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火灾下拉剪组合作用对高强螺栓节点性能影响的试验研究

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工程力学 2014年第9期31卷 97-103页

作者：高义奇余红霞施刚土木工程安全与耐久教育部重点试验室清华大学土木工程系北京100084

火灾中节点的承载力随着温度的升高而降低,高温下梁的悬链线效应在梁内产生较大的拉力,高强螺栓连接节点通常在拉剪共同作用下发生破坏。采用自定义双线性炉温控制曲线,进行两类共8组高强螺栓连接节点的恒载升温试验,分析了端板式连接... 详细信息

火灾中节点的承载力随着温度的升高而降低,高温下梁的悬链线效应在梁内产生较大的拉力,高强螺栓连接节点通常在拉剪共同作用下发生破坏。采用自定义双线性炉温控制曲线,进行两类共8组高强螺栓连接节点的恒载升温试验,分析了端板式连接和腹板双角钢连接两类节点在高温以及拉剪共同作用下的变形发展及破坏规律。试验结果表明:高强螺栓连接节点区的梁端板、连接角钢、柱上翼缘及高强螺栓的温度接近,且较梁柱构件温度低50℃左右;节点刚度随着温度的升高而降低,且大约在节点温度达到500℃后刚度下降速度明显加快;火灾下8mm端板节点的变形集中于拉力较大侧端板及螺栓,16mm端板节点的变形则集中于拉力较大侧螺栓及柱上翼缘;腹板双角钢连接节点主要是角钢产生较大变形;两类节点失效温度随拉力或剪力的增加而减小,且同类节点在不同拉剪组合作用下的残余变形模态类似。

关键词：火灾试验高强螺栓连接平齐端板式节点腹板双角钢节点拉剪效应组合

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火灾下不同拉剪组合对螺栓节点性能影响的研究

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火灾下不同拉剪组合对螺栓节点性能影响的研究

作者：高义奇清华大学

学位级别：硕士

节点是结构受力的关键部位，梁和柱的内力通过节点传递，节点的破坏甚至可能引发结构的连续性倒塌，因此分析节点真实受力行为对于考察结构的安全性尤为重要。常温下节点变形较小，承受的荷载组合相对简单和固定，多考虑其承受剪力或弯... 详细信息

节点是结构受力的关键部位，梁和柱的内力通过节点传递，节点的破坏甚至可能引发结构的连续性倒塌，因此分析节点真实受力行为对于考察结构的安全性尤为重要。常温下节点变形较小，承受的荷载组合相对简单和固定，多考虑其承受剪力或弯矩作用的行为。火灾中节点的承载力随着温度的升高而降低，高温下的大变形导致梁沿轴向产生悬链拉力作用。此时，一方面节点要有足够的转动能力以容纳梁的变形，另一方面节点的受力状态发生明显改变，节点应具有足够的抗拉能力，否则会在拉剪共同作用下发生破坏。然而，目前国内外有关节点高温研究的内容主要还是遵循节点常温研究的思路，即通过试验或有限元方法得到独立节点的弯矩-转角关系，对于火灾中节点的真实受力及节点与构件间的相互作用缺少考虑。因此，有必要开展节点在拉、弯、剪综合荷载作用下的真实火灾行为的研究。本文主要研究内容包括：(1)采用自定义双线性炉温控制曲线，进行了端板式螺栓连接及腹板双角钢式螺栓连接两种不同形式节点的火灾试验，以端板厚度、火灾荷载组合为主要参数，研究了高温下钢结构节点的温度分布、破坏模态、承载力、变形及拉剪组合作用对节点承载力的影响等。(2)建立了节点的三维实体分析模型，模型中考虑了材料非线性、节点大变形及节点各组件间的接触关系对节点性能的影响。并采用试验结果对有限元模型进行了验证分析，结果表明有限元方法可以准确地模拟出节点受力及变形，同时可以方便地得到节点整个破坏过程。接着，通过大量的节点荷载组合参数分析，研究了节点在拉剪组合作用下的破坏机制及剪力对节点抗拉承载力的影响，得到了节点在拉剪组合作用下对应不同极限温度的相关破坏曲线。(3)基于组件法建立了平齐式端板节点的简化分析模型，并利用试验及三维有限元分析的结果对模型进行验证。所建立的模型通过螺栓抗拉强度的折减考虑了剪力对螺栓承载力的影响，因此可以方便地得到节点在同时承受拉、剪、弯的综合荷载作用时的性能。通过一系列的参数分析，进一步得到了剪力及拉力对节点火灾行为的影响，并为钢结构节点高温设计提出设计建议。

关键词：螺栓节点火灾试验有限元模拟组件模型

火灾下平齐端板节点考虑剪力作用的组件模型研究

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建筑结构 2018年第19期48卷 55-60页

作者：高义奇余红霞施刚土木工程安全与耐久教育部重点实验室清华大学土木工程系

对已有的平齐端板节点的组件模型进行改进,考虑了剪力与拉、弯作用的耦合效应,并用三维有限元分析的结果对组件模型进行了验证。采用该组件模型,可以方便地得到节点在同时承受拉、剪、弯综合荷载作用时的性能。结果表明,增大剪力会导致... 详细信息

对已有的平齐端板节点的组件模型进行改进,考虑了剪力与拉、弯作用的耦合效应,并用三维有限元分析的结果对组件模型进行了验证。采用该组件模型,可以方便地得到节点在同时承受拉、剪、弯综合荷载作用时的性能。结果表明,增大剪力会导致节点失效温度的降低,但温度低于550℃时剪力对节点变形的影响不大;端板越厚、节点承受的弯矩及拉力越小时,剪力的影响更为显著,端板为8mm时剪力对节点性能的影响可忽略;悬链拉力会显著影响节点的性能,因此火灾时应考虑节点可能受到的附加拉力的影响。

关键词：平齐端板节点组件模型弹簧模型剪力高温

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高大空间自承重砌体墙稳定性计算方法

工程力学 2024年第3期41卷 163-172页

作者：高义奇林超伟刘红星方飞虎吴昀泽柏涛国际工程设计顾问(深圳)有限公司深圳518031 深圳市柏涛蓝森国际建筑设计有限公司深圳518053

以弹性力学薄板屈曲理论为基础,采用能量法并选取满足边界条件的挠曲试函数,借助Python软件自编计算程序,推导了对边简支对边自由板、三边简支一边自由板及四边简支板在轴向均布荷载作用下的屈曲临界承载力计算公式,采用有限元模型分析... 详细信息

以弹性力学薄板屈曲理论为基础,采用能量法并选取满足边界条件的挠曲试函数,借助Python软件自编计算程序,推导了对边简支对边自由板、三边简支一边自由板及四边简支板在轴向均布荷载作用下的屈曲临界承载力计算公式,采用有限元模型分析对结果进行验证,并给出屈曲特征系数ξ与高宽比r的简化关系式。基于面外抗弯刚度和面内轴向刚度相等原则,将带构造柱和圈梁的砌体墙由非均匀各向异性材料等效成各向同性材料,并验证等效模型用于墙体屈曲分析的可靠性。提出可用于不同平面布置形式自承重砌体墙的稳定性设计验算方法,并给出其在两个实际工程中的应用。该文方法操作简便,可考虑砌体墙不同边界条件、构造柱和圈梁布置、自承重墙三角形轴力分布特点等影响,相关结论可供类似工程设计参考。

关键词：自承重砌体墙能量法稳定性轴向均布荷载等效各向同性薄板屈曲

特殊体型大跨度长悬臂新型结构体系创新与设计探讨

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建筑结构 2017年第21期47卷 1-6页

作者：张伟周坚荣徐静刘俊高义奇香港华艺设计顾问(深圳)有限公司深圳518026

以一种特殊体型大跨度长悬臂新型结构体系作为研究对象,对其结构体系选型的合理性进行讨论,确定抗震性能目标并进行详细的计算分析。计算分析表明,结构体系成立的关键环节是在底部楼层设置受力合理的钢筋混凝土筒体,筒体不但能起到支承... 详细信息

以一种特殊体型大跨度长悬臂新型结构体系作为研究对象,对其结构体系选型的合理性进行讨论,确定抗震性能目标并进行详细的计算分析。计算分析表明,结构体系成立的关键环节是在底部楼层设置受力合理的钢筋混凝土筒体,筒体不但能起到支承大跨度和长悬臂楼层的作用,而且可发挥强大的抗侧、抗扭刚度和双向受力的力学特征。创新地提出增设2榀支撑钢桁架,为位于边跨的钢桁架提供可靠支座,以实现底部楼层宽度小于上部楼层宽度的建筑方案造型。对楼板应力集中区域采用后浇的施工措施降低楼板应力。钢桁架支座节点有限元计算分析中揭示的应力集中可通过局部加腋方式予以解决,对中震偏拉墙肢须予以针对性地加强。大震动力弹塑性分析结果验证了结构概念设计的合理性,各项指标均能满足性能目标要求。

关键词：钢桁架长悬臂钢筋混凝土筒体应力集中偏心受拉

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深圳朗峻广场项目复杂高层结构设计

建筑结构 2024年第11期54卷 46-52页

作者：林超伟王兴法周云吴震高义奇邓波柏涛国际工程设计顾问(深圳)有限公司深圳518031 广州大学土木工程学院广州510006 深圳市清华苑建筑与规划设计研究有限公司深圳518054

朗峻广场项目是多个整体建筑体块错落叠合而成的复杂建筑,其造型独特,具有45m跨度刚性连接连体、斜撑转换、竖向构件收进和大悬挑等特征,结构采用框架-多筒体剪力墙体系。阐述了刚性连体构成、转换结构的设计选型与思路,重点介绍了筒体... 详细信息

朗峻广场项目是多个整体建筑体块错落叠合而成的复杂建筑,其造型独特,具有45m跨度刚性连接连体、斜撑转换、竖向构件收进和大悬挑等特征,结构采用框架-多筒体剪力墙体系。阐述了刚性连体构成、转换结构的设计选型与思路,重点介绍了筒体剪力墙墙肢的关键设计要点。此外,根据项目特点确定结构的性能目标,提出了小震设计参数结果的合理提取方法和中震的设计原则,复核结构在大震下的抗震性能并根据结果采取适宜的抗震措施。结果表明本工程结构具有较好的抗震性能,采用的设计方法可行。

关键词：复杂高层结构框架-多筒体剪力墙体系筒体收进复杂连接转换结构抗震性能

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某带穿层斜柱双筒体超限高层结构设计

建筑结构 2024年第4期54卷 86-91页

作者：高义奇林超伟王兴法洪伯聪邱裕绵柏涛国际工程设计顾问(深圳)有限公司深圳518031 深圳市柏涛蓝森国际建筑设计有限公司深圳518053

仁恒世纪大厦为框架-双筒体结构,建筑高度198m,结构平面呈哑铃状,属于具有扭转不规则、楼板不连续、局部不规则(局部穿层柱、个别构件错层)、斜柱托换等一般不规则项的超限高层建筑。介绍了工程结构特点和整体抗震性能化设计过程。论述... 详细信息

仁恒世纪大厦为框架-双筒体结构,建筑高度198m,结构平面呈哑铃状,属于具有扭转不规则、楼板不连续、局部不规则(局部穿层柱、个别构件错层)、斜柱托换等一般不规则项的超限高层建筑。介绍了工程结构特点和整体抗震性能化设计过程。论述了嵌固端选择、多角度地震输入、跨层斜板及穿层斜柱受力分析等设计重难点。结果表明:本工程采用的框架-双筒体结构具有良好的抗震性能;设计时将绝对嵌固端和名义嵌固端均设置在基础顶是合适的;塔楼双筒体布置并未导致明显的强弱轴,多角度地震输入的结构响应接近;裙楼跨层斜板对结构整体受力影响较小;穿层斜柱不会发生屈曲稳定破坏,通过构造加强后斜柱拉梁的设计安全可靠。

关键词：仁恒世纪大厦超高层建筑双筒体多角度地震输入跨层斜板穿层柱斜柱

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深圳帝豪金融大厦超限高层结构设计

建筑结构 2023年第S2期53卷 7-12页

作者：吴昀泽林超伟方飞虎高义奇刘红星柏涛国际工程设计顾问(深圳)有限公司深圳518000 深圳市柏涛蓝森国际建筑设计有限公司深圳518000

帝豪金融大厦为框架-筒体结构,塔楼建筑高度199.92m,结构平面及筒体形状均呈Z形,为扭转不规则、细腰平面、尺寸突变(悬挑超过4m)、局部不规则等一般不规则项的超限超高建筑。结合建筑造型带来的结构特点,在整体性能化设计的基础上有针... 详细信息

帝豪金融大厦为框架-筒体结构,塔楼建筑高度199.92m,结构平面及筒体形状均呈Z形,为扭转不规则、细腰平面、尺寸突变(悬挑超过4m)、局部不规则等一般不规则项的超限超高建筑。结合建筑造型带来的结构特点,在整体性能化设计的基础上有针对地考察了不同地震输入角对Z形平面结构抗震性能的影响、深入分析揭示Z形平面腰部连接楼盖的受力特点,及对变截面柱实现上部两根框架柱、下部一根框架柱的合二为一托换进行了有限元分析。结果表明,本工程结构整体与局部均能满足抗震要求,研究方法可供类似项目参考。

关键词：不同地震输入角 Z形平面及筒体平面细腰 Y形柱

长沙国际会议中心大跨钢桁架受力性能分析与设计

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建筑结构 2023年第4期53卷 93-100页

作者：高义奇林超伟刘红星方飞虎吴昀泽柏涛国际工程设计顾问(深圳)有限公司深圳518031 深圳市柏涛蓝森国际建筑设计有限公司深圳518053

从楼盖结构选型、节点设计等方面阐述了长沙国际会议中心75m大跨钢桁架的设计要点,采用有限元模拟方法对竖向荷载下钢桁架极限承载力、楼板刚度及温度作用对钢桁架受力的影响进行了分析,同时对楼盖舒适度评估等设计重难点进行研究。结... 详细信息

从楼盖结构选型、节点设计等方面阐述了长沙国际会议中心75m大跨钢桁架的设计要点,采用有限元模拟方法对竖向荷载下钢桁架极限承载力、楼板刚度及温度作用对钢桁架受力的影响进行了分析,同时对楼盖舒适度评估等设计重难点进行研究。结果表明,通过调整构件安装次序可使桁架构件内力得到合理重分配,局部构件屈服后钢桁架整体仍有较大的承载能力和变形能力,混凝土楼板对钢桁架受力的影响主要限于与楼板直接接触的桁架上弦。大跨楼盖能满足正常使用舒适度要求,相关技术研究成果可供类似工程参考。

关键词：长沙国际会议中心钢桁架大跨楼盖极限承载力楼板刚度温度作用楼盖舒适度