2010年, 第31卷, 第03期 刊出日期:2010-03-05
  

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    学术论文
  • 董石麟;王振华;袁行飞;
    建筑结构学报. 2010, 31(03): 1-8.
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    提出了一种由索穹顶与单层网壳组合的空间结构形式,该结构不仅充分利用了索穹顶的受力特性,而且发挥了单层网壳便于铺设刚性屋面板的优势。给出了葵花型、肋环型、Kiewitt型、鸟巢型4种索穹顶结构与相应网格布置的单层网壳的组合结构形式,结构顶部可采用封闭和开口两种形式。定义了索穹顶与单层网壳之间连接杆的荷载传递系数、索穹顶和单层网壳的支座竖向反力分配系数。以葵花型索穹顶与单层网壳的组合结构为例,探讨了结构在均布荷载和集中荷载作用下的受力性能以及结构的矢跨比、预应力水平、网壳杆件截面等参数对结构受力性能的影响。计算结果表明,外荷载越小、矢跨比越小、预应力水平越大和网壳杆件截面越小,索穹顶承担的外荷载比例越大。
  • 施刚;左勇志;郑敬杰;霍达;
    建筑结构学报. 2010, 31(03): 9-17.
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    在单层平面索网玻璃幕墙建筑的使用过程中,单层平面索网作为支承结构,不可避免地会受到各种损伤。为了研究损伤因素对单层平面索网结构静力承载性能的影响,针对尺寸为4.85m×4.85m的4×4网格索网结构足尺试验模型,分别引入索与索之间连接节点失效、索预应力损失、索锚固端破坏这三种损伤因素,进行静力加载试验研究。试验结果表明:横索与竖索连接节点失效几乎不影响单层平面索网结构的承载性能;索预应力损失时,节点索网平面外位移变化率不超过15%;锚固端破坏对结构局部影响较大,节点平面外位移变化率介于18%~36%;损伤因素对节点平面外位移的影响大于索力;损伤的影响取决于损伤程度和损伤位置;相同损伤对结构的影响程度随荷载增加而减小。
  • 周臻;孟少平;吴京;
    建筑结构学报. 2010, 31(03): 18-23.
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    针对预应力空间结构设计要求为目标位移的情况,研究结构实际状态与理论分析模型存在较大差异时预应力施工方案的决策分析方法。以索力、位移递推公式为基础,建立了仿真预应力施工过程的递推系统,该系统包含四类参数:结构初始状态、张拉力方案、索力与位移影响矩阵、张拉完成后的结构状态。利用施工过程中的索力-位移观测数据可计算出系统状态参数影响矩阵,然后基于递推系统的并行计算,提出了基于索力-位移观测值的预应力施工方案决策方法。利用矩阵分析软件MATLAB,编制了递推系统及决策方法的实现程序,并结合有限元分析软件ANSYS对工程算例进行了模拟分析。结果表明:利用本文方法可求得下一次循环补拉完成时达到设计要求位移状态的张拉控制力方案,从而保证预应力施工达到设计要求。
  • 李秋胜;郅伦海;段永定;高金盛;苏圣中;
    建筑结构学报. 2010, 31(03): 24-31.
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    台北101大楼主塔楼总高508m共101层,在台风"马莎"和"泰利"影响下,对其风致响应实测资料进行统计分析,评估了典型超高层建筑的风致振动特性。结果表明两次测试的结构模态参数基本吻合,有限元分析的自振频率小于实测结果,计算的振型与测试结果符合较好,利用随机减量方法识别的结构阻尼比与振幅之间呈现非线性关系,并不同程度的表现出随振幅增大而增大的特性,实测的结构一阶阻尼比大于同类超高层建筑物的测试结果,两次台风作用下89层、101层的加速度峰值和均方根均小于规范相应限值,满足舒适度的要求。测试结果为超高层建筑设计及相关研究提供有用的资料及依据。
  • 李寿英;陈政清;
    建筑结构学报. 2010, 31(03): 32-37.
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    以重庆宾馆为工程背景,制作了缩尺比为1∶300的试验模型,并进行了刚性模型同步测压风洞试验,采集了重庆宾馆建筑表面的脉动风压时程。风洞试验包括有周边建筑和无周边建筑两类工况。采用风洞试验的脉动风压时程数据,考虑该高层建筑2个主轴方向的前4阶弯曲模态,进行了其风致响应研究,得到了建筑顶部的位移响应和加速度响应,并进行了人体舒适度验算。采用惯性风荷载法,研究了建筑主轴方向的等效静力风荷载。结果表明:对于高度为300m的混凝土高层建筑,仅考虑1阶模态进行风致响应分析,位移响应能满足工程精度的要求,但加速度响应误差较大,至少应考虑前4阶模态;重庆宾馆10年重现期下建筑顶部的峰值加速度为0.144m/s2,满足舒适度限制要求;横风向平均风荷载较小,但惯性风荷载较大。
  • 何益斌;樊海涛;周绪红;李艳;肖阿林;黄频;
    建筑结构学报. 2010, 31(03): 38-44.
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    阻尼比对结构的地震反应有重要的影响,目前结构抗震设计阶段通常取阻尼比为常数,不能真实反映建筑物的阻尼机理。基于对钢筋混凝土建筑物非线性阻尼比的分析研究,通过数值分析,提出了建筑抗震设计反应谱的非线性阻尼比修正系数,建立了非线性阻尼比地震反应谱曲线。该曲线不仅考虑了设防烈度和场地条件对建筑物地震反应的影响,也可反映建筑物不同结构类型和结构振动过程中阻尼性能的变化对结构地震反应影响。非线性阻尼比地震反应谱曲线与现行建筑抗震设计规范中标准地震反应谱曲线之间能保持理论体系上的一致性,对工程设计具有一定的参考价值。
  • 方萍;黄政宇;尚守平;张瑞文;
    建筑结构学报. 2010, 31(03): 45-50.
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    研究了在采用不同的界面剂处理下,水泥基砂浆加固混凝土构件的界面粘结抗拉强度和粘结抗剪强度,并进行了加固砂浆和基层混凝土的界面处的微观结构观测分析。研究结果表明:界面剂对提高界面粘结强度有利,纯水泥净浆不能用作界面剂;硅粉、膨胀剂和高效减水剂合用能有效增强水泥基界面剂的粘结强度并控制干缩开裂;以超细硅酸盐水泥代替普通硅酸盐水泥,水泥基界面剂的粘结抗拉强度可提高60%,28d后强度基本稳定;可再分散聚合物胶粉能明显提高水泥基界面剂的粘结强度。
  • 李庆华;徐世烺;
    建筑结构学报. 2010, 31(03): 51-61.
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    超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)具有优异的抗裂和能量吸收能力,用其取代混凝土可显著提高结构的耐久性和延性。为了推广UHTCC在限裂要求严格的结构中的应用,开展了钢筋增强UHTCC受弯构件即RUHTCC梁的研究。根据RUHTCC梁受拉区UHTCC不退出工作的特点,采用弹性理论推导RUHTCC梁受弯承载力计算公式,并将计算结果与无腹筋长梁弯曲试验结果进行验证对比。结果表明:在正常使用状态下,裂缝宽度保持在0.05mm以内,满足处于高腐蚀环境下结构裂缝宽度限值要求;RUHTCC梁平截面假设成立;起裂后直至钢筋屈服,UHTCC和钢筋保持很好的变形协调性;试验结果与理论计算吻合,计算得到的延性指数偏于安全,在实际工程设计中用其来预测结构或构件的延性是合理的;与钢筋混凝土梁相比,UHTCC能够延缓钢筋屈服,提高结构或构件的承载力和延性,降低钢材用量;低配筋率有利于UHTCC材料性能的发挥。
  • 张秀芳;徐世烺;
    建筑结构学报. 2010, 31(03): 62-69.
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    采用拉应变可达3%~5%、极限受拉破坏时平均裂缝间距和平均裂缝宽度仅为1~2mm和60~100μm的超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)替换普通钢筋混凝土梁受拉区的部分混凝土材料,可提高结构的耐久性。针对该类UHTCC/RC复合梁,在假定UHTCC和混凝土之间界面粘结很好和平截面假设成立的前提下,根据平衡方程给出了其整个受力过程中考虑UHTCC起裂后拉应力增加部分影响的弯曲承载力理论解析公式,结合所完成的12个UHTCC/RC复合梁弯曲试验结果,进行了对比。结果表明,理论解析公式和UHTCC按理想弹塑性受拉模型推导的理论简化公式计算值比较接近,最大误差不超过10%。本文提出的正截面承载力计算方法可为该类复合梁的承载力设计提供参考。
  • 荀勇;支正东;张勤;
    建筑结构学报. 2010, 31(03): 70-76.
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    提出一种采用织物增强混凝土(TRC)薄板加固钢筋混凝土梁的方法,以梁两端纯弯区外侧400mm范围内的锚固方式和加固层织物网层数为主要变化参数,进行3组10根TRC薄板加固钢筋混凝土梁和2根对比梁的受弯性能试验研究,分析加固梁的破坏模式、荷载-挠度关系、荷载-钢筋应变、荷载-混凝土应变关系、裂缝开展情况,研究配网率对受弯承载力的影响。研究结果表明:TRC薄板加固可以有效地提高梁的开裂荷载、屈服荷载和极限荷载;加固后梁的延性略有降低;当配网率提高到一定程度后,加固梁承载力主要由加固层与老混凝土之间的局部脱粘破坏决定。根据不同的破坏模式,提出了TRC薄板加固梁的受弯承载力计算方法,给出了相关计算公式。
  • 高向宇;王永贵;刘丹卉;徐建伟;
    建筑结构学报. 2010, 31(03): 77-82.
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    提出用端部加强方法制作组合热轧角钢防屈曲支撑的钢芯。设计、制作并测试了7个试件,其中热轧角钢防屈曲支撑试件4个、对比热轧钢板试件3个。端部加强型角钢钢芯采用了两种截面(错十字形和T形)、两种组合方式(工作段焊接与非焊接),用端部焊接加强板的方法形成弱化工作段,主要优点是加工方便、降低造价。热轧钢板试件采用钢板焊接并切削成型。试验中设计改进了加载装置,采用静力反复加载方法加载。研究了包括轴向荷载-轴向变形滞回曲线、累计塑性变形、极限变形能力、刚度退化以及等效阻尼比等抗震性能。研究表明,用这种成型方法制作的组合热轧角钢防屈曲支撑构造简单,耗能能力、延性等抗震性能可满足建筑结构消能减震设计的需求。
  • 陈俊岭;马人乐;何敏娟;
    建筑结构学报. 2010, 31(03): 83-88.
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    河南广播电视发射塔外塔柱采用异型大直径钢管,截面由三段直边和三段圆弧板组合而成,其径厚比已超过现行《钢结构设计规范》对圆钢管径厚比的限值,其承载力与管壁不同的加劲方法有关。分别采用内加劲肋和内桁架加劲两种方法对管壁进行内加劲可提高管壁的局部稳定性,从而提高构件的极限承载力。通过对两种加劲方法以及无加劲肋三种类型截面塔柱的缩尺试验研究和有限元模拟分析,有限元计算结果与试验实测结果吻合较好。研究表明:设计荷载作用下,三种形式截面均全截面处于弹性工作状态,具有足够的强度和刚度。对管壁采用内加劲肋方式处理后,截面承载能力提高20%左右,采用内桁架对管壁进行处理也可改善截面的应力分布,但在设计荷载作用下的效果并不显著。建议设计中采用内加劲肋对管壁加劲,提高构件的安全储备。
  • 黄泰赟;蔡健;
    建筑结构学报. 2010, 31(03): 89-96.
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    广州歌剧院建筑造型奇特,其屋盖与幕墙组成的外围护体系为空间不规则折面组合型体,结构采用了空间折板式三向斜交单层网格结构。本文对其结构体系、构型和网格划分原则、杆件截面选取及节点形式等设计情况进行介绍,列举结构在重力荷载、风荷载、地震作用及温度作用下的变形和内力情况,对结构整体稳定分析、节点分析和铸钢节点足尺试验等关键问题进行论述,并对结构的工作机理和受力特性进行总结。结果表明,该体系对奇异建筑型体的适用性强,侧向刚度和抗震性能良好,结构工作机理以刚架作用为主,整体稳定问题不突出,结构对初始缺陷不敏感。
  • 陈高峰;区彤;李红波;梁杰发;陈树平;
    建筑结构学报. 2010, 31(03): 97-104.
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    广州亚运城台球壁球综合馆空间造型复杂,下部结构为钢筋混凝土框架结构,屋盖为刚架-支撑体系的大跨度钢结构。主结构的支承体系在馆内分设箱形内环与空间桁架外环,有效过渡环内外不共面刚架,保证屋盖构件传力的有效性和连续性,同时在屋盖面内设置高强度合金钢拉杆以提高结构的整体稳定性,并对屋盖钢结构节点进行合理设计。对在恒荷载、活荷载、风荷载、温度及地震作用下的结构计算分析可知:本结构不属于风敏感体系,地震效应明显,较薄弱点出现在竖向构件中钢管混凝土柱底和局部主刚架支座处;大跨度钢结构的温度效应也非常明显,在结构中部设置温度缝可有效减小温度应力。
  • 谭坚;区彤;李松柏;傅剑波;贾勇;颜美琴;
    建筑结构学报. 2010, 31(03): 105-113.
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    广州亚运城体操馆屋盖结构体系由比赛区直腹杆拱架体系、训练区桁架体系和飘带区单层网壳三个大单元构成,各单元通过内外环梁和H形钢梁连接。将上部钢结构与下部混凝土结构进行整体建模计算,通过节点有限元分析确定了直腹杆拱架节点刚接形式,总结了判断节点刚度的标准。通过精细分析,确定了主要受力构件——柱和直腹杆拱桁架各杆件的计算长度。对支撑体系进行优化设计,确定结构抗侧刚度。通过大悬臂端铺设应力蒙皮板计算分析,表明应力蒙皮板起到了一定的抗震作用。最后对本工程进行了弹塑性时程分析,考察了整个结构大震下的受力特征,分析表明支撑钢屋盖的内环柱及外环柱均处于弹性状态,下部混凝土柱基本处于弹性状态。
  • 陈星;张松;区彤;李松柏;傅剑波;李穗生;
    建筑结构学报. 2010, 31(03): 114-122.
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    广州亚运城历史展览馆采用复杂空间结构,主体结构由中央核心筒剪力墙、外围框架支撑结构、悬挑碗状结构和钢结构屋盖组成。为满足结构抗扭转需要,调整核心筒和框架支撑结构的相对刚度并辅以楼层配重;为提高结构抗震性能,核心筒钢骨混凝土剪力墙两侧设置钢板;为满足基础承载力要求,基础采用预应力管桩,核心筒基础按两种计算模型进行设计:中震仅考虑核心筒基础,大震考虑核心筒及周围若干柱的基础,通过基础梁连接;为满足行人舒适度要求,采用调谐质量阻尼器(TMD)对大悬挑结构端部及其内部螺旋坡道进行减振控制。镂空、钢管圆筒两种鼓形节点能同时满足支撑结构的建筑效果和节点刚度的要求;对可滑动销轴节点的应用背景进行阐述,并提出适合本工程的节点型式。
  • 建筑结构学报. 2010, 31(03): 123-123.
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