建筑结构学报

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第三届全国优秀建筑结构设计奖评选揭晓

建筑结构学报. 2004, 25(05): 1-1.

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剪力墙竖向不连续结构的震害与抗震设计概念

徐培福,王翠坤,肖从真

建筑结构学报. 2004, 25(05): 1-9.

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介绍在1971年美国圣费南多地震、1979年美国ElCentro地震、1995年日本阪神地震中,5个有代表性的剪力墙竖向不连续结构的震害。通过分析提出这种结构的一些抗震设计概念:部分框支剪力墙结构上部楼层的剪力墙仅部分在底部中断,转换为框架,有足够的剪力墙连续贯通落地,如设计合理,其抗震性能比较好,但如设计不当,仍难免发生严重或比较严重的震害;部分框支剪力墙结构抗震设计中需要加强的部位应包括底部及转换层以上1～2层的楼板、剪力墙和柱,结构的延性耗能机制宜呈现在加强部位以上的结构中;框架-剪力墙结构中的剪力墙一般不宜中断;框支柱设计中要注意上部刚性墙体地震倾覆力矩产生的框支柱轴向拉、压力的影响。

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立面开大洞短肢剪力墙-筒体结构的动力试验研究及有限元计算分析

周颖,吕西林,卢文胜

建筑结构学报. 2004, 25(05): 10-16.

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高层住宅结构为满足建筑功能多样化、美观等要求,出现了底部大空间、立面大洞口等特殊效果的短肢剪力墙-筒体结构形式,对该复杂结构体系整体抗震性能的评估,需进行专门的试验研究和计算分析。本文针对具有上述结构特点的某高层结构整体模型,进行了模拟地震振动台试验和三维有限元分析,得到了结构的动力特性,以及在7度多遇、基本、罕遇烈度地震作用下的加速度反应、惯性力分布和位移反应等。结果表明,在地震作用下该结构底部墙肢中仅少数构件出现反弯点甚至不出现反弯点;除结构出屋面部分鞭梢效应明显外,其余部分均可以满足现行规范的抗震设防要求;工程设计中宜改善端部筒体以及转换大梁与筒体连接处的强度和延性。

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AMECO维修机库的多点输入反应测试与分析

刘先明,叶继红,李爱群,沈顺高,黄镇,周青

建筑结构学报. 2004, 25(05): 17-21+42.

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为了验证多点输入时程分析法的正确性,对AMECO维修机库进行了五种激励下的多点输入动力响应测试,分别记录了每个柱下端的地面运动和网架上某点的振动时程。以地面运动记录作为地震动输入,对经过等代的AMECO维修机库模型进行了多点输入时程分析计算。计算结果与测试结果在时域和频域上均较为接近,说明多点输入时程分析法是正确的。本试验对于今后其它结构的多点输入动力测试是值得借鉴的。

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空间钢构架混凝土柱抗震性能的试验研究

唐兴荣,刘伟庆,钱奕技

建筑结构学报. 2004, 25(05): 22-28.

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空间钢构架是由横向和斜向缀条与纵向弦杆焊接而成的承重轻钢结构,将空间钢构架替代传统钢筋混凝土结构中的绑扎钢筋骨架,形成空间钢构架混凝土结构。为了研究空间钢构架混凝土柱的承载力与变形能力、延性等抗震性能指标及其变形和破坏机制,进行了3根空间钢构架混凝土柱和1根普通钢筋混凝土柱在低周反复水平荷载作用下的对比试验。试验表明:空间钢构架混凝土柱的初始刚度与传统钢筋混凝土柱的初始刚度基本相同,在试件屈服后,空间钢构架混凝土柱的刚度退化程度要比传统钢筋混凝土柱要缓慢,其延性要比条件相同的普通钢筋混凝土柱要大。当需要采用空间钢构架承受施工荷载、直接悬挂模板时,应按本文建议的施工和使用两个受力阶段进行设计计算。结合试验结果及其分析,提出了这种新结构的构造要求。

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钢纤维高强无粘结预应力混凝土扁梁框架抗震性能试验研究

陈亚亮,郑建岚

建筑结构学报. 2004, 25(05): 29-34.

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本文将钢纤维混凝土技术与无粘结预应力混凝土技术结合用于扁梁框架结构,研究钢纤维对高强无粘结预应力扁梁框架结构抗震性能的影响。通过采用MTS伺服加载系统对三榀具有相同尺寸、配筋和混凝土强度等级,不同钢纤维含量的高强无粘结预应力混凝土扁梁框架进行水平低周反复荷载下的拟静力试验,研究钢纤维对于高强预应力扁梁框架破坏形态、滞回特性、位移延性、耗能能力以及强度和刚度退化等抗震性能指标的影响。研究结果表明,钢纤维不仅可以提高无粘结预应力混凝土扁梁框架的开裂荷载、屈服荷载和极限荷载,改善其破坏形态,还可以有效提高扁梁框架的刚度、延性和耗能能力,从而提高结构的抗震性能,钢纤维可以部分替代扁梁框架节点内箍筋来抵抗剪力。

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钢筋混凝土剪力墙抗震恢复力模型及试验研究

李宏男,李兵

建筑结构学报. 2004, 25(05): 35-42.

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通过拟静力试验,对9片钢筋混凝土剪力墙分别进行了在周期反复荷载作用下受力性能的研究,验证了本文提出的钢筋混凝土剪力墙的多弹簧宏观有限元模型,进而得到了荷载与位移关系更合理的本构模型,给出了相应的计算公式。通过比较不同轴压比和不同剪跨比的剪力墙的破坏形态、破坏程度,以及对试验现象和滞回曲线的分析,得到如下结论:随着轴压比在一定范围内的提高,相同剪跨比的剪力墙其承载能力有一定程度的提高,但墙体的延性下降,强度退化和刚度退化趋于严重。随着剪跨比的提高,相同轴压比的试件破坏形态由剪切破坏向弯曲破坏过渡,承载能力随之降低,但试件的延性提高,耗能能力大大加强。

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上海铁路南站平均风荷载的风洞试验和数值模拟

顾明 ,黄鹏 ,杨伟 ,汪大绥 ,周建龙

建筑结构学报. 2004, 25(05): 43-47+54.

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介绍了上海铁路南站模型风洞试验和风荷载数值模拟的主要结果。通过风洞试验,给出了这一大跨度屋盖结构在无周边建筑和有周边建筑情况下屋面的风压分布特性。总的来说,挑篷迎风前缘有较大的负压,且梯度较大;前缘中部压力系数接近零;屋盖顶部又呈现负压状态;屋盖背风处一般是正压。同时,基于CFX5.5软件平台,利用RSM湍流模型,对屋盖上的平均风压进行了数值模拟,并将计算结果与测压模型风洞试验数据进行了对比。对比结果显示两者较为吻合。此外,通过降低悬挑部分的高度以研究几何参数变化对平均风荷载的影响。数值模拟表明,降低悬挑高度可以显著减小悬挑部分的平均风荷载。

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矩形高层建筑横风向风振响应简化计算

梁枢果,夏法宝,邹良浩,李辉民

建筑结构学报. 2004, 25(05): 48-54.

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基于风洞试验数据和随机振动理论,本文提出了矩形高层建筑横风向风振响应简化计算公式,这些简化公式的提出将求高层建筑横风向风振响应的复杂积分变为方便的代数运算。本文应用这些简化公式对大量的矩形高层建筑实例进行了计算、分析。将本文提出的简化公式计算结果与积分计算结果比较,相对误差基本上在5%以内,因此本文提出的公式有较高的精度。用本文简化公式计算得到的高层建筑横风向风振响应与日本建筑荷载规范、加拿大国家建筑规范计算得到的横风向风振响应比较,总体上差异较小。由于本文提出的简化公式所依据的风洞试验模型和数据较为精细,因此本文简化公式有相当高的可靠性与合理性。

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预应力正放四角锥组合网架结构试验研究

韩庆华,艾军,裴波,左克伟,刘兴业

建筑结构学报. 2004, 25(05): 55-59.

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预应力组合网架是一种基于组合网架和预应力技术发展起来的由钢和钢筋混凝土组合而成的空间结构,它可以充分发挥钢材抗拉,混凝土抗压的特点。当采用分批张拉时,后批索张拉必然会造成前面所有批索实际张力发生改变。本文对一3m×3m(网格数为3×3)的试验模型的三根预应力下弦拉索,采用了三种张拉次序(依次张拉、先张拉两边索再张拉中间索和先张拉中间索后张拉两边索)进行张拉,测出了索内预应力及结构内力的变化,并与基于张力松弛法的索-杆-梁-板系有限元法分析结果进行对比,结果表明,采用张力松弛法可以考虑不同张拉次序对索内预应力的影响。

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大跨张弦桁架新型施工工艺的理论与现场实测的研究

刘凯,高维成,刘宗仁

建筑结构学报. 2004, 25(05): 60-65+91.

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为了解决国际会展体育中心钢屋盖工程中张弦桁架结构张拉成型的施工问题,根据本工程的特点,采用了桁架在胎架上张拉至形成整体刚度后,用塔吊吊起在空中直接张拉即混合张拉的新型施工工艺;本文对桁架起拱值的确定进行了理论研究,并采用非线性理论分析了不同的施工工况对索张力的影响,将理论研究结果与实验数据进行了对比分析;最后给出了本工程悬索张拉时张拉测量阶段的固定标记不能被移动、5级风力以下进行吊起张拉、桁架搁置需缓慢进行等注意事项和工艺流程,并得到了吊起后最终张拉起拱值由桁架跨中节点的初始高度、吊起张拉完毕后最终高度和吊起张拉完毕后起吊处最终高度确定而与施工过程无关等重要结论,可供类似工程施工时参考。

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组合空腹梁的静力特性研究

黄勇,马克俭,陈波

建筑结构学报. 2004, 25(05): 66-70+104.

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提出了一种新的组合空腹板结构形式,它由下层交叉钢肋、上层混凝土板及连接上下层并使之共同工作的钢管或钢管混凝土剪力键组合而成。为研究该类结构的静力特性,对组合空腹板的组成单元——组合空腹梁进行了足尺模型试验,侧重研究组合空腹梁下层钢肋、上层混凝土板的内力分布规律;对组合空腹板建立了基于空间梁单元与壳单元的混合元计算模型、空间壳单元计算模型两种有限元分析方法,对试验模型进行了理论分析。将试验数据、两种有限元计算方法的计算结果进行了比较。研究结果表明,组合空腹梁的内力分布均匀,能较好地发挥材料强度,具有刚度大、整体性好的特点;对简支组合空腹梁,其下层钢肋处于拉-弯、上层混凝土板处于压-弯的受力状态,弯曲应力在总应力中占了较大的比例;研究结果同时也验证了理论分析的可靠性。

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K型圆钢管搭接节点极限承载力研究

舒兴平,朱邵宁,朱正荣

建筑结构学报. 2004, 25(05): 71-77.

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钢管搭接节点是一种在空间结构中常见的节点形式,本文对平面K型圆钢管搭接节点的极限承载力进行了非线性有限元分析。结果表明:随着支主管直径比、支主管厚度比、主管径厚比和搭接率的变化,节点发生支管轴向屈曲破坏、支管局部屈曲破坏和支主管联合屈曲破坏三种破坏模式。在支主管厚度比分别为0.4、0.7和1.0,且搭接率为20%～60%时,与相应的间隙节点极限承载力的比值分别在0.95～1.06、0.95～1.61和1.17～1.27之间;与规范公式承载力计算结果的比值分别为小于1.0、在0.99～1.51和1.33～2.17之间。研究表明,圆钢管搭接节点的受力性能与有间隙的相贯节点有明显的差别,设计计算时应分别考虑。

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《中文核心期刊要目总览》(2004年版)TU建筑科学类核心期刊表研究报告

建筑结构学报. 2004, 25(05): 77-77.

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圆管式无柱帽空心无梁楼盖的试验研究

程文瀼,江韩,高仲学,黄晓晖,吴京平,李少波

建筑结构学报. 2004, 25(05): 78-84.

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圆管式无柱帽空心无梁楼盖的孔道是单向的,使楼板在两个方向的截面不一样,因此需要研究它的受力性能和设计方法。柱网4m×4m,每侧挑出0.5m,板厚135mm的试验模型,在竖向均布荷载下的试验表明,该板受力全过程分为未裂、裂缝、破坏三个阶段,有足够的承载能力,竖向位移呈“拉网形”,柱顶板面处首先开裂和屈服,孔道对板中央处的板底裂缝有影响,顺孔道方向的裂缝宽度比另一方向的大。用弹性有限元分析了竖向均布荷载下,9m×9m柱网的实心无梁楼盖和圆管式空心无梁楼盖的中间板区格,计算结果表明,两者各截面弯矩及板带弯矩的差别不大。建议对竖向均布荷载作用下的圆管式无柱帽空心无梁楼盖也可象实心板的那样采用等效框架设计法,圆管应沿平行于板区格的长跨方向布置,每段圆管的长度不宜不大于1m,管间净距和管端净距分别不宜大于50mm和80mm。

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考虑双向耦合作用的钢筋混凝土柱弹塑性简化分析方法

邱法维,刘中田,孙宪春,张玉峰,杜文博,李文峰

建筑结构学报. 2004, 25(05): 85-91.

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根据已有的钢筋混凝土柱双向拟静力实验研究的结果,给出了一种考虑双向弯曲耦合作用和轴力变化的弹塑性分析方法,该方法根据弹性状态下的曲率分布,近似计算钢筋混凝土柱发生塑性变形后的曲率,从而省去了弹塑性分析过程逐步积分试算杆端曲率的过程。本文通过计算结果与实验结果的比较,证实了该方法既能大量节省计算机的存储空间、提高计算速度,同时又能够保证计算结果的有效性和准确性,若将此方法用于结构的整体计算中,将大大提高计算精度和计算效率。

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受腐蚀钢筋混凝土偏心受压构件低周反复性能的试验研究

贡金鑫,仲伟秋,赵国藩

建筑结构学报. 2004, 25(05): 92-97+104.

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为了解地震作用下受腐蚀钢筋混凝土结构的性能,对8组16个腐蚀的钢筋混凝土偏心受压试件进行了低周反复荷载试验,得到试件钢筋不同腐蚀程度时的水平荷载(P)-位移(Δ)滞回曲线,分析了钢筋锈蚀率对试件承载力、刚度、延性、耗能能力等的影响,给出了试件的骨架曲线和刚度衰减曲线。结果表明,试件开裂后的滞回曲线形状基本上呈梭形,同时由于钢筋锈蚀程度的不均匀性,滞回曲线呈现明显的不对称。随钢筋锈蚀率的增大,试件的屈服荷载和极限荷载降低,滞回曲线的丰满程度和滞回环的面积逐渐减小,刚度、延性和耗能能力逐步降低,即当钢筋锈蚀率由8%增到19.8%时,累积耗能由11.5kN·m降低到1.5kN·m,延性系数由6.29降低到3.96。当遭受严重腐蚀时,试件可能由塑性破坏转变为脆性破坏。试验中还发现,试件中箍筋的锈蚀程度比纵筋严重,这与许多实际工程结构的检测结果也很相似。

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锈蚀钢筋混凝土简支梁斜截面抗剪性能研究

徐善华,牛荻涛

建筑结构学报. 2004, 25(05): 98-104.

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锈蚀钢筋混凝土构件抗剪性能是迫切需要研究的问题,本文通过18根锈蚀钢筋混凝土简支梁和3根无锈蚀的普通钢筋混凝土对比梁的斜截面抗剪试验研究及理论分析,研究了不同剪跨比下箍筋锈蚀程度对钢筋混凝土简支梁斜截面变形、裂缝形成和开展、承载能力、破坏机理等方面的影响。试验结果表明:箍筋锈蚀使箍筋对混凝土的约束降低,斜面裂缝发展较快,从而削弱了斜裂缝两侧骨料之间的咬合作用;剪压区箍筋锈蚀所产生的锈胀裂缝对试验构件抗剪强度的影响很大;剪跨比决定了试验构件的破坏形态,箍筋锈蚀对破坏形态影响较小;箍筋锈蚀对试验构件斜截面承载能力有较大影响。本文在试验研究基础上,运用根据极限平衡理论,建立了锈蚀钢筋混凝土简支梁斜截面承载力计算模型。

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钢筋混凝土梁腐蚀疲劳的试验研究

王海超,贡金鑫,宋元成

建筑结构学报. 2004, 25(05): 105-110+123.

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本文进行了钢筋混凝土梁在空气环境、淡水环境和盐水环境中的疲劳试验,研究了反复荷载下三种环境中梁的变形发展过程和疲劳寿命。结果表明,在环境和反复荷载的共同作用下,钢筋混凝土梁的挠度-荷载循环次数曲线具有明显的三阶段特征,反映了梁中钢筋裂缝萌生、稳定扩展和不稳定扩展,但曲线的斜率不同,盐水中的最大,淡水中的次之,空气中的最小,说明盐水中的梁损伤最快,淡水中的中等,空气中的最慢。试验同时表明,盐水中梁的疲劳寿命最短,淡水中的中等,空气中的最长,这是不同环境中梁损伤速度不同的结果。本文还根据试验结果给出了三种环境下不同荷载循环次数时钢筋混凝土梁挠度的公式及S-N方程。

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受冻融损伤混凝土与新混凝土的粘结剪切性能试验研究

李平先,赵国藩,张雷顺

建筑结构学报. 2004, 25(05): 111-117.

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采用新老混凝土粘结Z形柱体试件,通过快速冻融试验方法,对经受冻融损伤的老混凝土与新混凝土之间的粘结剪切强度进行了试验研究,分析了冻融循环次数、粘结面粗糙度和界面剂种类等对粘结面剪切强度的影响。老混凝土经受冻融循环的次数n为0、25、50、75、100和125,界面的粗糙度为0.23～6.9mm,界面剂采用水泥浆、水泥砂浆和掺加10%UEA膨胀剂的水泥浆。结果表明,受冻融损伤的老混凝土与新混凝土之间的粘结剪切强度随冻融循环次数的增加而下降,表现为冻融初期的缓降和一定冻融循环次数后的陡降,本次试验的陡降点发生在n=75,与抗冻标准中相对动弹性模量下降的临界点基本一致;粘结面的粗糙度和界面剂对粘结剪切强度也有不同程度的影响,粘结面的剪切强度以凿毛面与水泥砂浆组合情况为好。

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砌体在剪-压作用下抗剪强度研究

蔡勇,施楚贤,马超林,包太

建筑结构学报. 2004, 25(05): 118-123.

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本文研究砌体在剪-压复合受力下的破坏准则和砌体静力抗剪强度与抗震抗剪强度的计算方法。根据最小耗能原理和正交各向异性材料的破坏准则,确立了砌体在剪-压作用下的相关关系式,该式与试验结果吻合较好,能完整地表达剪摩、剪压和斜压三种破坏形态。在此基础上,通过较大量的试验结果的拟合,且保持与现行结构设计规范有相同的可靠度,建立了砌体静力抗剪强度和抗震抗剪强度计算公式,式中统一采用轴压比作为主要变量来表达,并使《砌体结构设计规范》(GB50003—2001)与《建筑抗震设计规范》(GB50011—2001)在确定砌体抗剪强度时采用一致的方法。通过算例分析,本文公式计算值与该二种规范的取值相当吻合。本文方法可供设计和修订规范时参考。

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三元和四元复合地基工程特性的对比试验研究

周德泉,刘宏利,张可能

建筑结构学报. 2004, 25(05): 124-129.

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多元复合地基具有较好的技术效果和经济效益,但目前尚无比较成熟的分析方法供设计和检测使用。在桩、土顶部安装压力盒(计)和传感器,对三元和四元复合地基进行静载试验研究,结果表明:复合地基中桩、土应力随总荷载加大而增长,增长率与强度或相对刚度成正比;不同的桩、土应力增长率使桩体分担荷载比和桩土应力比随总荷载的变化规律有较大差别;两种复合地基的p-s曲线均呈缓变型,可用双曲线法模拟,便于建立破坏标准、获得切线模量;受压后,桩间土先达到塑性状态,大部分荷载增量由桩体承受,总效应是变形增大,故三元和四元复合地基宜按变形控制设计。本文结果可供进一步的理论研究和工程设计参考。

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2004年, 第25卷, 第05期　刊出日期：2004-10-05

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