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轻型房屋钢结构的设计理论与关键技术研究

作者:小编 浏览人数:  次更新时间:2024-06-12

  “轻型房屋钢结构的设计理论与关键技术研究”项目由清华大学、北京交通大学承担完成。该项目“轻型房屋钢结构的设计理论与关键技术研究”所属土木工程学科,用于建筑工程领域。综合运用结构分析基本理论、有限元数值计算和试验技术,结合实际工程应用,研究和解决门式刚架房屋钢结构、多层房屋钢结构、拱型波纹屋盖钢结构、索拱房屋钢结构以及房屋钢结构加固及改造中的关键技术。主要研究成果包括:1.通过系统研究门式刚架轻型房屋钢结构体系,提出梁柱螺栓端板连接节点合理构造形式,建立弯矩-转角曲线以及公式化的设计方法;对门式刚架结构的结构体系、基础选型进行了优化设计,推广到大空间和大型工业厂房建筑。2.改进多层房屋钢结构的抗震结构体系,包括支撑的布置位置和布置方式等;改进节点的构造形式,提出相应的抗震设计计算方法,提出并开发新型组合扁梁楼盖体系。3.建立考虑波纹影响的拱形波纹钢屋盖结构计算模型,提出拱形波纹钢屋盖结构简化设计方法,解决结构整体稳定性计算问题,研究结构的地震、风振响应,给出相应的设计建议,提出拱形波纹钢屋盖结构制作、安装质量控制标准。4.研究了房屋钢结构加固及改造技术,得到了钢结构加层结构的静力及地震作用下的受力性能,提出了相应的加固设计及构造措施,提出了已有钢结构节点负载下加固设计的计算方法。5.对实腹式钢拱结构、门式拱架结构、索支承门式刚架、索支承门式拱架等新型大跨度轻钢结构的静力稳定性能进行了系统研究,改进了节点构造形式和施加预应力的方法。研究成果已发表学术论文172篇,其中SCI收录3篇,EI收录21篇,ISTP收录11篇,被国外SCI论文他引11次,被核心期刊论文他引129次;为修订和编制《钢结构加固技术规程》、《拱形波纹钢屋盖结构技术规程》、《预应力钢结构设计技术规程》、《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》和《钢结构高强度螺栓连接技术规程》等提供了参考依据;该项目的研究成果已成功应用于近百项轻型房屋钢结构工程的咨询、设计、施工和加固,培养了20余名博士、硕士和博士后专业人才,显著推动了轻型房屋钢结构的基础理论研究、技术进步和工程应用。1.采用非线性有限元数值分析技术,对门式刚架结9游体育 官方网站构的整体结构体系布置和优化进行了系统研究,提出了合理的节点构造形式和计算公式,建立了轻型吊车梁的优化设计方法,得到了大跨度门式刚架的优化柱距和跨度参数。2.通过数值计算、试验和理论分析,得到了多层钢框架-支撑结构为主的合理抗侧力结构体系;改进了型钢结构梁柱节点非线性有限元分析方法,建立了钢结构端板连接节点抗震设计方法,开发了两种组合扁梁楼盖体系,给出了相应的结构设计方法和施工工艺。3.提出了金属拱型波纹屋盖结构波纹薄壳-梁板合一的计算模型,建立了弹性稳定承载力计算公式,提出了拱形波纹钢屋盖结构的简化设计方法,发展了拱形波纹钢屋盖结构的施工技术分析。4.解决了单层轻钢厂房刚架梁和节点域的加固设计与分析问题,提出了栓焊混接梁柱节点加固的设计与计算方法,总结了顶部钢结构加层的抗震性能和增层的施工工艺,提出了钢结构跃层加层技术,给出了跃层加层体系的设计与抗震分析方法。5.改进了大跨度索支承钢结构的计算方法和施工技术,完成了索支承钢结构的影响因素分析,优化了索支承钢结构的设计参数,明确了索支承钢结构的受力机理和破坏模态。该课题的研究成果共发表学术论文172篇,包括国外期刊论文7篇,国际会议论文41篇,中文核心论文75篇,国内会议论文49篇,其中美国《科学引文索引 SCI》收录3篇,美国《工程索引EI》收录21篇,美国《科学会议索引ISTP》收录11篇。根据已查到的检索结果,该研究成果已被国外学者发表的 SCI论文引用11次,被国内核心期刊论文他人引用129次。该课题的研究成果已在近百项轻钢结构工程的方案设计、技术咨询、设计施工、加固改造和事故处理中成功应用,保证了房屋钢结构建设的安全适用和经济可靠,取得了显著的社会效益与经济效益,开发的新型结构体系和施工技术有助于提升全行业的技术水平。该课题研究成果完善了对轻型房屋钢结构体系、受力性能、设计方法和工程应用的全面认识,积累和发表了大量的试验资料、计算数据和工程实例,建立了系统的理论分析基础。研究成果得到相关研究的大量参考和引用,有效解决了轻型房屋钢结构工程中的若干关键技术难题,为中国多部与房屋钢结构设计有关的规范规程的修订提供了科学依据,培养了一大批钢结构工程研究和设计的骨干人才,在国内外产生了广泛的学术影响;研究成果无论是对发展中国轻型房屋钢结构设计理论和方法、促进钢结构的科学研究和技术进步,起到了积极的推动作用。

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