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        鋼結構技術發展現狀

        2019-07-30 23

          

          在高層、超高層鋼結構領域,目前的研究已經取得了一定的技術進展,建立了較完整的高層鋼結構分析理論,形成了高層鋼結構成套技術,主要包括以下幾個方面:

          (1)焊接柱殘余應力及穩定性研究。目前對高層鋼結構中常用的厚板柱殘余應力已進行了較完善的研究。部分文獻給出了厚板焊接箱形截面和H形截面殘余應力的實測結果。給出了采用改進數值積分法進行計算厚板柱考慮殘余應力影響的穩定極限承載力的方法。

          (2)構件恢復力模型研究。在反復荷載作用下,鋼材、梁柱構件、梁柱剛性節點、半剛性節點及節點域恢復力模型的研究已經比較成熟。基于損傷累積的鋼材滯回模型、鋼構件平面及空間滯回模型、焊縫滯回模型和焊接節點滯回模型的提出具有原創性,開辟了滯回模型理論分析的嶄新途徑。

          (3)樂山鋼結構框架體系統一非線性分析理論研究。鋼框架體系進行非線性分析時,在計算模型中有梁單元、柱單元、支撐單元、節點域單元、半剛性連接單元等,結構位移未知數量較多,計算工作量龐大。為了減少框架分析時的未知數量,將梁單元、半剛性連接單元和節點域單元組合成擴大梁單元;將柱單元和節點域單元組合成擴大柱單元,并由此提出鋼結構框架體系統一非線性分析理論。提出的統一非線性理論可用于靜力荷載如風荷載,也可用于動力荷載如地震作用。

          (4)較完善的鋼結構抗震設計方法。為了充分利用鋼結構延性好的特點,提出了基于延性的鋼結構抗震設計方法的建議。鋼結構按體系、節點和構件延性能力的不同,分成Ⅰ~Ⅳ個延性類別,根據“小震-延性”的設計原理,合理確定不同的小震水平,進行“小震不壞、大震不倒”的驗算。

        樂山鋼結構

          (5)較系統的鋼結構框架體系整體穩定分析理論研究。樂山鋼結構框架體系整體穩定分析理論研究是鋼結構高等分析和設計方法的理論基礎。提出了考慮結構初始缺陷、節點半剛性和節點域變形影響的雙非線性分析方法,能夠較精確地計算框架結構整體穩定極限承載力。

          (6)火災下鋼框架整體非線性分析理論。火災下鋼結構的非線性分析除需考慮幾何非線性和由應力引起的材料非線性外,還需考慮由溫度引起的材料非線性。已提出火災下鋼構件內升溫的實用計算公式,建立了結構鋼材、連接材料和耐火鋼的高溫性能參數計算公式、各類鋼結構基本構件抗火極限承載力的驗算公式以及考慮結構整體作用的鋼結構抗火設計方法等,較完整地建立了現代鋼結構抗火設計理論。

          (7)在地震作用下考慮損傷、損傷累積和裂縫效應分析理論的研究。在基于損傷累積的鋼材、構件和節點的滯回模型的基礎上,對具有損傷的空間鋼框架結構的抗震反應進行了分析,并得到了振動臺模擬地震試驗的驗證。建議鋼框架結構的抗震分析方法具有以下特點:1)能夠考慮損傷累積和裂紋效應的影響;2)能夠計算構件截面各點在強地震作用下的損傷情況和構件的等效損傷變量;3)能夠計算裂縫產生的時間、部位及其開展;4)能夠對鋼框架結構遭受多次地震包括強烈主震后的繼續強烈余震時的情況作真實的反應分析。

          (8)結構振動控制技術的研究。高層、超高層鋼結構振動控制的研究已取得理論和技術上的系列成果,包括基礎隔震裝置、各種消能阻尼器、調頻質量阻尼器、防屈曲支撐等,都已成功地用于實際工程中[28-30]。

          

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