2003年, 第24卷, 第06期　刊出日期：2003-12-05

  

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学术论文
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  钢筋混凝土分体柱框架抗震性能的模型试验研究

  李忠献,郝永昶,周兵,康谷贻,胡庆昌,徐云扉

  建筑结构学报. 2003, 24(06): 1-10+31.

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  本文通过一榀1/3比例的两跨三层现浇钢筋混凝土分体柱框架模型的低周反复荷载试验,研究了分体柱框架模型的破坏机制、出铰顺序、滞回特性、耗能能力等抗震性能;研究了分体柱框架的裂缝发展、分体柱与其他构件的变形协调、内力重分配等工作过程;探讨了分体柱的过渡区、配箍率等主要参数对分体柱框架抗震性能的影响。验证了已有的分体柱及分体柱框架梁柱节点的设计方法和构造要求;研究了分体柱框架强柱弱梁、强剪弱弯以及强节点、强锚固的关系;给出了分体柱轴压比、剪跨比等概念参数的定义。从而得出结论,采用分体柱可以实现变短柱为长柱的设计思想,有效地改善钢筋混凝土短柱、特别是超短柱框架的延性和破坏形态,大幅度地提高钢筋混凝土短柱、特别是超短柱框架的抗震能力,最后给出了相关的设计建议。
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  半主动变阻尼结构的振动台试验研究

  孙清,史庆轩,张可,文建波,王学明,周进雄,张陵

  建筑结构学报. 2003, 24(06): 11-17.

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  本文对新设计的一种新型磁流变阻尼器的力学性能进行了试验研究。通过试验,建立了阻尼器的力学模型。将阻尼器安装在一1:6三层钢框架结构模型上,进行了模拟地震振动台试验。试验中采用被动和半主动控制方法,输入不同的地震波,对结构进行了振动控制研究,了解半主动变阻尼结构的动力特性。振动台试验结果表明,在输入不同地震波时,被动控制的减振效果变化较大,而半主动控制对结构在不同地震波输入下均有较好的减振效果,另外,磁流变阻尼器在结构中的安装位置不同对结构的减振效果也有一定的影响。最后论文对比研究了被动控制结构和半主动控制结构动力反应试验结果及弹塑性分析结果,试验与计算结果符合较好。
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  反复荷载作用下PBPS竖缝抗震性能试验及理论研究

  宋国华,柳炳康,王东炜

  建筑结构学报. 2003, 24(06): 18-24.

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  本文对装配式大板结构(PBPS)竖缝在反复荷载作用下的抗震性能进行研究,以便使装配式结构最终成为一种完善的抗震体系。共设计、试验了18榀试件,描述了试件在反复荷载作用下的受力破坏过程,分析了竖缝的抗震性能及受力机理。认为接缝最大受剪承载力随接合筋直径的增大而增大,与接缝宽度成非线性关系,且通过接缝混凝土的斜压杆机制和接合筋的压力摩擦机制表现出来;反复荷载作用下,接缝强度及刚度退化,脆裂后的接缝受剪承载力通过削弱的斜压杆机制和接合筋的销栓作用表现出来,其大小随接缝宽度的增大而增大,随接合筋直径的增大而增大。提出了竖缝受剪承载力计算公式,并对计算值与试验值进行比较,二者吻合较好。
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  预应力砌体抗震性能的试验研究

  孙伟民,胡晓明,郭樟根,叶燕华,李利群,陆伟东

  建筑结构学报. 2003, 24(06): 25-31.

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  本文通过8片不同类型的预应力混凝土小型空心砌块砌体的水平低周反复荷载试验以及2片普通混凝土小型空心砌块砌体的对比试验,研究了预应力砌体破坏形态、滞回特性、延性、刚度退化曲线等抗震性能,明确了预应力、窗洞以及构造措施对混凝土小型空心砌块墙体的开裂荷载、极限荷载和变形性能的影响。研究结果表明,预应力延缓了混凝土小型空心砌块墙体的开裂,提高了结构的开裂荷载和极限荷载;预应力改变了墙体破坏时的裂缝分布形状,裂缝密而细,几乎布满墙体全部灰缝,主裂缝不明显;预应力提高了墙体的刚度、延性和耗能能力;在窗洞底部现浇水平配筋混凝土条带能有效地抑制裂缝的产生和发展,并能提高墙体的变形和耗能能力。
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  高层建筑结构的风振阻尼控制分析与设计方法

  欧进萍,张微敬

  建筑结构学报. 2003, 24(06): 32-37+86.

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  本文首先分析了阻尼比对结构风振反应的控制效果,重点讨论了阻尼比对风振脉动增大系数的减小效果和具体计算方法,给出了便于工程实际应用的阻尼比为10%～30%的风振脉动增大系数随基本风压和结构基本周期变化的计算图表。结果表明,结构阻尼比增大,风振脉动增大系数明显减小。其次,分析了结构耗能减振系统的附加阻尼特性,给出了调频质量阻尼器(TMD)、调频液体阻尼器(TLD)和速度线性相关型耗能器附加给结构阻尼比的实用计算公式。最后给出了100层钢结构分别设置TMD和线性粘滞阻尼器的风振控制分析和设计实例。实例结果表明,两种被动阻尼控制系统对结构最大位移和最大加速度控制效果相同,可以达到40%～55%,同时说明了本文提出的方法可以方便地用于大型结构的风振阻尼控制分析和设计。
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  高层混凝土结构重力二阶效应的影响分析

  朱杰江,吕西林,容柏生

  建筑结构学报. 2003, 24(06): 38-43.

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  传统的高层混凝土结构重力二阶效应分析大多是近似方法,对于实际高层结构,这种近似分析方法会带来较大差错。本文通过在单元几何方程中引入二次项,较为精确地考虑了重力二阶效应对高层结构受力特性的影响。根据高层结构的特点,建立了梁柱单元、单片墙单元和筒体墙单元三种非线性宏观单元,并编制了三维推覆分析程序。单元截面分析采用高斯数值积分方法,可对任意不规则截面进行分析,在非线性方程组的求解算法中引入了弧长算法,能够搜索到结构反应的全过程。对两栋不同结构体系的高层混凝土建筑进行了推覆分析,详细讨论了二阶效应对结构顶点侧移和基底倾覆力矩的影响。研究结果表明:对高度100m左右的高层混凝土结构,多遇地震作用下的强度和变形验算可不考虑重力二阶效应的影响,罕遇地震作用下的弹塑性变形验算一般应考虑重力二阶效应的影响。
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  钢骨-钢管高强混凝土轴压组合柱受力性能的试验研究

  王清湘,赵大洲,关萍

  建筑结构学报. 2003, 24(06): 44-49.

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  本文提出了一种重载柱设计的新模式,即钢骨-钢管混凝土组合柱。这种组合柱是在钢管混凝土的基础上内部埋设钢骨。通过13根组合柱的轴心受压试验,研究了这种新型组合柱的受力性能。试验研究结果表明,在钢管混凝土中加入钢骨后,可有效地提高柱子的承载力,并能在一定程度上延缓或抑制混凝土中剪切斜裂缝的产生,从而提高柱子的延性,而组合柱的承载力和延性则随长细比的增大而下降。基于试验研究结果,本文给出了适用于这种新型组合柱的承载力计算公式。
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  空间支撑钢框架结构的三重非线性分析

  郑廷银,徐伟良,马梦寒,张玉,赵惠麟

  建筑结构学报. 2003, 24(06): 50-56+66.

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  为了探讨三维结构的高等分析方法,本文将有限单元法与梁柱法相结合,建立了空间支撑钢框架结构的三重非线性分析方法,该法综合考虑了几何、材料和连接非线性效应。文中基于非线性连续介质力学理论和考虑剪切效应的稳定插值函数建立的严格三维梁柱单元刚度矩阵,包含了轴向、剪切、双向弯曲与扭转及其各耦合效应。三维单元简化塑性区模型可模拟塑性扩展,利用单元两端抗转弹簧和考虑支撑效应的节点域剪切变形模型来模拟连接非线性。使用包括几何、材料和连接非线性的数值算例来检验本文方法和所编计算机程序的可行性、有效性与精确度。算例表明,利用本文方法,每个构件只需一个单元即可准确预测三维结构的极限荷载与失稳模态,可提高结构非线性空间性能的分析效率。
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  圆钢管相贯节点滞回特性的实验研究

  陈以一,沈祖炎,翟红,陈扬骥,陈荣毅,杨叔庸,龚模松

  建筑结构学报. 2003, 24(06): 57-62.

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  对两种几何特征的圆钢管空间相贯节点进行了静力单调和反复加载的实验研究,以作为进一步研究钢管桁架抗震性能的基础。设计了专用的加载装置以对试件中的杆件和节点施加较大内力。通过对4个试件的实验,得到了节点滞回特性曲线。研究揭示了这类节点塑性变形沿首次塑性开展方向累积的特点,并指出单调加载曲线可以基本包覆滞回曲线。实验表明,采用相贯节点的钢管结构,其滞回特性取决于节点的滞回行为。对给定节点在反复加载下的变形能力和耗能能力进行了量化评价。
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  冷弯型钢檩条的有效截面

  陈绍蕃,苏明周

  建筑结构学报. 2003, 24(06): 63-66.

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  冷弯型钢檩条按(GB50018—2002)计算,截面大多达不到完全有效,需对其作屈曲后的强度计算。而翼缘非全部有效的卷边槽钢、Z形钢毫无对称性,使应力分析计算十分复杂。本文针对承受重力荷载檩条的特点,论证畸变屈曲对设计不起控制作用,从而得出翼缘和腹板全部有效比较宽松的条件,现有卷边槽钢和Z形钢规格大部分全部有效。提出的公式既可简化计算,又可节省钢材。
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  腹板双角钢梁柱连接循环荷载试验研究

  陈爱国,顾强,苏明周,李启才

  建筑结构学报. 2003, 24(06): 67-71.

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  为了研究腹板双角钢梁柱连接的抗震性能,对四个连接试件进行了梁端循环位移加载试验。试验中考察了角钢高度、角钢与柱翼缘连接高强螺栓的直径和排列布置对连接的承载能力、滞回性能和破坏机理的影响,分析了这种连接的破坏模式和变形能力。试验结果表明:连接在循环荷载作用下表现出良好的延性,转角均超过0.04rad,连接的最终破坏均为角钢的塑性撕裂破坏;连接具有相当的抗弯能力,在结构分析中,须考虑节点抗弯强度对框架性能的影响,不能简单作为铰接处理;增大角钢的高度,能提高连接的强度;增大螺栓间距,减小螺栓直径,能提高连接的延性。最后,根据试验结果提出设计施工建议。
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  沉头式点支承单层玻璃板承载性能的计算分析与试验研究

  王元清,石永久,杨威,马赢,李少甫

  建筑结构学报. 2003, 24(06): 72-78.

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  点支承玻璃建筑体系在国内的应用越来越广泛,但仍需要进行大量的研究。本文以理论分析影响点式支承玻璃板承载性能的几个重要因素:连接方式、连接情况、孔心边距等为目的,通过有限元计算和实体结构试验研究的方法,着重对影响沉头式点支承玻璃板承载性能的若干因素进行了实测分析。分析结果表明,有限元分析与试验结果符合得较好,证明了所采用的有限元计算模型的可靠性,并得出了在通常的点支玻璃工程中可采用100mm的孔心边距等结论。
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  局部加劲钢套管加固钢筋混凝土柱的研究

  肖岩,郭玉荣,何文辉,吴徽

  建筑结构学报. 2003, 24(06): 79-86.

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  本文介绍了一种改进的钢套管加固现有柱的方法,将薄钢板焊接成一个环箍套管,以提高柱的抗剪强度,然后可选择不同类型的约束部件(加劲元件)焊接在可能产生塑性铰的部位,以增加柱的延性。所提出的设计计算方法通过了5根1/3比例的模型柱试验验证,试验加载条件为在0.3Af'的固定轴力下,施加水平往复荷载。试验结果表明:局部加劲钢套管不仅可以预防脆性的剪切破坏,还可以大幅提高柱的延性,可使最大侧移率超过8%。该加固方法可使方形或矩形截面混凝土柱的强度与延性得到良好的改善。c
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  复合砂浆钢丝网加固RC受弯构件的试验研究

  尚守平,曾令宏,彭晖,方萍

  建筑结构学报. 2003, 24(06): 87-91+97.

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  本文对用无机材料钢丝网复合砂浆加固的钢筋混凝土梁进行了正截面抗弯试验研究,研究了这种新的加固技术对钢筋混凝土梁的抗弯承载力的影响和作用。试验包括13根用钢丝网加固的试件和两根未加固的对比试件。加固的形式包括U形三面加固及一面加固两种。试验的主要目的是研究采用该加固方法后,试件可能产生的破坏形式,正截面抗弯承载力的提高程度等等。试验中测量了受弯构件的开裂荷载、极限荷载、钢筋应变及钢丝网应变。试验结果表明,钢丝网复合砂浆薄层可以明显地提高钢筋混凝土梁的抗弯承载力,提高抗裂性能,增强构件的抗弯刚度。试验结果说明该技术是一种有效的加固方法。
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  FRP补强加固RC梁粘结破坏机理研究

  张明武,余建星,王有志,张慎伟

  建筑结构学报. 2003, 24(06): 92-97.

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  根据FRP(Fiberreinforcedplastic)补强加固RC梁的试验结果,总结了FRP补强加固钢筋混凝土受弯构件早期破坏形态的过程和特点。FRP加固钢筋混凝土抗弯构件粘结界面的剪应力的分布在纤维截断点处存在较高的应力集中,随着离截断点距离的增大剪应力分布逐渐趋于均匀,粘结锚固长度不足和过高的应力集中是造成FRP加固钢筋混凝土构件早期破坏的主要原因。采用“齿”状块体力学计算模型和混凝土裂缝理论分析了FRP加固钢筋混凝土受弯构件时需要的有效锚固长度,并通过简化修正得出了FRP加固钢筋混凝土受弯构件最小锚固长度的计算公式,提出了FRP的容许应变值和避免FRP早期破坏应采取的措施,可供FRP加固工程设计和施工参考。