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铸钢节点设计方法摘要

1、铸件壁厚不宜大于150mm,当壁厚很大时应考虑厚度效应引起的屈服强度、伸长率、冲击功等的降低。

2、承受静力荷载或间接动力荷载时,多管可焊铸钢节点可选用G20Mn5N铸钢材料。

3、G20Mn5N材料的抗拉抗压和抗弯强度设计值235MPa,抗剪强度设计值135MPa,端面承压(刨面顶紧)设计值310MPa。

4、铸钢件的物理性能指标(和普通钢材相同):弹性模量E=2.06e5N/mm2;剪切模量G=79e3N/mm2;线膨胀系数a=12e-6/℃;质量密度ρ=7850kg/m3

5、铸钢节点承载力应按承载力极限状态计算。承载能力极限状态包括铸钢节点的强度破坏、局部稳定破坏和因过度变形而不适于继续承载。

6、圆管汇交的铸钢相贯节点的承载力,当铸钢材料伸长率和强屈比满足于铸钢强度等级对应的Q235和Q345钢材的性能指标时,可按国家标准《钢结构设计规范》GB50017中第10.3.3条的规定验算。

7、铸钢节点试验的破坏承载力不小于荷载设计值的2倍,弹塑性有限元分析所得的极限承载力不小于荷载设计值的3倍。

8、铸钢节点的有限元分析宜采用实体单元。在铸钢节点与构件连接处、铸钢节点内外表面拐角处等易于产生应力集中的部位,实体单元的最大变长不应大于该处最薄厚壁,其余部位的单元尺寸可适当增大,但单元尺寸变化宜平缓。(个人建议沿圆管壁厚方向,至少剖分3个以上单元)

9、铸钢节点的有限元分析中,径厚比不小于10的部位可采用板壳单元。(个人建议采用壳单元,采用板单元时,需仔细分析时适用性)

10、铸钢节点承受多种荷载工况组合又不能准确判断其设计控制工况时,可分别按每一种荷载工况组合进行计算。 Read the rest of this entry >>

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工字梁局部屈曲考题

前天帮钱老师画个关于工字梁局部屈曲的小图,顺便用ANSYS做了个考题,以便有个更直观的表现。贴出来和大家分享。

(1)考题描述:

500x640x10x15截面工字型梁,两端固定约束,上翼缘承受面内垂直轴线的均布荷载(大小任意随意,只是观察可能的屈曲形式)。

采用ANSYS软件,Solid45单元,钢板壁厚方向采用5个单元模拟。

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改版公告

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结构分析网站

2012年7月12日

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也谈结构分析

Perform3D的使用手册里面有这样一段话“Keep in mind that the goal of structural analysis is not to get an accurate simulation of a structure’s behavior, but to get information to help in making design decisions. Once an analysis model has been set up, it is easy to be seduced into believing that the model is an exact representation of the real structure. It probably is not, and it does not need to be. The model must be sufficiently accurate to provide useful design information, but the analysis results are almost certainly approximate, no matter how sophisticated the analysis model.”喜欢这种观点,觉得它道出了结构分析的目的和精神,所以也曾专门发博文与大家分享。

最近与朋友交流时,遇到由这句话产生的两种见解。第一种见解是相对于Abaqus,Perform3D的计算准确性不高,只能用于方案阶段的分析。第二种见解是结构分析不需要很精确,因为软件在诸多方面发展不成熟。个人不是非常赞同这些观点,所以想写点东西与大家一起探讨。 Read the rest of this entry >>

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工程介绍-宁波环球航运广场主楼

之所以与大家分享这个项目,有两个原因:一是个人比较喜欢这种结构体系,简单、传力明确;二是这种结构体系设计中,施工加载过程是不可忽略的。结构传力路径直接由施工过程确定。

宁波环球航运广场,结构屋面高度251.5m,主楼平面尺寸为72x33m。采用混凝土筒体和桁架构成的巨型结构体系。两侧混凝土筒体相当于两根大柱子,桁架则相当于架设在柱子上的横梁。

两个混凝土巨型筒体位于建筑平面两侧,沿建筑高度布置有4道巨型桁架,分别位于6~7层(总高10.7m)、19~20层、30~31层、39~40层(高度5.4m)。四道桁架跨度49.2m,分别支撑13、11、9、11个楼层。屋顶桁架跨越一个楼层,高度4.5m,下悬挂两层结构。

体系的关键问题是:剪力墙筒体与桁架是主结构,而桁架层之间的框架体系是次要结构。次结构将荷载传递到桁架上,再由桁架传到剪力墙筒体,然后再传至基础。两个桁架之间的竖向荷载全部由下面一个桁架承担,即桁架下面一层的柱子对此桁架并没有支承作用。

下面的施工过程示意图可以比较清楚的反应结构的传力途径。

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国内具有代表性的ETFE气枕膜结构

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 给大家介绍几个国内比较具有代表性的ETFE气枕膜结构,工程图片均来自网络。

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《空间网格结构技术规程》(JGJ7-2010)中一些疑惑

这几天仔细学习了《空间网格结构技术规程》(JGJ7-2010),其中一些条文觉得有些疑惑,不妨在这里与大家讨论,共同学习。

(1)条文3.5.1:空间网格结构在恒荷载与活恒载标准值作用下的最大挠度值不宜超过表3.5.1中的容许挠度值。

这里“恒荷载与活恒载标准值”我的理解是指恒荷载与活荷载的标准组合。因为设计中一般是控制标准组合值作用下的位移。问题是空间网格结构仅控制“1.0恒+1.0活”作用下的挠度就够了吗?还是温度、风等其他荷载也要考虑?如果要考虑,控制指标取多少呢?而且条文4.1.1又讲“空间网格结构应进行重力荷载及风荷载作用下的位移、内力计算……”,就是说风荷载还是要控制位移的。所以我觉得条文3.5.1给的不够全面。 Read the rest of this entry >>

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结构二阶设计方法探讨

5月27日香港理工大学的陈绍礼教授在现代集团做了一次学术交流,主要讲了二阶结构设计方法。他们开发了一个软件叫NIDA,可以实现钢结构的二阶结构分析与设计。与常规设计方法相比,二阶设计方法的主要特点是不需考虑构件的长细比。

目前我们采用的设计方法为线性分析,比如荷载计算、反应谱分析,以及荷载组合。所以在设计中,为了考虑构件的稳定性引用了长细比的概念,这是一种近似的计算方法。因为长细比的合理选取比较复杂,大多数情况下都是近似的,通常是偏于保守,偶尔也会偏于不安全。

二阶分析方法则在计算中考虑了P-Δ效应和P-δ效益,也就是考虑了结构的稳定性。所以计算完成后不需要再进行构件设计,不需要引入长细比。这样设计过程就比较简单,相对而言也更准确。但是目前二阶设计方法在操作层面仍然存在一些问题亟待解决。比如: Read the rest of this entry >>

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高层结构动力弹塑性分析的几个结论探讨

上周末在深圳参加了“第二届全国超限建筑结构有限元分析讲习班”,其中李志山博士也是主讲人之一。他讲的一些内容我觉得对实际工程的分析挺有参考意义。这里把几个主要结论贴出来和大家一起讨论:

(1)结构的基本周期越大,阻尼的影响越小,包括对位移和基底剪力的影响;

(2)弹塑性分析位移与弹性分析位移的关系(备注:这条是本人根据李博士讲义中的曲线图总结出来的,不是原话。):当塑性发展不是很显著时,塑性分析的第一个峰值比弹性分析要大,后面的峰值塑性分析结果可能会小于弹性分析结果;当塑性发展特别大时,塑性分析的结果较弹性分析的大,原因是结构往一边偏倒,位移不可恢复。

(3)当结构高度小于400m时,一般可以采用双向输入地震波;而大于400m,到500m-600m时,一般需要采用三向输入地震波。

其实我们以前在这些问题上也做过很多比较性的分析,也发表了一些相关论文。但是我觉得李志山博士借助Mathematics软件,用数值方法得到一些有价值的结论还是比较值得借鉴的。

备注:原文日期2011-5-30

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动力时程分析中如何模拟支撑的屈曲性能

做动力时程分析已经4年多了,期间遇到很多问题,有的解决了,有的很难解决,有的则是知道答案而找不到很好的证明。动力时称分析中能否模拟支撑的屈曲问题就是很典型的一个例子。

ABAQUS公司宣传资料中说明在利用ABAQUS进行动力弹塑性分析时(显式),可以考虑到结构的屈曲性能。通过非线性基本理论和算例可以定性的判断这一说法是正确的。但是在工程分析中,还是遇到很多同仁讨论这个问题。可能缺少相关文献对这个问题进行正式的阐述是主要原因。也看了很多ABAQUS的软件文档,尚未发现相关的内容。

前段时间看PERFORM 3D使用手册时,发现了比较正式的说明,贴出来与大家分享。 Read the rest of this entry >>