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多腔波形钢板组合墙的轴压整体稳定性能研究

建筑结构学报 2023年第5期44卷 240-251,285页

作者：童精中俞超群童根树陈明张磊浙江大学高性能结构研究所浙江杭州310058 南通欧本建筑科技有限公司江苏南通226000

为了降低钢板混凝土组合墙的用钢量、提高其承载效率,同时避免大量使用剪力连接件,提出了多腔波形钢板组合墙,该组合墙由钢管混凝土柱和内填混凝土的双波形钢板交替连接组成。为了得到墙体稳定承载性能的影响因素,对6片高厚比为20.0和1... 详细信息

为了降低钢板混凝土组合墙的用钢量、提高其承载效率,同时避免大量使用剪力连接件,提出了多腔波形钢板组合墙,该组合墙由钢管混凝土柱和内填混凝土的双波形钢板交替连接组成。为了得到墙体稳定承载性能的影响因素,对6片高厚比为20.0和16.7的多腔波形钢板组合墙进行轴压试验,其中波形钢板包括梯形波折板和正弦波浪板两类。试验结果表明:试件承载力均由整体稳定控制,加载过程中所有墙体都出现了整体失稳破坏并伴随钢板局部屈曲,而波形钢板与钢管间的焊缝保持完好;增加墙体厚度(即降低高厚比)可以有效提高试件稳定承载力。采用ABAQUS软件建立精细化有限元分析模型,并将试验结果与有限元模拟结果进行对比,发现有限元能较好模拟多腔波形钢板组合墙的轴压整体稳定性能。采用经验证的有限元模型分析了高厚比、截面尺寸、混凝土强度以及波形钢板形式对组合墙轴压稳定性能的影响,发现钢管混凝土柱的板厚和宽度对承载力的影响随组合墙高厚比的增大逐渐增大,波形腔宽度和混凝土强度的影响随高厚比的增大逐渐减小,波形钢板厚度和波形钢板形式对承载力影响较小。提出了多腔波形钢板组合墙稳定系数的计算公式,有限元结果与公式计算结果的比值大部分在1.00~1.10之间,可以偏安全地预测试验结果。

关键词：多腔组合墙波形钢板轴压试验稳定承载力有限元分析

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波浪腹板工形梁支承加劲肋设计方法研究

建筑科学与工程学报 2013年第3期30卷 112-119页

作者：童精中郭彦林清华大学土木工程系北京100084

为解决波浪腹板工形梁支承加劲肋设计问题,进行了受力机理的研究,根据受力状态的不同对加劲肋进行分类,并采用ANSYS进行了有限元模型的数值分析;将波浪腹板对加劲肋的约束作用简化为等效约束长度的平腹板,将支承加劲肋转化为在腹板平面... 详细信息

为解决波浪腹板工形梁支承加劲肋设计问题,进行了受力机理的研究,根据受力状态的不同对加劲肋进行分类,并采用ANSYS进行了有限元模型的数值分析;将波浪腹板对加劲肋的约束作用简化为等效约束长度的平腹板,将支承加劲肋转化为在腹板平面内失稳的轴压构件并计算其稳定性;通过参数分析,揭示了等效约束长度与腹板幅长比及腹板高厚比相关,进而建立了单侧与两侧约束情况下等效约束长度的计算公式。结果表明:与平腹板工形构件不同,波浪腹板工形构件的腹板面外刚度增大,但腹板沿构件轴向刚度变小,因而对加劲肋的面外约束不足,需要重新评估加劲肋在集中荷载作用下的稳定性计算;提出的波浪腹板工形梁支承加劲设计方法具有较好的安全性和经济性。

关键词：波浪腹板工形梁支承加劲肋面外稳定性等效约束长度承载力

钢-UHTCC组合桥面板焊接细节应力幅数值分析

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公路交通科技 2023年第7期40卷 86-93页

作者：徐召王国仲李庆华童精中徐世烺山东省交通规划设计院集团有限公司山东济南250031 浙江大学高性能结构研究所浙江杭州310058

为研究钢-超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)组合桥面板的疲劳性能,开展了肋-顶板、横隔-顶板和栓钉-顶板焊接细节的应力幅数值分析。采用有限元软件Abaqus建立了钢-UHTCC组合桥面板精细化有限元模型,计算了疲劳车荷载作用下焊接细节部位... 详细信息

为研究钢-超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)组合桥面板的疲劳性能,开展了肋-顶板、横隔-顶板和栓钉-顶板焊接细节的应力幅数值分析。采用有限元软件Abaqus建立了钢-UHTCC组合桥面板精细化有限元模型,计算了疲劳车荷载作用下焊接细节部位的应力幅。定量分析了3个关键设计参数对应力幅的影响,包括UHTCC层的厚度、剪力钉的布置密度和纵向板肋的数量。结果表明:增加UHTCC层厚度对肋-顶板焊接细节应力幅降低效果最明显,在疲劳单车荷载作用于其中1跨的跨中时,UHTCC层厚度从0 mm增加到40 mm,肋-顶板和横隔-顶板焊接细节应力幅分别降低61.3%和33.2%;当疲劳单车荷载作用于跨中支座处时,提高纵向板肋数量对栓钉-顶板和肋-顶板焊接细节应力幅的影响相对较大,当纵向板肋个数从3增加到5时,栓钉-顶板和肋-顶板焊接细节应力幅分别降低70.9%和45.7%;当疲劳单车荷载作用于其中1跨的跨中时,提高栓钉布置密度和增加板肋数量分别对栓钉-顶板和肋-顶板焊接细节应力幅降低效果最明显,当栓钉布置密度从5个/m2提高到25个/m2时,栓钉-顶板和肋-顶板焊接细节应力幅分别降低74.2%和35.5%;当纵向板肋个数从3增加到5时,肋-顶板和横隔-顶板焊接细节应力幅分别降低49.5%和35.8%。

关键词：桥梁工程应力幅数值分析组合桥面板焊接细节有限元模型

杭州西站云门结构超厚钢管对接焊数值模拟分析

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施工技术(中英文) 2024年

作者：洪靖华王凌琪童精中唐伟浙江中南绿建科技集团有限公司浙江大学高性能结构研究所杭州中联筑境建筑设计有限公司

针对杭州西站云门网壳结构中超厚板的焊接问题，介绍了超厚板件焊接的残余应力分布以及残余变形分布规律。利用有限元的生死单元技术模拟超厚板多层多道焊接，建立了采用顺序耦合的三维数值模型。针对超厚板对接焊进行温度场分析、残余... 详细信息

针对杭州西站云门网壳结构中超厚板的焊接问题，介绍了超厚板件焊接的残余应力分布以及残余变形分布规律。利用有限元的生死单元技术模拟超厚板多层多道焊接，建立了采用顺序耦合的三维数值模型。针对超厚板对接焊进行温度场分析、残余应力场分析以及残余变形场分析。针对板件的厚度以及板件的约束条件进行参数分析，提取板件内各方向主应力沿不同方向的应力大小及分布规律。此外，以实际结构中存在的超厚钢板组成的方钢管V形坡口截面对接焊构件为研究对象，分析焊后残余变形以及残余应力对结构轴心承载性能的影响。结果表明，厚板对接焊能显著提高试件的残余应力及焊后残余位移。焊后残余应力对试件的峰值后轴压承载力影响较大，对试件的轴拉承载力影响较小。

关键词：钢板钢管对接焊数值模拟残余应力残余变形

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防屈曲支撑的型式、设计理论与应用研究进展

防屈曲支撑的型式、设计理论与应用研究进展

波形参数对波形钢板剪力墙抗剪承载性能的影响研究

第25届全国结构工程学术会议

作者：郭彦林童精中周鹏清华大学土木工程系

关键词：防屈曲支撑试验研究设计理论约束比正则化长细比

来源： cnki会议评论

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工业建筑 2022年第11期52卷 19-23,38页

作者：沈海英吴若旻王海山童精中童根树浙江中南绿建科技集团有限公司杭州310052 浙江大学高性能结构研究所浙江大学杭州310058

波形钢板剪力墙是一类新型抗侧力体系,在高层建筑结构中获得了广泛应用。为此建立了波形钢板剪力墙的ABAQUS有限元模型,并根据试验结果对建模分析方法的合理性和准确性进行了验证。利用波形钢板剪力墙的有限元模型进行了参数分析,研究... 详细信息

波形钢板剪力墙是一类新型抗侧力体系,在高层建筑结构中获得了广泛应用。为此建立了波形钢板剪力墙的ABAQUS有限元模型,并根据试验结果对建模分析方法的合理性和准确性进行了验证。利用波形钢板剪力墙的有限元模型进行了参数分析,研究了波形参数对波形钢板剪力墙抗剪承载性能的影响,包括波长、波高、倾角等因素与抗剪极限承载力、残余承载力、屈曲后延性等性能指标的相关关系。基于参数分析结果,提出了不同波形参数下波形钢板剪力墙的抗剪承载力设计理论。结果表明:增大波长、波高、倾角可以提升墙体的抗剪极限承载力,其中增加波高效果最为显著;改变波长和波高能够对墙体延性产生一定的影响,但改变倾角几乎不影响墙体延性。所提出的设计公式具有一定的可靠性,可以偏于安全地计算各波形参数墙体的抗剪极限承载力。

关键词：波形参数波形钢板剪力墙抗剪承载性能数值模拟稳定曲线设计理论

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带内嵌围护墙板钢框架结构的抗侧刚度研究

钢结构（中英文） 2023年第11期38卷 1-9页

作者：陈依泠蒋金梁童精中浙江大学平衡建筑研究中心杭州310028 浙江大学建筑设计研究院有限公司杭州310028 浙江大学建筑工程学院杭州310058

钢结构因其具有工厂化生产、抗震性能良好、可回收利用、绿色环保等优点,被广泛地运用于装配式建筑之中。在钢结构建筑中,内嵌围护墙板常作为钢框架结构建筑填充墙使用,但在现有的结构设计理论中,一般采用周期折减系数考虑内嵌围护墙板... 详细信息

钢结构因其具有工厂化生产、抗震性能良好、可回收利用、绿色环保等优点,被广泛地运用于装配式建筑之中。在钢结构建筑中,内嵌围护墙板常作为钢框架结构建筑填充墙使用,但在现有的结构设计理论中,一般采用周期折减系数考虑内嵌围护墙板对钢框架结构抗侧刚度的影响,有时会造成模拟框架抗侧刚度与实际相差较大,不利于工程精细化设计,因此需要深入研究内嵌围护墙板对钢框架抗侧刚度的影响。在该背景下,为进一步研究内嵌围护墙板与钢框架在离散连接情况下,不同影响因素引起的钢框架结构抗侧刚度的变化,运用ABAQUS有限元软件建立带内嵌蒸压加气混凝土(ALC)墙板钢框架的结构模型,考虑了ALC墙板与框架梁连接、与框架柱连接以及与框架梁柱共同连接时,连接节点数量和墙板与钢框架的刚度比对带内嵌围护墙板钢框架结构(Embedded Wallboard Steel Frame Structure,简称EWSF结构)抗侧刚度的影响。结果表明:EWSF结构的抗侧刚度与无墙板的钢框架相比有较大幅度的提高,根据不同的连接条件,其提高程度分别可达4倍以上;多参数分析结果显示连接工况的变化对EWSF结构整体抗侧刚度有较大的影响,随着连接节点数量的增多,ALC墙板与框架梁连接比与框架柱连接时EWSF结构初始抗侧刚度的提高更加明显;与ALC墙板和框架梁柱分别连接时的情况相比,ALC墙板与框架梁柱共同连接对提高EWSF结构抗侧刚度的效果更加显著;连接节点数量较少时,梁柱连接变化对EWSF结构抗侧刚度的影响较小;EWSF结构的抗侧刚度随墙板与钢框架刚度比的减小而增大。基于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的模型分析和理论推导,分别引入墙板与钢框架完全刚接时结构初始抗侧刚度影响系数β和离散连接时结构初始抗侧刚度的影响系数α,提出了该结构初始抗侧刚度计算表达式,其计算结果与有限元分析结果相吻合。

关键词：钢框架内嵌围护墙板有限元分析抗侧刚度计算式

带一字肋组合桥面板横向受力简化计算方法研究

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低温建筑技术 2022年第7期44卷 91-95,100页

作者：陈同琪李庆华童精中徐世烺浙江大学高性能结构研究所杭州310058

为优化正交异形钢桥面板传统解析方法,采用简化平面框架体系模型,理论推导了钢桥面板和纵肋交界处的最大横向弯矩解析表达式,利用随机有限元模型验证了算法的正确性。文中所提出的组合桥横向受力简化计算法能够快速准确实现轮载作用下... 详细信息

为优化正交异形钢桥面板传统解析方法,采用简化平面框架体系模型,理论推导了钢桥面板和纵肋交界处的最大横向弯矩解析表达式,利用随机有限元模型验证了算法的正确性。文中所提出的组合桥横向受力简化计算法能够快速准确实现轮载作用下带一字肋桥面板横向弯矩及应力的计算,研究发现相比有限元结果,使用简化计算的方法所得横向应力略大,更偏保守。从理论层面分析,组合桥面板相对于纯钢桥面板横向应力的降低,原因在于相同荷载作用下,UHTCC层的存在增大了原钢桥面的纵肋底部弹性支撑刚度和顶板横向抗弯刚度,其中在与纵向加劲肋连接处的桥面板拉应力降低幅度最大。

关键词：钢-UHTCC组合桥面板一字肋横向受力理论推导数值模拟

UHTCC-混凝土组合板柱节点抗冲切承载力分析

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低温建筑技术 2022年第7期44卷 117-120页

作者：卢昱成李庆华童精中徐世烺浙江大学高性能结构研究所杭州310058

利用超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)对板柱节点核心区域的混凝土进行局部替换,能够有效提升板柱节点的抗冲切性能。对于UHTCC-混凝土组合板柱节点,目前无规范适用公式计算其极限承载力大小。文中在GB 50010-2010《混凝土结构设计规范》... 详细信息

利用超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)对板柱节点核心区域的混凝土进行局部替换,能够有效提升板柱节点的抗冲切性能。对于UHTCC-混凝土组合板柱节点,目前无规范适用公式计算其极限承载力大小。文中在GB 50010-2010《混凝土结构设计规范》给出的混凝土板柱节点抗冲切承载力计算公式基础上,提出了改进公式。与Abaqus有限元模拟结果进行对比后,结果表明运用改进公式得到的UHTCC-混凝土组合板柱节点极限承载力大小理论计算值与有限元模拟值能够较好的拟合。可利用改进公式对UHTCC-混凝土组合板柱节点进行抗冲切承载力的估算。

关键词： UHTCC 板柱节点有限元模拟抗冲切承载力