建筑结构学报

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聂建国;樊健生;

建筑结构学报. 2006, 27(06): 1-8.

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本文对组合结构的发展历史和当前的研究及应用现状进行了综述。根据钢-混凝土组合结构的发展趋势和新材料的不断出现和应用,本文提出了广义组合结构的概念。广义组合结构不仅包括钢和混凝土的组合,而且包括更多新材料的组合,是对传统钢-混凝土组合结构的发展。广义组合结构将不同的材料或构件组合在一起共同工作,在设计时将各组成材料和构件的结构性能进行整体考虑,以最有效地发挥各种材料和构件的优势。此外,还对新型组合构件的研发、组合结构体系的创新、组合加固技术的发展以及组合结构在其他领域内的研究和应用进行了展望。

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竖向荷载下半刚性连接组合框架梁的承载能力极限状态设计

王静峰;李国强;刘清平;

建筑结构学报. 2006, 27(06): 9-17.

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论述了半连续框架设计原理,提出用塑性分析方法计算竖向荷载下半刚性连接组合框架梁在承载能力极限状态的内力,并给出了具体的设计步骤,最后用两榀足尺的两层两跨的半刚性连接组合框架试验验证了塑性分析方法。研究表明,半连续框架设计可用塑性分析方法获得弯矩图,不同于连续框架设计用弹性分析方法获得弯矩图;塑性分析方法考虑了组合梁的跨中弯矩承载力、节点弯矩承载力、节点转动能力和设计需要的节点转动能力,适用于竖向荷载下半刚性连接组合框架梁的承载能力极限状态设计。该方法简单实用且比较准确,可供工程设计参考。

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足尺钢梁柱刚性连接节点抗震性能试验研究

余海群;钱稼茹;颜锋;董海;李建华;刘月明;

建筑结构学报. 2006, 27(06): 18-27+73.

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通过10个不同连接构造的足尺钢梁柱刚性连接节点的试验,研究了标准栓焊连接节点、标准全焊连接节点、梁翼缘加强型节点、梁翼缘局部削弱型节点以及梁贯通型节点在梁端往复荷载作用下的破坏过程、破坏形态、承载力和塑性变形能力等抗震性能。试验结果表明,梁翼缘局部切割削弱和梁翼缘加盖板节点的梁的极限塑性转角大于0.03,梁贯通型节点、梁下翼缘加腋节点和梁翼缘打孔节点的梁的极限塑性转角大于0.02,其余类型节点的都小于0.02。对实测的梁翼缘和腹板的应力分布的分析表明,梁根部翼缘处于三向应力状态,是其脆性断裂破坏的原因之一。建议钢框架梁柱连接优先采用梁翼缘加梯形盖板节点和梁下翼缘加腋节点。

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火灾作用后钢管混凝土柱-钢梁节点滞回性能试验研究

霍静思;韩林海;

建筑结构学报. 2006, 27(06): 28-38+47.

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进行了外加强环板型钢管混凝土柱-钢梁节点在恒定轴压力和水平往复荷载作用下的滞回性能试验研究,考察了试验参数,如柱截面形式(圆形和方形截面)、受火时间、梁柱线刚度比和轴压比等对该类节点的延性和耗能指标的影响规律,并对该类节点火灾后的节点刚性和节点域剪切变形性能进行了分析。试验结果表明,本次试验的节点层间位移延性系数μ=2.723~7.856,弹性极限层间位移角θy=1.64[θe]~4.39[θe],弹塑性极限层间位移角θu=1.15[θp]~3.06[θp],等效粘滞阻尼系数ξeq=0.2266~0.3358,故可认为,本文试验参数范围内的该类节点试件都具有良好的抗震性能;此外,火灾后该类节点仍可视为刚性节点,且可不计节点域剪切变形对结构变形的影响。

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单层单跨钢框架抗火性能的试验研究

李晓东;董毓利;高立堂;贾宝荣;范明瑞;

建筑结构学报. 2006, 27(06): 39-47.

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本文对2榀H型钢单层单跨钢框架进行抗火性能的试验研究。试验采用足尺试件,钢梁长3400mm,钢柱高3200mm,混凝土板宽1000mm。试验中考虑不同受火工况对钢框架抗火性能的影响。通过试验得出了梁、板、柱温度场变化规律和钢框架变形情况。试验结果表明:火灾下,由于钢筋混凝土板的存在,钢梁沿截面高度各点温度不一致,即钢梁沿截面高度存在温度变化的温度场;梁柱全部受火的单层单跨钢框架(节点受到保护)破坏方式为钢柱压屈破坏,破坏位置在受到保护的钢节点下部的钢柱上。本文研究结果为今后钢结构抗火性能的进一步研究提供参考数据。

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预应力混凝土简支板抗火性能试验与分析

郑文忠;许名鑫;杨杰;胡琼;侯晓萌;石东升;

建筑结构学报. 2006, 27(06): 48-59.

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完成了9块无粘结和1块有粘结预应力混凝土单向简支板的抗火试验。各试验板内的热电偶在火灾下的实测结果表明,温度由迎火面至背火面逐渐递减,由迎火面至背火面的温度变化梯度随离迎火面距离的增大而减小。布置于无粘结预应力筋锚固端的力传感器和试验板上的位移传感器的测试结果表明,受火初期试验板挠曲变形增长较快,无粘结预应力筋应力呈增长趋势;受火一段时间之后试验板变形增长速度有所减缓,无粘结预应力筋应力呈减小趋势,且这种趋势一直延续到停火后一段时间;停火一段时间之后,试验板有变形恢复趋势,无粘结预应力筋应力水平又有所恢复。在受火过程中试验板背火面经历了水分溢出、水蒸气形成和发展、溢出水干涸及水蒸气消失的过程。在试验炉两侧壁的观察孔观测到有6块试验板发生了爆裂,爆裂发生在预应力度较高、荷载作用水平较低的试验板的邻近支座区域。基于试验结果,试算确定了对流换热系数、辐射换热相当发射率系数、混凝土导热系数和比热的取值,应用ANSYS

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无粘结预应力混凝土三跨连续板火灾试验研究

袁爱民;董毓利;戴航;李延和;高立堂;

建筑结构学报. 2006, 27(06): 60-66.

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在实现按照ISO标准升温曲线升温的前提下,研究了无粘结预应力混凝土连续板在火灾作用下的火灾行为。试验考察了预应力度、不同跨受火以及负筋长度三种因素,分析结果表明不同跨受火、负筋长度对三跨连续板的破坏机构、挠度变形有决定性的影响,而预应力度对其影响不是十分明显,三种因素都对支反力的重分布有很显著的影响,预应力筋中的预张力在火灾试验过程中经历了先增加,再减小,然后突然被拉断三个阶段,构件的温度场在受火面温度梯度大,背火面小,裂缝的出现和水蒸气的蒸发影响着板内温度场的分布。

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高性能碳纤维增强塑料(CFRP)绞线筋粘结性能研究

薛伟辰;王晓辉;

建筑结构学报. 2006, 27(06): 67-73.

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通过48个拉拔试件对高性能碳纤维增强塑料(CFRP)绞线筋与不同环境介质(包括普通混凝土C50、高性能混凝土C50、R42.5水泥浆以及环氧树脂等)之间的粘结性能进行了较为系统的研究。研究表明:当滑移值为0.3~0.4mm时,CFRP绞线筋的粘结应力达到最大,相比之下,钢绞线的粘结应力最大值则发生在滑移值为20mm左右时;CFRP绞线筋直径对粘结强度的影响不明显;CFRP绞线筋的锚固失效粘结强度比钢绞线大1.3~1.4倍,而钢绞线的最大粘结强度比CFRP绞线筋大1.3~1.5倍。在试验研究的基础上,本文还给出了CFRP绞线筋的粘结应力-滑移曲线的理论方程,并提出了CFRP绞线筋的相对粘结特性系数的设计建议。

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上海环球金融中心大厦结构抗震性能研究

邹昀;吕西林;钱江;

建筑结构学报. 2006, 27(06): 74-80+107.

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上海环球金融中心大厦结构高度492m,地上101层,高宽比8.49,拟建成为世界上结构高度最高的建筑。该建筑总高和高宽比都超过了我国《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ 3—2002)所规定的限值,为研究该超限的复杂超高层结构体系的抗震性能,进行了1∶50比例的微粒混凝土整体模型的地震模拟振动台试验,得到了结构在7度多遇、7度基本、7度罕遇和8度罕遇地震作用下结构的动力特性、动力反应以及结构的破坏型式。利用ANSYS对结构进行了有限元分析,并与试验数据进行了对比,对比结果表明试验与理论分析结果吻合良好。研究得到:该结构体系在7度多遇至7度中震地震作用下结构自振频率基本不变,结构基本处于弹性阶段;在7度大震作用下,结构自振频率有所下降,最大层间位移角满足规范的弹塑性变形要求;在8度大震作用下,结构局部出现混凝土开裂和压碎现象,但能维持结构不倒塌的工作状态。综合研究结果表明该结构体系满足小震不坏、中震可修、大震不倒的抗震设防要求。

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粘弹性阻尼器耗能结构基于EE增益的优化设计

陈敏;邹银生;曾令宏;

建筑结构学报. 2006, 27(06): 81-86.

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在结构中均匀布置阻尼器的耗能减震效果并不理想,而且限制了结构空间的使用。基于EE增益对粘弹性阻尼器耗能结构进行优化设计,即利用Matlab线性矩阵不等式norminf函数和优化工具箱fmincon函数搜索最小的结构被调输出能量与外部扰动能量的比值Γee(EE增益),从而得出阻尼器在耗能结构中的优化位置和数量,以控制感兴趣的被调输出。选用1栋10层结构对该方法进行了验证,结果表明该优化方法的减震效果明显改进,同时阻尼器仅需安装在较少的几个楼层,扩大了结构的使用空间。修正被调输出的权矩阵,发现被调输出峰值可以更小,但结构楼层加速度却大大增加。

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反应谱CQC法合理振型数确定的研究

刘庆林;傅学怡;

建筑结构学报. 2006, 27(06): 87-93.

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结构抗震设计中,广泛应用反应谱CQC法计算结构的地震作用及其效应,参与组合的振型数是影响反应谱CQC法计算结果准确度的重要因素之一。本文对确定反应谱CQC法的合理组合振型数的方法进行了研究,应用反应谱CQC法的算例分析表明,质量参与系数法和振型位移控制法存在不足。本文根据对应规范反应谱的当量功率谱密度对质量参与系数法做出修正和完善,提出临界频率控制的方法,计算结果表明,此方法合理有效。

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高湍流度下超高层建筑的风致振动响应特性

洪海波;谢壮宁;顾明;

建筑结构学报. 2006, 27(06): 94-100.

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在较高湍流度流场用高频测力天平方法对金茂大厦模型进行了风洞试验,分析了周围建筑以及待建的环球金融中心对金茂大厦的基础平均风荷载、气动风荷载和风振响应的影响和干扰效应。结果表明:湍流度对静风荷载影响甚少,但对动力风荷载以及风振响应影响很大;总的来说,D类流场下的结构抖振效应要明显高于B类地貌情况。环球金融中心对金茂大厦有很大的静力遮挡影响,同时也增大了其风振响应和总的风振荷载,其中对总风振荷载的干扰效应随着湍流度的增加而降低,但在D类地貌下且梯度风高度处的湍流度为15.8%时的干扰因子依然较为明显,干扰效应并没有消失。

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北京奥运会老山自行车馆屋盖节点数值分析

韩庆华;曾沁敏;金辉;刘锡良;栗峰;

建筑结构学报. 2006, 27(06): 101-107.

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北京奥运会老山自行车馆的屋顶采用了双层球面网壳结构,柱脚及柱顶分别采用了铸钢球铰支座和圆钢管相贯节点。本文介绍了铸钢球铰支座的构造形式,采用四面体单元、接触单元对及子模型分别模拟了铸钢球铰支座的实体模型、接触模型及螺纹连接问题,分析了不同荷载工况下的应力分布特点;介绍了圆钢管相贯节点的构造,分别采用四边形板壳元及四面体单元模拟了圆钢管相贯节点的实体模型,比较了节点有无加劲肋及垫板时节点刚度的变化情况。通过分析可以看出,铸钢球铰支座构造简单,具有一定的转动能力,能够传递拉力和压力,适用于铰接柱脚节点;垫板和加劲肋的存在提高了圆钢管相贯节点的承载力,改变了节点的破坏形式,增大了节点刚度。

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基于可靠度的单层网壳稳定设计方法

卢家森;张其林;

建筑结构学报. 2006, 27(06): 108-113.

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基于可靠度的钢结构稳定设计理论,提出了通过抗力分项系数验算网壳结构稳定性的方法。在确定分项系数时,分别考虑了材料、几何初始缺陷和计算模式的不确定性,使用基于响应面函数的蒙特卡罗模拟方法对结构进行二阶弹塑性分析。首先对两个网壳试验模型的试验结果做了数值分析对比,验证了本文有限元模型的有效性。然后选择应用最广的K8作为重点对象,使用基于响应面函数的蒙特卡罗模拟方法对结构进行考虑初始缺陷的二阶弹塑性分析,得出了抗力分项系数。

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基于Hilbert-Huang变换的结构损伤诊断方法研究

樊海涛;何益斌;周绪红;

建筑结构学报. 2006, 27(06): 114-122.

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结构物在强震中将产生损伤,其动力特性发生改变,通过对结构瞬时频率的分析可以诊断出结构的损伤发展过程。本文探讨了基于Hilbert-Huang变换的结构物损伤诊断方法,研究了如何从结构地震响应信号中提取模态响应、识别损伤位置和损伤发展规律。采用本文方法分析了三层框架模型,结果表明:带有间歇检验准则的经验模态分解法,能够提取结构的模态振动响应;对比无损伤结构和有损伤结构的Hilbert边际谱,可以诊断出结构损伤的部位;分析模态响应瞬时频率的时变特点,可以直观地掌握振动中结构的损伤发展规律。采用本文方法分析Northridge地震中某建筑物的强震记录,得到了该建筑的损伤发展规律,并证明了此方法的可行性。

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定侧压混凝土双轴等幅拉压疲劳性能试验研究

朱劲松;宋玉普;

建筑结构学报. 2006, 27(06): 123-128.

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针对预应力混凝土桥梁在使用荷载下出现的双轴拉-压疲劳状态,通过自行改造的MTS试验机对定侧压下混凝土等幅拉-压疲劳性能进行了试验研究。在对试验结果进行分析的基础上,综合单轴拉-压疲劳的结论给出了该种疲劳状态下混凝土的S-N关系和双轴疲劳强度包络线。根据试验过程中实测的应力-应变数据分析了混凝土的变形性能,提出了疲劳总应变、第二阶段应变率及疲劳变形模量与疲劳寿命之间的关系式。研究结果表明:定侧压作用下混凝土拉-压疲劳破坏形态与侧压水平无关;侧压降低了混凝土拉-压疲劳强度,侧压水平越高其降低得越明显。

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《建筑结构学报》2006年(第27卷)总目录(1~6期)

建筑结构学报. 2006, 27(06): 129-130.

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2006年, 第27卷, 第06期　刊出日期：2006-12-05

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