2004年, 第25卷, 第03期 刊出日期:2004-06-05
  

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    学术论文
  • 陈以一,彭礼
    建筑结构学报. 2004, 25(03): 1-7.
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    本文研究矩形钢管贯通式节点的抗弯性能。进行了5组试件平面内和平面外的弯曲试验。通过试验数据和相应的有限元计算,分析了节点几何特征对传力机理和变形的影响。研究指出,管件在节点区的非直接过渡造成的传力路径弯折和应力集中,是造成贯通式节点弱刚度、低强度的主要原因;采用与钢管等壁厚的节点,将使节点屈服承载力低于相连管件的边缘屈服弯矩。本文指出基于弹性阶段刚度评价的节点分类与基于节点承载力极限状态的分类是有区别的。在大量有限元算例的基础上,回归出节点弹性弯曲刚度的计算公式,并提出了适用于一般计算软件的分段变刚度模型。实际工程算例表明,虽然对于某些以稳定控制设计的结构可以采用这类节点,但在结构非线性分析中,必须考虑节点有限刚度的影响。
  • 舒兴平,朱邵宁,夏心红,杨晓
    建筑结构学报. 2004, 25(03): 8-13+37.
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    本文对长沙贺龙体育场钢屋盖结构中的6个圆钢管相贯节点进行了足尺试验研究,观察到试件节点的破坏主要分三种:受拉支管与主管的连接焊缝断裂破坏;受压支管靠近主管的端部的局部屈曲破坏;受压支管端部局部屈曲与受拉支管焊缝断裂的联合破坏。主管壁上的等效应力分布和发展很不均匀,而且复杂。由于本次节点试件存在主管强、支管弱的特点,节点破坏不属于规范规定的主管过度塑性变形的破坏形式,不能按现行规范公式计算。运用有限元求解相贯节点的极限承载力是一种有效的方法。试验证明,长沙贺龙体育场的钢屋盖设计是安全、经济、可靠的。
  • 赵斌,卢文胜,吕西林,张晖,顾嗣醇
    建筑结构学报. 2004, 25(03): 14-21.
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    本文以一栋超高层住宅大厦为结构原型,采用模拟地震振动台试验方法,对复杂体型超高层剪力墙(短肢剪力墙)-简体结构的动力特性、地震反应规律和开裂破坏形式等问题进行了系统研究。结果表明:复杂体型结构具有显著的扭转振动反应,易造成结构上部平面弯折处出现集中开裂破坏;结构短肢剪力墙的开裂破坏主要有短肢剪力墙中上部水平开裂、底部水平开裂以及短肢剪力墙局部压碎三种形式。建议适当加强结构薄弱部位的整体性和抗侧抗扭刚度,确保复杂体型超高层剪力墙(短肢剪力墙)-简体结构满足抗震设防要求。
  • 曹万林,董宏英,胡国振,张建伟,黄选明
    建筑结构学报. 2004, 25(03): 22-28.
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    提出了一种新型钢筋混凝土延性双肢剪力墙,即带暗支撑双肢剪力墙,进行了3个四层双肢剪力墙1/4缩尺模型的抗震性能试验研究。较系统地分析了结构的刚度及其衰减过程,以及承载力、延性、耗能、破坏机制和破坏特征等。试验结果表明在连梁中加配交叉斜筋对提高承载力和延性效果显著,但对两道抗震防线的控制不太理想;两墙肢加设暗支撑后,两墙肢抗震能力明显增强,有明确的两道抗震防线,同时结构整体变形和耗能能力显著增强,带暗支撑双肢剪力墙的关键在于合理地控制了剪力墙的破坏机制。文中还建立了带暗支撑双肢剪力墙的力学模型、承载力计算公式,计算结果与实测值符合较好。
  • 欧进萍,张春巍,李惠,彭君义
    建筑结构学报. 2004, 25(03): 29-37.
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    本文以大连市某大型高层钢筋混凝土结构为背景,进行了高层建筑结构抗风抗震的AMD主动控制分析和方案设计。首先,根据实际工程数据建立了结构动力分析的计算模型,编制了风荷载随机抽样程序,给出了用于分析的典型风荷载和地震波动荷载样本。其次,进行了脉动风荷载作用下AMD控制系统物理参数和控制算法软参数的优化分析,得到了AMD子系统的最优质量、刚度和阻尼等物理参数。然后,在AMD子系统取得最优参数的情况下,进行了结构脉动风荷载作用下和常遇地震作用下AMD主动控制的反应分析;计算结果表明,采用AMD主动控制系统可以使结构的风振加速度控制效果达40%以上,大幅度提高规范要求的风振舒适度,对常遇地震作用下位移反应的控制效果也可以达到40%左右。最后,仿真分析了AMD控制结构平动-扭转耦联振动的控制效果。此外,本文还给出了实际工程结构进行AMD主动控制设计的一般性步骤,可供类似高层建筑结构进行AMD主动控制分析和设计时参考。
  • 蒋首超,李国强,楼国彪,孙元杰
    建筑结构学报. 2004, 25(03): 38-44.
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    为模拟高温下钢筋与混凝土、压型钢板与混凝土之间的粘结-滑移性能,本文分别建立了四节点粘结-滑移空间单元刚度方程和八节点粘结-滑移单元刚度方程,给出了高温下混凝土的破坏模型和非线性本构关系及结构钢在高温下的应力-应变关系和屈服模型;然后建立了用于模拟钢.混凝土组合楼盖在火灾下的结构性能的有限元格式,并编制了相应的分析程序。通过与常温下和高温下试验结果进行对比,初步验证了本文分析理论和程序的正确性和可靠性。
  • 建筑结构学报. 2004, 25(03): 44-57.
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    <正> 2004年2月24日,在由中国科协学会学术部主办、中国科技期刊编缉学会承办的中国科协期刊工作经验交流会上,冯长根作了题为《学术期刊的本质》的报告,并阐述了以下7个观点: 1.要认识到学术期刊和学术论文本身就是科学技术的一个环节。科技工作者在完成一项科研后,把成果写成论文,这样做,是为了学术交流,为了让更多的科学家了解新的进展,为了得到同行的评价,为了让更多的科学技术专家来关心研究成果,为了延续那些重要和令人兴奋的成果。所有这些都说明学术期刊所发表的
  • 蒋首超,李国强,周宏宇,王琦
    建筑结构学报. 2004, 25(03): 45-50.
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    为了考察火灾下组合楼盖的破坏特征,研究组合楼盖在火灾下的结构性能,本文对4个钢.混凝土组合楼盖试件在不同荷载水平下的抗火性能进行了试验研究,对试验现象和结果进行了分析和解释,并采用作者编制钢-混凝土组合楼盖抗火性能分析程序对试件进行了分析,通过温度和位移的分析结果与试验记录结果的对比,验证了分析理论和程序的可靠性,并对产生误差的原因进行分析。
  • 曹征良,洪翔
    建筑结构学报. 2004, 25(03): 51-57.
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    本文通过带自控连梁的双肢剪力墙与普通剪力墙的振动台模型试验对比,进一步研究了自控连梁在动力作用下的抗震性能。对观测到的裂缝发展、破坏形式、自振频率和阻尼比的变化以及动力反应等进行了对比分析。结果表明:在弹性阶段,两模型的自振频率和阻尼比基本保持不变;当裂缝出现后进入弹塑性阶段时,带自控连梁剪力墙的阻尼比一直比普通剪力墙的高,并随着振动次数的增多,阻尼比增长更快一些;试验结束后,普通剪力墙的连梁和墙肢破坏严重,而带自控连梁的剪力墙基本完好。强烈振动时自控连梁开裂成两根小梁,通过其端部塑性铰的转动和上下小梁之间素混凝土凹槽中水平裂缝的错动摩擦消耗振动能量,延性好,有效地保护了墙肢。因此带自控连梁的双肢剪力墙具有良好的抗震性能。
  • 赵艳静,李忠献,陈云霞
    建筑结构学报. 2004, 25(03): 58-62.
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    考虑到二、三级抗震等级时异形柱轴压比限值显著低于矩形柱轴压比限值的实际情况,需对四级抗震等级时异形柱轴压比限值问题进行深入研究。本文基于理论分析和非线性全过程分析,取曲率延性比μ_(φc)=6作为四级抗震等级时异形柱应具有的曲率延性水平,不仅可以保证异形柱具有与矩形柱相当的延性性能,而且满足抗震结构位移延性的需求;然后以此为标准,确定了四级抗震等级时异形柱的轴压比限值及相应的构造要求。本文研究成果将为工程设计中四级抗震等级时钢筋混凝土异形柱轴压比限值的确定提供参考,也为完善相关设计规范提供理论依据。
  • 毛利军,李爱群
    建筑结构学报. 2004, 25(03): 63-68.
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    本文提出了基于SIMULINK和STATEFLOW的双线性隔震体系仿真分析方法,分析了双线性隔震体系反应对体系参数的敏感性,给出了双线性隔震体系反应与其基本参数的关系谱图。研究表明:屈服系数和第二隔震周期是影响双线性隔震体系反应的主因子,而第一隔震周期对体系反应的影响相对较小;隔震体系最优屈服系数与输入地震动水平相关;隔震体系反应与其基本参数的关系谱图呈现出明显的非线性特征,基本参数在较高水平存在较大的交互作用。
  • 李洪泉,贲庆国,于之绰,张跃强,吕西林
    建筑结构学报. 2004, 25(03): 69-74.
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    钢框架结构在强地震作用下将进入非线性状态,结构的刚度和强度等力学性能随之降低,从而影响到结构以后的抗震性能。因此,如何确定结构在一次或多次地震作用后的力学性能,是结构在多次地震作用下动力分析的重要内容,为了达到这个目的,首先需要确定结构在每次地震作用后各层的累积损伤指数,再通过损伤指数来定量确定结构的剩余刚度和剩余强度。本文通过钢框架结构的多次振动台模拟试验,应用损伤力学理论,建立钢框架结构在地震作用下考虑损伤累积效应的双线性恢复力模型,结构在地震作用下的动力分析采用层间模型,并运用Wilson-θ法进行计算分析,通过试验和计算的对比,在多次地震作用后,由于框架结构的层间模型产生了强度和刚度的退化,考虑损伤累积效应后的计算结果更符合试验结果,最终为地震作用后的结构的修复和抗震能力的评估提供分析基础。
  • 孙仁范,牟在根,颜谋,陈云周
    建筑结构学报. 2004, 25(03): 75-79.
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    本文探讨了遗传算法在桁架结构优化设计中的应用,通过对经典遗传算法进行改进,建立了桁架结构的优化设计模型,其中采用精华模型保证了上一代种群中最优个体进入到当前种群中进化,而且采用非均匀变异算子,使得进化前期变异明显,后期趋于稳定,以利于收敛到最优解附近。另外针对遗传算法容易收敛到局部最优点的缺陷,提出了通过改变各变量相应初始界限值,进行两次遗传算法操作的方法进行运算,提高了工作效率,且结果更为精确。最后通过十杆平面桁架的数值例题来验证遗传算法应用的可行性和有效性。
  • 王命平,李彬,刘晓春,王瑞萍
    建筑结构学报. 2004, 25(03): 80-84+98.
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    本文对钢筋混凝土开洞短梁在集中力作用下的受剪性能进行了试验研究,32根试件中包括20根简支开洞短梁和9根两跨连续开洞短梁,另外还有2根简支开洞深梁和1根两跨连续开洞深梁,是为了满足开洞深、短梁研究的连续性。试验结果表明:其破坏形态主要有洞口上下剪切破坏型和弯剪破坏联合型两种,随跨高比、剪跨比的增大,剪切破坏面由斜压破坏向剪压破坏过渡;跨高比、剪跨比、洞口大小和位置、配筋形式及数量是影响开洞短梁的裂缝发展、破坏形态、抗剪承载力、支座反力重分布的主要因素。
  • 朱劲松,宋玉普
    建筑结构学报. 2004, 25(03): 85-91+98.
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    本文通过自行改造的MTS疲劳试验机对混凝土在定侧压下等幅和变幅抗压疲劳的变形性能进行了试验研究。根据试验实测的混凝土循环应力-应变数据,分析了混凝土双轴受压疲劳应变、刚度与超声波速的衰减规律,提出了与侧压水平相关的疲劳第二阶段应变率和混凝土疲劳寿命之间的关系式。根据试验得到的试件疲劳破坏形态分析了定侧压下混凝土双轴受压疲劳破坏的机理。试验结果表明:定侧压下混凝土受压疲劳破坏形态与侧压水平相关,而且疲劳应变发展仍符合三阶段规律,第二阶段应变率与疲劳寿命之间也具有很好的相关性。
  • 王文炜,赵国藩
    建筑结构学报. 2004, 25(03): 92-98.
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    通过14根玻璃纤维布加固的钢筋混凝土粱试验研究,证明经玻璃纤维布加固的钢筋混凝土粱抗弯承载力提高较多。加固效果明显。在试验的基础上对玻璃纤维布加固的钢筋混凝土梁正截面抗弯承载力计算方法进行了分析。根据不同的破坏模式提出了不同的极限状态计算公式,给出了最大和最小玻璃纤维布使用面积的计算方法。同时,根据试验结果和美国FRP加固设计规范提出了玻璃纤维布加固钢筋混凝土粱的相对界限受压区高度和设计极限拉应变。计算结果表明,本文建立的计算公式与试验值吻合较好,误差较小。
  • 吴刚,吕志涛
    建筑结构学报. 2004, 25(03): 99-106.
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    在国内外试验研究基础上,分析了纤维增强复合材料(FRP)约束混凝土矩形柱的特点,指出FRP约束后混凝土矩形柱的应力-应变关系曲线可能有软化段或硬化段。指出FRP约束混凝土矩形柱的转折点应力和应变主要与FRP侧向约束刚度和混凝土弹性模量比值有关,并提出相应的计算公式。指出FRP约束混凝土矩形柱的极限应力和应变主要与FRP侧向约束强度、FRP类型、矩形截面的转角、混凝土强度等参数有关,提出极限应力和极限应变可在等价FRP约束以矩形截面较大边为直径的等价圆柱体极限应力和应变基础上乘以相应的折减系数得到,该计算方法简单且较全面地考虑了各影响参数。最后,提出三个确定FRP约束混凝土矩形柱的应力-应变关系模型,各模型在一定的条件下均与试验结果符合较好。
  • 郭进军,张雷顺
    建筑结构学报. 2004, 25(03): 107-113.
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    为了研究高温对新老混凝土粘结性能的影响,本文对既有混凝土经历高温后再与新混凝土粘结和新老混凝土粘结后再经历高温两种类型的Z形粘结试件进行了剪切试验研究,总结了影响粘结面剪切性能因素(温度、冷却方式、界面粗糙度和界面剂)的影响规律,提出了温度对粘结面剪切强度和剪应力滑移关系的影响计算公式,建立了高温后粘结剪切强度的多因素统一计算公式。在试验的基础上,分析了高温对新老混凝土粘结的损伤机理,并给出了火灾后混凝土结构进行粘结修补的建议。
  • 郭健,孙炳楠,楼文娟,陈忠麟,周嵘
    建筑结构学报. 2004, 25(03): 114-119.
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    在杭州大剧院中,大厅和左右舞台等均为大跨空间的梁-板-剪力墙结构。且大剧院的建筑设计限制了梁高和剪力墙的厚度。为了合理设计大剧院中的后张预应力混凝土梁,避免简化模型的计算误差,应用ANSYS软件对结构建立了三维有限元模型,应用等效荷载法得到结构在预应力作用下的计算结果,再与数学规划相结合来确定预应力配筋设计,有效地控制了结构的受力状态。通过现场测试试验对预应力梁与剪力墙节点处的墙上应力进行了测试,把实测结果与有限元计算结果进行了对比,验证了设计方案的合理性和有效性。
  • 林本海,王离
    建筑结构学报. 2004, 25(03): 120-124.
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    本文在总结静压桩基础在广东应用经验的基础上,讨论了静压桩基础的成桩机理,压桩时穿过土层的滑动摩擦力一般较小且在同一土层中不随入土深度的增加而累计增大,压桩阻力随桩端处土体的软硬程度即桩端处土体的抗冲剪阻力的大小而波动,压桩停止后,随着超孔隙水压力的消散,滑动摩擦力逐渐转化为静摩擦力,从而使静压桩的承载力得到恢复。通过对241根桩的试验检测资料,研究分析了静压桩施工终压力和极限承载力的区别和关系,根据桩的人土深度,简易地将桩划分为短桩、中长桩和长桩,并认为短桩的极限承载力将小于压桩的终压力,而长桩的极限承载力将大于终压力。提出了静压桩适用的承载力估算的经验公式,同时给出了静压桩设计的极限侧摩擦力标准值和极限端阻力标准值的参考表。
  • 陈龙珠,梁发云,严平,石旭光
    建筑结构学报. 2004, 25(03): 125-129.
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    为充分调动地基土参与基础的共同工作,近年来我国土木工程界根据工程实践经验,提出用柔性短桩处理浅层软弱土、刚性长桩控制沉降、褥垫层调整和改善桩土应力分担比的带褥垫层刚-柔性桩复合地基形式。为研究这种新型复合地基的工程性状,本文作者在杭州某采用该种地基的七层住宅楼基底埋设压力盒进行现场观测。实测数据表明,在垫层的作用下,桩土荷载分担在加载初期的弹性阶段近似按各自的相对刚度分配,随着上部荷载的增加,浅层地基土和柔性桩逐渐进入非线性状态,新增荷载主要由刚性桩来承担。本文结果为进一步的理论研究和工程设计提供了有益的依据。