建筑结构学报

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肖建庄,谢猛,潘其健

建筑结构学报. 2004, 25(04): 1-7.

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本文从平面框架入手,通过对三榀相同尺寸和相同持荷情况下的单层单跨矿渣高性能混凝土框架结构的火灾试验,研究了高性能混凝土框架结构的火灾反应和抗火性能特点。通过对火灾中框架温度场、位移反应等的分析以及火灾后框架表面裂缝、颜色和残余变形等的对比,分析了不同混凝土强度等级、有无外掺聚丙稀纤维对矿渣高性能混凝土框架结构火灾反应和抗火性能的影响。研究表明,在800℃左右火灾作用下,矿渣高性能混凝土框架结构具有良好的抗火性能,高性能混凝土的强度等级提高对结构火灾破坏前承受变形的能力是有益的;由火灾引起的构件轴向变形和内力重分布导致在梁柱节点存在较大的内力;框架作为超静定结构,梁柱在火灾中的刚度退化情形不一致,对整体结构的抗火性能明显不利;而聚丙稀纤维的掺加增加了火灾中混凝土温度裂缝的产生,但提高了降温时结构的变形恢复能力。

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约束混凝土国际研讨会纪要

建筑结构学报. 2004, 25(04): 7-7.

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钢筋混凝土框架异型节点抗震性能试验研究

白国良,李红星,朱佳宁

建筑结构学报. 2004, 25(04): 8-14+25.

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基于8个钢筋混凝土框架异型节点的试验研究,分析了异型框架节点的受力与常规框架节点的异同。在分析钢筋混凝土框架异型节点受力的基础上,提出了由小梁小柱决定的“小核芯”概念,得出框架异型节点的承载能力取决于异型节点“小核芯”的结论。研究了梁柱截面变化、轴压力和箍筋对异型节点抗剪性能的影响,并以“小核芯”为基本分析单元推导出了钢筋混凝土框架异型节点的抗剪承载能力计算公式。

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保温砌模混凝土网格墙抗震性能试验研究

王奇,钱稼茹,马宝民,胡庆昌,冯葆纯

建筑结构学报. 2004, 25(04): 15-25.

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介绍了8片剪跨比为1.96～3.06的保温砌模混凝土网格墙和1片实体墙在轴力和往复水平力作用下的试验,以及3片网格墙的轴压试验。结果表明,剪跨比较大的保温砌模网格墙在轴力和往复水平力共同作用下,墙端纵筋受拉屈服,边缘混凝土压碎,墙的中下部连梁剪切破坏;破坏时裂缝较分散;极限位移角大于1/100,位移延性系数大于3;截面长的网格墙的弹性刚度、屈服时的割线刚度和正截面承载力大,墙端组合柱对提高刚度和正截面承载力有显著作用;一般层高的网格墙在重力荷载作用下不会发生平面外失稳破坏。有限元计算表明,网格墙在轴力和水平力作用下的正应力分布与实体墙总体上一致;可按现行规范有地震作用组合的剪力墙正截面承载力公式计算网格墙的承载力。工程算例表明,保温砌模现浇承重墙体系可以满足8度抗震设防的9层住宅承载力要求和抗震墙结构小震时的层间位移角要求。在研究的基础上,提出了保温砌模现浇承重墙体系的抗震设计建议。

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钢筋混凝土异形柱-板连接冲切特性试验研究

刘文珽,黄承逵

建筑结构学报. 2004, 25(04): 26-33.

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针对柱截面形式为异形柱的板柱冲切试验很少以及我国规范未对此明确规定的情况,本文进行了9个柱截面为3种典型异形柱(十字形、T形和L形)-板连接和2个方柱-板连接在未配置抗冲切钢筋时的冲切特性对比试验。阐述了异形柱-板连接的冲切受力性能和破坏特征,并将其受冲切特性与相应的等面积方柱和等有效周长方柱板柱连接试件进行了对比,讨论了异形柱和方柱板柱连接冲切特征的差异。试验结果表明,与相应的方柱-板连接试件相比,异形柱-板连接试件具有较高的抗冲切承载力及延性。根据试验结果提出了符合我国设计实践的异形柱板柱冲切承载力计算方法。并用国外几个主要规范以及我国规范所推荐的冲切承载力计算公式对上述试验板的受冲切承载力进行了验算,相对而言,抗弯钢筋配筋率较高时,我国规范及ACI规范的预测值与试验值相比偏于保守。本文试验结果可供规范修订时参考。

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钢管自密实高性能混凝土压弯构件力学性能研究

尧国皇,韩林海

建筑结构学报. 2004, 25(04): 34-42.

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进行了38个钢管自密实高性能混凝土压弯构件的试验研究,考察的项目和基本参数有:(1)截面形式,包括22个圆试件和16个方试件;(2)管内混凝土不同浇筑方式,包括自密实、手工振捣和机械振捣;(3)截面径(宽)厚比,从33变化到67;(4)荷载偏心率,从0变化到0.3。研究目的在于:考察钢管自密实混凝土与采用振捣密实的钢管混凝土压弯构件力学性能的差异,并比较规程DL/T5085—1999、GJB4142—2000、AIJ(1997)、EC4(1994)、AISC—LRFD(1999)、BS5400(1979)和DBJ13—51—2003在计算钢管自密实高性能混凝土构件极限承载力时的差异,结果是圆钢管自密实混凝土压弯构件的极限承载能力值按规范计算比试验值低5%～20%,方钢管按规范计算比试验值低4%～15%,唯按EC4(1994)计算的方钢管值略高于试验值。

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加强环式钢管混凝土柱-钢梁节点的刚性研究

陈鹃,王湛,袁继雄

建筑结构学报. 2004, 25(04): 43-49+54.

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借助ANSYS软件建立实体模型来分析加强环式钢管混凝土柱节点的性能;制作了6个比例1:3的节点模型进行试验,研究节点在不同钢梁尺寸下的受力变形性能和半刚性特性,并利用试验结果对有限元模型的适用性进行了校核,得到与实际相符的有限元模型;然后在此模型基础上,对三种形式的加强环节点进行刚度分析比较,确定计算模型。分析表明,加强环式钢管混凝土柱节点在梁端荷载作用下,之间存在着相对转动;加强环形式对节点刚度有一定影响,整环节点的刚度要比部分环节点刚度大,部分环节点的刚度可按其相对的整环节点刚度的89%进行折减;在所有影响节点刚度的参数中,梁的截面高度影响最大,而梁腹板厚度几乎没有影响;最后确定的该节点的M-θ模型,可以在设计时参考使用。

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混凝土密排内框架-纤维石膏板低周往复试验研究

姜忻良,刘康,谷岩,邓永胜,崔霞

建筑结构学报. 2004, 25(04): 50-54.

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本文提出了在速成墙板的孔腔中隔孔浇注混凝土的方案,通过对4块混凝土密排内框架-纤维石膏板在低周反复荷载作用下的试验研究,探讨了构件的抗剪承载能力、变形能力、破坏特征、构件的延性、恢复力特性、耗能能力等受力特性。试验结果表明,在竖向力和水平往复荷载作用下,混凝土密排柱纤维增强石膏板结构中的混凝土和石膏板作为一个整体共同承受外力作用,芯柱主要承受弯曲作用,最终破坏形式为弯曲破坏;石膏板主要承受剪切作用,破坏形式为剪切和挤压破坏;混凝土密排内框架-纤维石膏板的位移延性系数大于3。试验分析说明混凝土密排内框架-纤维石膏板具有良好的抗震性能。此板可以应用于实际工程。

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部分预应力钢-混凝土连续组合梁负弯矩区裂缝宽度试验研究

余志武,郭风琪

建筑结构学报. 2004, 25(04): 55-59.

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本文根据18根部分预应力钢-混凝土组合梁负弯矩区的受力性能试验研究结果,探讨了负弯矩区裂缝产生与发展的规律。试验表明,影响裂缝宽度的主要因素为负弯矩区综合力比Rp、剪力连接件间距p和钢梁与混凝土板的相对高度比hs/hc:Rp和hs/hc越小,裂缝宽度越大;p越小,裂缝宽度越小。根据试验结果,本文建立了部分预应力钢-混凝土连续组合梁负弯矩区裂缝宽度的经验计算公式,形式上与现行的混凝土结构设计规范建议的受弯构件裂缝宽度计算公式统一。

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密布预应力束锚具下混凝土局部受压承载力计算方法

郑文忠,张吉柱

建筑结构学报. 2004, 25(04): 60-65.

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针对广大结构工程师在应用规范公式计算密布预应力束锚具下混凝土局部受压承载力时所遇到的问题,利用已有试验数据,经大量试算和归纳,提出了计算密布预应力束锚具下混凝土局部受压承载力的“整体计算法”和“分别计算取和法”。计算分析表明,当仅有两个局压荷载且局压荷载净距与单个局压荷载分布长度之比不大于0.6及三个和三个以上局压荷载的相邻二局压荷载净距与单个局压荷载分布长度之比不大于0.5时,锚具下混凝土中峰值横向拉应力位于局压荷载合力的正下方,局部受压承载力计算应按“整体计算法”考虑。当仅有两个局压荷载且局压荷载净距与单个局压荷载分布长度之比大于0.6时,在两个局压荷载的下方分别出现了峰值横向拉应力,局部受压承载力计算应按“分别计算取和法”考虑。当三个和三个以上局压荷载的相邻二局压荷载的净距与单个局压荷载分布长度之比介于0.5～2.0之间时,在两个边端局压荷载下方出现了明显的横向峰值拉应力,各中部局压荷载下方横向拉应力分布较

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水平荷载作用下交错桁架结构的内力和侧移计算

周绪红,周期石

建筑结构学报. 2004, 25(04): 66-71.

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本文通过对交错桁架结构在水平荷载作用下受力特点的分析,把结构中的楼板等效于与横向框架铰接的刚性链杆,建立了构件内力、层间侧移和楼层侧移计算的平面协同分析模型。通过对结构中柱子和竖向腹杆的受力分析,给出了交错桁架结构中柱子和竖向腹杆侧移刚度的力学计算模型和计算公式。根据水平荷载作用下桁架中远离空腹节间的弦杆弯矩较小的特点,假定桁架弦杆只在空腹节间和与其相邻的节间存在弯矩,给出了桁架侧移刚度的力学计算模型和计算公式。在楼板刚度无穷大假定的基础上,运用同一楼层水平侧移相等这一条件,提出了考虑柱子轴向变形影响的刚性链杆中轴力、构件内力、层间侧移和楼层侧移的计算方法。实例分析结果表明,本文方法简单实用,与ANSYS分析结果接近。

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方管圆管混合空间钢管节点承载性能的非线性分析

王元清,石永久,祝磊,贺东哲

建筑结构学报. 2004, 25(04): 72-75+111.

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以圆管为弦管,方管(包括矩形管)为支管的混合空间钢管节点,构造新颖,受力复杂,其承载力设计和计算是工程师所关注和急需解决的问题。本文采用非线性有限元方法,选用四节点等参壳元,应用自动步长增量法求解方管圆管混合空间管节点轴向受力或平面外受弯的极限承载力。程序系统在移植ADINA程序的基础上,开发了可进行T型、X型、K型和TT型管节点有限元网格剖分的前处理程序CTUBE,并编写了AutoCADADS/RX应用程序显示管节点模型受荷后的变形和应力分布。本文通过大量算例分析,回归出相关承载力计算公式,供设计人员参考。

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索承网壳结构施工张拉索力的确定

李永梅,张毅刚,杨庆山

建筑结构学报. 2004, 25(04): 76-81.

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基于有限位移理论,采用广义的杆系结构几何非线性有限元法,联系实际的施工方法和施工过程,提出了索承网壳结构施工计算的循环前进分析方法。该方法以实际施工顺序进行前进分析,以初应变增量索力调整方法进行循环迭代,能够精确计及结构的几何非线性、后批预应力筋张拉对前批预应力筋张力的损失以及其它因素的影响。用该方法获得的施工初始索力进行施工,设计索力及位形易于保证,是一种实用的、高效率的分析方法。编制的施工状态计算机仿真分析程序,可实现施工状态的实时跟踪分析与控制。

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点支承斜放四角锥网架的研究与应用

夏绍全,马克俭,张华刚

建筑结构学报. 2004, 25(04): 82-86.

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双层平板型斜放四角锥网架节点构造简单,受力合理,用钢量是四角锥体系网架中最小的一种形式,也是国内工程中应用较多的一种。但这种网架只适宜应用于周边支承的情况,若为四点支承,属几何可变体系,结构不能成立。本文介绍一种斜放四角锥网架———封闭型四点或多点支承斜放四角锥网架,它既可用于周边支承,也可用于点支承。

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索膜结构初始形状确定的综合设计法

毛国栋,孙炳楠

建筑结构学报. 2004, 25(04): 87-93.

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本文针对膜结构找形中的最小曲面和考虑重力后的索膜结构的形状确定问题提出了一种新的综合设计法。对膜结构的最小曲面的确定问题,本文首先采用非线性有限元格式求得初始近似曲面,然后在此曲面上采用动力松弛格式得到最小曲面。此种方法比非线性有限元格式的精度有所提高,收敛速度也比动力松弛格式快得多。对考虑重力作用的索膜结构的初始形状确定问题,本文先采用非线性有限元格式得到初始近似曲面,然后在此曲面上考虑索膜的重力,仍采用非线性有限元格式得到最终需要的平衡曲面。此种方法收敛速度比一开始考虑索膜重力快,并且收敛性更好,可以得到更为精确的初始形状。

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基于整体承载极限状态的钢结构可靠度设计方法及其在门式钢刚架设计中的应用

李国强,李进军

建筑结构学报. 2004, 25(04): 94-99.

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本文提出了基于整体承载极限状态的钢结构可靠度设计思路。这种思路建立在钢结构整体非线性分析和验算的基础上,并确保结构整体而非构件的可靠度水平,使结构整体的实际可靠度水平尽可能地接近于设计的目标值。本文针对门式钢刚架结构建立了一套实现这种设计的方法,包括结构整体非线性分析、结构体系可靠度计算以及实用的设计表达式。通过三个门式钢刚架结构设计实例比较了传统的构件设计方法,不考虑体系可靠度的整体承载极限状态设计方法和本文考虑体系可靠度的整体承载极限状态设计方法的设计结果,说明本文所提出设计思想的先进性。

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结构可靠度分析的全局响应面法研究

桂劲松,康海贵

建筑结构学报. 2004, 25(04): 100-105.

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对功能函数不能明确表达的可靠度分析问题,常采用响应面法。本文提出把响应面区分为局部响应面和全局响应面。常用的二次多项式响应面及常规的神经网络响应面均属于局部响应面,其仅在验算点附近(±σ)处与真实极限状态曲面符合较好。本文提出的全局神经网络及模糊神经网络响应面、改进全局神经网络及模糊神经网络响应面则属于全局响应面,其在全局范围均与真实极限状态曲面符合良好,故其对全局有较好预测效果。文中对以上各种响应面法计算效果及其对全局预测效果通过算例进行了对比分析,其中改进全局神经网络及模糊神经网络响应面法计算精度较好,进行有限元分析次数最少,该方法用于大型复杂结构的可靠度分析,可相应提高工作效率和解题质量。

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一种能够考虑复杂加载历史的RC框架单元模型

郭子雄,彭兴黔,周素琴

建筑结构学报. 2004, 25(04): 106-111.

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本文提出的单元模型把框架结构构件看作由分布弹塑性梁子单元、节点滑移子单元和剪切子单元等三个在节点上串联的子单元组成。着重介绍了分布塑性梁子单元柔度矩阵的建立过程,该柔度矩阵是在梁端塑性区域平均刚度假定和修正TAKEDA恢复力模型的基础上建立起来的。该单元模型能够考虑非线性变形随复杂加载历史在端部关键受力区域的逐步扩展和反弯点位置的移动,整个推导过程力学概念明确,所获得的柔度矩阵为对称矩阵,便于数值计算。计算结果与试验结果比较表明,本文提出的分布塑性梁单元模型可以较好地反映试件的滞回性能。

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洞口设置对高层建筑静力风荷载的影响研究

张耀春,秦云,王春刚

建筑结构学报. 2004, 25(04): 112-117+123.

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本文对涉及两种开洞率、三种不同开洞位置和全封闭(无洞口)的八个高层建筑刚性模型的表面平均风压分布进行了风洞试验研究,并与计算流体动力学(CFD)大型商业软件Fluent6.0的计算结果进行了对比分析。结果表明,开洞建筑平均风压的减少主要是受荷面积减少引起的,但其减少的比率大于开洞率。此外,借助Fluent6.0对不同开洞率情况下的建筑模型进行了大量算例分析,得到了中部开洞建筑模型的平均风压系数相对值和基底弯矩系数相对值与开洞率之间的相关方程;探讨了底部开洞建筑模型洞内平均风速的增大效应与洞口大小、来流方向之间的关系。分析表明,在最不利来流风向角情况下,洞中最大平均风速可超过建筑模型顶部的远处来流风速,应引起建筑风环境设计者的关注。

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CAARC高层建筑标准模型层风荷载谱数学模型研究

徐安,谢壮宁,葛建斌,倪振华

建筑结构学报. 2004, 25(04): 118-123.

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用风洞试验方法在B、D两种地貌下研究了CAARC高层建筑标准模型在不同高度处的顺风向和横风向风荷载的功率谱特性和相干特性。结果显示:不同高度的无因次风荷载功率谱密度具有较好的一致性;在顺风向,不同高度风荷载间的相干特性显示出指数式的衰减规律;在横风向,风荷载在漩涡脱落频率附近有很强的相关性,相干函数值接近于1。根据风荷载沿结构高度变化的特征,进一步采用拟合方法确定了各层风荷载的功率谱密度和层间荷载相干函数的经验公式,建立了层风荷载谱数学模型,并给出了以此为基础计算标准模型风振响应的计算流程。将按照本文模型计算得到的广义力功率谱与高频底座力天平试验的结果作比较,结果吻合较好,证明了本文所提出模型的正确性。

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地基不均匀沉降对上部结构影响的弹性支承分析法

刘畅,郑刚

建筑结构学报. 2004, 25(04): 124-128.

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为了研究地基的不均匀沉降对钢结构框架上部结构的影响,本文提出了将地基(或桩基础)模拟为弹性支座的有限元分析方法,将上部结构和地基基础进行整体分析。本模型的支座不均匀沉降将导致内力重分布,而内力的变化反过来又会影响其支座的沉降值,需反复迭代计算,直至这种动态调整的过程达到稳定。针对某钢结构住宅试点工程,将本文提出的模型与常用的固定支座法进行了对比分析。采用固定支座模型与弹性支承模型计算结果存在较大区别,不同弹性支承刚度下,不均匀沉降对结构的影响是不同的,且柱距本身是影响沉降差引起内力重分布的重要因素之一。

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本刊征稿启事

建筑结构学报. 2004, 25(04): 129-129.

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2004年, 第25卷, 第04期　刊出日期：2004-08-05

建筑结构学报

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