建筑结构学报

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赵斌;吕西林;卢文胜;张裕华;

建筑结构学报. 2007, 28(S1): 1-7.

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本文采用模拟地震振动台试验方法对局域大空间复杂体型高层结构的动力特性、地震反应规律和开裂破坏模式等进行了系统研究,重点分析了地震作用下结构的扭转振动反应及其空间分布规律。研究结果表明:局域大空间对结构的动力学特性具有显著的影响,扭转振型可能成为结构一阶振型;在地震作用下,结构动力反应较大,且具有明显的局域及整体扭转振动,结构局域大空间部位的局部扭转反应可能大于结构顶部的总体扭转反应,易造成大空间部位主要抗侧构件发生扭转破坏。对于此类复杂体型结构,必须采取有效措施增加结构局域大空间部位的抗侧抗扭刚度,以确保结构满足抗震设防要求。

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8度区异形柱框架-剪力墙结构的振动台试验研究

刘建;潘文;杨晓东;李红;彭春明;王依群;严士超;康谷贻;卢文胜;

建筑结构学报. 2007, 28(S1): 8-14+40.

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为了对比异形柱框架-剪力墙结构与框架结构在抗震性能、破坏机理等方面的异同,探讨其在高烈度地震区的适用性,根据相同的背景情况设计制作了一个1/8比例的10层异形柱框架-剪力墙模型,进行了振动台试验。根据设计计算的结果和振动台试验中出现的现象及其分析,研究了计算方法的适用性、结构的总体抗震性能和破坏机制。指出该体系具有易于满足位移要求、在大震中以梁铰机制为主、抗倒塌能力强等特点;同时通过与框架结构破坏现象的对比,说明了这种体系可以有效地解决节点承载力问题,在高烈度区应用异形柱结构时应优先采用。

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8度区异形柱框架结构的振动台试验研究

潘文;刘建;杨晓东;李红;彭春明;王依群;严士超;康谷贻;卢文胜;

建筑结构学报. 2007, 28(S1): 15-20.

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为深入研究异形柱框架结构的抗震性能,探讨其在高烈度地震区的适用性,以8度区Ⅲ类场地为背景,综合考虑实际工程情况和模型试验的可行性等因素,设计了一个6层的异形柱框架结构为原型。按照加速度相似系数等于1和"用人工质量模拟的弹塑性模型"的要求,采用微粒混凝土制作了1/6比例的试验模型,进行了振动台试验,研究了设计计算方法的适用性、结构的总体抗震性能和破坏机制。根据设计计算的结果、试验中观察到的现象以及对试验结果的分析,在指出该种体系具有易于满足位移要求、在大震中以梁铰机制为主等优点的同时,也指出了其在高烈度区应用的重点问题是节点承载力。

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钢筋混凝土带暗支撑L形截面短肢剪力墙抗震性能试验研究

黄选明;曹万林;张建伟;田宝发;

建筑结构学报. 2007, 28(S1): 21-26.

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钢筋混凝土短肢剪力墙结构是一种新型的中高层住宅结构体系,已有较多的工程应用,但是短肢剪力墙的抗震性能较差,如何提高短肢剪力墙的抗震性能是目前工程界十分关注的问题。本文提出了带暗支撑短肢剪力墙结构,通过1/2缩尺的墙肢截面高厚比分别为5.0、6.5、8.0的3个L形截面带暗支撑短肢剪力墙和3个L形截面普通短肢剪力墙模型抗震性能试验的对比研究,分析了L形截面短肢剪力墙的破坏特征、承载力、刚度及其衰减过程、延性及滞回特性。试验表明,带暗支撑L形截面短肢剪力墙比普通L形截面短肢剪力墙的抗震性能明显提高。

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钢筋混凝土带暗支撑筒体抗震性能试验研究

曹万林;黄选明;张建伟;卢智成;

建筑结构学报. 2007, 28(S1): 27-32.

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钢筋混凝土筒体是高层建筑中最主要的抗侧力体系,目前对钢筋混凝土筒体的试验研究较少,且提高筒体抗震性能的措施研究方面更少。在暗支撑剪力墙研究的基础上,本文进一步提出了钢筋混凝土带暗支撑筒体,通过1个1/6缩尺的带暗支撑筒体与1个普通筒体的低周反复荷载试验,对比分析破坏特征、承载力、刚度、延性、滞回特性、耗能能力及钢筋应变。试验表明,与普通核心筒体相比,带暗支撑筒体的抗震耗能能力显著提高,抗震性能明显改善。

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带不同类型组合暗支撑剪力墙抗震性能试验研究

曹万林;杨兴民;张建伟;常广勋;

建筑结构学报. 2007, 28(S1): 33-40.

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本文选取剪力墙结构体系中较为薄弱的抗震构件一字形截面剪力墙,采用不同类型的暗支撑进行了4个1/3缩尺的带暗支撑剪力墙构件的低周反复荷载试验,4个模型分别为普通剪力墙、带钢筋暗支撑剪力墙、带型钢暗支撑剪力墙、带钢筋-型钢暗支撑剪力墙。试验表明,带暗支撑剪力墙的主斜裂缝角度有明显向暗支撑的角度逼近的趋势,其裂缝细密且分布区域较大,墙体耗能能力较强。带暗支撑剪力墙比普通剪力墙底部塑性耗能区的高度显著增大。与普通剪力墙相比,带暗支撑剪力墙的屈服荷载、极限荷载明显提高,后期刚度稳定性较好,延性系数及耗能能力显著提高,滞回环饱满,抗震性能比普通剪力墙显著改善,特别是带钢筋-型钢组合暗支撑剪力墙的抗震性能提高最为显著。

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外框支框筒内核心筒钢管混凝土组合筒体结构拟动力试验研究

陈伯望;王海波;曹国辉;

建筑结构学报. 2007, 28(S1): 41-50.

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进行了1个钢管混凝土组合筒体结构模型的拟动力试验。模型为比例1∶10的13层钢管混凝土组合筒体结构,外筒为钢管混凝土框支框筒结构,内筒为钢筋混凝土核心筒结构。将模型等效为两自由度体系,分别进行了地震波加速度为0.22g、0.40g、0.62g和1.0g共4种工况的拟动力试验,通过对位移时程、作用力时程、应变状态、开裂状况等参数的测试,研究了结构在地震作用下的耗能机制、破坏特征与破坏机理,以及结构的弹塑性性能。研究表明,核心筒是抵抗水平剪力的重要构件,承担了结构大部分剪力,先于其它构件开裂,但核心筒底层的破坏程度比2层要轻;连梁是核心筒受力最集中、破坏最明显的部位,应重视连梁的延性设计;钢管混凝土角柱的强度高、变形性能好,分担了外框筒的主要轴向力,对其它翼缘混凝土柱起到了卸载保护作用,另外,钢管混凝土柱与梁的环形节点构造在复杂的节点内力联合作用下受力是可靠的。试验证明了钢管混凝土组合筒体结构是一种具有良好抗震性能的结构体系。

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设置暗支撑钢筋混凝土剪力墙的抗震性能试验研究

王立长;李凡璘;朱维平;王国雷;李宏男;肖诗云;

建筑结构学报. 2007, 28(S1): 51-58.

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24片剪力墙缩尺模型试件按剪跨比1.0、1.5、2.0分为三组,每组试件中分别有普通剪力墙、设置型钢暗柱剪力墙、设置型钢暗支撑和钢筋支撑剪力墙,并对其进行了低周反复荷载作用抗震性能试验,探讨了设置暗支撑剪力墙的承载力、变形、刚度衰减、滞回曲线和破坏形态,并与普通剪力墙进行对比。试验表明,设置暗支撑剪力墙的开裂荷载和开裂位移与普通剪力墙相差很小,但极限承载力、极限位移显著增加,当λ=1.0、1.5、2.0时,极限承载力平均提高了44.0%、75.0%、37.0%,极限位移平均增加了26.0%、45.0%、46.0%,延性和耗能能力显著提高。研究表明,设置暗支撑的极限承载力与本文采用的计算模型计算结果吻合较好。暗支撑的设置明显提高了剪力墙的抗震性能。

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客运专线铁路路基声屏障新型预应力立柱试验研究

吕坚品;张继文;涂永明;

建筑结构学报. 2007, 28(S1): 59-65.

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我国客运专线列车设计时速将达到350km,路基轨道两侧声屏障受到的脉动力也随之增大,传统插板式声屏障采用螺栓连接的钢立柱易出现螺栓松动和钢材锈蚀等现象,为此,采用预应力混凝土立柱(PC)替代钢柱则不仅能有效解决这些问题,而且,PC柱比普通混凝土柱的抗裂、抗疲劳性更优越。此外,考虑声屏障施工工效,提出了预制PC立柱的两种快速装配连接形式,即插入式后浇连接和螺栓连接。通过4个立柱试件的模拟正负列车风压及台风风压的双向推覆荷载试验,表明了插入式连接PC立柱的插入深度达到1.5倍截面高度时,在台风的设计荷载作用下,立柱不会开裂,立柱顶部侧向位移小于L/250,结构近似保持弹性工作状态;螺栓连接PC立柱满足非台风地区时速350km客运专线路基声屏障的设计要求。

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电厂锅炉构架被动控制方法研究

刘广义;王伟;姜铭阅;郑天心;

建筑结构学报. 2007, 28(S1): 66-70+76.

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火电锅炉抗震是生命线地震系统工程的重要内容。对于悬吊锅炉,承重能力主要由锅炉构架承担。目前对锅炉构架分析和设计仍然采用平面模型,对锅炉构架的被动控制研究更是几乎没有涉及。采用大型有限元分析软件ANSYS和被动控制技术对锅炉构架体系进行三维抗震性能分析,并对其进行改造。改造的目标主要集中在导向装置,设计了摩擦型和粘滞型两种新型导向装置,并针对旧炉改造和新炉建造分别设计了三种方案;通过数值分析,探讨了刚度以及阻尼等对新型导向装置控制效果的影响,结果表明新型导向装置控制效果明显,而且粘滞型导向装置优于摩擦型导向装置。

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安装磁摩擦耗能装置的结构抗震设计

刘广义;王伟;夏广亭;

建筑结构学报. 2007, 28(S1): 71-76.

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摩擦耗能装置是一种有效的被动耗能装置,可以有效地减小结构在地震、风荷载等作用下的反应。本文提出了安装磁摩擦耗能装置的抗震设计方法,首先采用振型分解反应谱法计算安装磁摩擦控制装置的结构地震反应,在振型分解反应谱法的计算过程中,为了与现行建筑抗震设计规范接轨,从能量的角度计算安装磁摩擦耗能装置提供给结构附加的阻尼,采用迭代方法直接改变结构的阻尼比计算结构地震力,进而求得结构的地震反应;其次采用时程分析法校准结构的地震反应;最后用示例说明了这种方法的有效性。

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梁柱盖板连接的滞回性能研究

陈爱国;张海军;杨庆山;

建筑结构学报. 2007, 28(S1): 77-83.

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盖板加强式梁柱刚性连接节点是使塑性铰外移以提高节点塑性变形的一种改进形式。为了研究梁柱盖板连接的滞回性能,在考虑材料、几何和接触状态非线性基础上,采用三维实体单元对梁柱盖板连接进行了循环加载有限元模拟。设计了4组共12个试件,研究了节点域厚度、梁高、盖板长度及轴压比等参数对盖板连接滞回性能的影响。有限元分析结果表明:大部分节点表现出良好的延性,梁端位移超过80mm;节点域厚度越厚,连接的承载力和刚度越高;梁高越大,连接的延性越差,可能会发生强梁弱柱破坏;盖板长度对节点性能没有显著影响;轴压比越大,节点的强度、刚度和延性会显著降低。

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泉州镇国塔抗震能力探讨

蔡辉腾;郑师春;李云珠;黄莉菁;

建筑结构学报. 2007, 28(S1): 84-89.

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使用SLJ-100型三分向力平衡加速度计监测了泉州镇国塔在环境振动激励下的加速度响应,基于MATLAB平台编制的数据处理、分析、模态识别程序,识别出镇国塔平动前三阶模态频率、阻尼比和振型;并依据相关文献,对测试结果进行修正,得到大、中震地震作用下镇国塔的自振周期和阻尼比。基于镇国塔结构动力特性,结合镇国塔实测的几何尺寸和结构构造,应用振型分解反应谱法和冲量法对镇国塔分别在水平地震作用下和竖向地震作用下进行抗震能力分析与评估。结果表明:塔体截面抗水平地震作用的能力,在"小震"和"中震"作用下是足够的,在"大震"作用下则严重不足;塔体截面抗竖向地震作用的能力有富余;该石塔"小震"下处于弹性状态,"中震"下进入塑性状态,"大震"下将出现严重破坏。上述结果可为古建筑抗震减灾提供参考。

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大连市贝壳博物馆表面风压分布特性风洞试验研究

李宏男;伊廷华;

建筑结构学报. 2007, 28(S1): 90-97.

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为了满足大连市贝壳博物馆的抗风安全需要,进行了刚性模型表面风压分布特性风洞试验研究。详细介绍了试验所采用的主要技术参数与基本的数据处理方法,给出了典型风向角下结构表面风压分布的等值线图和结构典型测点在不同风向角下的风压变化规律;分析了各风向角下绝对值最大的局部体型系数及其出现的位置,并将屋盖的局部体型系数与现行《建筑结构荷载规范》(GB 5009—2001)进行了对比。结果表明:屋面上表面的风荷载主要表现为负压,顶部迎风挑檐边缘较大,屋面的尾流区域较小或为正压。屋面两侧的悬挑部分及主入口处迎风时分布有大面积正压,以靠近拐角部分最大,且这部分屋面对风作用反应敏感,设计时应考虑体型系数的变号情况。

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杭州国际会议中心巨型铸钢节点试验研究

宋杰;李阳;张其林;王亚琴;

建筑结构学报. 2007, 28(S1): 98-103+110.

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为探究复杂应力状态下铸钢的受力性能,对杭州国际会议中心巨型钢框架铸钢节点进行了试验研究。通过对其进行原型结构跟踪测试,得到了节点表面各测点的应力分布及测试值。利用AUTOCAD软件建立试验铸钢节点计算模型,并采用有限元软件模拟了不同受力状态下节点的弹塑性计算分析。通过比较测点实测应力值和计算分析值,两者吻合良好,由此可以推断铸钢节点内部应力分布及大小。最后对铸钢节点的受力性能和安全性做出了评价。试验和分析结果表明该铸钢节点安全可靠,具有充足的强度储备。

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马鞍形屋盖风荷载研究

顾志福;朱忠义;杨乐天;李燕;

建筑结构学报. 2007, 28(S1): 104-110.

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以某体育馆马鞍形屋盖为例,通过风洞模拟试验对马鞍形屋盖的风荷载规律和特性进行了研究,并且探讨了附属建筑对屋盖风荷载的影响。首先在风洞试验段中模拟了平均速度剖面为幂次律α=0.16的大气边界层气流,对缩尺比为1∶150的刚性测压模型进行了系统的风压分布试验,获得了在各种风向角下马鞍形屋盖时间平均脉动压力和瞬时脉动压力的分布规律,文中特别讨论了屋盖时间平均压力和瞬时脉动压力的特点和关系,对比了风洞试验直接获得的瞬时脉动压力和根据规范规定通过"阵风系数法"获得的相关结果之间的差别,指出了通过风洞模拟试验获得的瞬时脉动压力作为屋面(围护结构)风荷载设计依据的必要性。

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考虑环境温度作用的鞍山市奥达美健身休闲中心结构分析与设计

许名鑫;郑文忠;

建筑结构学报. 2007, 28(S1): 111-117.

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鞍山市奥达美健身休闲中心工程环形混凝土结构的外环周长为500m,采用ANSYS、SAP2000和ETABS有限元软件对设伸缩缝和不设伸缩缝但考虑多种环境温度工况的环形混凝土结构内力进行了分析与比较。考虑到设伸缩缝的环形混凝土结构须在缝两侧设双梁双柱,较为复杂,分析表明设置伸缩缝的环形结构无法为上部网壳结构提供稳固的支撑,因此,宜采用不设伸缩缝方案。而若沿环向不设伸缩缝,夏季浇注混凝土进入冬季后的施工阶段,环形结构梁、板的拉应力计算值可分别高达3.03N/mm2和3.95N/mm2;外环柱控制截面弯矩可高达不考虑温度效应时的8倍,且不设伸缩缝考虑温度效应的柱弯矩组合值为设伸缩缝不考虑温度效应影响的1.5倍。因此,根据计算结果采用施加环向预应力的方法来抵抗环境温度作用引起的拉应力,为方便施工,将全部环向预应力钢筋布置在环梁内,并给出了预应力钢筋的张拉方案;为承担外荷载、环境温度、预应力径向等效荷载等共同作用引起的远高于外荷载单独作用下的弯矩,在每根混

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三维脉动风模拟技术在大跨机库风振分析中的应用

徐庆阳;李爱群;丁幼亮;沈顺高;裴永忠;

建筑结构学报. 2007, 28(S1): 118-123.

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风荷载在大跨度屋盖结构设计中往往起主要作用,这使得该类结构的风荷载及风致动力响应研究日益受到关注与重视。结合大跨度机库屋盖表面脉动风作用特点,依据改进的Iwatani线性回归滤波器法并结合中心采样定理,实现了基于Matlab的超大跨度网架结构三维空间相关脉动风速时程模拟。以Davenport谱为目标谱对首都机场六机位机库网架所有上弦节点位置处的随机脉动风速时程进行了模拟。进而结合风洞试验数据,依据屋盖各节点风压系数将模拟的风速时程加载于机库结构并进行风振响应时域分析,以研究三维脉动风作用下超大跨度机库屋盖结构的响应特点。分析结果表明本文模拟空间随机脉动风的方法可以较好地考虑大跨机库表面的脉动风特点,为结构的风振时域分析提供准确的荷载时程。

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双列交错孔洞平板螺栓连接试验研究

孙巍巍;任志浩;孟少平;

建筑结构学报. 2007, 28(S1): 124-129.

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通过试验研究,验证现行交错孔洞平板螺栓连接受拉极限承载力计算方法(等面积法及s2/(4g)法)的准确性。进行了16个足尺双列交错孔洞平板螺栓连接试验,试验参数包括交错孔洞纵向间距、横向间距及材料特性。试验结果表明,16个试件破坏于横向截面或交错截面,并且随孔洞纵向间距的增加,破坏形式没有如等面积法及s2/(4g)法所预测的具有从交错截面向横向截面转变趋势,等面积法及s2/(4g)法均无法准确判断连接的破坏形式。试验结果同时表明钢材延性对破坏形式及承载力有较大的影响,这主要是钢材的较低延性将引起螺栓孔洞附近钢板因应力集中而过早破坏。当交错孔洞纵向间距较大时,等面积法及s2/(4g)法预测的受拉极限承载力明显高估了由试验所得的实际承载能力。基于试验结果及理论分析,提出了一种修正s2/(4g)法,利用其得出的预测值与试验值符合较好。

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膜结构风振响应的二维数值模拟研究

周骥;张其林;

建筑结构学报. 2007, 28(S1): 130-135.

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结合膜结构的风振响应特点,采用流固耦合问题数值计算方法,实现了二维情况下膜结构风场的数值模拟。阐述了膜结构流固耦合计算中的结构域与流体域的网格关系和流固耦合边界的控制条件。选择大涡模拟作为湍流模型,并采用隐式时间积分TR-BDF法对流体域的Navier-Stokes方程进行时间域的离散。对耦合系统的有限元方程组采用Newton-Raphson法进行求解。计算结果表明,湍流模型选择大涡模拟可以较好模拟二维情况下膜结构在流场中的脉动反应。对于一般性的算例,瞬态流场中膜的应力增加较为明显。合理选择膜结构体型可以减小膜结构风振响应的脉动幅度。

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兰州石化乙烯装置钢框架的抗火极限安全分析

张荣钢;张宏涛;白玉星;张素枝;高建岭;颜聪枝;徐秉业;王晓纯;

建筑结构学报. 2007, 28(S1): 136-141.

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针对目前石化建筑结构采用的传统"处方法"防火设计,存在着有时设防过度造成浪费,有时又设防不足造成不安全的情况,应用基于塑性极限上限分析,利用基本破坏机构迭加的方法,通过非线性规划求解,寻找内力功最小值对应的破坏机构,考虑火灾时材料强度降低的非线性特征和弹性模量的不断减小,采用迭代法确定结构的耐火极限时间。用编制的钢框架计算程序,对兰州石化乙烯装置钢框架管廊整体结构进行了抗火验算和性能化设计。提出了主体结构的概念和上限钢框架整体结构抗火验算的实用设计方法,研究了烃类火荷载取值,对烃类火灾结构温度场进行了模拟,通过计算确定了装置内不同区域钢框架结构的保护范围,保证了事故火灾时整体结构的抗火安全性,同时取得了较好的经济效果。

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网架结构施工跟踪测试分析

李铁英;严旭;魏剑伟;雷宏刚;秦冬祺;

建筑结构学报. 2007, 28(S1): 142-146.

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进行了两个螺栓球节点网架结构在不同施工阶段的挠度和杆件应变测试。将挠度测试结果分解,非荷载直接作用下引起的挠度变化明显,主要反映了构件几何尺寸的加工精度对挠度的贡献;荷载标准值直接作用下的测试挠度值与设计值的差异,明显地表示构件之间的连接状况对挠度的影响,表明施工过程中的挠度限值应分解区别对待。应变测试与分析结果表明杆件的应力在平均水平上设计值与测试值相当,但一些杆件内力性质发生变化,且弯矩普遍存在。不同施工阶段的数值计算表明,结构变形和杆件内力均随施工过程而变,一些杆件甚至可能屈服。施工阶段的验算十分必要。在设计中分区考虑螺栓球节点网架杆件弯矩的平均水平,对杆件内力进行平均水平上的调整是可行的。

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设拉杆拱形波纹钢屋盖结构支承体系设计

张勇;郑奉川;

建筑结构学报. 2007, 28(S1): 147-150+155.

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拱脚设拉杆是减小拱形波纹钢屋盖结构对下部支承体系推力作用的有效途径,但对带拉杆的支承结构目前尚无明确的设计方法。在分析此类结构受力机理的基础上,指出其设计亦应同一般预应力钢结构一样分成预应力态设计和荷载态设计两个阶段,进而推导了计算索张力和长度的实用公式,给出了两种状态下结构内力和变形的简化计算方法,使得原本需进行几何非线性分析的复杂计算过程得以手算实现。最后采用有限元分析软件进行校核计算,验证了本文提出的设计方法可行且具有很高的精度。

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体内预应力钢屋架成形过程研究

韩青;张毅刚;

建筑结构学报. 2007, 28(S1): 151-155.

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具有几何大变形的体内预应力钢结构在成形过程中索与结构的接触摩擦将会耗散大量能量,为了准确确定索力和结构内力,本文采用接触有限元法(简称接触算法)对体内预应力钢屋架结构进行成形过程研究。与模型试验结果相比,用接触算法计算的索力和结构内力与试验结果吻合较好。本文还对比了结构成形过程采用接触算法和施加温度载荷算法(简称温度算法)的结构内力,结果表明温度算法可能存在安全隐患,文中提出安全设计建议,并指出引入接触算法的必要性。

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钢框架结构抗震可靠度的概率重要性分析

吕大刚;李晓鹏;

建筑结构学报. 2007, 28(S1): 156-164+178.

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概率重要度是一类特殊的参数灵敏度,对于结构可靠度设计、优化和评定等具有重要的价值。本文引进四类重要性测度,即重要性向量α、γ、δ和η。前两个测度分别描述标准正态空间内和原始空间内随机变量的本质特征和相对重要性程度以及可靠指标对设计点变化的灵敏性;后两个测度分别描述可靠指标对随机变量均值和标准差变化的灵敏性。采用基于FORM的有限元可靠度方法对钢框架结构进行抗震可靠度分析和概率重要性分析,以一个实际工程结构为例,分析了承载能力和变形能力极限状态抗震可靠度的概率重要性,结果表明:四类重要性测度的变化规律基本一致,将概率重要度很小的随机变量作为确定性变量处理,可以显著地提高大型复杂结构可靠度分析的计算效率。

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考虑组合效应的钢框架节点承载力计算方法

石永久;苏迪;王元清;施刚;

建筑结构学报. 2007, 28(S1): 165-170.

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国外震后研究发现,组合节点破坏的主要原因是混凝土楼板对节点刚度和承载力的影响被忽略。本文在2种类型4个梁柱组合节点研究和理论分析的基础上,评估了节点的承载能力以及主要的影响因素。通过有限元分析,讨论了节点区考虑组合效应的有效宽度取值。同时,推导得出考虑混凝土楼板组合效应的节点弹性受弯承载力和极限承载力的设计计算公式,对节点的抗震设计提出了建议。由对比结果可知,在对静力承载力分析结果进行折减后,计算值与试验值吻合良好,本文提出的设计方法可以用来指导工程实践。

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柱顶受轴力的柱列支撑受力分析

赵金友;张文元;张耀春;

建筑结构学报. 2007, 28(S1): 171-178.

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采用蒙特卡罗方法,考虑柱子初始缺陷和撑杆初始缺陷的随机遇合问题,应用有限元程序ANSYS对柱顶受轴力的柱列支撑体系进行了大量的仿真分析,得到了柱列纵向支撑体系的两种失稳模式;通过概率统计得到柱中水平撑杆所受内力的双正态概率密度函数,据此确定了可用于实际工程设计的支撑力的大小。结果表明:当柱顶轴力相等时,采用《钢结构设计规范》(GB 50017—2003)中柱列支撑设计公式计算支撑力偏大;当柱顶轴力不等时,采用规范公式计算支撑力将更保守;柱子初始缺陷和撑杆初始缺陷的随机遇合作用导致柱中水平撑杆受压力或拉力的随机性,降低了支撑力。

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钢绞线中纵向模态衰减特性的试验研究

刘溯;刘增华;何存富;张易农;吴斌;

建筑结构学报. 2007, 28(S1): 179-183+190.

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以研究自由钢绞线和埋入水泥介质的钢绞线中超声导波纵向模态的衰减特性为目的,首先理论分析了钢绞线中心和外围钢丝中纵向模态的频散和多模态特性,之后采用厚度振动型压电陶瓷片端部激励和自行研制的磁致伸缩式传感器接收的方法对公称直径17.80mm的7芯钢铰线进行了最低阶纵向模态导波L(0,1)的激励接收试验。研究结果表明,在自由钢绞线中频带110~160kHz内模态导波L(0,1)的衰减随频率的增加而减小;在埋置于水泥介质的钢绞线中,频带110~160kHz内模态导波L(0,1)幅度随水泥埋置长度的增加而减小。这些试验结果为分析纵向模态对钢绞线的检测能力提供了试验依据,为超声导波技术应用于钢绞线健康检测奠定了基础。

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钢管混凝土偏压格构柱偏心率影响试验研究

欧智菁;陈宝春;

建筑结构学报. 2007, 28(S1): 184-190.

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进行了5根钢管混凝土格构柱和2根空钢管格构柱偏心受压试验,试验参数为偏心率。试验研究结果表明,随着偏心率的增加,格构柱的极限承载力逐渐降低。所有试件的近载侧柱肢始终处于小偏压状态,远载侧柱肢随试件整体偏心率的增大而由小偏压发展为大偏压状态。与空钢管格构柱相比,钢管混凝土格构柱的承载力、刚度和变形能力均较大。进行了偏心率对钢管混凝土格构柱极限承载力的影响分析。最后,对钢管混凝土设计规程的计算方法进行了探讨。

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加强环式钢管混凝土框架节点计算模型的研究

王湛;陈曦;

建筑结构学报. 2007, 28(S1): 191-194+201.

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在分析加强环式连接的钢管混凝土框架时,一般采用刚性框架分析法,把节点假设为完全的刚性连接。然而这种假设并不符合实际。通过两层两跨的框架静载试验,研究了节点核心区的剪切变形,并测量了框架的水平荷载-侧移曲线,以验证本文的节点计算模型的准确性。试验发现弹性阶段节点核心区的剪切刚度很大,对框架变形的影响可以忽略不计。借助有限元分析软件ANSYS建立框架有限元模型,采用了一种新的节点计算模型,即用弹簧单元和刚性单元来分别模拟梁柱连接和节点核心区,弹簧刚度由文献[6]的M-θ公式确定。将本文方法及其它分析方法得到的水平荷载-侧移曲线与框架试验结果进行比较,证明了本文的方法比传统的刚性框架分析法及其它方法,更加准确地反映了框架弹性阶段的受力性能。

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组合空腹板架结构研究与应用

黄勇;刘静;周理;白晓东;

建筑结构学报. 2007, 28(S1): 195-201.

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钢-混凝土组合空腹板架是一种新的组合结构形式,本文详细介绍和总结了该类结构的构造、理论分析方法、试验研究及工程应用情况。理论分析方面,总结了离散化的有限元法及连续化的拟板法两类分析计算方法,并给出了算例对比。研究表明,基于梁单元、壳单元的混合有限元模型可以满足工程设计精度的需要,同时计算和数据处理工作量较小。试验研究方面,介绍了针对该类结构所做的四项试验,其中既有结构模型试验,也有结构原位试验;既有结构静力试验,也有结构动力特性测试试验以及节点低周反复加载的拟静力试验研究。试验结果证明了此类结构的安全性,也验证了理论分析的可靠性,同时为结构形式的完善和工程设计提供指导。组合空腹板架结构已在多项工程中应用,具有代表性的有两项,其一,为跨度19.5m的大荷载楼盖结构;其二,为跨度33m的楼盖结构,两项工程均已使用多年,效果良好。

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基于双重高斯积分的钢筋混凝土任意截面梁柱单元模型及应用

刁波;李淑春;叶英华;

建筑结构学报. 2007, 28(S1): 202-207+212.

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精确地建立梁柱单元模型是钢筋混凝土杆系工程结构非线性分析的关键。依据虚位移原理,耦合钢筋混凝土材料非线性和几何非线性,推导出任意形状截面钢筋混凝土梁柱单元模型。单元积分采用沿横截面二维高斯积分和沿梁柱单元长度一维高斯积分的双重高斯积分算法,使钢筋混凝土非线性梁柱单元积分更加简单和精确。应用所提出的梁柱单元模型和单元双重高斯积分方法编制了相应的结构有限元分析程序(STA-D),对13个异形(L形、T形、十字形)截面柱、3榀异形柱框架结构进行非弹性分析,理论分析结果与试验结果吻合较好。

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不等肢异形柱框架边节点抗裂承载力研究

曲福来;黄承逵;张晶涛;

建筑结构学报. 2007, 28(S1): 208-212.

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为了分析不同柱肢尺寸对节点破坏形态和抗裂承载力的影响,对4个钢筋混凝土不等肢异形柱框架边节点进行了低周反复荷载作用下抗震性能试验研究。试验结果表明:节点的破坏形态、抗裂承载力随着柱肢尺寸不同而发生变化。在分析钢筋混凝土不等肢异形柱节点受力的基础上,提出了异形柱节点抗裂承载力计算公式,应用弹性理论给出了考虑翼缘柱肢影响的异形柱节点核心区截面有效宽度、截面有效高度的表达式。将提出的节点抗裂承载力计算公式与试验结果进行比较,发现两者吻合较好。

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预载水平及剪/弯承载力比对剥离破坏的影响

张爱晖;李贵炳;金伟良;

建筑结构学报. 2007, 28(S1): 213-218.

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通过碳纤维片材加固钢筋混凝土简支梁的受弯试验及文献中相关试验,研究了预载水平及剪/弯承载力比对纤维片材初始剥离荷载的影响。对本文试验及文献中发生剥离破坏的碳纤维片材加固钢筋混凝土梁的试验研究,分析结果表明:(1)随剪/弯承载力比的增大,加固梁纤维片材的初始剥离荷载也随之增大;但当剪/弯承载力比值较小,即受剪承载力富裕度较小的情况下,纤维片材可能会在低于设计极限承载力时发生剥离破坏;(2)加固时预载水平的大小对碳纤维片材加固钢筋混凝土梁的极限荷载和CFRP片材初始剥离时的荷载影响不大。因此加固设计时必须充分考虑加固构件的受剪承载力对剥离破坏的影响,以避免纤维剥离这一脆性破坏模式的发生。

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预应力钢纤维混凝土板弯曲疲劳挠度试验研究

侯杰;程赫明;王时越;杨积武;

建筑结构学报. 2007, 28(S1): 219-223.

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抗疲劳性能是结构及构件的重要性能指标之一,本文通过弯曲疲劳试验对3种钢纤维体积率(0%、1%、2%)的预应力钢纤维混凝土板在不同应力水平(0.75、0.80、0.85)下的弯曲疲劳挠度变化规律以及疲劳损伤特性进行了研究,得到了不同钢纤维体积率及不同应力水平下预应力钢纤维混凝土板的跨中挠度曲线,揭示了预应力钢纤维混凝土板的跨中挠度在疲劳过程中呈现3阶段分布并且在循环第Ⅱ阶段呈线性,疲劳破坏时板的挠度约为其初始挠度的2.4倍的规律。在此基础之上,根据M iner线性累积损伤理论建立了疲劳寿命预测模型,用该模型预测得出的疲劳寿命与实测寿命在3倍离散范围内。

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碳纤维片材与混凝土极限粘结力的试验研究

高丹盈;王占桥;朱海堂;张启明;

建筑结构学报. 2007, 28(S1): 224-229.

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通过粘贴碳纤维增强片材(carbon fiber reinforced polymer,简称CFRP)加固切口混凝土梁的三点弯曲试验,研究CFRP片材的粘结厚度、粘结长度、粘结宽度以及混凝土强度等级对CFRP片材与混凝土极限粘结力的影响。试验结果表明:随着CFRP片材粘结厚度的增加,CFRP片材与混凝土的极限粘结力相应提高;当CFRP片材粘结长度不超过其有效粘结长度时,极限粘结力随CFRP粘结长度的增加而增大;混凝土强度等级对CFRP与混凝土极限粘结力的影响较小。基于对试验结果的分析,提出了CFRP片材与混凝土极限粘结力的计算公式,计算结果与试验结果符合较好。

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高轴压比钢纤维超高强混凝土短柱延性的试验研究

姜睿;

建筑结构学报. 2007, 28(S1): 230-235.

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试验旨在研究在较高轴压比条件下,钢纤维对超高强混凝土短柱抗震延性的改善作用。短柱试件的剪跨比均为2.0,强度为103.6~114.8MPa,钢纤维的体积含纤率分别为0.5%、1.0%、1.5%。采用简支梁加载图式进行了低周反复荷载试验。观测了试件在荷载作用下的开裂和破坏的发展过程,分析了不同钢纤维含量对短柱的破坏形态、滞回特性的影响。试验结果表明:未掺钢纤维的试件,在高轴压作用下,发生了脆性特征明显的剪切破坏,延性很差;随着钢纤维含量的增加,试件的破坏形态向具有一定延性特征的弯剪破坏转变;同时延性得到大大改善,位移延性和极限弹塑性位移角分别可最大增加50.2%、96.1%,最后给出了抗震设计条件下的最小钢纤维体积含纤率的建议值。

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大跨度变厚度钢筋混凝土中空板设计

孙澄潮;刘刚君;刘正华;

建筑结构学报. 2007, 28(S1): 236-241.

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为使自重较重的钢筋混凝土材料能够在大跨度楼盖中得到合理应用,对变厚度中空板进行分析研究。变厚度板是指将板带的截面由矩形转变为T形,且薄板与厚板高度之比满足h′/h≥0.45,当T形板带跨中截面达到承载能力极限状态时,厚板和薄板的受压区高度相等,其纵向受拉钢筋均能达到抗拉设计强度。支座截面达到承载能力极限状态时,薄板的上下钢筋也均能达到抗拉设计强度,充分发挥了薄板中钢筋的作用。同时给出了变厚度板的强度、冲切、裂缝宽度及挠度的计算方法,并将研究成果应用于工程实践,在满足规范要求的同时,相对于梁板体系,减小了结构高度,相对于无梁楼盖体系,减少了材料用量,取得较好的经济性,可供设计大跨度楼盖时参考。

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混合侵蚀与冻融环境下钢筋与混凝土粘结强度退化的试验研究

孙洋;刁波;

建筑结构学报. 2007, 28(S1): 242-246.

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钢筋与混凝土间的粘结力是二者共同工作的基本前提;粘结强度和粘结滑移关系是分析混凝土构件承载力和预测结构寿命的基础。本文通过室内模拟试验,研究了混合侵蚀与冻融环境下,钢筋与混凝土的粘结强度退化规律。探讨了环境作用、钢筋直径、混凝土质量对钢筋混凝土粘结性能的影响,得到了粘结滑移曲线。在试验研究的基础上,给出了混合侵蚀与冻融环境下粘结强度的计算模型。分析结构表明,钢筋直径越大,混凝土强度越低、水灰比越大,钢筋的极限粘结强度越低;应重视混凝土质量对粘结强度的影响。

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弯剪受力下化学植筋式群锚连接试验研究

谢群;陆洲导;

建筑结构学报. 2007, 28(S1): 247-251.

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通过五个化学植筋式型钢-混凝土后锚固连接节点的弯剪受力试验,研究了该类连接节点的极限承载力、破坏形态和内力分布等问题。试验结果表明该类节点均表现为钢筋破坏,破坏前兆明显,即受拉侧锚板被拉离基材表面。仅钢筋周围混凝土发生小锥体损坏,其它位置无明显开裂。弯矩对连接承载力起控制作用,植筋埋深15d以上时可以保证钢筋充分发挥强度,增加植筋数量对提高后锚固连接件承载力效果显著,内力沿钢筋长度的分布在屈服前基本为线性变化,破坏时前半段钢筋可达到屈服,而钢筋末端的应变很小。

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压力分散型抗浮锚杆承载特性分析

王贵和;吕建国;贾苍琴;赵付朝;

建筑结构学报. 2007, 28(S1): 252-256.

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随着城市地下空间的开发,地下建筑物的抗浮问题越来越突出,采用抗浮锚杆是一种有效的技术手段。压力分散型锚杆是一种单孔复合的新型锚固体系,本文分析了压力分散型抗浮锚杆粘接应力、轴力和承载力特性,建立了轴对称有限元模型并进行了模拟分析,得到了轴力与粘结应力的分布规律。结果表明:压力分散型抗浮锚杆轴向应力以及锚固段砂浆体与土体间的剪应力均比压力型锚杆得到了改善,其受力与载荷传递机制更具合理性。

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抗拔群桩承载力的简化计算

孙晓立;杨敏;

建筑结构学报. 2007, 28(S1): 257-262.

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抗拔群桩极限承载力是抗拔桩设计的主要内容之一,然而相对于抗拔桩单桩的极限承载力研究而言,国内对抗拔群桩极限承载力的理论研究相当有限,现有分析方法大多采用等效墩法预测抗拔群桩的极限承载力。等效墩法虽然计算方法简单,然而不能合理考虑桩-桩相互作用对群桩承载力的影响,因而有一定的局限性。本文采用边界元法分析群桩的极限承载力,该方法能较好的考虑桩-桩间的相互作用对群桩承载力的影响。在此基础上,本文对抗拔群桩的影响因素进行了详细分析,分析结果表明抗拔群桩效率系数随桩的距径比的增加而增大,随长径比的增大而减小,随桩数的增加而减少。由于边界元法计算过程较为复杂,本文通过回归分析方法给出了预测抗拔群桩承载力的经验公式,从而简化了抗拔群桩承载力的计算,便于应用于实际工程。通过与模型试验结果进行对比,对比结果表明本文提出的两个预测抗拔群桩承载力的分析方法可以较好的预测抗拔群桩的极限承载力,计算结果与实测结果较为相近。

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超高层建筑结构选型技术研究

雷淑忠;沈祖炎;郭兵;

建筑结构学报. 2007, 28(S1): 263-268.

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对于超高层建筑的设计,往往有多个可供选择的结构方案。为了能够科学快速地选择出建筑功能、结构性能、抗震性能和经济性能等综合指标都能达到最满意的结构方案,本文基于模糊数学和层次分析法的原理采用模糊层次综合优选法来确定超高层建筑的结构方案。该法首先将影响超高层建筑结构方案选择的因素划分为包括目标层、准则层和指标层三部分的递阶层次结构,其中准则层因素分为静力性能、多遇地震下抗震性能和经济性能三类,指标层因素又细分为21个指标;然后给出了各指标的隶属函数,从而求出各指标的隶属度和指标层相对于准则层的权重集;最后根据模糊矩阵合成运算得出最终的综合评判结果。该法既避免反复试算造成的人力、物力资源的浪费,又避免了专家个人能力局限性的制约,具有重要的工程价值。

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基于能量观点的结构安全性与鲁棒性

方召欣;李惠强;

建筑结构学报. 2007, 28(S1): 269-273.

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作为安全的一部分,鲁棒性要求结构在偶然局部损伤情况下不产生与损伤起因不相称的破坏。本文重点是结构鲁棒性评价和实现策略。按照能量观点,结构单元在完全破坏之前应充分吸收或消耗能量。在此基础上,结合结构实际设计能力提出一个新的鲁棒性指标,并以混凝土受弯构件为例作了说明。算例表明该指标能够反映结构破坏过程中的消能能力和对损伤的容纳程度。分析了四种典型材料性能下鲁棒性指标和构件极限应变与屈服应变比值之间的关系。最后,探讨了鲁棒性的实现策略,以期为重点结构及生命线工程减灾提供参考。

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点支式玻璃幕墙支承体系的分类及构件性能分析

李宪锋;

建筑结构学报. 2007, 28(S1): 274-279.

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点支式玻璃幕墙体系以良好的通透性和安全性以及优美的建筑表现在国外获得广泛的应用,随着我国建筑材料生产技术的发展和现代建筑艺术造型的兴起,点支式玻璃幕墙这种新的建筑形式在我国也得到了快速的发展。玻璃幕墙出现在各种不同风格的建筑物上,因此也产生了不同的幕墙结构体系。本文通过点支式幕墙的支承分类、不同支承结构特点的论述以及主要组成材料的技术分析,对不同结构体系的点支式玻璃幕墙的设计原则和在实际工程施工中需解决的技术问题进行了论述,阐明了点支式玻璃幕墙的一般设计规范、不同幕墙支承体系的设计要点和技术分类,同时对不同幕墙支承结构的材料组成在技术层面上作了充分的论证,希望能够对国内类似的点支式幕墙结构的应用提供一些参考。

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UEA混凝土在地下室超长结构施工中的关键技术研究

李惠玲;常春光;韩凤;李超;

建筑结构学报. 2007, 28(S1): 280-285.

摘要 ( )

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针对住宅楼地下室底板超长结构的工艺要求,应用UEA补偿收缩混凝土技术解决地下室底板结构自防水及无缝抗裂设计与施工。以UEA混凝土所涉及的关键技术为切入点,研究限制膨胀率的确定,分析膨胀剂掺量不同对混凝土强度的影响以及与混凝土自应力的关系,以此来确定本工程的施工方案和构造措施;确定UEA补偿收缩混凝土施工配合比;分析混凝土浇筑养护过程中应注意的问题及大体积混凝土的温度监控措施;并对UEA补偿收缩混凝土应用于地下室底板超长结构进行综合评价。结果表明,利用UEA解决超长结构无缝施工和自防水技术,确定膨胀剂掺量;施工条件分析及补偿收缩混凝土应用条件分析。

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2007年, 第28卷, 第S1期　刊出日期：2007-12-31

建筑结构学报

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