首页期刊导航|钢结构
期刊信息/Journal information
钢结构
钢结构

刘志军

月刊

1007-9963

gjig@periodicals.net.cn；gjg@chinajournal.net.cn

010-82227237/8043/8927

100088

北京海淀区西土城路33号

钢结构/Journal Steel Construction北大核心
查看更多>>本刊是由中国钢铁工业协会主管、中国钢结构协会和中治集团建筑研究总院联合主办的钢结构领域综合性科技期刊，1986年创刊，国内外公开发行。一直以导向性、针对性、实用性、创新性为办刊宗旨，刊载论文全方位展示钢结构在我国现代建筑技术发展中的重要地位和作用；注重理论与实际并重，先进性与实用性共举；体现国家建筑技术政策，引导国内钢结构技术的发展。快速增长的读者群涵盖钢结构科研、设计、制作、施工、教育各领域。
正式出版
收录年代

    钢-超高性能混凝土(UHPC)组合梁国内外研究与应用现状

    杨荔波
    1-14页
    查看更多>>摘要：随着工程新材料的突破性发展，高性能材料在土木工程领域的合理应用与结构形式的发展成为钢-混凝土组合梁创新的重要途径。钢-超高性能混凝土(UHPC)组合梁具有优异的受力性能、耐久性能，为我国土木工程结构的创新发展提供了良好途径和解决办法。为了促进中国桥梁工程向轻量化、高性能化、装配化、可持续化、智能化方向的转型升级，结合钢-UHPC组合梁的工程应用现状、受力性能、剪力连接件力学行为三个方面的国内外研究与应用现状，对钢-UHPC组合梁的主要研究进展和未来发展方向进行了分析。首先梳理了钢-UHPC 组合梁在国内外桥梁建设领域的工程应用现状，从中小跨径简支梁桥和连续梁桥到跨径超千米的悬索桥和斜拉桥等均有钢-UHPC组合梁的身影，分析表明:随着低碳建筑在全球的兴起以及我国"交通强国"战略的提出，钢-UHPC 组合梁桥也将迎来巨大的发展机遇。其次总结了钢-UHPC 组合梁在正弯矩和负弯矩作用下的受力性能、受弯性能计算理论及有限元模拟方法方面的研究进展，分析表明:钢-UHPC 组合梁的应用可显著提升结构的抗裂性能、受弯承载能力及抗弯刚度，有利于降低结构自重、实现装配化施工，促进高性能工程结构的进一步发展。之后分别探讨了普通栓钉抗剪连接件、短栓钉抗剪连接件、大直径抗剪连接件、群钉布置的栓钉抗剪连接件、开孔钢板抗剪连接件以及螺栓抗剪连接件等剪力连接件的研究现状，分析表明:合理地选用和设计剪力连接件可兼顾不同工程背景下钢-UHPC组合梁对界面连接可靠度和 UHPC材料高效利用的共同需求。目前国内外对钢-UHPC组合梁的工作机理、受力性能、剪力连接件的研究虽已逐渐开展，但是系统性不足、仍应围绕基本理论、设计方法等开展深入的系统研究，以满足钢-UHPC组合梁大量工程应用需求。最后对钢-UHPC 组合梁受力性能研究和设计理论、高强钢-UHPC组合梁研究、新型剪力连接件受力性能研究以及钢-UHPC 组合梁智能设计研究面临的关键问题、主要挑战及未来发展趋势进行了展望，以期对中国桥梁工程的学术研究与工程应用的发展方向提供创新思路。

    钢-UHPC组合梁工程应用受力性能剪力连接件综述分析

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    大跨度双筒网壳结构的风振响应分析

    蔡春毅王孟鸿禹豪
    15-23页
    查看更多>>摘要：以河南省某干煤棚大跨双筒网壳结构为研究对象，通过大涡模拟和结构响应计算，研究大跨双筒网壳结构抗风性能及风致破坏风速。大跨度空间结构作为柔性体系对风荷载的作用比较敏感，容易受到非平稳强风的影响而发生振动，导致结构发生破坏甚至倒塌。故通过模拟生成非平稳脉动风对大跨空间结构进行风振响应分析，为结构抗风措施研究提供依据。首先，依据干煤棚的实际工程参数对结构进行建模，采用 ANSYS ICEM CFD 和 SAP 2000 软件，选取非结构化网格划分，同时为确保模拟精度将入流面分为 9 个区域，用MATLAB软件结合谐波叠加法并通过快速傅里叶变换(FFT)模拟得到非平稳脉动风，叠加时变平均风后得到入流面区域的非平稳强风。其次，利用 FLUENT模拟结构在平均风压下 5 个不同风向角的风压分布，得到建筑表面的风压值，从而确定结构破坏的最不利风向角，在 SAP 2000 中通过非线性静力弹塑性分析(Pushover 法)结构变形情况并结合其风压分布综合确定结构关键区域。最后，利用大涡模拟法(LES)模拟最不利风向角下非平稳强风作用在结构的情况，通过获取关键区域内关键节点的风压时程进一步计算得到节点风荷载时程。对风振响应等数据进行分析确定结构破坏情况，研究其抗风极限承载力，从而获得使结构破坏的抗风极限风速。将模拟结果与结构实际破坏情况进行对比，发现破坏情况相同，表明本文模型的模拟是可靠的。经模拟结果确定，90°为大跨双筒网壳结构最不利风向角，结构中部区域为最不利位置，通过对位移时程的分析，确定结构 y方向上的水平位移是导致结构破坏的关键;在瞬时风速达到 80 m/s的情况下结构达到抗风极限承载力。

    非平稳脉动风的模拟风振响应大涡模拟法

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    钢管柱-剪力墙转换节点抗震性能的数值模拟

    胡亮杨子明詹旭陈驹...
    24-33页
    查看更多>>摘要：为探讨轴向压力和低周往复荷载双重作用下，不同高度混凝土内填充的钢管柱的抗震性能，将有限元模型和试验结果进行比较，验证了有限元建模方法的准确性。基于已验证的有限元模型，围绕滞回曲线、骨架曲线、初始刚度和刚度退化曲线、能量耗能能力，探究核心混凝土高度、核心混凝土强度、外钢管的钢材强度、轴压比和构件的径厚比等参数对钢管柱抗震性能的影响。结果表明:1)核心混凝土的高度对钢管柱的抗震性能影响最为显著，填充混凝土高度较低的钢管柱由于混凝土填充量较小，其峰值荷载和失效位移较低;随着混凝土高度从 1/4 钢管柱高度增加到 1/2 钢管柱高度，峰值荷载和失效位移显著提高，循环加载总次数也明显增加，因此，在设计钢管柱时，应特别关注混凝土的填充高度，以确保足够的抗震性能;2)核心混凝土和钢材的强度对抗震性能的影响较小，高强度混凝土和钢材不会显著增加钢管柱的初始刚度，即在一定范围内，可以选择不同的混凝土和钢材材料，而不会对抗震性能产生重大影响，但实际工程中，仍然需要根据具体情况选择合适的材料以满足强度和刚度要求;3)轴压比和构件径厚比的增加可以在一定程度上提高抗震性能，特别是对耗能能力有积极影响，增加轴压比可以提高钢管柱的承载能力，而增加构件的径厚比可以增加钢管柱的刚度，从而增加其抗震性能，因此，在实际设计中，需要综合考虑这两个参数以优化钢管柱的抗震性能。

    钢管柱混凝土抗震性能数值分析

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    无肋H型弯扭铝合金构件轴压力学性能研究

    孙国军秦太晏吴金志罗强...
    34-42页
    查看更多>>摘要：为了研究无肋 H型弯扭铝合金构件的轴压力学性能，对 1 根 H 型弯扭铝合金构件进行了轴压试验。该构件通过 H型截面绕一段圆弧线扫掠扭转得到，截面为 H350×200×10×12，弯曲圆弧半径为 2850 mm，两端截面中心跨度为 2936 mm，两端截面相对扭转角度为 26°，材料为 6061-T6 铝合金型材，边界条件为两端铰接。首先为了获得无肋 H型弯扭铝合金构件精确几何模型，对构件整体进行三维扫描，得到了构件外表面云点数据，将云点数据与理想几何模型进行对比发现:整体几何偏差大部分控制在 3 mm以内，但构件上翼缘厚度和宽度均不同程度小于理想几何模型;然后通过轴压试验得到了轴压构件的荷载-位移曲线、荷载-应变曲线及破坏模式，该H型弯扭铝合金构件极限承载力为 313 kN，在构件的下翼缘和靠近下翼缘的腹板处出现严重波曲变形;最后根据三维扫描数据逆处理得到构件精确几何模型，在此基础上通过ABAQUS建立了有限元模型，通过数值分析得到了构件的应力发展变化规律及失效机理，铝合金构件的破坏模式、荷载-位移曲线和荷载-应变曲线均与试验吻合较好，验证了有限元模拟的可靠性，在达到极限承载力之前构件下翼缘和腹板大面积受压屈服进入塑性，构件整体发生弯扭屈曲失稳破坏。

    无肋H型弯扭铝合金构件轴压性能破坏模式极限承载力

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    建筑膜结构全生命周期碳排放量核算及减排策略研究

    张营营赵紫昂徐俊豪杨彬...
    43-51页
    查看更多>>摘要：膜结构具有绿色环保、可持续发展的优势，是我国实现建筑领域节能减排的重要研究方向。国内外暂无对于建筑膜结构的碳迹追踪、碳排放核算以及碳排放因子统计等方面的研究。基于上述背景，该研究旨在提出建筑膜结构全生命周期碳排放计算策略，并分析影响排放的关键因素。通过采用综合性的碳排放评估方法，结合生命周期评估方法(Life Cycle Assessment，LCA)和碳源追踪计算，对某典型建筑膜结构的全生命周期进行了详细研究，并建立不同阶段的碳排放计算模型来核算各个阶段的碳排放量。研究表明，在该膜结构工程中膜材生产阶段所产生的碳排放量为 8621。61 kgCO2e，占比为 79。75%，是结构全寿命周期内的主要碳排放来源;其次是施工阶段，占比为 16。53%，运输阶段和服役拆除阶段占比较少;建议膜结构应进一步在生产阶段优化生产工艺，采用节能技术和设备、可再生能源，减少材料生产过程中的碳排放。

    建筑膜结构碳排放量生命周期分析减排策略

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    超高层转换层钢桁架施工关键技术

    吴胜辉李永轩刘军傅志华...
    52-59页
    查看更多>>摘要：杭州西站项目超高层建筑转换层采用钢桁架型钢混凝土结构，其钢桁架施工质量对结构长期性能至关重要。为保障钢桁架施工精确控制，从三个方面开展钢桁架施工关键技术研究。首先，以钢结构分段重量、吊臂、吊重等为基本参数，通过分析吊重选择合适塔吊型号;理论分析堆载校核地下室顶板承载能力;基于四边简支双向板荷载分布影响，分析行车路线中地下室顶板最不利状态下承载能力，进而明确场地荷载部署，确保钢结构吊运能力满足要求。其次，通过建立钢结构三维模型将复杂结构可视化，检查封闭舱室判断浇筑施工难度。原方案中桁架层柱截面因多道腹板、横隔板交错形成了两层封闭舱室，且设计采用先封闭舱室注浆、后其他型钢混凝土结构统一浇筑的二次浇筑施工方法。基于深化的三维模型，以提高浇筑质量为原则，提出了钢柱横隔板顶面开设浇筑孔、内层舱室腹板开设流通孔，外层舱室不封闭而改为缀板连接，从而大大减小封闭空间;同时，基于扩大的横隔板孔洞，提出了改变混凝土流向的浇筑方案，以从上而下的一次性浇筑替代原有的先封闭压浆后支模浇筑的二次浇筑方案，优化钢结构构造保证浇筑成型。最后，结合塔吊吊装能力，设计桁架层施工安装流程。基于桁架安装流程，分析影响跨中变形影响因素;针对流程中关键参数跨中预拱度进行分析计算。胎架初始预设高度应由 3 部分位移组成，分别为有胎架支撑条件时半片桁架自重引起的跨中下挠、焊接完成拆除胎架后整体桁架因自重引起的跨中下挠和结构设计中考虑钢筋混凝土时设置的跨中预拱。采用 ABAQUS建立三维实体非线性有限元模型，分别针对前述关键施工流程，计算考虑支撑刚度的施工状态下 16。2 m 跨径桁架层结构受力变形。结果显示:架设半侧桁架时，结构跨中挠度最大为 6。41 mm;当拆除胎架后，结构跨中进一步下挠 1。53 mm。为此，基于有限元计算结果，明确预拱值取值 24。1 mm，约为跨径的 1。5/1000。

    超高层转换层钢桁架吊运钢结构安装数值模拟

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    空间扭曲结构钢桥的制造工艺

    袁硕李峰蔡明张丁文...
    60-64页
    查看更多>>摘要：随着人们生活水平的提高，以及公园城市概念的提出，对建筑景观的需求日益提升，越来越多的城市景观桥梁也随之出现，钢桥的空间造型呈现出复杂化的趋势，受其复杂的受力情况影响，往往伴随着特厚板(60 mm 以上)压型等制造问题，故空间扭曲结构钢桥制作工艺值得深入探索。西一线跨绛溪河大桥位于成都绛溪河上，大桥采用三跨连续下承式梁拱组合体系钢桥，跨径为(55+175+55)m，宽 51 m，平面位于半径 R=400 m 圆曲线上，边纵梁及拱肋呈空间扭曲形态，极不规则，空间构型完全由建筑景观决定，并不存在常规意义上的拱轴线，拱肋与边纵梁浑然一体，中心桩号处拱顶距桥面 30 m，北侧拱肋内倾角度约 47。69°，南侧拱肋内倾角度约 24。85°，两拱于跨中交汇，结合段长度为 14 m，拱间无其他横向联系。南、北拱肋采用单箱单室钢箱结构，以拱顶结合段为界，两拱小里程侧均为四边形断面，大里程侧均为五边形断面，拱肋空间形态十分复杂，除拱顶结合段壁板为单曲面，其余均为扭曲的双曲面板。在拱梁结合段造型最复杂区域，钢板最厚处达 80 mm，两钢板夹角为 22°，作为钢结构景观桥梁，本项目空间扭曲结构特征明显，钢板厚度大，故以此项目为依托进行研究具有借鉴意义。项目初期调研厚钢板主要压型方式为热压及冷压两种方式，因其制作模具成本太高以及加热对钢板性能的影响，最终项目采用趋势分析法+火矫的成型工艺以达到设计造型。具体工艺如下:首先采用三维软件分析压型钢板的曲率趋势划分压型分割区，再将压型分割区按照 50～100 mm 间距等分绘制压型控制线，并标记压型方向，用大吨位压力机压制压型线，伴随检验样板检查钢板曲率是否满足。合格后将钢板转至立式胎架火矫精调合格后转至组装区。组装前应根据钢桥线形制作胎架，胎架基础要有足够的承载力，防止在组装的过程中胎架发生沉降等现象，同时胎架要有足够的刚性以支撑钢桥。胎架支撑密度与隔板间距相同，胎架需要连续制作。因其为不规则形状，故壁板板肋要在壁板与隔板组装后再组装，同时钢梁需在胎架上焊接完成后，根据其环口匹配情况做适当修整以保证其造型的连续性。根据此工艺制造的西一线跨绛溪河大桥避免了模具制作，压型工序可以形成系统化流水施工，大大节省了模具制作费用，节省了施工周期，且成桥后线形美观，可为类似钢结构工程施工提供一定的借鉴。

    空间扭曲结构双曲面制作技术压型

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    如何理解非钢板墙不宜承担竖向荷载

    童根树
    65-67页
    查看更多>>摘要：GB 50017-2017《钢结构设计标准》针对钢板墙会提出不承担重力荷载的要求。但实际项目中难以做到不承担竖向荷载，这一要求阻碍了钢板墙的应用。为此，对钢板墙、人字撑、交叉支撑和防屈曲支撑进行了分析，指出这些抗侧力构件承担的重力荷载在抗震弹塑性过程中都会出现卸载现象，在设计时事先不考虑其承担竖向荷载是为了保证两侧立柱截面和钢梁尺寸足够，以承接在弹塑性响应过程中的重力往立柱重分布。这一解读为钢板墙设计提供了补充设计要求，也为钢板墙的应用增添了信心。

    钢板墙内力重分布缺陷因子

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    柱翼缘与底板必须采用全熔透焊吗?

    王宇明邹安宇
    68页
      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据