建筑结构学报

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樊健生;陶慕轩;聂建国;李婷;赵楠;

建筑结构学报. 2010, 31(02): 1-10.

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结合中国科学技术新馆工程对钢骨混凝土柱-钢桁梁组合节点进行抗震性能试验研究。根据两组四个试件的低周往复试验结果,对节点的强度、刚度、延性、耗能能力和变形性能进行综合评估,结果表明钢骨混凝土柱-钢桁梁组合节点具有良好的承载能力、延性、耗能能力和变形恢复能力,抗震性能优越。同时,还讨论了不同破坏模式对节点抗震性能的影响以及栓钉布置对钢骨和混凝土协同工作的影响,结果表明梁端弯曲破坏模式的抗震性能优于节点区剪切破坏模式,钢骨混凝土柱是否布置栓钉对钢骨和混凝土之间的协同工作影响不大。试验研究为中国科学技术新馆工程整体结构弹塑性时程分析提供依据,是结构整体抗震性能评估的重要基础,研究结论可为钢骨混凝土柱-钢桁梁组合节点在工程中的应用提供参考。

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低周反复荷载作用下十字形截面钢异形柱抗震性能试验研究

张爱林;于劲;徐敏;刘显旺;刘会军;

建筑结构学报. 2010, 31(02): 11-19.

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通过对8个1∶2缩尺的十字形截面钢异形柱在低周反复荷载作用下的试验,研究了试件的受力变形形态、破坏模态,得到了试件的滞回曲线、骨架曲线、承载能力、延性性能、耗能能力等,分析了翼缘宽厚比、腹板高厚比和轴压比等参数对抗震性能的影响。考虑试件的初始缺陷、材料非线性和几何非线性进行了有限元分析。有限元计算和试验结果表明,在轴压比和翼缘宽厚比、腹板高厚比满足限值的条件下,十字形截面钢异形柱在罕遇地震作用下,其破坏模态为局部屈曲的塑性破坏,变形以塑性为主且发展充分,具有较高的承载能力,较好的延性和耗能能力,能够在强震区使用。本研究为工程应用和钢异形柱结构技术规程的编制提供参考。

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低周反复荷载作用下T形截面钢异形柱抗震性能试验研究

张爱林;于劲;徐敏;李健;刘会军;

建筑结构学报. 2010, 31(02): 20-28.

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通过8个1∶2缩尺的T形截面钢异型柱在低周反复荷载作用下的拟静力试验,研究了试件的变形形态、破坏模态,得到了试件的滞回曲线、骨架曲线、承载能力、延性性能、耗能能力等抗震性能,分析了翼缘宽厚比、腹板高厚比和轴压比等参数对抗震性能的影响。考虑试件的初始缺陷、材料非线性和几何非线性进行了有限元计算分析。有限元计算和试验结果表明,在轴压比和翼缘宽厚比、腹板高厚比满足限值的条件下,T形截面钢异形柱在罕遇地震作用时,其破坏模态为局部屈曲失稳的塑性破坏,变形以塑性为主且发展较充分,有较高的承载能力,具备较好的延性性能和耗能能力,能够在强震区使用。本研究为工程应用和钢异形柱结构技术规程的编制提供参考。

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多层钢框架偏心支撑的抗震性能试验研究

石永久;熊俊;王元清;刘歌青;

建筑结构学报. 2010, 31(02): 29-34.

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偏心支撑钢框架结构是一种比较理想的多层钢结构抗侧力体系,刚度大,受力性能合理。为了研究偏心支撑钢框架在地震作用下的滞回性能,为多层钢框架偏心支撑结构体系设计提供试验依据,选用耗能梁长度为可变参数,完成了2个不同构造形式的弯曲型耗能梁-偏心支撑框架在水平低周循环荷载下的破坏试验,分析了框架的承载能力及变形特征,研究了框架的破坏模式。研究表明,偏心支撑框架在弹性阶段内具有良好的变形能力,屈服荷载和框架刚度随弯曲型耗能梁长度增加呈下降趋势;偏心支撑框架能够控制框架破坏模式,地震作用下框架在耗能梁段屈服后屈曲破坏,破坏发生在耗能梁端部翼缘和支撑与柱脚连接的节点板位置,降低了梁柱节点受力。

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古代殿堂式木结构建筑模型振动台试验研究

隋;赵鸿铁;薛建阳;张锡成;刘义;

建筑结构学报. 2010, 31(02): 35-40.

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对按照《营造法式》制作的古代殿堂式木结构建筑心间缩尺模型进行了模拟振动台试验研究。选用E l Centro波、Taft波、兰州波作为输入地震动。测量了台面、柱脚、柱头、木梁的位移和加速度响应。对模型的破坏形态、自振周期、阻尼比、动力响应、滞回耗能进行了分析。试验结果表明:自振周期T的变化范围为0.48~0.67s,阻尼比ξ的变化范围为0.029~0.046,模型的自振周期和阻尼比随着地震加速度的增强而增大;模型的动力放大系数β<1,且随着地震加速度的增强而减小;铺作层、柱础层都是通过摩擦滑移来耗能,柱架榫卯节点的耗能能力最强,在模型的耗能、减震中起着主要作用。

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内凹式索拱结构极限承载力研究

黄利锋;冯健;赵建;蔡建国;盛平;甄伟;陈强;沈婷;

建筑结构学报. 2010, 31(02): 41-47.

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采用考虑双重非线性的有限元方法对内凹式索拱结构的极限承载力进行了参数研究。主要分析了5种荷载形式下支座形式、拱矢跨比、索矢跨比、撑杆数量、拱截面、索截面、初始张拉力和初始缺陷等参数对内凹式索拱结构承载力的影响;并与仅考虑几何非线性的结果进行了对比。分析结果表明:支座形式、矢跨比、撑杆数量、拱截面等因素对结构承载力影响较大;索截面、初始张拉力和初始缺陷等对结构承载力影响较小;其合理的取值范围为:拱矢跨比取0.125~0.20,索矢跨比取0.05~0.10,索截面积取拱截面积的4%~6%,与拱结构相比,该结构的整体稳定性、极限承载力、整体刚度都大幅度提高,对缺陷的敏感度减低;半跨荷载是结构设计的控制荷载,给出了快速确定初始张拉力的简化计算公式。

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多点地震输入下结构地震反应分析的频域精细传递矩阵法

孙建鹏;李青宁;

建筑结构学报. 2010, 31(02): 48-54.

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正确的地震输入方式是研究工程结构抗震性能的首要因素。结构的地震反应分析,需要考虑多点地震输入的影响。将精细传递矩阵理论与拟静力原理相结合,建立多点地震输入下结构地震反应分析的频域精细传递矩阵法。首先,根据梁单元的几何物理关系,建立梁单元的状态传递矩阵;其次,根据傅里叶变换,建立集中质量两侧的状态传递矩阵;然后,根据转折处及分支点处的结构特点,建立转折处及分支点处的状态传递矩阵;最后,根据结构的实际特点,建立结构总的传递矩阵。在上述算法的基础上,编制了计算程序,并进行了相应的算例计算。算例计算结果表明,结构在水平方向地震力的作用下,边柱的地震反应考虑一致激励较为合理;中柱水平方向考虑一致激励较为合理,而竖直方向应考虑多点激励的不利影响。

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新型悬吊式TMD及其在某标志塔风振控制中的应用

闫维明;纪金豹;蒋华戈;鄢圣超;秦丽;

建筑结构学报. 2010, 31(02): 55-60.

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为了控制河南艺术中心标志塔的风致振动,提出了一种采用十字形万向铰轴实现多向振动控制、采用摩擦阻尼片提供附加阻尼、采用放射型弹簧提供附加刚度的新型悬吊式TMD。根据标志塔结构的动力特性,设计加工了足尺TMD,通过实验室试验对其动力性能进行了测试,并将该TMD安装在实际结构上,依据实测频率和阻尼对其参数进行了现场调整。研究表明,该TMD装置具有构造简单,稳定性和持久性好等优点。

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大型双曲冷却塔气弹模型风洞试验和响应特性

柯世堂;赵林;葛耀君;张军锋;周玉芬;

建筑结构学报. 2010, 31(02): 61-68.

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双曲薄壳冷却塔是典型的风敏感结构,气动弹性模型风洞试验是研究其风振响应的有效方法。根据某大型双曲冷却塔结构动力特性和风振响应的特点,按相似准则合理简化,成功设计和制作了这一复杂结构的气动弹性模型,并在大型边界层风洞中模拟的B类风场、7个工况共112个风向角下进行了试验。根据试验结果可得:结构的位移响应特征参数均和风速呈现线性关系,干扰作用减小了位移响应的均值,增大了其脉动量,并使其沿环向的变化趋势发生改变;8m/s风速下测压试验计算的结构响应值相比气弹试验结果均值偏小、均方差偏大;单塔工况下背景分量占据主导地位,而多塔干扰影响使背景分量不再居于主导地位,共振响应趋于显著;多塔干扰下以原型结构10cm位移为阈值计入风振系数贡献的测点数减少,但是响应根方差增大,其风振系数均值相比单塔下结果明显变大。

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输电塔架与输电塔-线耦联体系风振响应风洞试验研究

赵桂峰;谢强;梁枢果;李杰;

建筑结构学报. 2010, 31(02): 69-77.

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为研究高压输电塔-线耦联体系与输电塔架的风振动力响应特点,以某典型500kV高压输电线路结构为原型,设计制作了单塔与塔-线体系的完全气弹模型,进行了多个风向角、多级风速下的单塔和塔-线体系在紊流风场中的完全气弹模型风洞试验。试验结果表明:在紊流风场中,输电塔结构的顺风向响应和横风向响应处于同一数量级,塔-线体系与单塔相比,其风致敏感性增强,塔-线模型中输电塔的振动较单塔振动复杂,塔顶位移响应较单塔增加幅度较大,强风时塔-线体系的耦合振动现象较为明显,其振动响应表现出非线性系统特有的动力现象,振动过程中系统自振特性不断变化,风致振动激起了线性系统未有的振动频率。输电塔-线体系的结构设计需合理考虑输电塔与输电线的耦合振动对结构动力特性的影响。

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腐蚀钢绞线预应力混凝土梁的受弯性能试验研究

李富民;袁迎曙;

建筑结构学报. 2010, 31(02): 78-84.

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为研究腐蚀钢绞线预应力混凝土梁的受弯性能退化特征,制作了5根先张预应力混凝土梁试件和5根钢管抽芯成孔后张预应力混凝土梁试件,并对每组中的4根梁进行了为期13个月的掺盐加速腐蚀(腐蚀率0.94%~2.87%),然后对10根梁进行了3分点静载试验。试验及分析结果表明:腐蚀钢绞线预应力混凝土梁正截面会发生两种典型的受弯破坏方式,一种是传统的适筋破坏(力筋强化→混凝土压碎),因腐蚀尚未影响到预应力钢筋强化到混凝土压碎的完整过程,因而不会导致梁的极限承载力和变形能力降低;另一种是压碎前腐蚀钢绞线钢丝率先被拉断(断丝破坏),这种破坏会导致梁的极限承载力和变形能力发生不同程度的降低;在腐蚀率不大(小于2.87%)的情况下,腐蚀对钢绞线预应力混凝土梁的开裂弯矩、初始强化弯矩、极限弯矩以及初始强化挠度的影响都不显著,但会导致断丝破坏梁的极限挠度(断丝时)明显减小;在极限荷载之后,梁仍可以维持较高的承载能力继续承载并发展残余变形。

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锈蚀钢筋混凝土保护层锈胀开裂时间的预测模型

陆春华;赵羽习;金伟良;

建筑结构学报. 2010, 31(02): 85-92.

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由钢筋锈蚀引起的混凝土保护层锈胀开裂是混凝土结构耐久性极限状态的重要标志,是决定结构使用寿命的重要因素。以钢筋均匀锈蚀为前提,考虑锈蚀产物的变形特性以及锈胀裂缝开展过程中锈蚀产物进入裂缝的实际情况,借助弹性力学和Faraday腐蚀定律,建立混凝土保护层锈胀开裂时刻的钢筋锈蚀率以及锈胀开裂时间计算公式。针对影响混凝土保护层锈胀开裂时间各主要因素的分析表明,增大钢筋的混凝土保护层厚度、减小钢筋直径、提高混凝土强度以及控制锈蚀产物的体积膨胀率都有利于混凝土结构耐久性的提高。与已有试验结果的对比分析可知,对于加速锈蚀和长期锈蚀情况,计算公式的预测结果均较为理想,可用于由钢筋均匀锈蚀引起的混凝土保护层锈胀开裂时间的预测分析。

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矿物掺合料对高性能混凝土自收缩影响及计算模型研究

王雪芳;郑建岚;

建筑结构学报. 2010, 31(02): 93-98.

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为研究矿物掺合料对高性能混凝土自收缩的影响及其计算模型,采用混凝土自收缩无接触自动测试装置进行粉煤灰掺量及品质、粉煤灰与偏高岭土复掺及粉煤灰与矿渣复掺对高性能混凝土自收缩性能的影响。研究结果表明:随着粉煤灰掺量的增加,高性能混凝土的自收缩值随之下降;在同掺量下,提高粉煤灰的品质可降低高性能混凝土的自收缩值。在粉煤灰高性能混凝土中复掺偏高岭土会增大其自收缩值;粉煤灰与矿渣复掺可进一步降低高性能混凝土的自收缩值,且在复掺比例为1∶1时最佳。通过对现有混凝土自收缩计算模型与试验数据对比分析,提出高性能混凝土自收缩计算模型,该模型计算结果与试验结果吻合良好。

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自密实混凝土徐变性能试验研究

晁鹏飞;郑建岚;

建筑结构学报. 2010, 31(02): 99-103.

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对28个开放和28个经密封处理的自密实混凝土和普通混凝土试件进行加载徐变试验及同条件对比收缩试验,比较分析自密实混凝土基本徐变和干燥徐变构成特点,并与普通混凝土进行对比。试验结果表明,自密实混凝土干燥徐变所占比例较大;随着水胶比的减小,自密实混凝土徐变度减小;自密实混凝土总徐变度较普通混凝土早期增长较快,且随着龄期增长逐渐减小低于普通混凝土。根据试验结果,建议采用双曲线幂函数形式计算徐变时变曲线,以供自密实混凝土实际工程应用参考。

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冻融与氯盐侵蚀作用下预应力结构耐久性试验及数值模拟

陈妤;刘荣桂;蔡东升;汤灿;周伟玲;

建筑结构学报. 2010, 31(02): 104-110.

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为探索预应力混凝土结构在侵蚀环境作用下的耐久性,通过对12根预应力混凝土梁在不同冻融循环次数后进行的氯离子侵蚀试验,主要研究影响冻融与氯盐侵蚀环境下结构耐久性的因素。针对季节性冰冻地区的预应力海工结构耐久性失效特点以及结构耐久性具体要求,综合考虑正负峰值温度差与预应力的影响,提出了冻融条件预应力结构氯盐侵蚀的耐久性分析模型,通过工程实例验证模型的可行性。研究结果表明,采用Crank-Nicholson格式差分进行数值模拟,模拟结果与实际工程检测结果吻合较好;预应力水平和冻融循环次数是影响预应力混凝土梁氯离子扩散的主要因素,冻融损伤严重缩短结构的使用寿命,预应力延缓了混凝土冻融损伤;冻融循环次数越大,扩散深度越深;对于冻融损伤度为24%的混凝土,其氯离子扩散所需的时间是未损伤混凝土的15%~25%。

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混合侵蚀与冻融循环作用下混凝土力学性能劣化机理研究

郑晓宁;刁波;孙洋;张武满;

建筑结构学报. 2010, 31(02): 111-116.

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本文对快速冻融循环与3%氯化钠和5%硫酸钠混合溶液浸泡的交替作用下,混凝土材料性能劣化的机理进行了试验研究;用X射线衍射仪(XRD)与扫描电子显微镜(SEM)分别对试件的水化产物及显微结构进行了测试和分析。结果表明:随冻融循环与混合溶液浸泡次数的增加,混凝土抗压强度明显降低;试件内部出现了微裂缝扩展和裂缝性质的变化,生成了盐类结晶;水泥石组分中也出现了盐类的腐蚀产物(钙矾石和石膏)。可见,冻融循环与盐类混合侵蚀溶液共同作用下,混凝土既出现了物理变化,又发生了化学反应,从而加剧了混凝土力学性能的劣化。

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钢纤维混凝土二桩厚承台的试验研究

孙成访;谷倩;彭少民;

建筑结构学报. 2010, 31(02): 117-124.

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为了研究钢纤维增强混凝土(SFRC)二桩厚承台的传力机理和破坏模型,以及钢纤维在混凝土二桩厚承台中的作用,对30个混凝土和钢纤维混凝土二桩承台进行了静力加载试验和非线性有限元分析,探讨了钢纤维混凝土二桩厚承台的开裂荷载、极限荷载、裂缝开展、承台内部应变分布、钢筋应力分布等力学性能。结果表明:钢纤维的掺入能有效提高混凝土承台的开裂荷载和极限荷载,阻碍裂缝的发展,降低承台的厚度;钢纤维混凝土二桩厚承台破坏形态为冲切破坏,其传力模型符合拉杆拱模型或桁架模型。提出了基于桁架模型的钢纤维混凝土二桩厚承台承载力设计计算公式,其计算值与试验值吻合较好。该研究成果可为有关规程的编制及实际工程的应用提供参考。

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信息报道

建筑结构学报. 2010, 31(02): 125-125.

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2010年, 第31卷, 第02期　刊出日期：2010-02-05

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