2018年, 第39卷, 第06期　刊出日期：2018-06-05

  

• 全选
  |

混凝土及组合结构
• Select
  钢筋混凝土剪力墙变形性能指标试验研究

  韩小雷, 陈彬彬, 崔济东, 潘洲池, 季静, 孙典龙

  建筑结构学报. 2018, 39(06): 1-9. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.06.001

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为研究矩形截面钢筋混凝土剪力墙变形指标，根据GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》设计了20个剪力墙试件进行低周往复荷载试验，研究不同剪跨比、试验轴压比、边缘构件纵筋配筋率对矩形截面剪力墙破坏形态、滞回性能、变形能力的影响。试验结果表明：随着剪跨比减小，剪力墙的破坏形态由弯曲破坏转向剪切破坏；随着试验轴压比增大，剪力墙的延性降低；随着边缘构件纵筋配筋率提高，弯曲破坏剪力墙延性提高，弯剪破坏与剪切破坏剪力墙延性降低。根据试验结果，建立了构件变形-构件损坏程度-构件承载能力的关系，提出了基于骨架曲线和破坏现象两种性能状态划分方法，得到剪力墙的变形性能指标，并将两种方法的结果进行对比，结果表明两者较为吻合，验证了基于骨架曲线划分性能状态方法的合理性与有效性。
  
• Select
  钢管混凝土边框钢纤维混凝土剪力墙受剪承载力计算

  高丹盈, 尤培波, 汤寄予, 张丽娟, 闫欢欢

  建筑结构学报. 2018, 39(06): 10-20. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.06.002

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  通过5个钢管混凝土边框钢纤维混凝土剪力墙和1个钢管混凝土边框混凝土剪力墙的低周反复加载试验，研究钢管混凝土边框钢纤维混凝土剪力墙的受力机理及破坏模式，分析钢纤维体积率和混凝土强度对其抗震性能的影响。结果表明：钢管混凝土边框钢纤维混凝土剪力墙的破坏模式为剪切破坏；墙体裂缝主要为典型的斜裂缝，钢纤维可有效限制剪力墙裂缝宽度，改善裂缝形态；随着钢纤维体积率的增大，剪力墙受剪承载力、延性和耗能能力明显提高；其他影响因素相同的条件下，钢纤维体积率为0.5%、1.0%和1.5%的剪力墙受剪承载力较未掺钢纤维剪力墙的分别提高了4.4%、12.7%和18.6%；随着混凝土强度的提高，剪力墙受剪承载力和耗能能力明显提高，但延性降低；其他影响因素相同的条件下，钢纤维混凝土强度等级为CF60、CF80剪力墙的受剪承载力较CF40剪力墙的分别提高了24%和37%。结合对文中及国内外相关文献试验数据的综合分析，提出了考虑钢纤维体积率和混凝土强度等影响的钢管混凝土边框钢纤维混凝土剪力墙受剪承载力计算方法，与试验结果吻合较好。
  
• Select
  高强钢棒螺旋箍筋约束混凝土圆形截面柱受力性能试验研究

  郑文忠, 侯翀驰, 常卫

  建筑结构学报. 2018, 39(06): 21-31. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.06.003

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为研究高强钢棒螺旋箍筋约束混凝土柱的受力性能，设计了32个约束混凝土柱，对其进行轴心受压试验。试件主要设计参数包括混凝土强度等级为C50、C60、C70、C80，高强钢棒抗拉强度标准值为800、970MPa，体积配箍率为0.9%、1.2%、1.6%、2.0%。试验结果表明：约束混凝土柱在轴向荷载作用下呈腰鼓形破坏或单折剪切破坏，对于确定的非约束混凝土抗压强度和箍筋抗拉强度，约束箍筋体积配箍率较小时发生单折剪切破坏，体积配箍率较大时发生腰鼓形破坏；约束箍筋拉应变随混凝土弹性模量与非约束混凝土抗压强度比值增大而增大，随箍筋体积配箍率增大而减小；约束混凝土柱的体积配箍率大于某一量值时，会出现约束混凝土达到抗压强度时箍筋拉应变小于其屈服应变的情况。基于试验结果，建立了用于判别腰鼓形破坏和单折剪切形破坏的界限，并给出了相应的计算式；建立了约束混凝土柱发生轴压破坏时约束箍筋拉应变计算公式及箍筋受拉屈服对应的最大体积配箍率计算公式，为合理设计高强钢棒螺旋箍筋约束混凝土圆形截面柱提供参考。
  
• Select
  BFRP加固重度预裂钢筋混凝土梁受弯承载力试验研究

  秦子鹏, 田艳, 李刚, 马玉薇, 刘乐

  建筑结构学报. 2018, 39(06): 32-40. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.06.004

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为了研究外贴BFRP加固重度预裂RC梁的受弯承载力，通过设置2组试件，对比分析了BFRP加固重度预裂RC梁的破坏形态、承载力、荷载-挠度曲线和荷载-纤维布应变曲线等。研究结果表明：重度预裂RC梁经BFRP加固后，在加载过程中，跨中混凝土沿原裂缝开裂和扩展，达到极限荷载后，受压区混凝土被压碎，BFRP未发生明显破坏；重度预裂RC梁的受弯承载力可达到同BFRP层数加固基准梁的107.99%（1层BFRP）、95.07%（2层BFRP）和99.34%（3层BFRP）；BFRP加固重度预裂RC梁的荷载-挠度曲线及荷载-纤维布应变曲线的变化规律与基准梁存在差异。根据BFRP加固重度预裂RC梁的破坏特点，并考虑受压区混凝土抗压强度的折减，提出了适用于BFRP加固重度预裂RC梁的受弯承载力计算公式，经过验证，计算值与试验结果吻合良好。
  
• Select
  异形截面多腔钢管混凝土巨型分叉柱偏压性能试验研究

  杨光, 曹万林, 董宏英, 杨蔚彪, 田士川

  建筑结构学报. 2018, 39(06): 41-52. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.06.005

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为研究多腔钢管混凝土巨型分叉柱不同构造措施对其压弯性能的影响，以北京中国尊为原型，设计了2个1/10缩尺的分叉柱分叉节点区域模型试件,包括原型分叉柱缩尺试件BEC，以及在试件BEC基础上，将下柱顶部区域的拉结钢筋用竖向钢板替换构成的加强试件SEC-2。通过偏心受压试验，考察试件的破坏形态、沿试件高度的侧向位移分布、竖向荷载-侧向位移曲线及骨架曲线、平截面假定的适用性，分析不同构造措施对分叉柱偏心受压性能的影响。基于纤维模型法，编制构件非线性计算程序，钢材采用理想弹塑性本构模型，核心混凝土分别采用GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》本构模型（GB模型）、考虑钢管约束效应的Hu本构模型及Han本构模型。计算结果表明：在钢材本构模型不变的情况下，GB模型与Hu模型计算弯矩-曲率曲线与考虑P-δ效应的弯矩-曲率曲线相差较多。Han本构模型计算曲线与考虑P-δ效应的弯矩-曲率曲线的变化趋势一致。改进Han本构模型近似考虑横隔板和多腔钢管对受压区混凝土的组合约束效应，计算曲线与考虑P-δ效应的弯矩-曲率曲线峰值接近，下降段计算弯矩值略低。
  
钢结构
• Select
  树状结构杆件计算长度系数研究

  武岳, 徐云雷, 李清朋

  建筑结构学报. 2018, 39(06): 53-60. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.06.006

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  树状结构的杆件受力以轴压作用为主，稳定性是其结构设计中的控制因素。然而由于树状结构的复杂性，在现行规范中并未给出其杆件计算长度系数的取值建议。为解决该问题，首先从理论出发，利用位移法推导了简单平面树状结构杆件的计算长度系数解析式，确定了影响计算长度系数取值的关键参数；然后以有限元特征值屈曲分析法为基础，提出并改进了针对树状结构的1阶整体失稳法，研究了空间树状结构各级杆件计算长度系数随结构高跨比和相邻杆件刚度比的变化规律；最后，通过统计分析给出了空间树状结构树干和各级分支的计算长度系数的取值建议。研究表明，有侧移树状结构的1阶整体失稳模态与悬臂柱相近，而无侧移树状结构的1阶整体失稳模态与两端铰支柱相近，根据该特点可以快速确定树状结构的整体计算长度系数，并进一步确定树干和各级分枝的计算长度系数，以期为工程中高效开展树状结构的稳定性设计提供理论参考。
  
• Select
  考虑稳定性的树状结构形态布局优化研究

  徐超, 王正中, 刘铨鸿, 张雪才, 苏立钢

  建筑结构学报. 2018, 39(06): 61-68. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.06.007

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为了研究树状结构在满足结构合理受力状态基础上，树状结构形态布局与结构稳定性之间的关系，基于逆吊递推找形法建立树状结构几何模型，考虑结构初始缺陷和几何-材料双重非线性，采用有限元法对树状结构进行结构稳定性计算，分析了管径、相邻级杆外径比、分支节点位置等参数对结构稳定性和失效模式的影响。研究结果表明：在JGJ 7—2010《空间网壳结构技术规程》中规定的幅值下，初始缺陷对结构稳定性影响较小，几何-材料非线性对树状结构稳定性影响较大；主干管径与结构高度之比为0.045时，结构稳定承载力最大，结构单位质量承载力随管径增加呈先增加后趋于水平的变化规律；外径比影响结构失稳形式，结构稳定性随外径比的增加呈先增大后减小的变化规律，外径比为0.8时结构单位质量承载力最大；分支夹角(结构形态布局)对树状结构稳定性影响显著，当分支与主干轴线夹角为30°时，树状结构材料利用率最大，形态布局最优；树状结构稳定性随外侧杆件刚度的增大而显著提高。
  
• Select
  拉-弯-剪组合作用下法兰连接方钢管柱受力性能研究

  刘学春, 和心宁, 张爱林, 王鹤翔, 詹欣欣, 徐路

  建筑结构学报. 2018, 39(06): 69-80. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.06.008

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为研究多高层钢结构柱连接在拉-弯-剪组合作用下的受力性能，对4个不同法兰板厚度的法兰连接柱进行了足尺模型试验和有限元分析，并通过有限元模型分析了轴拉比对法兰连接柱性能的影响。结果表明：随着法兰板厚度增大，连接柱的侧向刚度和水平承载力增大，受拉区法兰接触面翘力减小；在拉-弯-剪组合作用下，法兰中性轴位置在受压侧第二排螺栓附近，且随着法兰板厚度的增大，中性轴位置由法兰受压区逐渐向其几何中心移动。轴向拉力对法兰产生的作用效应与水平荷载产生的作用同向。轴向拉力降低了法兰连接柱的水平屈服荷载，法兰转角随着轴拉比的增大而增大。
  
结构抗震专题
• Select
  低配箍率既有框架柱抗震变形能力研究

  唐曹明, 罗瑞, 白雪霜, 杨韬, 聂祺

  建筑结构学报. 2018, 39(06): 81-91. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.06.009

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  基于15个不同配箍率RC框架柱拟静力试验研究，发现对配箍率低于现行设计规范要求的框架柱，当设计轴压比不小于0.6时，其极限位移角并不能达到1/50；采用试验所得数据对已有框架柱极限位移角计算公式进行复核，结果表明该公式不能很好地适用于既有建筑中常见的配箍率不满足现行设计规范要求的框架柱；对比分析了常用的几种约束混凝土本构关系，认为Saatcioglu-Razvi模型最为合理。基于OpenSees建立有限元模型，其中对于约束混凝土本构关系采用Saatcioglu-Razvi模型模拟，计算结果与试验结果吻合良好；通过150个纤维有限元模型计算，研究了箍筋配置对低配箍率框架柱变形能力的影响，结果表明在保持配箍特征值不变前提下，增大箍筋间距（箍筋强度随之增大）会使框架柱极限位移角减小；修改并提出了适用于低配箍率既有框架柱的极限位移角计算公式。
  
• Select
  壁式钢管混凝土柱抗震性能试验研究

  孙晓岭, 郝际平, 薛强, 樊春雷, 刘瀚超, 何梦楠

  建筑结构学报. 2018, 39(06): 92-101. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.06.010

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  通过3个截面高宽比为3.0的壁式钢管混凝土柱足尺试件在高轴压比下的低周反复加载试验和有限元分析，研究壁式钢管混凝土柱的破坏模式、滞回行为、承载能力、变形性能和能量耗散能力。结果表明：试件的破坏模式为压弯破坏，破坏区域钢板受压鼓曲、钢管纵向焊缝涨裂、混凝土压溃；试件滞回曲线稳定饱满，无明显捏拢现象；纵向隔板能够约束钢管壁板平面外变形，提高钢板局部屈曲强度；试件破坏时位移延性系数大于3.0，等效黏滞阻尼系数大于0.4，减小钢管壁板宽厚比可有效增加试件耗能能力。设计轴压比为0.54～0.69时，壁式钢管混凝土柱屈服位移角大于0.005rad，极限位移角大于0.02rad，具有良好的变形性能和耗能能力。建立的精细有限元模型可准确预测壁式钢管混凝土柱在恒定轴力和反复水平力下的滞回行为。有限元分析表明，轴压比对壁式钢管混凝土柱的极限位移影响显著，提高含钢率可有效增加其承载力和变形性能。
  
• Select
  喷涂保温材料-原竹骨架组合墙体抗震性能研究

  田黎敏, 郝际平, 寇跃峰

  建筑结构学报. 2018, 39(06): 102-109. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.06.011

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  喷涂保温材料-原竹骨架组合墙体是在原竹骨架外喷涂轻质保温材料制成。通过对喷涂保温材料-原竹骨架组合墙体试件进行低周反复加载试验，分析了试件的受力过程和破坏形态，研究了试件的滞回曲线、骨架曲线、承载能力、抗侧刚度及延性等抗震性能，并通过有限元分析比较了组合墙体和原竹骨架的抗侧承载能力，最后将试验结果与已有喷涂保温材料-冷弯薄壁型钢组合墙体的试验数据进行了对比分析。结果表明：喷涂保温材料-原竹骨架组合墙体具有较高的受剪承载力、抗侧刚度以及良好的抗震性能；组合墙体的抗侧承载能力为原竹骨架的2.9倍；与喷涂保温材料-冷弯薄壁型钢组合墙体相比，喷涂保温材料-原竹骨架组合墙体受剪承载力和抗侧刚度略有降低，但该组合墙体同样具有一定的推广价值。
  
• Select
  钢结构仿古建筑阻尼节点动力加载试验及有限元分析

  隋, 薛建阳, 吴占景, 白福玉, 张锡成

  建筑结构学报. 2018, 39(06): 110-118. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.06.012

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  按照1∶2.6的比例设计并制作了2个附设黏滞阻尼器的钢结构仿古建筑阻尼节点试件和1个无阻尼器的节点试件。通过周期性动力加载试验研究其抗震性能，分析了黏滞阻尼器对钢结构仿古建筑梁-柱节点试件的滞回曲线、骨架曲线、承载力和刚度退化、延性以及耗能能力等指标的影响。研究结果表明：钢结构仿古建筑阻尼节点试件的峰值荷载较无阻尼试件的有所提高，其滞回曲线更加饱满，耗能能力更好。基于试验研究，运用有限元分析软件ABAQUS对附设黏滞阻尼器的钢结构仿古建筑阻尼节点试件周期性动力加载试验进行了模拟，有限元计算结果与试验结果吻合较好。试件耗能能力随阻尼系数的增大而增大，提高相同阻尼系数，试件滞回耗能的增加量基本相同。
  
• Select
  型钢混凝土T形截面构件抗震性能试验研究

  徐金俊, 陈宗平, 薛建阳

  建筑结构学报. 2018, 39(06): 119-130. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.06.013

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  通过15个型钢混凝土T形截面构件的低周反复荷载试验，研究了型钢混凝土异形柱和型钢混凝土短肢剪力墙的抗震破损机理及其性能差异，分析了配钢形式、加载方向、剪跨比、肢截面高厚比、轴压比和配箍率等参数对其抗震性能的影响，基于经典四叶状花瓣理论，提出了型钢混凝土T形截面构件双向受剪承载力预测模型。研究结果表明：剪跨比小或配空腹型钢的构件易出现剪切型破坏，而剪跨比大或配实腹式钢构件易出现弯曲型破坏，型钢外围无钢筋笼骨架的易出现黏结破坏；配实腹式钢的T形截面柱在承载能力、刚度退化、位移延性、层间位移角以及耗能能力上均优于配空腹式钢的T形截面柱，沿45°方向加载有利于两柱肢材料力学性能的发挥；肢截面高厚比的增加有利于提高构件的承载力，但降低其位移延性和耗能能力；轴压比在提高型钢混凝土T形截面构件受剪承载力的同时降低了变形能力，而增加配箍率可同时增加型钢混凝土T形截面构件的受剪承载力和变形性能。
  
• Select
  方钢管混凝土柱-外包U形钢混凝土组合梁节点抗震性能试验研究

  刘用, 郭兰慧, 张素梅

  建筑结构学报. 2018, 39(06): 131-140. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.06.014

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为了研究外包U形钢混凝土组合梁和方钢管混凝土柱连接节点的抗震性能，进行了5个外包U形钢-混凝土组合梁与方钢管混凝土柱连接节点的拟静力试验，包括2个外环板节点和3个内隔板节点。通过研究节点试件破坏模式、滞回曲线、骨架曲线和核心区剪切变形等，进一步分析节点试件的承载能力、延性和耗能能力等抗震性能。研究表明：节点试件加载过程中经历了由弹性、弹塑性到塑性的发展过程；核心区混凝土密实节点试件的滞回曲线更为饱满，延性较好，耗能能力强；外环板节点试件延性要优于内隔板节点试件，耗能能力更强；核心区混凝土不密实的内隔板节点试件具有良好的延性，但承载力显著降低，施工中应严格控制核心区混凝土的浇筑质量，或者在节点核心区采用厚度较大的钢板来提高其延性和承载力。
  
• Select
  整体钢框架内嵌加气混凝土填充墙板足尺模型振动台试验研究

  胡精武, 徐锋, 杜东升, 王曙光, 李威威

  建筑结构学报. 2018, 39(06): 141-148. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.06.015

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为了研究内嵌加气混凝土（ALC）墙板对框架结构抗震性能的影响，进行了带内嵌ALC填充开洞墙板的两层钢框架结构足尺模型振动台试验。采用了预埋连接节点以减少板材连接对墙板造成的损伤，并采用自攻螺钉对窗口部位进行加固。试验研究了框架的振动特性及墙板的损伤情况，分析了内嵌加气混凝土墙板对钢框架结构的频率、阻尼比、刚度、楼层加速度以及楼层位移的影响。研究表明：带加气混凝土墙板钢框架结构的层间抗侧刚度较纯钢框架的提高了111%；结构的阻尼比为6.94%，大于结构设计中3%的标准；墙板位移比钢框架位移略小，表明该连接节点具有一定减震效果；模型结构的加速度放大系数随地震烈度的增加而逐渐增加，表明结构逐渐进入塑性状态；在8度罕遇地震作用下，墙板位移角达到1/49且未发生墙板脱落或者坍塌现象，仅墙板有较小损伤，表明墙板及连接节点具有良好的抗震性能。
  
基础理论与共性技术
• Select
  大型结构构件地震作用模拟装置MUST的研发及加载控制验证

  肖岩, 孙意斌, 徐金俊, 单波, 郭玉荣, 姚祥

  建筑结构学报. 2018, 39(06): 149-157. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.06.016

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  地震作用下结构柱在水平向变形的同时也承受较大的轴力，故在结构柱的地震作用模拟试验中需考虑轴向力的影响，特别是变轴力。常用的轴向力加载方法有铰接轴向作动器加载法，高强钢棒后张法以及滑动支座加载法等，但这些传统的加载方式均存在对试件施加的侧向力不能直接测得，需根据加载方法进行相应修正的问题。通过研发的多功能结构加载（multiple usage structural test，MUST）系统，侧向力和轴向力加载可相互独立，测得的侧向力和轴向力即为施加至模型试件的实际荷载而无需修正，改善了传统加载系统的不足。在样机HNU-MUST上进行了空载试验、大型钢管柱拟静力试验和拟动力试验，验证了MUST加载系统的可行性和准确性。
  
• Select
  π形截面轴心受压构件局部稳定试验研究

  陈尧, 舒赣平, 袁雪芬, 张敏

  建筑结构学报. 2018, 39(06): 158-166. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.06.017

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为研究π形截面轴心受压构件局部稳定性能，对9根Q345B焊接π形截面钢构件进行了轴心受压承载力试验。分析了构件局部屈曲模态随板件宽厚比的变化规律，通过试验及理论计算得到了π形截面翼缘与腹板嵌固系数取值，将试验结果与现行钢结构设计规范计算结果进行了对比分析。研究表明：对于π形截面构件，中间翼缘嵌固系数可取定值1.0，腹板嵌固系数可取1.20，外伸翼缘受腹板的嵌固作用大小与两者相对尺寸有关；ANSI/AISC 360-2010中对宽厚比超过限值的屈曲承载力计算方法对于π形截面构件偏于保守；采用EN 1993-1-5和GB 50017—2017局部屈曲后承载力计算式的计算结果与试验结果吻合较好，可以很好地预测π形截面构件局部屈曲后承载力。
  
• Select
  碳纤维绞线黏结式锚具静力性能试验研究

  方志, 余庭嘉, 方亚威, 向宇

  建筑结构学报. 2018, 39(06): 167-174. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.06.018

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为研究碳纤维（CFRP）绞线在以活性粉末混凝土（RPC）作为黏结介质的黏结式锚具中的合理锚固形式，通过静力拉拔试验对整束锚固、分散锚固、分散再合并锚固三种锚固形式下CFRP绞线的黏结锚固性能进行了研究。结果表明：CFRP绞线在锚固区内的锚固形式对锚固性能影响显著；分散锚固和分散再合并锚固两种形式具有更高的锚固效率，约为整束锚固的2.33倍；绞线分散锚固试件的边丝张开角大于5°或起拱角大于7°时，由于剪切效应过大易使绞线发生承载力较低的折断破坏，因此，建议绞线边丝的张开角为3°~5°或起拱角3°~7°。建立了三种锚固形式下CFRP绞线的界面平均黏结强度和临界锚固长度计算公式，试验结果验证了其适用性。