建筑结构学报

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董欣, 叶继红, 丁洁民

建筑结构学报. 2018, 39(01): 1-10. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.01.001

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柱状涡和锥形涡是低矮建筑表面常见的两种破坏性旋涡。这两种旋涡将在屋盖表面局部诱导产生强风吸力，会使结构整体失效。因此，为减少低矮建筑的风致破坏，应对其表面旋涡及诱导的风压特性进行研究。通过调研相关文献，对旋涡形态特征、旋涡诱导的风压分布特性以及旋涡作用下强风吸力产生机理三个方面的研究现状进行了总结。结果表明：柱状涡和锥形涡在低矮建筑屋面诱导的风压分布可分别采用相应的拟合公式进行统一表达；其诱导下的风压脉动特性大多通过幅值分析（时域）和能量分析（频域）获得。为了探讨旋涡诱导下强风吸力的产生机理，基于风洞试验所测得的风压数据，研究其时域及频域特征；并结合旋涡理论，对旋涡作用机理给出间接的理论推测。此外，亦有学者通过测量旋涡截面流速，对现有旋涡模型进行改进，据此分析旋涡作用与涡下吸力的量化关系。

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考虑参数随机性的高层建筑风振舒适度的非线性黏滞阻尼器优化布设

彭勇波, 曾小树, 陈建兵

建筑结构学报. 2018, 39(01): 11-20. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.01.002

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以顶层加速度作为概率特征量，建立目标函数，分别采用基于随机等效线性化系统的频域方法和基于概率密度演化理论的非线性系统时域方法，进行了考虑结构参数随机性的高层建筑风振舒适度控制的黏滞阻尼器优化布设研究。结果表明：在总黏滞阻尼器系数相同的条件下，以顶层加速度标准差和失效概率为目标函数的黏滞阻尼器优化布设方案，在确定性激励作用下均能显著降低结构的风振响应，且相对于未优化的阻尼器均匀满布方案更经济、更有效。以加速度标准差为目标函数的传统阻尼器优化布设本质上是确定性分析方法，对结构可靠度的提高作用有限，而以加速度失效概率为目标函数的阻尼器优化布设，以结构响应的概率密度函数为优化对象，能显著地提高结构的可靠度，有利于改善高层建筑结构的风振舒适度性能。

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屋盖倾角对悬挑曲面屋盖风压特性的影响

刘慕广, 谢壮宁, 余先锋, 石碧青

建筑结构学报. 2018, 39(01): 21-27. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.01.003

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以体育馆的悬挑曲面屋盖为研究对象，基于风洞试验测试了三种不同倾角屋盖的风压特性，对比分析了屋盖倾角对风压分布及平均、极小风压系数的影响。结果表明：屋盖倾角变化对其平均和极小风压系数的影响显著，尤其是受锥形涡或分离、再附流影响的屋盖局部区域，但风压变化规律受测点的相对位置、屋盖跨度、初始倾角等影响；三种不同倾角屋盖的最不利风压系数极值均位于屋盖角区前端，屋盖倾角渐次增大后的模型M2、M3，其最不利平均风压系数极值较模型M1分别增大7.1%、13.8%，最不利负风压系数极值较模型M1分别增大15.0%、11.0%；受锥形涡分离再附主导影响的屋盖角区，随屋盖倾角增大，其迎风边缘与再附区的风压系数整体上变化趋势一致，即最不利平均风压系数逐渐增大，最不利负风压系数先增大而后少许减小；受分离流或再附流主导影响的其他屋盖区域，其最不利平均、负风压系数随屋盖倾角变化的规律性较差，需分区单独分析。

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台风“海马”登陆过程近地风场脉动特性研究

姚博, 聂铭, 谢壮宁, 肖凯

建筑结构学报. 2018, 39(01): 28-34. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.01.004

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为研究台风登陆过程中近地风场脉动特性，采用Windcube V2型多普勒激光测风雷达实测台风“海马”的登陆过程，获得了高度40~290m范围内共计12处的时程数据。基于观测结果，分析了台风中心、眼壁强风区等位置的平均风速和风向、风剖面、阵风因子、湍流强度、湍流积分尺度等发散特性。分析结果表明:台风“海马”平均风速时程呈“M”形双峰分布，台风登陆前后风向角变化了近180°;平均风速剖面在风眼中心和眼壁强风区具有明显不同的剖面形式；风向剖面异于良态风剖面，且沿高度并非一致；在台风眼壁强风区，纵、横和竖向湍流强度三者之比为1∶0.91∶0.40，相比于规范值，台风“海马”横向湍流强度相对较大，竖向湍流强度相对较小；纵向和横向阵风因子均随平均风速的增加而减小，基于非线性关系式给出了阵风因子和湍流度的拟合关系式，拟合结果与实测结果较为接近；湍流积分尺度在眼壁强风区较大，台风登陆前后其值差异也较大且后眼壁大于前眼壁，受地貌特性影响较为显著。

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地震动速度脉冲对不同高宽比基础隔震结构抗震性能的影响

李小军, 贺秋梅, 张慧颖, 雷墉

建筑结构学报. 2018, 39(01): 35-42. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.01.005

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为研究近断层地震动的速度脉冲对基础隔震结构地震反应的影响，建立了不同高宽比的传统抗震及基础隔震框架结构有限元模型，选取了6条具有向前方向性效应和滑冲效应速度脉冲的实际近断层强震记录作为结构基础输入地震动，对8个模型进行了非线性动力时程分析，对比分析了传统抗震及基础隔震框架结构模型的层间位移角、支座位移和基底剪力等反应。结果表明：在近断层速度脉冲型地震动作用下，随着结构高宽比的增加，基础隔震结构的层间位移角和基底最大剪力逐渐增加，而隔震支座位移有先增大后减小的趋势，且随着地震动峰值速度与峰值加速度比值的增大，隔震支座位移也逐步增大；基础隔震对高宽比小于3的结构具有较好的减震效果，且高宽比越小其减震效果越好，但是当结构高宽比为4时，基础隔震效果较差；近断层地震动的速度脉冲对基础隔震结构底部楼层的不利影响会导致结构出现倒塌破坏。

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型钢混凝土斜梁-柱边节点抗震性能试验研究

白国良, 赵金全, 杜宁军, 高涵, 谢波

建筑结构学报. 2018, 39(01): 43-51. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.01.006

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为研究大容量机组核电厂主厂房中由于框架梁两端不等高而形成的型钢混凝土斜梁-柱边节点，按1/4缩尺设计3个不同倾斜角度的斜梁节点并对其进行拟静力试验，研究该类节点的受力特点、破坏模式、滞回性能、耗能能力以及承载力和刚度退化等。结果表明：3个节点试件均发生梁端塑性破坏，满足设计要求；型钢混凝土斜梁-柱节点的破坏过程与直交梁-柱节点类似，梁发生倾斜使节点核心区由矩形变为平行四边形，节点区内力传递更为复杂，随着梁倾斜角度的增大，梁端裂缝开展逐渐加宽，承载力逐渐下降，耗能也逐渐减少，但核心区剪切变形变化不明显，建议节点斜梁倾斜角度不大于10°。

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双向加载路径下型钢-混凝土组合柱抗震性能试验研究

王朋, 史庆轩, 王峰, 张挺

建筑结构学报. 2018, 39(01): 52-60. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.01.007

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通过8根型钢-混凝土组合柱在低周往复荷载作用下的加载试验，研究配钢形式、加载路径对该类组合柱破坏过程、滞回性能、刚度退化、延性性能及累积耗能的影响，分析纵筋及型钢的应变发展。结果表明：在相同含钢率下，配置方钢管的型钢混凝土柱的变形能力比十字形截面型钢的型钢混凝土柱的大，破坏位移角增大了约24%；加载路径对组合柱滞回特性影响显著，在非对称路径加载下，滞回特性亦表现出明显的非对称性；与单向循环加载组合柱相比，双向循环加载组合柱的峰值荷载小、刚度退化快、屈服位移小、延性差、破坏位移角小，但其累积滞回耗能明显大于单向循环加载时的情况；纵筋屈服发生在峰值荷载前，而型钢一般在达到峰值荷载时才屈服；在位移加载后期，双向循环加载组合柱纵筋及型钢应变增长明显较单向加载组合柱的快。因此，双向加载路径对型钢-混凝土组合柱承载能力、变形性能及累积耗能等抗震性能的影响显著，在设计时应予以考虑。

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钢筋混凝土框架结构底部相邻两柱失效的抗连续倒塌性能研究

钱凯, 罗达, 贺盛, 于晓辉

建筑结构学报. 2018, 39(01): 61-68. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.01.008

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为研究钢筋混凝土结构在角柱和相邻边柱同时失效情况下的抗连续倒塌性能，采用12点等效均布荷载加载系统，对移除角柱和相邻边柱后的钢筋混凝土梁-板-柱子结构进行PUSHDOWN加载，并对钢筋混凝土子结构的破坏模式、承载能力、变形能力、钢筋局部应变、支座水平位移及边梁扭转变形进行分析。试验结果表明：角柱和相邻边柱同时失效的钢筋混凝土梁-板-柱子结构反应与悬挑板相近，梁与板无法形成有效的压拱机制、悬链线机制或薄膜机制来抵抗连续倒塌的发生。采用有限元软件DIANA建模对试验结果进行了数值模拟分析，证明了数值模型的合理性。采用塑性铰线法对试验屈服荷载和第一极限荷载进行分析，理论分析结果表明，与试验结果相比，塑性铰线法的分析结果偏于保守。

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复杂结构重叠分散控制理论研究与数值分析

谭平, 潘兆东, 周福霖

建筑结构学报. 2018, 39(01): 69-77. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.01.009

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针对复杂建筑结构分别提出了两种重叠分散控制设计方法，一种是利用包含原理来获得解耦的控制器和滤波器增益矩阵；另一种则是基于线性二次型高斯控制算法来消除子系统间重叠部分控制力的耦合，并提出了重叠分散控制的设计流程。在此基础上，结合工程实际和分散控制的特点，提出了一般重叠分散、链型、环型、星型及环-星型等多种重叠分散控制方案。通过对9层Benchmark模型进行多重叠分散控制设计与仿真分析研究，证明了所提出的设计流程、两种重叠分散控制设计方法及链型、环型和星型等特殊重叠分散控制方案的可行性与正确性。对于多重叠分散控制结构，星型分散控制可以获得更好的控制效果。

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隔震结构等效线性化计算方法对比研究

余文正, 陶忠, 潘文, 白羽, 吴克川, 张龙飞

建筑结构学报. 2018, 39(01): 78-87. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.01.010

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通过10种等效周期及等效阻尼比计算方法、4种阻尼调整系数和5种加速度反应谱组合而成的200种等效线性化设计方法，分别对初始周期在0.6～1.5s之间、屈服位移在2～11mm之间的100个单自由度隔震模型进行位移估算，并与时程分析结果进行对比。结果表明：采用拟合中国加速度反应谱人工波计算隔震体系的延性系数较采用拟合美国、日本和欧洲加速度反应谱人工波计算结果大，具有较高的安全储备；采用拟合类似美国、日本和欧洲规范中的加速度反应谱与其对应的阻尼调整系数匹配较好，通过选择合理的等效参数计算方法进行等效线性化分析，可以获得精度较高的计算结果；现有的等效参数计算方法和阻尼调整系数方法很难使基于中国规范加速度反应谱的等效线性化分析具有较高计算精度。

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基于振动台测试及数值模拟的长周期设计谱评估

周靖, 方小丹, 梁志豪

建筑结构学报. 2018, 39(01): 88-98. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.01.011

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采用分层装配式多高层建筑结构缩尺模型的振动台试验以及足尺数值结构的地震反应分析，评估抗震设计谱长周期段的合理性和可靠性。以模型结构的实测振动周期和顶点加速度时程响应作为精度验证依据，构建并扩展模拟结构；剔除楼层加速度动力放大系数复合反应中二阶以上振型的分量，建立结构第一阶振型顶点和等效单自由度体系高度处的加速度动力放大系数谱以评估抗震设计谱。结果表明：基于SRSS规则求出的第一阶振型相对于楼层加速度动力放大系数的比例系数在建议设计谱的长周期段随自振周期增大而衰减，而规范设计谱对应的比例系数衰减趋势出现异常；建议设计谱的动力放大系数与第一阶振型的动力放大系数吻合较好，且谱值基本大于第一阶振型的动力放大系数谱值；规范设计谱的动力放大系数在速度敏感周期前段出现小于第一阶振型动力放大系数的情况，这表明有必要适当增大场地特征周期。建议设计谱估算的楼层加速度谱大于由规范设计谱以及基于试验与数值分析确定的楼层加速度谱，表明建议设计谱安全、可靠，且能体现长周期结构的高阶振型反应。

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考虑行人-结构相互作用的悬挑钢筋桁架楼承板振动控制研究

朱前坤, 刘路路, 杜永峰, 陈凯

建筑结构学报. 2018, 39(01): 99-108. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.01.012

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利用新型微电子机械系统AH100B加速度传感器测得连续的人行荷载时程，并建立了傅里叶级数荷载模型。为考虑行人-结构动力相互作用，将人体等效为具有质量、刚度、阻尼的单自由度生物力学模型，确定了行人模型各个参数与步行频率及人体本身质量的拟合表达式。以甘肃科技馆某两层悬挑的钢筋桁架楼承板为工程背景，采用ANSYS有限元软件仿真模拟结构在人行荷载作用下的振动响应，对比分析表明：考虑行人-结构相互作用后，其加速度响应要降低至少10.59%。针对结构最大加速度响应超过舒适度指标限值的情况，分别以单个调谐质量阻尼器和新型3-DOF调谐质量阻尼器对结构的振动响应进行控制，均取得了较好的减振效果，且采用阻尼比较小的3-DOF调谐质量阻尼器效果更好。

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高铁站房大跨钢楼盖行车和人群荷载激励下振动响应实测与分析

马斐, 张志强, 张晓峰, 李爱群

建筑结构学报. 2018, 39(01): 109-119. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.01.013

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对西安高铁站候车大厅在列车进出站、人群荷载激励下的结构振动响应，采用加速度传感器和信号采集分析仪进行了现场实测。分析了各测试工况下结构振动响应情况、行人-结构耦合作用、行走频率及行走状态对结构振动的影响。结果表明：列车进、出站及乘客检票进站时，不会产生较大竖向振动。人群荷载激励工况下，结构发生共振时等效正弦波峰值加速度最大为609.99mm/s²；共振状态下，具有明显的行人-结构同步效应，且不同行走状态的人群对同一振动的反应各不相同。结构在步行频率及其整数倍频率上的振动响应较大；功率谱分析表明，人群荷载前3阶谐波分量对楼板振动贡献最大，舒适度分析时可只考虑前3阶谐波分量。采用加速度峰值会高估结构加速度响应，建议采用ESPA规范评价结构竖向舒适度。

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模拟植物生长算法的改进策略及桁架结构优化研究

石开荣, 阮智健, 姜正荣, 张原, 林全攀

建筑结构学报. 2018, 39(01): 120-128. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.01.014

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模拟植物生长算法(PGSA)是一种以植物向光性机理(形态素浓度理论)为启发准则的新型智能优化算法。对PGSA的基本原理进行了分析，指出并证实了该优化算法的局限性。在此基础上，提出了两种新的算法改进策略：形态素浓度计算的精英策略及智能变步长策略。前者通过在生长过程中快速剔除劣质生长点以提高算法的优化效率，后者通过不断变化步长以减少算法搜索时间。通过算例验证了所提出的改进策略可有效提高优化效率及解决算法缺乏终止判断机制的问题。最后采用改进PGSA和PGSA对典型桁架进行优化计算，结果表明改进PGSA的优化效率明显高于PGSA，在结构优化问题中具有较好的适用性。

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周期与层间位移角双约束条件下超高层结构优化设计方法

赵昕, 李浩, 秦朗

建筑结构学报. 2018, 39(01): 129-135+161. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.01.015

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基于地震作用下层间位移角和一阶周期对构件材料成本的敏感性系数计算公式的推导，提出了双约束条件下结构优化组合排序法。结合一两层平面框架算例，分别采用建议公式和等增量敏感性分析方法计算了设计约束对构件材料成本的敏感性系数，并进行了对比；以某超高层结构为研究对象，采用提出的计算公式和组合排序法对结构进行了敏感性分析和结构优化。结果表明：采用建议的计算公式和等增量敏感性分析方法得到的敏感性系数较吻合，说明建议公式具有较高的准确性；采用组合排序法进行双约束条件下的结构优化时，当控制每组构件材料成本变化量不超过10%时，设计约束对构件材料成本的敏感性系数可认为是不变量；在初始优化阶段，设计约束改变较慢，当不敏感构件组的构件优化完成后，主要改变较敏感构件组的构件，使设计约束加速收敛至限值；优化过程中出现了最大层间位移角所在楼层交替变化的情况，可采用比规范更加严格的限值来进行结构优化，从而保证实际的设计约束条件满足规范限值要求。

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超长框架结构温度作用研究

范重, 陈巍, 李夏, 柴丽娜, 葛红斌, 黄进芳

建筑结构学报. 2018, 39(01): 136-145. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.01.016

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针对超长混凝土结构的特点，给出结构温度效应计算时最大正、负温差取值方法建议，分别对施工阶段与正常使用阶段进行验算。建立了多层框架结构温度计算简化模型，研究温度内力沿结构竖向的变化规律。将桩基础作为具有水平刚度与转动刚度的弹簧，考虑基础刚度对结构底层抗侧刚度的影响。结合多层超长框架结构算例，分析了基础刚度与设防烈度对结构变形、楼板应力、框架梁和框架柱内力的影响。计算结果表明：在温度作用下，结构中部楼板应力分布较为均匀，端部楼板应力变化较大，楼板最大应力发生在框架柱周边；框架梁轴力分布中间大、两端小，框架柱内力由外向内逐渐减小；对于多层超长框架结构，首层结构由温度作用引起的变形与内力最大，2层及以上各层结构的温度效应迅速减小；柱底嵌固条件对温度效应影响显著，随着基础刚度增大，对框架柱的约束程度逐渐提高，温度作用产生的内力增大，层间位移角减小；随着抗震设防烈度提高，竖向构件截面尺寸与结构侧向刚度随之增大，温度效应逐渐增强。

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FRP片材加固的钢筋混凝土梁短期刚度试验与理论研究

陈绪军, 李华锋, 朱晓娥

建筑结构学报. 2018, 39(01): 146-152. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.01.017

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通过4根未加固钢筋混凝土梁和10根玄武岩纤维增强复合材料（BFRP）布和碳纤维增强复合材料（CFRP）布加固钢筋混凝土梁的静载受弯试验，研究了纤维增强复合材料（FRP）片材加固梁的挠度和刚度变化，以及FRP粘贴层数、FRP强度和混凝土强度、剪跨对加固梁挠度和刚度的影响。研究结果表明：FRP片材能有效抑制梁裂缝的扩展，提高梁的抗弯刚度，减小梁跨中挠度。基于刚度解析法，将FRP片材换算为受拉钢筋，建立了FRP片材加固梁的短期抗弯刚度计算公式，当FRP加固量为零时，该公式可退化为GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》中未加固梁的抗弯刚度计算式，所建立的FRP片材加固梁抗弯刚度计算式的适用范围有所加大。通过试验数据，对所建立的抗弯刚度计算公式的精度进行了验证，结果表明，理论公式计算值与试验值吻合良好，可为FRP片材加固的钢筋混凝土梁理论分析和设计提供参考。

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结构鲁棒性定量分析及其在地下框架结构中的应用

高扬

建筑结构学报. 2018, 39(01): 153-161. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.01.018

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在工程结构体系的安全性分析中，定量评估结构的鲁棒性是目前具有挑战性的前沿课题。研究的首要问题是如何量化结构在突发局部损伤的情况下不致发生不成比例破坏的能力，以及如何寻找结构内部可能存在的“牵一发而动全身”的关键部位。根据突发事件对结构所造成的直接后果和间接后果的特点，分别选取构件截面摄动和节点势能变化描述结构所受的扰动和节点间相互作用的变化，并利用传递矩阵建立它们之间的关系。采用矩阵列向量的2-范数来量化构件对结构的影响程度，影响性最大的构件即为结构的关键部位；以矩阵本身的2-范数来量化结构对扰动的抑制能力，从而定义结构的鲁棒性指标。通过对上海闵行区某地下框架结构的鲁棒性分析，验证了所给分析方法的合理性；同时指出可以采用减小埋深和层数、增加跨数、对称化布局及加强关键构件等方法提高结构的鲁棒性，以期对实际工程产生指导意义。

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分别考虑桩和土水平向位移的被动桩简化算法

上官士青, 杨敏, 李卫超

建筑结构学报. 2018, 39(01): 162-172. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.01.019

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筒仓堆料或路堤填筑产生的地表超载往往会引起地面下一定深度范围内土体侧向位移，使临近桩基产生附加变形与内力。当前基于Winkler地基梁的简化计算方法中，不论是采用应力加载或是位移加载的设计方法，均假设桩基和桩周土体水平方向位移大小一致，即不考虑桩土脱开与土体绕桩流动的情况。考虑桩与桩周土体水平位移不同的情况，提出了水平方向双位移体系的计算分析模型，给出了刚度矩阵的具体拼装方法。针对典型的上海软土地基分布形式，分别尝试了应力加载和位移加载的m法、p-δ刚度法、Mindlin解、布辛奈斯克（Boussinesq）解等8种方法，探讨了土体反力刚度取值和加载方式对计算结果的影响。以此为基础，提出了一种基于布辛奈斯克解土压力和自由场位移反算土体反力刚度的位移加载的设计计算方法。通过多个算例，演示了方法的应用过程，验证了方法的可行性与可靠性。

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2018年, 第39卷, 第01期　刊出日期：2018-01-05

建筑结构学报

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