建筑结构学报

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杨勇,郭子雄,薛建阳,赵鸿铁,聂建国

建筑结构学报. 2005, 26(04): 1-9.

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通过淹钢混凝土标准推出试验(push-outtest),对型钢混凝土粘结滑移受力机理、粘结强度和粘结滑移本构关系等关键问题进行研究。采用正交试验法设计16个标准推出试件,主要研究混凝土强度等级、型钢埋置长度、横向配箍率和型钢的混凝土保护层厚度等四个主要因素对粘结滑移性能的影响,考察型钢翼缘外侧、翼缘内侧及腹板与混凝土粘结性能。并设计4个对比推出试件,单独考察型钢翼缘外侧对粘结作用的贡献。试验研究结果表明,在荷载上升阶段和荷载下降阶段内部型钢应变分别呈指数分布和线形分布;在型钢翼缘外侧、翼缘内侧和腹板等不同部位,界面内部滑移具有相近分布规律;在荷载下降阶段,型钢翼缘外侧相对翼缘内侧及腹板对总体粘结作用贡献更大。根据所有试件的加载端和自由端的荷载-滑移曲线试验结果,统计回归出型钢混凝土特征粘结强度和特征滑移值计算公式,并提出型钢混凝土平均粘结应力-加载端滑移本构关系的数学模型(-τSL模型)。

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FRP-混凝土界面粘结滑移本构模型

陆新征,叶列平,滕锦光,庄江波

建筑结构学报. 2005, 26(04): 10-18.

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FRP-混凝土界面的粘结滑移关系是FRP加固混凝土结构受力分析的基础。由于FRP-混凝土界面受力情况的特殊性,通常很难通过试验直接获得粘结滑移关系,因而现有的粘结滑移本构模型或多或少存在一些问题。本文根据作者提出的细观单元有限元研究的结果,建议了一组新的界面本构模型以及界面剥离强度计算公式。根据本构模型简化程度不同,分别命名为:精确模型、简化模型和双线性模型。其中精确模型可以考虑不同界面胶层刚度的影响,简化模型和双线性模型则适用于一般界面粘结胶层。通过与大量界面试验结果的对比表明,本文建议的模型可以准确预测界面的剥离强度和剥离过程,且精度优于现有各模型。

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钢筋混凝土梁-墙平面外连接节点试验

杨华,钱稼茹,赵作周

建筑结构学报. 2005, 26(04): 19-26.

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为了研究钢筋混凝土梁-墙平面外连接节点的受力性能,完成了6个“强梁弱墙”型节点试件在梁端往复竖向荷载作用下的试验。试验结果表明,达到最大承载力时,梁截面比较宽的试件,墙正面的部分受拉纵向钢筋屈服,墙背面的纵向钢筋未屈服;破坏主要发生在楼板与墙连接部位以及剪力墙的正面,楼板和梁下方墙的破坏比楼板上方墙的破坏严重;墙正面的混凝土脱落、部分竖向钢筋压屈;墙背面有裂缝但不严重,裂缝主要分布在梁的周围;连接节点有比较大的变形能力;梁截面的宽和高以及楼板对承载力和耗能能力都有影响。对试件进行了非线性有限元分析,得到应力分布与试件的试验破坏现象一致。

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型钢-方钢管自密实高强混凝土轴压短柱受力性能的试验研究

王清湘,朱美春,冯秀峰

建筑结构学报. 2005, 26(04): 27-31.

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提出了一种重载柱设计的模式,即型钢-方钢管自密实高强混凝土柱。该组合柱是在方钢管中填充自密实高强混凝土和型钢而形成。通过13根型钢-方钢管自密实高强混凝土短柱的轴心受压试验,研究了该组合柱的受力性能。试验结果表明自密实试件与经过振捣的试件的受力性能几乎没有差别;型钢的存在有效地延缓或抑制了高强混凝土中剪切裂缝的产生从而提高了构件的延性;混凝土强度、方钢管的宽厚比和型钢的用量对构件的强度和延性有着显著影响。最后给出了型钢-方钢管自密实高强混凝土轴心受压短柱强度承载力的计算公式,计算结果与试验结果吻合良好。

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装配整体式型钢混凝土框架节点抗震性能研究

李忠献,张雪松,丁阳

建筑结构学报. 2005, 26(04): 32-38.

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本文通过对2组、每组2个足尺节点试件的低周反复荷载试验和分析,研究了装配整体式型钢混凝土框架节点的抗震性能,其中第一组试件为按“弱节点”设计的中节点,第二组试件为按“强节点”设计的边节点,且对第二组的1个试件的节点核心区附近梁端工字钢的上、下翼缘采取狗骨形削弱的构造措施。试验结果表明:4个节点试件的位移延性系数为5.1~7.27,均符合抗震设计的延性要求;在最大荷载时,4个试件的等效粘滞阻尼系数为0.19~0.34,耗能能力强。理论分析表明:在相同轴压比的条件下,两组试件均有较好的延性,且第二组试件的耗能能力明显高于第一组试件;对节点附近梁端工字钢翼缘采取狗骨形削弱,能够将框架梁的塑性铰从梁端根部转移到削弱部位,从而有效地提高节点的抗震性能。

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T形、L形钢管混凝土柱抗震性能试验研究

王丹,吕西林

建筑结构学报. 2005, 26(04): 39-44+106.

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本文对6根T形6、根L形钢管混凝土柱进行低周反复荷载试验研究,对试件破坏过程及结果进行了较为详细的描述,给出了荷载-位移曲线及骨架曲线。在此基础上,考虑了轴压比、钢管壁厚、内填混凝土强度对T形、L形钢管混凝土柱承载力和延性的影响。得出如下结论:随着轴压比增加,极限荷载提高不显著或下降,延性随着轴压比增加而下降;极限荷载和延性随着钢管壁厚加大而提高;混凝土强度提高对极限荷载增加很显著,但对延性影响不显著。

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钢纤维高强预应力混凝土扁梁框架拟动力试验研究

郑建岚,陈亚亮,高浪飞

建筑结构学报. 2005, 26(04): 45-51.

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采用MTS伺服加载系统对钢纤维高强无粘结预应力混凝土扁梁框架结构进行拟动力地震反应试验研究。试验采用经过调幅的具有不同地震加速度峰值的ElCentro地震波作为激励进行加载,对两榀钢纤维高强预应力混凝土扁梁框架和一榀用来对比的普通高强混凝土扁梁框架进行拟动力试验,对结构在地震作用下的加速度反应、位移反应、滞回性能、刚度和耗能进行研究,分析钢纤维对无粘结预应力扁梁框架动力性能的影响。试验结果表明,钢纤维扁梁框架结构屈服后,其最大位移反应、最大恢复力反应和阻尼比均比普通混凝土扁梁框架要大,钢纤维可以有效提高扁梁框架在剧烈地震运动作用下的耗能能力,降低结构损伤。钢纤维对高强无粘结预应力扁梁框架的刚度、自振频率和动力放大系数的变化影响不大。

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圆钢管活性粉末混凝土轴压力学性能研究

林震宇,吴炎海,沈祖炎

建筑结构学报. 2005, 26(04): 52-57.

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进行22根圆钢管活性粉末混凝土轴压短柱试验,分析其荷载-变形曲线、破坏特征和工作全过程。试验研究表明:圆钢管RPC轴压短柱的荷载-纵向应变曲线弹性阶段约为极限荷载的90%~95%;套箍系数ξ较小时,在达到极限荷载后承载力急剧下降;ξ较大时,在达到极限荷载后承载力下降平缓并呈回升趋势。ξ较小的试件多呈剪切破坏形态;ξ较大的试件所有断面上均被墩粗、试件的上下两端明显局部鼓曲。在分析国内40个试件试验结果的基础上,研究建立了圆钢管活性粉末混凝土峰值应力、峰值应变、平台应力等理论特征参数的计算方法和应力-应变全曲线方程,验证对比了有关技术规程中圆钢管混凝土基本构件承载力的计算方法,最后建议了圆钢管活性混凝土轴压短柱极限承载力统一计算公式。

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消能支撑加固底部框架砌体房屋的弹塑性地震反应分析

秦从律,张爱晖

建筑结构学报. 2005, 26(04): 58-63.

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本文采用弹塑性时程分析方法,对底部框架多层砌体房屋在不同烈度罕遇地震作用下进行了抗震性能评估;研究了在底部框架内增设消能外包混凝土无粘结钢支撑对房屋抗震性能的影响;对增设消能支撑加固方案和增设抗震墙加固方案进行了对比分析。分析结果表明,在底层框架砌体房屋的底层增设消能支撑可显著降低底层框架的最大层间位移,控制结构的塑性损伤,提高结构的抗震性能。增设消能支撑加固方案与增设抗震墙加固方案相比,结构加固更合理、更易实施。

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带构造柱双排孔混凝土空心砌块墙抗震性能试验研究

闫维明,周宏宇,周锡元,孙巧珍

建筑结构学报. 2005, 26(04): 64-69.

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双排孔混凝土小型空心砌块中间孔洞较小无法设置芯柱,故设置构造柱是提高这种砌块建筑水平抗侧力性能的主要措施。为了研究这种结构体系的抗震性能,本文对7个设置构造柱双排孔混凝土空心砌块承重墙原型试件进行了低周反复荷载试验。得到了其承载力、延性和耗能等实测数据,并分析了墙片单元X形裂缝的破坏特征。试验及分析表明,双排孔混凝土小型空心砌块承重墙片在采用了约束构造柱等措施后,约束构造柱对墙体可起到有效约束作用,使破碎的墙体不倒塌,具有良好的抗震性能。

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重庆江北国际机场新航站楼大跨钢桁架铸钢节点性能研究

戴国欣,李万伟,邢世建,聂诗东,项建克

建筑结构学报. 2005, 26(04): 70-75+98.

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本文针对大跨钢桁架铸钢节点受力性能进行了相关的研究。通过重庆江北国际机场新航站楼钢桁架大型铸钢节点的现场跟踪测试,得到铸钢节点表面应力的测试值;利用Pro/E软件建立所测试的铸钢节点模型,并采用有限元软件进行弹性分析,得到各测点的应力值。通过比较铸钢节点表面测试值和相应测点分析值,发现现场测试应力值和计算分析值之间相互印证。在测试值与计算值印证较好情况下,可以推断节点内部应力分布。此外,还模拟了铸钢节点的典型缺陷并进行有限元分析,进而推断铸钢节点带缺陷工作状况对节点的受力性能影响程度。最后对铸钢节点在整个结构体系中的受力性能和安全性做出了评价,重庆江北国际机场新航站楼钢桁架铸钢节点是安全可靠的,具有充足的强度储备;并给出了节点的设计强度取值和判别式,可供类似的工程应用参考。

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卷焊圆管、方管轴压杆的脆性屈曲

顾强,江洪燕,高晓莹

建筑结构学报. 2005, 26(04): 76-80.

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钢管截面构件受压时为脆性屈曲,可靠指标β与普通压杆理应有所不同,但目前国内有关设计规范(程)对此都没有反映。本文采用弹塑性梁柱理论、数值积分法计算了卷焊圆管、方管截面轴压杆完整的荷载-位移曲线,分析了纵向焊接残余应力、初弯曲、板件宽厚比(径厚比)对钢管压杆屈曲及屈曲后性能的影响,提出了圆管、方管截面轴压杆稳定承载力计算方法。

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交错桁架结构体系的极限承载力及其影响因素分析

莫涛,周绪红

建筑结构学报. 2005, 26(04): 81-85+116.

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本文基于非线性连续介质力学理论和内力屈服面塑性流动理论,推导出计算交错桁架结构体系极限承载力的二阶弹塑性刚度方程。在该刚度方程的构造中不仅考虑了单元截面上的轴力、剪力、弯矩、扭矩以及结构剪切变形的影响,还考虑了杆端塑性铰处内力之间的相互影响。数值计算表明本文方法具有良好的计算精度。最后,本文还在此基础上就结构高宽比、荷载偏心、柱子截面形式和平面桁架的形式等因素对交错桁架结构极限承载力的影响进行了探讨,结果表明当交错桁架结构体系达到其极限承载力时,杆件的塑性铰主要集中分布在下部楼层,设计时建议适当加大下部楼层的杆件截面,以保证结构具有足够的极限承载力。此外,在偏心荷载作用下,柱子截面形状对结构极限承载力的影响较大,其工形截面的影响要比箱形截面更为显著。

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高层建筑风致扭转荷载的干扰效应研究

黄鹏,顾明

建筑结构学报. 2005, 26(04): 86-91.

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在相邻建筑物的干扰下,受扰高层建筑的风荷载与其在孤立状态下相比会有较大的变化。本文采用动态测力天平技术,通过模型风洞试验研究了方形截面高层建筑在周边另一个同样建筑的气动干扰下,其平均、脉动和峰值扭转风荷载的干扰效应,分析了建筑物间距、风场和风向角等参数的影响。研究表明,高层建筑扭转荷载的干扰效应很显著,B类风场0°风向角下,峰值扭矩干扰因子IFp可达2.1,45°风向角下更可高达3.5。最后通过分析受扰模型的基底扭矩谱讨论了上游建筑旋涡脱落的影响。

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大跨屋盖结构风洞试验模型的设计方法讨论

余世策,楼文娟,孙炳楠

建筑结构学报. 2005, 26(04): 92-98.

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通过理论分析及风洞试验研究大跨屋盖结构风洞试验的模型设计问题。以气承刚度理论为主线阐述了内压传播方程及赫姆霍兹频率、四周封闭屋盖结构及墙面开孔屋盖结构的频移特性和气承刚度的相似性模拟准则,考虑了墙体柔度在理论分析中的关键作用。设计制作了大跨平屋盖刚性模型和气弹模型进行墙面开孔前后的风洞试验,试验结果与理论分析较为吻合。研究结果证明了气承刚度相似性模拟在大跨屋盖结构风洞试验中的基础性作用,并指出在模型设计中调整结构内部容积是模拟气承刚度最有效的措施,而保证刚度比的一致性则是试验成功的关键。

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考虑玻璃参与工作的单层平面索网幕墙结构静力性能研究

冯若强,武岳,沈世钊

建筑结构学报. 2005, 26(04): 99-106.

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本文采用了模型试验和数值模拟的方法对单层平面索网玻璃幕墙结构考虑玻璃与索协同工作的静力性能进行研究。首先验证了玻璃参与结构的共同工作,对于结构刚度有一定的贡献;然后通过参数分析讨论了索的初始预张力、荷载级别、索的直径、玻璃的厚度、网格的划分等因素对玻璃贡献的影响。研究表明,玻璃参与结构刚度贡献从本质上讲主要由玻璃面的薄膜力大小决定,而玻璃面薄膜力主要取决于单块玻璃自身的挠度和结构的整体挠度。

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陆海空大厦结构优化设计

周光荣,江欢成,何莹

建筑结构学报. 2005, 26(04): 107-111.

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上海陆海空大厦在停建数年后,业主委托江欢成事务所对结构进行优化设计。原设计沿用常规做法,大体上能满足规范要求,但不够理想,例如柱子截面较大,自振周期较长,地震作用时层间位移角也较大,补桩太多等等。本优化设计不但取得了十分明显的经济效益,而且大大改善了室内空间环境。东西塔楼共44根柱子,拔掉了16根,柱子断面进一步减小,核心筒内部剪力墙厚度进一步减小,楼盖厚度进一步减小,节约混凝土8400m3,增加使用面积约1300m2。取消了主楼和裙房之间的沉降缝,减少补桩208根。综合经济效益约2000万元人民币。

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开合屋盖结构设计简介

关富玲,程媛,余永辉,吴开成,沈佩蓓

建筑结构学报. 2005, 26(04): 112-116.

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开合屋盖结构在大型体育馆、多用途体育场都得到了广泛应用。开合屋盖结构由于其特有的多个状态,在很多方面不同于以往的常规屋盖结构。本文结合浙江省某网球中心比赛馆开合结构的设计实例,简要介绍了该工程的概况、背景及其结构形式,阐述了开合屋盖结构在结构方面需特别考虑的轨道系统选取的问题,叙述了该实例采用的索牵引系统的运作方式;说明了开合结构与普通结构在荷载取值和工况组合方面的区别;使用独立分析和协同分析两种结构方法计算分析结构,并且以三个方向的变形结果为依据,比较了两种方法,得出了独立分析比较可靠的结论。

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新型灌浆材料在砌体抗震加固中的应用及其可靠性研究

施养杭,林建华

建筑结构学报. 2005, 26(04): 117-122.

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在我国产石地区,石砌体是一种传统的结构形式,石粉是天然石材精加工中的废弃物。本文提出以石粉为集料,添加缓凝剂、膨胀剂和砂浆塑化剂,制备新型浆体,用于石砌体抗震加固。经对两类石砌墙体灌浆后进行拟动力试验,结果表明该浆体稳定性好,石砌墙体的抗震可靠性大为提高。通过对石粉灌浆石砌体结构抗震加固的可靠性研究,建立了灌浆石砌体的模糊随机地震反应模型和抗震能力的模糊安全准则,确定了灌浆石砌体抗震模糊可靠性的分析方法。经实例验证,计算模型符合震害经验,概念清晰,计算方便。

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大直径灌注筒桩轴向荷载-沉降曲线的一种解析算法

王哲,龚晓南,张玉国

建筑结构学报. 2005, 26(04): 123-129.

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大直径现浇混凝土薄壁筒桩为主要应用于软弱地基处理的一种桩型。筒桩的荷载传递机理不同于一般的灌注或沉管实心桩,筒桩的荷载传递机理的复杂性制约了筒桩承载理论的发展与工程应用,其工程设计方法至今仍处于半理论半经验的状态。本文采用按桩顶沉降量控制基桩竖向承载力的计算方法,考虑土体强度沿深度线性变化的特性,并考虑大直径灌注筒桩土芯分担荷载以及筒桩与土芯内摩阻力发挥情况,采用一种桩内侧摩阻力、桩外侧摩阻力和桩端阻力共同传递荷载的模型,推导出一种沉管灌注筒桩的轴向荷载-沉降曲线的解析算式,并计算得到任意截面桩身轴力及内外侧摩阻力表达方程式。通过两个工程算例,验证本文公式的实用性。计算结果表明,土芯分担顶部荷载并提供内侧摩阻力,对提高承载力和减小沉降量都有贡献。

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2005年, 第26卷, 第04期　刊出日期：2005-08-05

建筑结构学报

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