ISSN 1000-6869 CN 11-1931/TU
以跨度800m凯威特型巨型网格结构为研究对象，对其在多遇地震作用下的受力性能进行研究。基于位移权重系数和内力权重系数，对瑞利阻尼系数计算方法进行了修正。采用时程分析法对跨度800m的凯威特型巨型网格结构进行了8度多遇地震作用下结构反应的计算，对其位移和内力反应进行了分析。结果表明：结构最大位移和最大内力的放大系数在1.1~1.2之间；通过对比振型截断法和振型过滤法，发现由振型过滤法确定的组合振型，可使多维反应谱法的计算结果精度更高且计算速度更快，应用多维反应谱法对结构进行计算，并与时程法的结果进行对比，由两种方法计算得到的内力及位移反应平均误差在10%左右，且反应包络线趋势一致。
通过附加和不附加颗粒调谐质量阻尼器的5层钢框架振动台试验，研究其在实际地震波以及上海人工波激励下的减震效果。通过调整不同悬挂长度（频率比）、质量比、颗粒到阻尼器壁净距等参数，分析阻尼器参数对其减震效果的影响。试验结果表明：不同地震作用下该类阻尼器均能达到较好的减震效果，其中上海人工波的减震效果最好；对于多层钢框架结构，阻尼器能够有效控制第1振型的振动，但是对于高阶振型的控制作用无法保证；当阻尼器频率与主体结构基频相同时，能够达到最优减震效果，而当二者频率不同时，依然有一定的减震效果，说明其具有一定的鲁棒性；在合适的质量比（0.66%）下，阻尼器能够达到最佳减震效果；当颗粒到容器内壁净距为1.6D~3.6D时，可使阻尼器响应最小，且减震效果较好。
为研究加载制度对狗骨式连接钢框架结构变形能力及累积耗能能力的影响，设计了5榀单跨狗骨式连接钢框架子结构，对其进行单向加载、等位移循环加载、标准加载及近场地震动作用下的拟静力试验。结果表明：所有框架出现的塑性铰均在钢梁端部的翼缘削弱位置，避免了钢梁端部焊缝的过早脆性断裂；狗骨式连接钢框架结构滞回曲线饱满、变形能力及延性性能优良。此外，加载制度对狗骨式连接钢框架子结构的层抗侧刚度、水平承载力退化、极限变形能力及累积耗能能力均有显著影响。等位移循环时，加载位移幅值越小，狗骨式连接钢框架子结构的层抗侧刚度及承载力退化越趋于缓慢，其层间累积延性系数及等效能量耗散系数越大。
为了研究悬链线效应对钢筋混凝土（RC）框架结构抗连续倒塌能力的影响，基于OpenSees建立可以考虑悬链线效应的RC框架宏模型，通过两个RC框架子结构在移除中柱后的竖向承载力试验结果对比，验证了所采用宏模型的合理性，并研究了悬链线效应对RC框架子结构抗连续倒塌能力的影响。分别采用备用荷载路径法中的非线性静力方法和非线性动力方法对1栋10层RC框架结构进行抗连续倒塌能力分析，研究悬链线效应对RC框架整体结构抗连续倒塌能力的影响。结果表明：不考虑悬链线效应的影响将低估RC框架结构的抗连续倒塌能力；在移除底层中柱情况下，不考虑悬链线效应分析得到的荷载放大系数最大值小于2.0，而考虑悬链线效应分析得到的荷载放大系数最大值则超过2.0。
为研究实腹式型钢混凝土异形柱框架结构的抗震性能，以一榀三层两跨异形柱中框架为原型进行整体结构抗震混合试验。基于试验装置构建的OpenSees-OpenFresco-MTS混合试验系统，分别选取底层十字形截面中柱和T形截面边柱作为试验单元，利用四联杆设备对其进行加载，其余部分作为计算单元基于OpenSees软件进行时程分析。通过观察不同试件的受力过程及破坏特征，分别获得试验单元和整体框架的动力反应，对比分析了其滞回特性、累积耗能及刚度退化等，并对震损柱进行拟静力试验。研究结果表明：型钢混凝土十字形中柱和T形边柱试验单元及整体框架的滞回曲线饱满，耗能能力强；震损柱的前期刚度下降迅速，后期刚度下降平缓，破坏时刚度约为初始平均刚度的30%；基于不同试验单元下整体框架的耗能结果初始状态和最终状态趋于一致，体现了混合试验方法的正确性及经济性。
为研究钢筋套筒挤压连接的装配整体式叠合梁-预制柱中节点的抗震性能，进行了2个装配整体式中节点和1个现浇中节点试件的拟静力试验，观察其破坏现象，研究其滞回性能、承载力、变形能力及钢筋应变发展过程。结果表明：所设计的核心区剪切破坏和梁端弯曲破坏节点均实现了预期的破坏形态；核心区剪切破坏的装配整体式梁柱节点与现浇对比节点的破坏过程、裂缝分布基本一致，滞回曲线、承载力、刚度、变形、耗能等性能指标基本相同；核心区剪切破坏、梁端弯曲破坏的装配整体式梁柱中节点的承载力试验值与相应的规范公式计算值的比值分别为1.62、1.31，等效极限层间位移角分别为1/26和1/27；试验结束后，凿开混凝土发现套筒没有出现裂纹，钢筋在套筒内未见滑移，套筒挤压接头可有效传递钢筋拉、压力。
为了研究混凝土板组合效应对蜂窝梁柱连接抗震性能的影响，对无混凝土板和有混凝土板的正六边形蜂窝梁柱连接、普通组合梁柱连接进行拟静力试验。研究混凝土板组合效应对不同开孔率的蜂窝梁柱连接的破坏形态、承载能力、刚度、延性及耗能能力的影响。试验结果表明：蜂窝梁柱连接可以有效地控制塑性铰在近柱端第一个蜂窝孔处形成，实现塑性铰外移，降低在梁柱连接焊缝处发生脆性破坏的可能性；混凝土板的组合效应可以减小蜂窝梁剪切变形的影响，与无混凝土板的蜂窝梁柱连接相比，有混凝土板的蜂窝梁柱连接的滞回曲线更饱满；混凝土板的组合效应能够提高蜂窝梁柱连接的承载能力、延性、刚度及耗能性能，开孔率越大，组合效应越显著；混凝土板组合效应降低了塑性铰区的转动能力。
为研究分散型钢混凝土组合柱(ISRCC)的抗震性能，分析组合柱中分散布置的型钢和混凝土之间的协同工作情况，对4个ISRCC柱进行偏心率为10%和15%的低周往复加载试验。与传统低周往复加载试验相比，试验中按预定路径同时施加竖向荷载和水平荷载。分析了ISRCC柱在低周往复荷载作用下的承载力、延性、破坏形态、裂缝分布和刚度退化等。试验结果表明：所有ISRCC柱均为小偏心压弯破坏，试件整体性较好；在偏心率15%以内，屈服荷载前各试件满足平截面假定，能够有效发挥型钢和混凝土的组合作用；ISRCC柱压弯承载力的试验值与ACI 318-2014、EN 1994-1-1和YB 9082—2006《钢骨混凝土结构技术规程》等规范中的承载力计算结果吻合较好，验证了现有规范中普通钢骨混凝土（SRC）柱压弯承载力的计算方法对偏心率15%以内的ISRCC柱的适用性；试件的极限位移角为1/88~1/65，满足我国规范对罕遇地震作用下框架-核心筒结构弹塑性层间位移角的要求，具有较好的变形能力。
由冷弯薄壁钢梁和陶粒混凝土预制板组成的装配式组合楼板具有轻质、高强和施工方便等优点。为研究该类组合楼板的抗火性能及高温后的受力性能,对6块遭受温度为700℃、持续90min烃类火灾升温作用的简支组合楼板试件进行受火后受力性能试验研究。结果表明：当施加的等效均布荷载达到2kN/m2时，受火作用后的组合楼板试件最大挠度小于跨度的1/400，且在加载过程中薄壁钢梁虽已明显扭曲、混凝土板多处开裂，但组合楼板试件未出现整体坍落现象；以普通栓钉为抗剪键的受火后组合楼板试件，其极限荷载比薄壁钢抗剪键组合楼板试件的提高14.2%；当用钢量相同时，主梁数量较多的组合楼板试件采用U形钢筋作为拉结件，其火灾后极限荷载比采用钢条拉结件的组合楼板试件的增加33%，且整体刚度也有所提高；该类组合楼板在受火后仍具有较高承载能力和整体刚度，且抗剪键类型、预制板之间设置的拉结件以及拉结件与抗剪键的连接方式均对其受火后的受力性能有较大的影响。引入组合效应系数可以较好地反映受火后组合楼板试件的组合效应及内部损伤程度。
通过6根未受火和12根明火试验后的方钢管钢筋混凝土轴压短柱静力试验，研究了升温时间和配筋率对受火后方钢管钢筋混凝土短柱剩余承载力、刚度和延性的影响；对于升温时间30min和60min轴压短柱，分别测量了升温过程中关键位置的温度分布情况。试验结果表明：与常温轴压短柱相比，升温30min且配筋率分别为1.45%及3.26%的轴压短柱，其剩余承载力、轴压刚度和延性分别降低13.4%及5.4%、20.8%及24.3%和31.9%及44.0%；对于升温60min轴压短柱，其剩余承载力、轴压刚度和延性分别降低23.3%及12.8%、37.5%及39.1%和52.5%及61.5%。在试验基础上，结合GB 50936—2014《钢管混凝土结构技术规范》给出了火灾后方钢管钢筋混凝土轴压短柱剩余承载力计算式，其计算结果与试验结果吻合较好。
为研究高温火直接作用下钢梁的抗火性能，对其进行了高温火直接作用试验；同时，以受热时间作为变化参数，对比分析了高温火直接作用和按ISO 834标准升温过程钢梁的轴力、跨中挠度及耐火时间。结果表明：高温火直接作用与按ISO 834标准升温下，钢梁破坏端面的微观组织及升温过程的受力和变形存在明显差异；无论有无防火涂层的保护，当温度800℃时，高温火直接作用下钢梁的最大轴力比按ISO 834标准升温的增大76.9%以上；同时，防火涂层厚度对钢梁的耐火时间也有影响，无防火涂层时，钢梁的耐火时间小于20min；有防火涂层保护时，随防火涂层厚度增厚，两种高温作用下，钢梁的耐火时间相近，但防火涂层厚度不足15mm时，耐火时间相差20%以上；当防火涂层厚度为15mm时，在温度约800℃高温火直接作用下，其耐火时间为26min。
为了研究高温后钢筋再生混凝土梁的受力性能，以再生粗骨料取代率、历经最高温度、混凝土强度、剪跨比为变化参数，设计了34个试件（其中高温后试件26个，常温对比试件8个）进行静力加载试验。观察了试件的破坏过程及其破坏形态，得到了烧失率、荷载-挠度曲线、截面应变分布、峰值荷载、峰值挠度等受力性能指标，分析各参数对其承载能力、挠度、延性、损伤等的影响。同时，对高温后钢筋再生混凝土梁受弯及受剪承载力的计算公式进行了推导。研究结果表明：高温后钢筋再生混凝土梁的破坏形态与其在常温下的相似，根据剪跨比的不同，发生了剪切斜压破坏和弯曲破坏；高温后试件的烧失率在0.44%~8.95%之间，随着温度和取代率的提高，烧失率逐渐增大；高温后钢筋再生混凝土梁的剩余承载力、峰值挠度及延性均不低于高温后普通钢筋混凝土梁；随着取代率的增大，承载力和延性呈先提高后降低的趋势，峰值挠度和损伤则逐渐增大；温度越高，承载力、峰值挠度和延性越低，损伤越重；剪跨比的增大使其承载力降低，峰值挠度增大；提高混凝土强度，能有效提高高温后再生混凝土梁的承载力，减小其峰值挠度。
在GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》修订过程中，所参考的试验数据主要来自85版设计规范背景资料，其构件数量及试验参数取值范围均存在一定的局限性。通过收集并整理国内外的钢筋混凝土矩形截面简支梁受剪试验数据，对GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》中钢筋混凝土梁受剪承载力计算公式的合理性进行分析，得到计算模式不定性的统计参数，并采用考虑基本变量概率分布类型的一次二阶矩方法进行可靠度分析。结果表明：GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》中均布荷载作用下钢筋混凝土梁受剪承载力的可靠指标能够满足GB 50068—2001《建筑结构可靠度设计统一标准》的要求；集中荷载作用下钢筋混凝土梁受剪承载力计算公式拟合曲线不再是更新后的试验数据的下包线，其可靠指标既不能满足GB 50068—2001《建筑结构可靠度设计统一标准》的基本要求，也明显低于正截面受弯承载力的可靠指标。建议GB 50010—2010在全面更新试验数据的基础上，校准钢筋混凝土梁承载力计算公式的可靠度。
为研究钢筋与再生混凝土黏结滑移性能，进行了13个梁式试件的钢筋-中高强度再生混凝土黏结性能试验。研究了钢筋外形、锚固长度、混凝土强度、再生骨料取代率对钢筋-再生混凝土黏结滑移性能的影响。结果表明：再生粗骨料混凝土取代率为33%~66%、细骨料为天然砂时，钢筋-再生混凝土黏结强度与普通混凝土接近；再生粗骨料取代率100%、再生细骨料取代率50%以上时，钢筋-再生混凝土黏结性能明显退化；与普通混凝土相比，再生粗骨料混凝土的相对混凝土强度黏结效率系数有所提高；变形钢筋与再生混凝土的黏结强度明显好于光圆钢筋；钢筋与再生混凝土的黏结强度随钢筋相对锚固长度增大而减小；拟合所得的黏结-滑移本构模型，其计算值与试验值吻合良好。
通过9组试件的梁式试验，以不同冻融循环次数、混凝土类型、再生混凝土强度等级、锚固长度、钢筋直径为变量，研究冻融损伤后钢筋与再生混凝土间的黏结滑移性能。结果表明：各组试件均发生了测试钢筋的拔出破坏，当冻融循环次数相同时，再生混凝土强度和锚固长度对钢筋与再生混凝土的黏结性能影响较大，其中钢筋开槽组试件冻融50次和150次后，其黏结强度分别降低8.5%、28.3%；对黏结强度的拟合公式进行验证，计算值与实际值吻合较好；最后建立了钢筋与再生混凝土的黏结应力-滑移本构关系，并将计算值与试验值进行对比，二者吻合较好。
为评估火灾后铝合金结构性能，应采用合理的材料本构模型，为此，对建筑用6061-T6、7075-T73铝合金进行了单次和反复受火后力学性能试验（采用自然冷却和消防喷水冷却两种冷却方式）。分析了受火后铝合金应力-应变全曲线、弹性模量、屈服强度、抗拉强度以及延性等相关力学性能指标及其随受火温度的变化。试验结果表明：6061-T6铝合金在经历超过300℃高温后，其力学性能发生明显变化，而对于7075-T73铝合金，相应温度为200℃；不同冷却方式和反复升温-冷却过程对铝合金的力学性能影响较大；拟合了不同冷却方式下6061-T6、7075-T73铝合金单次及反复受火后力学性能的计算式，其结果与试验结果吻合良好。
为研究超高温热处理技术对我国常用Q345B热轧钢材强度的影响规律，以及在减震设计中的应用，完成7个不同参数的超高温热处理及缓慢冷却后的钢材单向拉伸材性试验，研究了热处理极限温度以及冷却速率对于钢材强度及延性的影响。通过3个热处理前后钢材的循环荷载材性试验，得到钢材在循环荷载作用下强度和塑性发展规律，并拟合得到可应用于有限元分析的Chaboche循环本构模型。通过有限元分析了两种局部低强防屈曲支撑，以探讨该种超高温热处理技术在减震设计中的适用性。结果表明：Q345钢材在热处理后强度降低，其强度削弱程度随着热处理极限温度的升高和降温速率的减缓而增加；热处理后的钢材在循环荷载作用下屈服点及屈服平台消失，循环强化现象明显；所设计的2种局部低强防屈曲支撑在循环荷载作用下塑性发展主要发生在热处理段，且具有良好的耗能能力。
通过对花岗岩残积土地基的特殊性及其钻（冲）孔灌注桩单桩竖向承载力试验研究的综合分析，剖析了花岗岩残积土地基桩端阻力和桩侧阻力特性和现有计算方法存在的问题。通过分析砾、砂、黏质花岗岩残积土天然地基承载力基于标准贯入击数相关性的修正系数，提出了桩端阻力、桩侧阻力与按标准贯入击数修正的桩基规范液性指数法计算结果的经验关系，可供按JGJ 94—2008《建筑桩基技术规范》中经验公式计算花岗岩残积土地基钻（冲）孔灌注桩单桩竖向承载力时修正参考。与工程试桩的实测数据对比结果表明，文中建议的计算方法稍偏于安全，且比JGJ 94—2008《建筑桩基技术规范》中方法更接近实测值。
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