钢管约束混凝土结构技术研究与应用二-兰州大学土木工程与力学学院
钢管混凝土柱-钢梁环板节点抗剪性能数值模拟
钢管混凝土柱-钢梁环板节点抗剪性能数值模拟
史艳莉;谢娜;王文达;张鹏鹏
【期刊名称】《土木工程与管理学报》
【年(卷),期】2011(028)003
【摘要】为了研究钢管混凝土柱-钢梁环板节点的抗剪性能,采用ABAQUS软件对节点进行了数值模拟.通过对大量的典型算例进行数值模拟,验证模型的合理性.在此基础上,依据规范所规定的节点设计的一般原则,建立钢管混凝土柱-钢梁环板节点的有限元典型试件模型,并对该模型进行单调加载下的全过程分析.依据所得到的有限元数值模拟结果,分析节点宏观的破坏形态以及微观的剪力-剪切变形关系,以此来明晰节点的受剪机理,从而为抗剪设计提供一定的依据.
【总页数】5页(P183-187)
【作者】史艳莉;谢娜;王文达;张鹏鹏
【作者单位】兰州理工大学土木工程学院,甘肃兰州730050;兰州理工大学土木工程学院,甘肃兰州730050;兰州理工大学土木工程学院,甘肃兰州730050;兰州理工大学土木工程学院,甘肃兰州730050
【正文语种】中文
【中图分类】TU398+.9
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5.方钢管混凝土柱与钢梁的外肋环板节点抗震性能试验研究 [J], 苗纪奎;陈志华;姜忻良;李黎明
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钢管约束型钢混凝土柱火作用下受力性能分析
钢管约束型钢混凝土柱火作用下受力性能分析
王尚;王卫永;刘界鹏
【期刊名称】《钢结构》
【年(卷),期】2017(032)001
【摘要】为了得到火作用下钢管约束型钢混凝土柱的抗火性能,采用有限元软件ABAQUS建立钢管约束型钢混凝土柱有限元模型、分析ISO-834标准升温条件下构件的温度场分布和耐火极限.研究截面尺寸、荷载比、长细比等因素对构件耐火极限的影响规律.采用试验数据对分析结果进行验证,吻合较好.
【总页数】5页(P100-104)
【作者】王尚;王卫永;刘界鹏
【作者单位】重庆大学土木工程学院,重庆400045;重庆大学土木工程学院,重庆400045;重庆大学山地城镇建设与新技术教育部重点实验室,重庆400045;重庆大学土木工程学院,重庆400045;重庆大学山地城镇建设与新技术教育部重点实验室,重庆400045
【正文语种】中文
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大型复杂钢结构施工力学及控制新技术的研究与工程应用_郭彦林
2011 年 1 月施工技术第40卷第1期CONSTRUCTION TECHNOLOGY 47大型复杂钢结构施工力学及控制新技术的研究与工程应用郭彦林1，田广宇1，周绪红2，陈国栋3(1.清华大学土木水利学院，北京100084; 2. 兰州大学土木工程与力学学院，甘肃兰州730000;3. 浙江精工钢结构有限公司，上海200233)［摘要］随着我国钢材产量持续位居世界首位，钢结构在建筑工程中的应用越来越广泛。
特别是大型公共建筑领域，涌现出大量复杂钢结构工程。
它们对施工力学分析和控制技术提出了多方面挑战，尤其表现在三维动态变形预调技术的发展，整体提升、落架、起扳、滑移、张拉技术的信息化应用，面向建筑全生命周期结构设计理念的实现以及对施工误差、施工环境温度、焊缝收缩、混凝土收缩徐变等影响成型结构性能的因素的控制研究上。
这些技术难点，必须通过能够在时间域和空间域进行协同时变分析的一体化系统来解决。
结合国内外具有代表性的大型复杂钢结构工程，阐述了一体化协同时变分析系统在解决上述施工力学和控制问题时的原理、方法以及其中的新算法、新技术，为今后的工程建设提供参考。
［关键词］施工力学; 施工控制; 一体化协同时变系统; 大型复杂钢结构［中图分类号］TU391; TU74［文献标识码］A［文章编号］1002-8498(2011)01-0047-09Application and Research of Construction Mechanics and New Control Technology in Large and Complex Steel Structures ConstructionGuo Yanlin1，Tian Guangyu1，Zhou Xuhong2，Chen Guodong3(1.School of Civil Engineering，Tsinghua University，Beijing100084，China;2. School of Civil Engineering and Mechanics，Lanzhou University，Lanzhou，Gansu730000，China;3. Zhejiang Jinggong Steel Building Co. ，Ltd. ，Shanghai200233，China)Abstract:With the capacity of steel production in China continuing to be the top of the world，steel structures are used more and more widely in buildings. Especially in large public buildings，lots of complex steel structures come forth. They challenge construction mechanics and control technologies in many aspects，particularly in development of 3-D dynamic pre-set construction deformation technique，informational application of integrated lifting，dismantling，pulling，slipping，tension technique，realization of full-life-oriented structural design，control criteria of construction deviation，influence of construction environment temperature，welding deformation and concrete's shrinkage-creep and so on. These problems have to be solved by integrated cooperative time-variation analysis system involved in space domain.Taking typical large complex steel structures home and abroad as examples，the authors point out theories and methods of integrated cooperative time-variation analysis system to solve problems above and introduces the new algorithm and FE element， which can provide reference for further construction analysis of projects.Key words:construction mechanics; construction control; integrated cooperative time-variation system;large complex steel structures随着我国钢材产量持续位于世界首位，钢结构在大型公共建筑领域得到了广泛的应用，在高层结［收稿日期］2010-11-10 ［作者简介］郭彦林，清华大学土木水利学院土木工程系教授，博士生导师，北京100084，电话: ( 010 ) 62796859，E-mail: gyl @ mail. tsinghua. edu. cn构领域，出现了CCTV新台址主楼、深圳证券大厦这种大悬挑结构;在大跨度结构领域，既有国家体育场“鸟巢”、深圳湾体育中心、深圳大运体育中心等造型独特的刚性结构，又有佛山世纪莲体育场、深圳宝安体育场等由拉索构成的柔性结构。
兰州大学22春“土木工程”《钢结构》作业考核题库高频考点版(参考答案)试题号2
兰州大学22春“土木工程”《钢结构》作业考核题库高频考点版（参考答案）一.综合考核(共50题)1.主次梁间的连接形式有()。
A.叠接B.平接C.降低连接D.提高连接参考答案：ABC2.铰接框架横梁与柱子铰接，适用于吊车起重量不很大的轻型维护结构。
()A.正确B.错误参考答案：A3.选择翼缘宽度和厚度时一般取翼缘宽度为10mm的倍数，厚度取2mm的倍数，且不小于8mm。
()A.正确B.错误参考答案：A4.钢结构的震害主要有节点连接的破坏、构件的破坏以及结构的整体倒塌三种形式。
()A.正确B.错误参考答案：A5.(静力荷载作用下)工字形截面梁的截面部分塑性发展系数为()。
A.rx=1.0，ry=1.0B.rx=1.05，ry=1.2C.rx=1.2，ry=1.05D.rx=1.05，ry=1.05参考答案：B6.纵向水平支撑提高屋架平面内(横向)抗弯刚度，使框架协同工作，形成空间整体性，减少横向水平荷载作用的变形。
()A.正确B.错误参考答案：A7.实腹式轴心受拉构件计算的内容包括()。
A.强度B.强度和整体稳定性C.强度、局部稳定和整体稳定D.强度、刚度(长细比)参考答案：D8.次梁和主梁的连接形式按其连接相对位置的不同，可分为叠接和平接。
()A.正确B.错误参考答案：A9.在结构设计中，失效概率Pf与可靠指标β的关系为()。
A.Pf越大，β越大，结构可靠性越差B.Pf越大，β越小，结构可靠性越差C.Pf越大，β越小，结构越可靠D.Pf越大，β越大，结构越可靠参考答案：B10.侧面角焊缝主要承受剪应力。
()A.正确B.错误参考答案：A11.厚钢板常用做大型梁、柱等实腹式构件的翼缘和腹板，以及节点板等。
()A.正确B.错误参考答案：A12.梁和柱的连接方式有()。
A.铰接B.刚性连接C.半刚性连接D.柔性连接参考答案：ABC13.高强度螺栓群在扭矩。
剪力共同作用时的抗剪计算方法与普通螺栓群相同，但应采用高强度螺栓承载力设计值进行计算。
兰州大学22春“土木工程”《结构力学》期末考试高频考点版(带答案)试卷号：2
兰州大学22春“土木工程”《结构力学》期末考试高频考点版（带答案）一.综合考核(共50题)1.用力矩分配法计算图116梁时，结点B的不平衡力矩的绝对值为()K·NmA、28B、24C、4D、8参考答案：C2.图79所示梁C点的竖向位移为()A、AB、BC、CD、D参考答案：B3.图32多跨梁C截面的弯矩为()A、M/4B、M/2C、3M/4D、3M/2参考答案：B4.图25梁中的轴力()A、全部为拉力B、为零C、全部为压力D、部分为拉力，部分为压力参考答案：C5.在常用超静定干系结构中，不能用位移法求解的结构是()A、桁架B、拱C、组合结构D、均可求解参考答案：D6.图14体系属于几何不变体系。
()A、错误B、正确参考答案：A7.图48结构M图的形状是()A、AB、BC、CD、D参考答案：A8.图4属于()A、几何不变体系，且无多余约束B、几何瞬变体系C、几何不变体系，且有多余约束D、几何可变体系但W<0参考答案：B9.图42桁架有()根零杆A、3B、9C、5D、6参考答案：B10.水平梁上某截面剪力影响线载该截面左、右影响量绝对值之和为1。
()A、错误B、正确参考答案：B11.当组成刚架的各杆的轴线和外力都在同一平面时，称作平面刚架。
()A、错误B、正确参考答案：B12.图56桁架，当移动荷载p在下弦移动时，杆54的轴力恒为()A、-PB、0C、P/2D、P参考答案：B13.力法的基本结构是()A、静定结构B、超静定结构C、单跨超静定梁D、多跨超静定梁参考答案：A14.图47结构中MCA和QCB为()A、MCA=0，QCB=+m/lB、MCA=m(左边受拉)，QCB=0C、MCA=0，QCB=-m/lD、MCA=m(左边受拉)，QCB=-m/l参考答案：B15.图49桁架a的轴力(以拉力为正)为()A、AB、BC、CD、D参考答案：D16.图49桁架a的轴力(以拉力为正)为()A、AB、BC、CD、D参考答案：D17.用机动法作静定结构内力(反力)影响线的理论依据是刚体系的虚功原理，是将作影响线的静力问题转化为作虚位移图的几何问题。
兰州大学土木工程与力学学院研究生考试真题
兰州大学土木工程与力学学院研究生考试真题一、选择题在土木工程中，下列哪项不是结构分析的主要目的？A. 确定结构的承载能力B. 评估结构的变形情况C. 优化结构的设计方案D. 预测结构的使用寿命关于弹性力学，以下哪项描述是错误的？A. 弹性力学研究物体在外力作用下的变形和应力分布B. 弹性力学中，物体变形后能够完全恢复原来的形状和尺寸C. 弹性模量是描述材料弹性性能的重要参数D. 弹性力学不考虑材料的时间效应在土力学中，土的抗剪强度主要由哪项参数决定？A. 土的密度B. 土的含水量C. 土的内摩擦角D. 土的压缩模量钢筋混凝土结构中，混凝土的主要作用是什么？A. 提供结构的承载能力B. 保护钢筋免受腐蚀C. 增加结构的刚度D. 提高结构的耐久性下列哪种材料属于土木工程中常用的复合材料？A. 砖B. 木材C. 钢筋混凝土D. 玻璃纤维增强塑料二、填空题在土木工程中，结构的承载能力是指结构在承受______和______作用下，保持正常工作状态的能力。
弹性力学中，应力与应变之间的关系通常用______来描述。
土的______和______是评估土体力学性质的两个重要参数。
钢筋混凝土结构中，钢筋与混凝土之间的______是保证结构整体性能的关键。
土木工程中常用的结构分析方法包括______、______和有限元法等。
三、简答题请简述结构分析在土木工程中的重要性。
弹性力学的基本假设有哪些？请简要说明。
钢筋混凝土结构中，混凝土与钢筋各自起到什么作用？它们之间是如何相互作用的？土力学中，如何评估土的抗剪强度？请列举至少两种常用的方法。
在土木工程中，为什么需要对结构进行动力分析？动力分析的主要内容是什么？。
兰大《工程力学(II)(材料)》平时作业离线任务
兰大《工程力学(II)(材料)》平时作业离
线任务
任务背景
"工程力学(II)(材料)"是兰州大学工程学院的一门重要课程，旨在帮助学生理解材料的力学性质和行为。
为了提高学生对课程内容的掌握和应用能力，教师经常布置平时作业离线任务。
任务目标
1. 理解课程中涉及的关键概念和理论知识。
2. 掌握材料力学的基本计算方法和分析技巧。
3. 培养解决材料力学问题的思维能力和创新能力。
任务要求
1. 所有任务以个人完成为基本要求，禁止抄袭。
2. 每次任务的截止日期将在任务布置时明确通知。
3. 任务完成后，将作业文件提交至指定的在线平台。
4. 任务所涉及的内容会与课程讲解内容对应，提前预和课后复是完成任务的基本要求。
任务安排
在课程进度的不同阶段，将会安排以下离线任务：
1. 练题解析与例题拓展：在掌握了基础的材料力学知识后，通过解析练题并拓展类似的例题来加深理解。
2. 理论应用实践：通过分析实际工程问题并应用所学的理论知识，培养解决问题的能力。
3. 综合应用练：组织学生将课程中所学的知识综合运用到复杂的工程问题中，以提高综合应用能力。
任务评价
任务完成情况将会作为平时成绩的重要组成部分，教师将根据任务完成情况对学生进行评价。
评价标准包括任务提交的及时性、完成任务的准确性和深度、创新思维的展示等因素。
总结
兰州大学《工程力学(II)(材料)》平时作业离线任务旨在通过实践和应用来提高学生对材料力学的理解和掌握能力。
希望同学们能够积极参与任务，将课程知识运用到实际问题中，并通过任务的完成不断提升自己的学习成果。
周绪红20090919钢管约束混凝土
2000 kN 压力 传感器 2500 kN 液压 千斤顶 四联杆
0.6 0.4
ccft-140-3-70
0.2 0.0 0 1
c-140-3-70-a c-140-3-70-c
4
ε /με
ε/εu
2
3
圆钢管约束混凝土延性与钢管混凝土无明显差别
均为剪切破坏
承载力对比
组别 试 件编 号 ccft-133-5-70 c-c-1 c-133-5-70-a c-133-5-70-c ccft-140-3-70 c-c-2 c-140-3-70-a c-140-3-70-c c-133-5-75-a-1 m-c-3 c-133-5-75-a-2 c-133-5-75-a-3 c-133-6-75-a-1 m-c-4 c-133-6-75-a-2 c-133-6-75-a-3 c-140-3-75-a-1 m-c-5 c-140-3-75-a-2 c-140-3-75-a-3 c-160-5-75-a-1 m-c-6 c-160-5-75-a-2 c-160-5-75-a-3 159 5.1 480 139 3.3 420 133 6.1 399 133 5.0 399 139 3.3 420 133 5.0 399
1.302 1.411 1.634
1.455 1.453 1.387 1.206 1.213 1.223 1.406 1.441 1.462 1.451 1.405 1.374
2046 2330
2347
26.6
0.17
2366 2324 2234
21.8
0.21
2267 2275 2120
42.1
0.10
N /kN
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1. 提出新构件和新节点，形成新结构： 提出钢管约束型钢混凝土构件，并将钢管约束钢筋混凝土构件从加固领域引 入新建结构领域；针对新建结构，分别提出了钢管约束钢筋混凝土和钢管约束型 钢混凝土的新型梁柱节点形式；将两种钢管约束混凝土构件及其新型梁柱节点与 传统的结构体系相结合，形成了钢管约束混凝土框架、钢管约束混凝土框架-混 凝土剪力墙/筒体、钢管约束混凝土桥梁等新型结构。 2. 钢管约束混凝土构件的静力性能与设计技术 对钢管约束混凝土的本构关系、轴压力学性能、偏压力学性能进行了系统的 研究。针对两种钢管约束混凝土构件，提出了受钢管约束混凝土的应力-应变关 系模型，提出了短柱轴压承载力和中长柱轴压稳定承载力计算方法，提出了偏压 短柱的截面轴力-弯矩相关技术方法，提出了偏压中长柱的稳定承载力计算方法， 提出了构造措施；解决了国内外缺少钢管约束混凝土构件成套设计技术的问题。 3. 钢管约束混凝土构件的抗震性能与设计技术 对两种钢管约束混凝土构件的抗震性能进行了系统的研究，包括以弯曲破坏
ZL201510293764.9 重庆大学
有效
发明 专利
钢管-开孔端板预埋件设置方法
哈尔滨工 ZL201010608289.7
业大学
有效
发明 专利
圆钢管混凝土柱与钢筋混凝土剪力墙的节点
哈尔滨工
ZL201010608326.4
连接方法
业大学
有效
七、主要完成人情况
周绪红：第一完成人，中国工程院院士，工作单位：重庆大学，完成单位： 重庆大学。在项目中负责研究思路的把握，研究方案与技术路线的制定，以及协 调项目的顺利完成。在该项目研究中投入的工作量占本人总工作量的80%。对本 项目主要创造性贡献包括：提出了钢管约束型钢混凝土构件，将钢管约束钢筋混 凝土构件从加固领域引入新建结构领域；建立了钢管约束钢筋混凝土和钢管约束 型钢混凝土短柱及超短柱的简化受力模型与抗震设计理论；开发了钢管约束型钢 混凝土梁柱节点，阐明了节点剪切受力机理；提出了钢管约束混凝土框架、钢管 约束混凝土框架-混凝土剪力墙/筒体等新型结构体系，建立了钢管约束混凝土结 构的罕遇地震弹塑性分析成套技术。
2007 年开始，项目组成员即在全国推广钢管约束混凝土结构技术，先后在 大连中国石油大厦、哈尔滨科技创新大厦、淮南体育馆、大连奥体中心（体育馆、
体育场、网球场）、黑龙江东极宝塔、哈尔滨投资大厦、海南东软软件园、沈阳
检察院、青岛海天大酒店、惠州华润小径湾酒店、重庆机场 T3 航站楼、重庆中
科大厦、重庆忠县竞技馆等 40 余项工程中得到应用，取得了显著的经济效益和
4. 钢管约束混凝土构件的抗火性能与设计技术 对两种钢管约束混凝土构件的抗火性能进行了系统的研究。提出了火灾下和 火灾后两种钢管约束混凝土构件的受力全过程分析方法，提出了轴压和偏压短柱 及中长柱的火灾下承载力简化计算方法，建立了完整的抗火设计方法，提出了构 造措施；解决了国内外缺少钢管约束混凝土构件抗火设计技术的问题。 5. 钢管约束混凝土结构的节点及整体结构抗震性能与设计技术 对两种钢管约束混凝土结构的梁柱节点及结构体系的抗震性能进行了系统 的研究。建立了梁柱节点核心区的抗震受剪承载力计算方法，建立了钢管约束混 凝土柱-钢梁框架节点区的钢管-混凝土界面受剪承载力计算方法，提出了全面的 节点构造措施；对钢管约束混凝土框架、钢管约束混凝土框架-混凝土剪力墙/筒 体等整体结构进行了深入研究，建立了钢管约束混凝土结构的罕遇地震弹塑性分 析成套技术，提出了结构体系设计方法；解决了钢管约束混凝土用于新建结构时 节点和结构体系设计技术缺失的问题。 本项目的系统研究成果已被我国行业标准《钢管约束混凝土结构技术标准》 （已报批）完整采纳；研究成果获发明专利 8 项，出版学术专著 1 部，发表学术 论文 80 篇（其中论文 42 篇），培养硕士和博士研究生 22 名。
综合效益。
目前，本项目成果已经编制成为国家行业标准《钢管约束混凝土结构技术标
准》，并将于 2018 年内发布。项目组将进一步发挥产学研合作优势，开展技术标
准的宣讲工作，开展更广泛的技术推广工作，将钢管约束混凝土结构这一具有优
越性能和良好效益的新型组合结构推广到更广泛的工程实践中。
Hale Waihona Puke 六、主要知识产权证明目录四、主要完成单位
重庆大学、哈尔滨工业大学、兰州大学为项目主要完成单位。
五、创新推广贡献
与传统的组合结构相比，本项目提出的钢管约束混凝土结构承载力高、抗震 抗火性能好、施工方便，可降低结构竖向承重体系造价约 15%以上，且钢管约束 混凝土柱可解决高层大跨结构底层柱采用钢筋混凝土难以满足抗震要求而采用 钢管混凝土则节点复杂的问题，经济效益和综合效益显著。
知识产权 类别
知识产权具体名称
授权号
权利人
发明专利 有效状态
发明 专利
发明 专利
节点区复式钢管的圆形钢管约束钢筋混凝土 ZL201610036989.0 重庆大学
柱-钢梁框架节点
钢梁贯通式的圆形钢管约束钢筋混凝土柱ZL201610037159.X 重庆大学
钢梁框架节点
有效 有效
发明 专利
钢管约束钢筋混凝土桥墩体系
一、项目名称：钢管约束混凝土结构技术研究与应用 二、申报奖种：科技进步奖 三、项目简介
钢-混凝土组合结构（简称：组合结构）的承载力高、刚度适宜、抗震性能 好、施工效率高、经济和综合效益好，在我国的重点工程中得到了广泛应用。组 合结构的主要形式是钢管混凝土和型钢混凝土，但钢管混凝土存在耐火极限偏低、 与混凝土梁连接复杂、薄壁高强钢管难以应用等问题，而型钢混凝土也存在梁柱 节点复杂、轴压比限值低、框架短柱抗震性能不足等问题。本项目研发的钢管约 束混凝土结构技术（包括两种：钢管约束钢筋混凝土、钢管约束型钢混凝土）， 解决了两种传统组合结构的相关技术难题，为工程师提供了组合结构的第三种选 择，有力地推动了组合结构的发展。
为主的框架中长柱和以剪切破坏为主的框架短柱。提出了考虑钢管约束时变效应 的中长柱滞回曲线纤维模型数值计算方法，分别建立了中长柱和短柱的荷载-变 形恢复力模型，提出了框架柱的抗剪承载力计算公式，提出了轴压比、钢管径厚 比、方钢管设肋等构造措施；解决了国内外缺少钢管约束混凝土框架柱成套抗震 设计技术的问题。