍了观测塔钢结构设计的特点和难点。瞭望塔总高度204.4m。主要由裙房、主塔体、塔身和塔顶游乐设备四部分组成。其功能包括商场、物业、旋转餐厅、观光平台、游乐设施等。钢塔主体结构由钢材制成。结构为圆筒结构。筒体由钢管混凝土柱和钢支架组成。它的平面是八角形的。共布置8根钢管混凝土柱。沿八边形外围垂直布置跨层X形支撑，作为主要的侧向力抵抗系统。 。
在介绍总体结构体系和功能分布的基础上，根据结构各部分的特点和难点，详细阐述了结构设计方案。观光塔主塔结构高宽比较大。塔楼直径较大，位置较高，放大了大高宽比的负面影响。针对这一特点，在塔体底部设置了四个支腿支撑桁架，并通过对比分析，确定了支腿支撑桁架与钢柱连接点的标高位置，有效缓解了不利影响。观测塔主塔结构高宽比大的原因；鉴于楼板大开口导致刚度减弱，楼板内部采用水平布置的钢支撑，与楼板钢梁结合，形成抵抗水平侧向力的全长桁架；塔楼底层设置转换桁架层，实现塔楼大悬臂，悬臂桁杆均采用H型钢。对于塔顶的航天飞机游乐设备，在航天飞机支架底部设置转换桁架，将荷载直接传递到塔外的钢管混凝土柱上；旋转餐厅设备采用特殊钢梁支撑，分别采用变桁架高度和变截面。高度梁法解决了旋转设备高度引起的结构高差问题。
利用有限元软件对观测塔结构进行模态分析、风荷载和地震作用分析、结构变形及受力分析，并对底部支腿支撑桁架、裙房等结构中的关键节点进行细化连接节点。有限元分析。分析结果表明：结构振型和周期、结构在风荷载和地震作用下的横向变形、结构竖向变形以及杆件承载力计算均满足规范要求；铸钢节点完全在弹性范围内，满足设计要求；风荷载是观测塔结构设计中的控制荷载，地震效应影响较小。本文的研究成果可为今后类似高层瞭望塔的结构设计提供参考。
关键词：高层结构；钢结构；观测塔；结构布局；节点设计
资料来源：刘美丽、曾绍儒、范胜刚。复杂高层观测塔钢结构分析与设计[J].钢结构（中英文），2021, 36(2): 56-63.
DOI:10.13206/j.gjgS20080502
下载链接
钢结构热点分析
本期问题：混凝土梁钢筋与钢柱连接钢板厚度如何确定？
问题介绍：
在钢筋混凝土结构中，常用的钢筋混凝土梁与钢筋混凝土柱的连接方法是将钢牛腿焊接到柱钢框架上，将钢筋混凝土梁的纵筋焊接到梁的翼缘板上。钢牛腿。多于;关于法兰连接钢板的厚度数值，目前尚无规定可供参考。实际工程中这个厚度是如何确定的呢？
全文访问链接
1.
2.
3.
2021年第二期微店现已上线，欢迎订购！
