钢结 构（中 英 文）
2023年第11期导读
科 研
带内嵌围护墙板钢框架结构的抗侧刚度研究
陈依泠1,3蒋金梁1,2童精中3
1. 浙江大学平衡建筑研究中心
2. 浙江大学建筑设计研究院有限公司
3. 浙江大学建筑工程学院
钢结构具有工厂化生产的优点，同时抗震性能良好，还可回收利用，并且绿色环保，正因如此，它被广泛地运用于装配式建筑之中。钢结构建筑中，内嵌围护墙板常被用作钢框架结构建筑的填充墙。在现有的结构设计理论里，通常会运用周期折减系数来考虑内嵌围护墙板对钢框架结构抗侧刚度的影响。然而，这样有时会导致模拟框架抗侧刚度与实际情况相差较大，这对工程精细化设计是不利的。所以，需要对内嵌围护墙板对钢框架抗侧刚度的影响进行深入研究。在该背景之下，为了能够进一步展开研究。对于内嵌围护墙板与钢框架处于离散连接的这种情况，要去探究不同影响因素所导致的钢框架结构抗侧刚度的变化。于是运用 ABAQUS 有限元软件构建了带内嵌蒸压加气混凝土（ALC）墙板的钢框架结构模型。并且在考虑 ALC 墙板与框架梁的连接、与框架柱的连接以及与框架梁柱共同连接等情况时，还研究了连接节点数量以及墙板与钢框架的刚度比，对带内嵌围护墙板钢框架结构（Embedded Wall board Steel frame Structure，简称 EWSF 结构）抗侧刚度所产生的影响。
结果表明：EWSF 结构的抗侧刚度比无墙板的钢框架抗侧刚度提高幅度较大。不同连接条件下，其提高程度能达到 4 至 6 倍。多参数分析结果显示，连接工况的变化对 EWSF 结构整体抗侧刚度影响较大。随着连接节点数量增多，ALC 墙板与框架梁连接比与框架柱连接时，EWSF 结构初始抗侧刚度提高更明显。与 ALC 墙板和框架梁柱分别连接的情况相比，ALC 墙板与框架梁柱共同连接提高 EWSF 结构抗侧刚度的效果更显著。连接节点数量较少时，梁柱连接变化对 EWSF 结构抗侧刚度影响较小。EWSF 结构的抗侧刚度会随墙板与钢框架刚度比的减小而增大。通过对连接节点数量和刚度比等影响因素对结构初始抗侧刚度影响进行模型分析和理论推导，分别引入了墙板与钢框架完全刚接时结构初始抗侧刚度的影响系数β以及离散连接时结构初始抗侧刚度的影响系数α，进而提出了该结构初始抗侧刚度的计算表达式，并且其计算结果与有限元分析结果是相吻合的。
关键词：钢框架；内嵌围护墙板；有限元分析；抗侧刚度；计算式
来源为陈依泠、蒋金梁、童精中。他们进行了关于带内嵌围护墙板钢框架结构抗侧刚度的研究。该研究成果发表在《钢结构（中英文）》2023 年第 38 卷第 11 期，页码为 1 - 9 。
DOI:10. 13206/j. gjgS22110501
山区简易刚性悬索桥车桥耦合振动分析
王子绾1李 睿1宁德飚2李晓章1刘书豪1,3
1. 昆明理工大学建筑工程学院
2. 云南省公路科学技术研究院
3. 广安市交通运输局
摘要：简易刚性悬索桥具备跨度大的特点，施工速度快，对环境的要求也低，是我国西南地区常常会考虑的桥型之一。然而，随着交通基础建设迅速发展，人们对桥梁在运行时的舒适性以及安全性的要求持续提高，桥梁在汽车以及路面不平整度等因素的共同作用下，会对车辆的行驶体验造成一定的影响。利用有限元软件 ANSYS 对山区的某简易刚性悬索桥梁进行模拟建模并进行分析，同时提取出结构的自振频率和振型。参考功率谱统计法，在 MATLAB 软件上依据谐波叠加法理论模拟了路面不平度，进而分析路面不平度对车桥耦合振动响应所产生的影响。参考云南地区低等级公路的交通载荷特性，选取合适的车辆行驶速度以及车重等车辆参数，运用位移耦合法构建车桥耦合模型，借助控制变量法对车辆单一参数进行改变，以此来分析在不同车辆特性作用下桥梁的振动响应情况。通过不同参数下悬索桥主要位置节点的竖向位移时程曲线，来分析路面不平度对悬索桥振动响应的影响规律；通过不同参数下悬索桥主要位置节点的加速度时程曲线，来分析车重对悬索桥振动响应的影响规律；通过不同参数下悬索桥主要位置节点的竖向位移时程曲线和加速度时程曲线，来分析行驶车速对悬索桥振动响应的影响规律。结果表明：车辆车速增大时，会加大桥梁的振动响应；车辆车重增加时，也会加大桥梁的振动响应；路面粗糙等级增加时，同样会加大桥梁的振动响应。在这些因素中，车速是影响桥梁竖向加速度振动响应的主要因素，车重是影响桥梁竖向位移响应的主要因素，路面不平度对桥梁的竖向加速度振动响应和竖向位移响应都有影响。并且，随着车辆速度不断增加，路面不平度对结构的振动响应也会随之增加。基于此，能够为分析车致桥梁振动对行人行走的舒适度及安全性提供理论依据，以便选择恰当的荷载工况去计算结构的振动响应，接着对桥梁的舒适性进行评估。
关键词：山区悬索桥；车桥耦合振动；路面不平整度；安全
王子绾、李睿、宁德飚、李晓章、刘书豪称，其研究来源于山区简易刚性悬索桥车桥耦合振动分析。该成果发表于《钢结构(中英文)》2023 年第 38 卷第 11 期，页码为 10 至 19 页。
DOI:10. 13206/j. gjgS22053002
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施工技术
某异型钢结构安装方案的研究与分析模拟
何剡江1徐卫敏2余春春2刘 彬2
1. 浙江建院建筑规划设计院
2. 浙江建设职业技术学院
摘要：超高层且异形的钢结构或钢 - 混组合结构，在结构使用阶段的受力情况极为复杂，同时在施工过程中，结构的变形与受力也格外复杂。该工程属于具有特殊形体的钢框架 - 核心筒结构，其中存在较多斜向桁架结构，其顶部与对侧的巨型桁架或核心筒经由水平构件进行强连接，从而形成了“巨型结构”。整体结构合龙前后，钢桁架的主要构件受力形态有很大不同。所以，要考虑让竖直构件以及相应的楼盖按照常规顺序逐层进行施工，而斜向的钢桁架则需要先进行拼装并就位，在整体结构形成之后再拆除临时支撑，并且施加重力荷载。此外，由于核心筒与桁架的竖向刚度差异比较大，两者之间的竖向变形差使得与核心筒相连的构件存在较大的内力。为此，在参考了超高层中伸臂桁架的处理方式之后，设计采用了“放”的手段。也就是说，与核心筒相邻的构件采取后固接的做法，同时也采取后安装的做法，这样做是为了减小竖向变形差所带来的不利影响。为了减小施工过程中产生的结构初始变形以及内力，并且实现上述“放”的要求，依据受力的需要，结合施工的可行性与经济性，设计拟定了精确模拟和简化模拟这两种施工拼装方案，还利用有限元程序 SAP2000 来进行计算和比较。精确模拟方案是指按照施工顺序完全严格进行，同时充分考虑构件拼装过程中的变形和应力，并且将这些变形和应力累计到最终内力计算与变形控制中；简化模拟是指在计算模型中把大部分构件一次成型，将分析的重点集中在部分构件后安装以及后固接对整体结构和相关构件的影响上。两种方案的差异主要体现在：方案 A 考虑到了在施工尚未完成之前，新拼装的钢桁架会有一段时间处于悬臂状态；而方案 B 没有考虑到这部分所产生的影响。
典型钢桁架为例，对两种方案的杆件内力和节点位移等计算结果进行具体分析对比。因为该工程施工方案具有特殊性钢结构设计规范英文版，所以在设计时对计算模型及参数进行了特殊处理，目的是实现施工方案中部分步骤的准确模拟。
结果表明，两种模拟方案最终状态的内力方面无显著差异，两种模拟方案最终状态的变形也无显著差异。变形形态与内力分布相似，多数构件在最终状态下内力的变化幅度小于 3%。根据分析结果，在能够保证计算精度的情况下，选择简化模拟方案，这样可以提高分析效率。
关键词：特殊建筑形体；悬臂施工；施工全过程精细模拟
何剡江、徐卫敏、余春春、刘彬提供了某异型钢结构安装方案的研究与分析模拟，其来源为[J]. 钢结构(中英文), 2023, 38(11): 20 - 27.
DOI:10. 13206/j. gjgS23052301
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埃及CBD项目大跨钢连廊施工方案研究与实施
袁浩、胡文明、黄昌标、马俊杰、潘婷、衡慈文、毕雪林。他们分别是 1 和 2 的相关人员。
1. 上海中建海外发展有限公司
2. 中国建筑股份有限公司埃及分公司
近年来，大跨高空连体钢结构在各类复杂的大型公共建筑中得到了广泛应用。像北京央视新总部大楼，还有重庆来福士广场，以及新加坡滨海湾金沙酒店等，这些建筑都采用了大跨高空连体钢结构。并且这种钢结构的施工较为复杂，难度也很大。埃及新行政首都中央商务区中区酒店项目设计运用了高空大跨度钢结构连廊的方式。该连廊平面呈圆弧形，有 2 层。其中一层高度为 9.0 米，二层高度为 6.5 米。其外弧的最大跨度是 43 米，宽度为 24 米。钢结构的总质量约为 600 吨。钢结构连廊有其特点，经过对国内外大跨度高空连体钢结构施工方法的分析，提出了两种施工吊装方案。方案 1 是“分片吊装、高空连接”，即在地面把结构分片安装好，然后按照合理顺序分片进行吊装，最后在空中完成整体连接。方案 2 是“高空悬臂散装”，从两端支座位置开始，逐根吊装钢桁架构件，在跨中位置对接合龙，从而形成空间桁架。考虑到工期要求，考虑到成本要求，考虑到质量要求，考虑到安全性要求，还考虑到属地工人能力等因素，最终确定采用方案 1“分片吊装、高空连接”的施工方法。
施工过程数值模拟法对方案 1 进行了计算分析。结果显示，在钢结构安装过程中，主体桁架的竖向位移很小，构件应力比也很小。吊装顺序是合理的，侧向支撑起到了有效的作用。这能够满足施工过程中钢构件的稳定性以及施工精度控制的要求，所以方案是可行的。同时钢结构设计规范英文版，为确保施工过程的安全与质量，采取了多项关键控制措施。其一，运用大型履带吊来保障吊装过程的安全；其二，设置临时支撑，以确保施工过程中构件的稳定；其三，设置可调节式拉杆，用于控制构件的水平度；其四，严格控制每天的作业时间，避免温差对安装精度产生影响。
关键词：大跨度钢结构连廊；施工方案；施工数值模拟；关键措施
袁浩、胡文明、黄昌标、马俊杰、潘婷、衡慈文、毕雪林提供了相关内容。该内容为埃及 CBD 项目大跨钢连廊施工方案的研究与实施情况。此研究成果发表于《钢结构(中英文)》2023 年第 38 卷第 11 期，页码范围是 28 至 34 页。
DOI:10. 13206/j. gjgS23021201
高空转换钢桁架结构提升过程监测分析
赵超群1董明明1高小飞2张 磊1张 赞1孙国军2
1. 中铁建工集团有限公司
2. 北京工业大学
摘要：钢桁架是一种轻型高强度结构体系，它具备优异的抗震性能。把钢桁架运用到住宅的转换层中，能够大幅度提升整个住宅结构的抗震能力，进而提供更为安全的居住环境。与传统混凝土结构相比，钢桁架更加轻盈，自身重量较小，施工速度较快，还能够实现大跨度无柱设计，以此提供更加灵活的空间布局，提高空间的利用率。钢桁架被广泛应用于现代住宅结构中。因为钢桁架体量庞大，且对提升有高精度要求，所以其提升作业面临巨大挑战。目前，在高层钢桁架提升领域，系统性和规范性的研究相对较少。所以有必要对钢桁架在提升过程中关键部位的应力及变形进行研究，这样能为提升过程提供科学依据和指导，从而提升作业效率及安全性。
依托秦皇岛金梦海湾二期住宅钢桁架转换层工程，利用有限元软件 ABAQUS 构建起精确的三维有限元模型。在钢桁架的两端设置提升吊点，其约束形式为铰接。对工程提升方案展开了仿真分析。借助有限元仿真，能够模拟钢桁架在提升期间的受力情况以及变形状况，为施工过程中关键部位的测点选取提供相应依据。对提升过程中关键构件的应力进行实时监测，同时对关键构件的应变进行实时监测。并且将模拟结果与实际监测数据进行对比分析。研究结果表明：模拟所得的应力最大值处在第二榀桁架左侧吊点附近。桁架整体构件的应力水平，比构件屈服应力要低很多，这说明钢桁架具备足够的强度来抵御所承受的荷载。竖向变形的最大值位于桁架跨中位置，此位置满足工程规范的要求，意味着钢桁架的变形被控制在合理的范围之内。在提升过程中，因为不同吊点受到的提升反力不同，提升反力较大的吊点会使液压系统中的液压缸在承受压力时响应有所差异，进而产生不同步提升应力，导致吊点处出现应力集中的情况，但这些应力仍处于安全范围之内。对桁架提升过程进行实时监测，能够准确获取关键部位的应力和变形情况，这样便于在提升过程中进行微调，从而保证了提升的安全性和精确性。监测值比模拟值略小，工程实际提升比仿真分析更加安全，这验证了有限元分析和提升方案的准确性，也为提升工程的安全性和稳定性提供了有益的经验。
关键词：转换钢桁架；仿真分析；施工监测；应力
赵超群、董明明、高小飞、张磊、张赞、孙国军提供了相关内容。该内容为高空转换钢桁架结构提升过程的监测分析，其出处为《钢结构(中英文)》2023 年第 38 卷第 11 期，页码为 35 - 42 。
DOI:10. 13206/j. gjgS23050502
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设计探讨
双重结构中框架为何需要承担25%的地震作用
童根树
浙江大学高性能结构研究所
论述框架的静力抗侧力性能，论述压撑的静力抗侧力性能，论述拉撑的静力抗侧力性能，特别强调了压撑承载力会出现退化的情况；介绍了框架的抗侧承载力与支撑的抗侧承载力按照 1∶1 的比例组成双重抗侧力结构后的抗侧力-侧移角曲线，还介绍了框架的抗侧承载力与支撑的抗侧承载力按照 1∶3 的比例组成双重抗侧力结构后的抗侧力-侧移角曲线。6. 这表明当框架承载力占比低于 25%时，双重抗侧力结构的抗震性能将低于期望。
关键词：双重结构体系；框架；支撑；抗震性能
来源为童根树，指出在双重结构中框架为何需要承担 25%的地震作用，该内容刊载于《钢结构（中英文）》2023 年第 38 卷第 11 期，页码为 43 - 45 。
钢结构热点探析
本期问题:钢梁挠度与混凝土梁挠度限值为啥不一样?
问题引入：GB50010—2010《混凝土结构设计规范》（2015 年版）的第 3.4.3 条规定，混凝土受弯构件的挠度限值为 L/250（L 为跨度）。GB50017—2017《钢结构设计标准》的附录 B 规定，楼盖梁的主梁挠度限值为 L/400，次梁挠度限值为 L/250。为何钢梁的挠度限值与混凝土梁的挠度限值不一样呢？
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