建筑结构学报

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聂建国;秦凯;刘嵘;

建筑结构学报. 2006, 27(04): 1-9.

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为研究方钢管混凝土柱与钢-混凝土组合梁连接的内隔板式节点的抗震性能,本文对3个节点试件进行了低周反复荷载试验,在此基础上对节点的受力过程、破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、变形恢复能力、延性、刚度退化和耗能能力等抗震性能进行了较为深入的研究与分析。试验结果表明:内隔板式节点能够有效地传递梁端弯矩及剪力,其滞回曲线呈明显的梭形,单周耗能能力较强;节点在梁端塑性铰破坏模式下具有较好的承载力、耗能性能及滞回特征,而在剪切破坏及局部焊接破坏模式下则延性较低,抗震性能相对较差;节点在整个加载过程中刚度退化明显,持续均匀,同时表现出一定的变形恢复能力;楼板组合作用对于节点的抗震性能具有一定程度的影响。

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高强钢绞线网-聚合物砂浆抗震加固框架梁柱节点的试验研究

曹忠民;李爱群;王亚勇;姚秋来;

建筑结构学报. 2006, 27(04): 10-15.

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进行了4个采用高强钢绞线网-聚合物砂浆加固的钢筋混凝土框架节点和1个对比节点的低周反复荷载试验,比较了4种加固方案的破坏形态、承载力、延性和刚度退化等抗震性能。研究结果表明:采用高强钢绞线网-聚合物砂浆加固后,节点的极限受剪承载力提高了19%左右,破坏形态更加具有延性特征。分析了相应的加固机理,并提出了高强钢绞线网-聚合物砂浆加固钢筋混凝土框架节点受剪承载力的计算方法,计算结果与试验结果符合良好。

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钢筋网高性能复合砂浆加固钢筋混凝土方柱抗震性能的研究

尚守平;蒋隆敏;张毛心;

建筑结构学报. 2006, 27(04): 16-22.

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通过4根钢筋混凝土近似足尺方柱在不变轴力和周期水平反复荷载作用下受力性能的试验研究,验证了用钢筋网高性能复合砂浆(CMMR)加固钢筋混凝土柱以提高其抗震性能的有效性:不仅柱的抗震承载能力有明显提高,而且其抗震延性有大幅度改善,抗震耗能能力也有一定程度的增强。本文先对试验结果进行了描述,然后研究了轴压比变化、加固后截面形式改变、用无钢筋网增强的素砂浆加固等因素对抗震加固效果的影响,并对这种加固层提高钢筋混凝土柱抗震性能的作用机理及被加固柱的裂缝形态进行了分析。

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平面K型圆钢管搭接节点静力性能的试验研究

赵宪忠;陈誉;陈以一;王冠男;许立新;张瑞清;

建筑结构学报. 2006, 27(04): 23-29+36.

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对平面K型圆钢管搭接节点的静力性能进行了静力单调加载的试验研究。实施了7个内隐蔽部分不焊接节点和3个内隐蔽部分焊接节点的试验。本文介绍了节点试验方案,考察了搭接节点的受力性能和破坏模式,并对内隐蔽部分焊接与否、焊脚尺寸、节点处集中荷载幅值以及腹杆搭接顺序对节点极限承载力的影响进行了讨论。试验研究结果表明,贯通腹杆受压时内隐蔽部分焊接与否虽然对节点的破坏模式和应力分布有一定的影响,但是对节点极限承载力影响较小;当腹杆与弦杆的壁厚相对值变小后,由于传力不均匀导致的腹杆局部破坏将成为主要破坏模式,而这一因素和所导致的承载力降低在既有的规范公式中尚未有相应的反映。

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平面K型圆钢管搭接节点有限元参数分析与极限承载力计算公式

陈誉;赵宪忠;陈以一;

建筑结构学报. 2006, 27(04): 30-36.

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以平面K型圆钢管搭接节点的试验数据为基础,从节点极限承载力、变形过程和破坏模式等方面对搭接节点的非线性有限元建模方法进行了校验。重点考察了贯通腹杆受压且内隐蔽部分焊接的搭接节点的应力分布、塑性区扩展和破坏模式,以及几何参数、腹杆搭接顺序变化、内隐蔽部分焊接与否对各类搭接节点性能的影响。有限元参数分析结果表明,腹弦杆壁厚比的变化对搭接节点的破坏模式和承载性能影响较大;内隐蔽部分未焊接对贯通腹杆受压的节点极限承载力影响很小,但对贯通腹杆受拉的节点极限承载力影响很大。最后,在零间隙节点承载力计算公式的基础上,应用多元线性回归方法拟合出搭接节点的极限承载力计算公式;该公式与试验结果吻合良好,且具有较好的适用性。

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大跨度空间索桁张力结构的模型试验研究

蔺军;冯庆兴;董石麟;王晓波;

建筑结构学报. 2006, 27(04): 37-43.

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针对一种新型的大跨度空间结构体系———环形平面葵花型空间索桁张力结构,在理论研究基础上,设计了外径5m、内部椭圆开口3.8m×3.2m,由12组空间索桁基本分析单元构成的结构模型并进行了试验研究。测试了多种预应力水平、多种荷载工况、多级加载等条件下结构的静力性能及其多阶模态频率与振型,并与理论计算结果进行了比较。试验结果表明,在一定的预应力形成结构刚度后,体系的自平衡内力分布可通过理论找力计算获得;在对称荷载作用下,结构具有良好的承载能力与稳定性,其静力反应基本呈线性;结构抵抗不均匀荷载的能力较强,构件内力趋于整体均匀重分布;其低阶模态以竖向振动为主,结构具有良好的侧向水平刚度。

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北京大学体育馆钢屋盖预应力桁架壳体结构分析的几个关键问题

丁洁民;何志军;

建筑结构学报. 2006, 27(04): 44-50.

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本文介绍了2008年奥运会乒乓球比赛馆———北京大学体育馆预应力桁架壳体钢屋盖结构分析的三个关键问题:初始态预应力度的确定、地震作用下屋盖的地震响应分析以及屋盖的极限承载力分析。所有问题均采用非线性有限元分析,其中屋盖的极限承载力采用弹塑性非线性有限元进行分析,同时考虑了几何非线性和滑动支座滑动引起的支承条件的非线性变化。分析结果表明,预应力拉索和滑动支座的积极应用,使屋盖结构成为自平衡体系,提高了屋盖结构的效率,减小了下部支承结构的设计难度;屋盖的极限承载力取决于支座立柱、中央刚性环和屋盖支撑的强度和刚度。

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苏州国际博览中心屋盖结构分析和并联K形圆钢管相贯节点研究

赵宏康;戴雅萍;吕西林;

建筑结构学报. 2006, 27(04): 51-60.

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本文介绍了苏州国际博览中心大跨变高度立体管桁架屋盖结构整体性能分析和并联K形圆钢管相贯节点的大比例试验及非线性有限元分析。分析表明以下弦双钢管为特征的倒梯形立体管桁架的动力特性非常理想;将部分支座改为可滑移支座能有效减小大面积屋盖的温度内力,同时也有利于减小结构的地震反应;考虑大跨结构P-δ效应,对桁架上下弦杆的影响较明显,对腹杆的影响相当小。并联K形圆钢管相贯节点试验和有限元分析结果表明这种节点在正常使用状态下带一定范围塑性区工作是安全的,且具有较高承载能力和较好的延性;其破坏模式不同于平面K形节点,连系支管能起到有效的约束作用并影响到主管壁上的应力分布和发展。研究成果为这种规范尚未涵盖的空间相贯节点的设计提供了可靠依据。

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大型场馆异形钢结构屋面概念设计若干问题探讨

马人乐;何敏娟;

建筑结构学报. 2006, 27(04): 61-64+109.

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本文提出了大型场馆异形钢结构屋面的概念设计问题。对于周边墙体封闭的“馆”类建筑,屋面风的体型系数一般为负,即受风吸作用。对于“场”类建筑,则应根据屋盖各部分形状与风向的相对关系来确定屋面受风吸还是风压。对于异形屋面排水问题,屋面形状应尽可能满足快捷排水的要求。排水路径要短,水流要向结构的支座处会聚,尽量避免聚向悬挑端。评定一个结构是否是空间结构,看其在结构效应中,是以弯曲为主还是以轴向拉压为主。如果是前者,则结构的厚度和跨度之比就要求较大;而对于以拉压效应为主的空间结构,则其厚度和跨度之比可以较小。铸钢节点用于杆件交汇数量多、交角小的节点,可以避免较大的应力集中。但对于少量几根钢管之间的连接,不太适合使用铸钢节点,采用相贯线焊接,也同样能满足受力要求。

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大跨单层球面网壳的风振系数及其参数分析

李庆祥;楼文娟;杨仕超;孙炳楠;

建筑结构学报. 2006, 27(04): 65-72.

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本文针对某工程的单层网壳结构方案,采用其风洞试验数据,通过有限元方法在时域内进行三维风振分析,获得了钢网壳24个风向角下的竖向风振系数值,并通过对试验数据和计算结果的分析,确定了风荷载的不利风向角。同时考虑到钢网壳在风荷载作用下,不仅产生竖向风振,并且存在水平向风振,计算了不利风向角下的顺风向和横风向风振系数。进一步进行了该网壳结构在各种参数工况下风振系数的参数影响分析。结果表明:风振系数随风向角变化敏感,在抗风设计时应该考虑到这一规律;斜杆的使用大大减小了单层球面网壳的风振系数值;边界约束条件对风振系数的影响不大;结构阻尼比对竖向风振影响比水平风振响应更明显,阻尼比增大,风振系数有一定程度的减小。这些结论可为单层网壳结构抗风设计、防灾分析提供借鉴。

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浩辰多项技术提升国产CAD平台实现突破——浩辰ICAD2006i V6.2全面上市

建筑结构学报. 2006, 27(04): 72-72.

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钢管混凝土偏压格构柱长细比影响试验研究

陈宝春;欧智菁;

建筑结构学报. 2006, 27(04): 73-79.

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进行了钢管混凝土格构柱偏心受压试验,试验参数为长细比。介绍了试验的情况和过程,对柱肢钢管纵向应变、环向应变、缀管的纵向应变等进行了分析。研究结果表明,随长细比的增加,钢管混凝土格构柱的极限承载力逐渐降低。柱肢以受轴压为主,属于小偏压构件。近载侧的柱肢在试件进入非线性后紧箍效应开始发生作用。缀管的受力较小且都处在弹性阶段。受缀管的影响,节点处柱肢钢管环向应变很大,它是引起柱肢钢管撕裂从而导致试件破坏的主要原因。

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钢管混凝土格构柱偏心受压面内极限承载力分析

欧智菁;陈宝春;

建筑结构学报. 2006, 27(04): 80-83+102.

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应用钢管混凝土结构设计规程,对钢管混凝土格构柱偏心受压试件进行面内整体承载力计算。计算结果与试验值相差较大。规程在计算换算长细比时采用加法来考虑剪切变形的影响,对于长细比较小的构件,将过度考虑剪切变形对承载力的不利影响,且出现承载力几乎不随构件长细比的变化而变化的不合理现象。在借鉴国外钢格构柱计算方法的基础上,提出采用放大系数法来计算钢管混凝土格构柱的换算长细比,所得极限承载力与试验值吻合良好。

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两跨预应力混凝土框架内力重分布试验研究及分析

简斌;潘峰;王正霖;

建筑结构学报. 2006, 27(04): 84-88+95.

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基于两榀接近足尺的后张有粘结预应力混凝土框架的试验,对多跨预应力框架的内力重分布进行了研究,重点考虑了框架的连续性和轴压比的影响。研究结果表明,我国现行规范基本能满足预应力框架弯矩调幅的设计需要,但当控制截面相对受压区高度较大时,框架连续性对弯矩调幅影响较大。第一塑性铰的转动能力对结构弯矩调幅起主要作用,次弯矩越大,该截面总弯矩调幅越大。其他塑性铰截面以次弯矩调幅为主,结构往往不能实现完全内力重分布。另一方面,随轴压比增大,梁柱上弯矩分配虽略有变化,但对整榀框架的极限承载能力和总的弯矩调幅能力影响不大。

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钢筋混凝土框架-剪力墙模型结构试验的滞回反应和耗能分析

熊仲明;史庆轩;王社良;霍晓鹏;

建筑结构学报. 2006, 27(04): 89-95.

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本文以实际工程为研究背景,根据模型相似关系,通过拟动力试验的方法,对钢筋混凝土框架-剪力墙模型结构的滞回反应和耗能进行了分析,探讨了结构在地震作用下的破坏机理及其薄弱环节或部位。试验结果表明,在水平地震作用下,框架-剪力墙结构的屈服顺序为:剪力墙根部→框架各层梁端→框架各柱根部,剪力墙的屈服和耗能能力对整个结构的承载力和变形性能影响很大。当弹塑性变形较大时,结构的性能主要取决于剪力墙根部截面的性能。本文工作为指导这类结构体系的抗震设计以及进行更深入的研究提供了基础资料。

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斜向水平荷载作用下钢筋混凝土框架柱受剪性能的试验研究

王立军;王铁成;王崧;

建筑结构学报. 2006, 27(04): 96-102.

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通过对两组8根钢筋混凝土框架柱的试验和分析,主要研究了斜向水平荷载作用下两个主轴方向上配箍量不等的柱的破坏形态和受剪性能,其中第一组采用单调加载,第二组采用低周反复加载。试验结果表明,两个主轴方向上配箍量不等的柱在斜向水平荷载作用下的破坏形态与配箍量相等的情况相似,柱受压侧的两个角边容易发生钢筋与混凝土的粘结破坏。理论分析表明,其受剪承载力满足偏上限的类椭圆方程。有限元计算结果与试验值吻合较好。

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钢-混凝土组合梁的受扭试验与分析

胡少伟;聂建国;熊辉;

建筑结构学报. 2006, 27(04): 103-109.

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为了研究钢-混凝土组合梁的抗扭性能,完成了4根不同配箍率的组合梁纯扭试验,借助结构分析软件,采用三维8结点实体单元的有限元模型,对组合梁纯扭试件在弹性阶段的变形、截面应力分布情况进行了分析。试验和分析结果表明:受扭承载力主要由混凝土翼板提供,翼板的截面尺寸是影响极限承载力的主要因素,其中翼板厚度对组合梁受扭承载力的影响更为显著;而配箍率对组合梁受扭承载力的影响并不大。其它条件相同时,当配箍率为0.54%左右时,组合梁受扭承载力将达到最大。提出了组合梁弹性抗扭刚度计算公式和开裂扭矩计算公式;本文采用变角空间桁架模型,并结合已有的试验成果,提出了可供设计参考的极限承载力计算公式。公式计算结果与试验值吻合良好。

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圆钢管混凝土结构非线性有限元分析

丁发兴;余志武;蒋丽忠;

建筑结构学报. 2006, 27(04): 110-115.

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基于合理的钢管混凝土拉、压材料数值本构模型,采用U.L.列式单元增量平衡方程,引入分层梁单元材料非线性分析理论,通过调整截面形心应变和曲率,使梁端内外力平衡,完善了分层单元法,编制了相应的非线性有限元程序,并对已有钢管混凝土结构面内受力,如钢管混凝土偏压柱、不等端弯矩钢管混凝土偏压柱、钢管混凝土压弯构件和钢管混凝土模型拱肋等试验资料进行双重非线性有限元分析。结果表明:几组钢管混凝土模型拱和钢管混凝土压弯构件的荷载-变形曲线和极限承载力与试验结果最接近,验证了本文方法与程序的可靠性,通过与其他学者计算结果相比,表明本文方法具有较高的计算精度。

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竖向荷载差作用下多层砌体房屋顶层裂缝的理论和试验研究

陈大川;尚守平;

建筑结构学报. 2006, 27(04): 116-120.

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本研究构建了能够真实反映多层砌体结构的H型实体研究模型,从试验和理论两方面研究了竖向荷载差作用下纵横墙(即非承重与承重墙)变形位移大小,以及裂缝的产生和发展行为。结果表明:纵横墙变形差大小随荷载增加而增大,并且当荷载增加至一定值时,顶部伴有裂缝的产生和扩展。另一方面,本研究建立了竖向荷载差作用下多层砌体房屋顶层最大剪应力计算分析模型,提出并确定了顶层最大剪应力计算公式和相关参数确定方法。理论分析指出荷载差引起的纵横墙交界处的剪力在Y=H时最大(τmax),房屋的顶层最易开裂。

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刚性桩复合地基与复合桩基工作性状对比试验研究

刘冬林;郑刚;刘金砺;李金秀;

建筑结构学报. 2006, 27(04): 121-128.

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针对高层建筑筏板荷载分布特点,采用内密外疏布桩方式,通过现场缩尺(1:10)模型试验,完成了带上部结构的复合地基与复合桩基载荷试验,分析了筏板沉降、桩端平面以下地基沉降和筏板外侧地面沉降、筏板下桩土反力分布、桩身轴力和侧摩阻分布及桩土荷载分担比,研究了工作荷载下复合地基与复合桩基的工作性状。与复合桩基相比,得出复合地基总沉降大、差异沉降小、桩端平面以下沉降小、桩上段存在负摩阻、桩间土荷载分担比大、桩荷载分担比小的试验结果;复合地基可以更好地调动浅层地基土承载力,而复合桩基则能更好地调动深层地基土承载力,所得结论可为进一步理论研究及工程设计提供有益参考。

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2006年, 第27卷, 第04期　刊出日期：2006-08-05

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