2018年, 第39卷, 第S2期 刊出日期:2018-12-05
  

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    装配式结构
  • 钱玉龙, 常鸿飞, 刘帅鹏, 周绿元, 左文康
    建筑结构学报. 2018, 39(S2): 1-7. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.S2.001
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    为研究由槽钢翻转连接的矩形钢管柱-H型钢梁装配式节点的受弯性能,对4种不同槽钢构造的节点进行了有限元分析。首先建立竖向翻转槽钢连接节点的有限元模型,并用试验结果验证了模型的可靠性;然后改变槽钢布置方向及加劲肋位置,对比了各节点的破坏模式、弯矩转角曲线、受弯承载力及初始刚度,分析了槽钢连接节点的受弯机理。结果表明:竖向及横向翻转槽钢可较好保护柱翼缘,节点的破坏均由槽钢及梁端板的强度控制,柱翼缘应力水平较低;当槽钢型号相同时,空腹槽钢竖放节点的受弯承载力高于空腹槽钢横放节点,在横放槽钢内焊接加劲肋可显著提高节点受弯承载力,在横放槽钢间焊接加劲肋则对节点受弯承载力无影响。进一步的机理分析表明,横放槽钢内焊接加劲肋使槽钢腹板的约束条件由两对边约束变为三边约束,增加了槽钢刚度,进而提高节点承载力。本研究可为槽钢连接梁柱节点的深入研究提供参考。
  • 查晓雄, 翟喜梅, 王庆华
    建筑结构学报. 2018, 39(S2): 8-15. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.S2.002
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    为了研究模块化装配式房屋由节点板及高强螺栓构成的角件节点传力的可靠性,得到该节点连接所形成的双梁双柱钢框架结构体系的内力计算式,对双梁双柱节点分别在反对称荷载和正对称荷载作用下的力学性能进行分析,对角件节点连接的两层钢框架进行简化理论分析,对角件节点做出适当的简化假定,给出了在反对称荷载和正对称荷载作用下角件节点处双层梁抗弯刚度的计算方法,并通过有限元分析对理论计算结果加以验证。有限元分析与理论计算对比结果表明:角件节点之间的双层梁,在跨中无剪力连接件,反对称弯矩作用下时,双层梁是叠合梁受力机制;在跨中有剪力连接件,正对称弯矩作用下时,双层梁是组合梁受力机制;L形、T形角件节点连接的两层钢框架各截面正应力的理论计算值与有限元分析得到的平均值吻合良好,故由节点板及高强螺栓构成的角件节点传力可靠,对该角件节点连接所形成的双梁双柱钢框架结构体系,可将该角件节点简化为刚性节点,并采用文中提出的简化理论方法进行计算。
  • 宋春芳, 王宇航, 魏奇科, 皮正波, 王维说, 张浩, 王姝琪
    建筑结构学报. 2018, 39(S2): 16-20. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.S2.003
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    为研究叠合装配式地下综合管廊(FSSUT)墙体接缝的受剪性能,以接缝类型和钢筋笼箍筋搭接长度为参数,开展了4块叠合装配式地下综合管廊墙板接缝试件的受剪性能试验研究,得到了试件的破坏现象和破坏形态、剪力-位移关系曲线以及受剪承载力和极限位移。研究结果表明:钢筋笼搭接长度为500mm的“平湿缝”和“齿状湿缝”的受剪承载力较钢筋笼搭接长度为200mm的“干缝”和“齿状湿缝”的明显提高,剪切变形亦明显增大; 钢筋笼搭接长度为500mm的“平湿缝”和“齿状湿缝”的破坏形态均为延性破坏,钢筋笼搭接长度为200mm的“干缝”和“齿状湿缝”的破坏形态为脆性破坏。
  • 张智, 周冲, 林峰
    建筑结构学报. 2018, 39(S2): 21-27. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.S2.004
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    组合封闭箍筋是装配整体式混凝土框架结构的关键技术之一。为验证组合式封闭箍筋的上部箍肢可否有效约束双筋梁上部受压纵筋,了解组合式封闭箍筋双筋梁的破坏模式和受力性能,通过6根配置组合式封闭箍筋双筋混凝土叠合梁的受弯性能试验,以研究箍筋间距取GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》中箍筋间距最大值时,组合封闭式箍筋双筋叠合梁与普通封闭式箍筋梁的受弯性能是否存在差异。试验结果表明,箍筋间距取规范规定的最大值时,组合式封闭箍筋双筋混凝土叠合梁的上部箍肢与叠合层混凝土可以有效约束受压纵筋,其不会脱离箍肢向上屈曲引发梁的异常破坏模式,组合式封闭箍筋双筋叠合梁与普通封闭式箍筋双筋梁具有相近的受弯承载力。
  • 张辉, 赵勇, 程春森
    建筑结构学报. 2018, 39(S2): 28-35. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.S2.005
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    对4个预制混凝土双T板试件进行竖向静力加载试验,研究双T板企口端部的破坏形态和承载力,分析伸出端根部截面剪跨比和竖向吊筋形式对企口端部受力性能的影响。结果表明:所有试件均首先在伸出端根部底角处出现斜裂缝,并随荷载增加而变宽,主体端底角附近出现多条与水平方向呈约45°的斜裂缝,支座处出现多条向内指向板顶的斜裂缝;3个配置C型吊筋的双T板试件均发生伸出端受弯破坏,且伸出端根部截面剪跨比小于0.5的试件,在发生受弯破坏后突然发生了伸出端根部的直剪破坏,而配置封闭箍筋式吊筋试件则发生主体端斜截面受剪破坏且破坏突然;4个试件的承载力相差不大,伸出端底部纵筋和竖向吊筋屈服,配置封闭箍筋式吊筋试件的主体端斜裂缝相对较宽。根据试验结果,建立了双T板企口端部拉压杆计算模型,并给出了各拉、压杆的承载力计算方法和构造要求。按该模型计算的伸出端受弯承载力与实测值之比平均为0.66,具有较高的安全储备。针对双T板肋较窄且端部常配置有直线型预应力筋的特点,建议吊筋采用C型钢筋的构造形式。
  • 武立伟, 陈海彬, 刘亦斌
    建筑结构学报. 2018, 39(S2): 36-42. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.S2.006
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    结合预制叠合楼板和空心楼板的优点,提出一种采用聚苯板作为内模的预制叠合空心楼板,楼板混凝土取代率约为35%,并进行了4组预制叠合空心楼板静力性能试验,试验采用均布荷载的形式进行加载,对楼板在施工阶段和使用阶段的承载力、裂缝分布、钢筋应变进行了分析。结果表明:采用聚苯板作为内模的预制叠合空心楼板,可有效降低楼板自重,承载力满足规范中对施工阶段和使用阶段的规定;叠合空心楼板在加载过程中未出现沿着叠合面的水平裂缝,预制板与现浇层协同工作性能良好;楼板跨中最大挠度范围在L/80~L/75(L为楼板跨度),裂缝分布均匀,整体变形性能较好;预制空心楼板在使用荷载作用下,均出现多条裂缝,最大裂缝宽度为0.17mm,对于大跨度预制空心楼板结构,在施工阶段应在跨中位置设置临时支撑。
  • 王龙, 金凌志, 万冬伟
    建筑结构学报. 2018, 39(S2): 43-51. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.S2.007
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    为了探讨超高性能混凝土(UHPC)叠合板的受弯性能,对1块UHPC整浇板和3块不同叠合方式的UHPC叠合板试件进行弯曲试验,对试件的承载力、挠度、混凝土应变及钢筋应变展开分析,并进行平截面假定验证。研究表明,UHPC叠合板在对称荷载作用下试件纯弯段满足平截面假定;UHPC叠合板的混凝土应变滞后现象和钢筋应力超前现象较普通混凝土叠合板的小,整体工作性能良好,人工粗糙面即能满足叠合面的抗剪要求,设置桁架钢筋和马镫钢筋可有效提高UHPC叠合板的弯曲刚度及承载力,且具有较好的受弯延性和弹性恢复能力;对于叠合面连接的抗剪效果,桁架钢筋优于马镫钢筋。最后提出了UHPC叠合板受弯承载力计算的建议公式。
  • 郝贠洪, 王超, 李振业, 王涛, 曹喜, 侯永利
    建筑结构学报. 2018, 39(S2): 52-58. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.S2.008
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    为了研究新型装配式轻板建筑结构体系的抗震性能,进行了1∶2三层单跨模型的拟静力试验,试验模型采用装配式现场搭建。通过试验获得了模型在低周反复荷载作用下裂缝和变形的发展、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、位移延性及耗能能力。结果表明:裂缝多以水平裂缝为主,结构的变形为弯剪型,其中弯曲变形占较大比例;最终的破坏形态为水平裂缝贯通,裂缝宽度达到1.8cm;滞回曲线从“梭形”转变为“弓形”再转变为“反S形”;骨架曲线弹性阶段呈直线,随后斜率降低,达到峰值荷载后曲线走势趋于平稳;位移达到0.4倍极限位移前,刚度下降较快,达到峰值荷载之后,刚度退化幅度趋于缓慢;位移延性系数均值为4.22,层间位移角远小于GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》中规定的限值;等效黏滞阻尼系数在峰值荷载点达到最大值0.14,之后下降到0.12。本结构体系具有较好的抗震性能,但应加强预制墙板与预制楼板之间的构造措施,增强整体性,避免层间通缝的出现。
  • 于建兵, 石灿, 郭正兴, 管东芝, 马洪伟
    建筑结构学报. 2018, 39(S2): 59-64. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.S2.009
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    提出一种键槽内采用芯梁增强的预制混凝土框架梁柱节点,为了验证该改进型节点的抗震性能,对节点进行低周反复荷载试验,考察节点的破坏过程及破坏形态,分析节点的滞回曲线、位移延性系数及耗能能力。通过试验发现,在键槽内设置芯梁能够提高节点的承载能力,同时键槽底部混凝土不会过早被压溃。改进型节点的总体耗能能力仍然弱于现浇节点。预制梁底部钢绞线伸入对面键槽内及芯梁架立筋对梁柱结合处的强度有所增强,使得梁端塑性铰外移,从而可以减小节点区的变形。但改进型装配式混凝土框架节点的抗震性能弱于较现浇节点,还需对节点做进一步的改进研究。
  • 陈劲, 程前, 翟立祥, 徐立丰, 林政, 韩俊
    建筑结构学报. 2018, 39(S2): 65-71. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.S2.010
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    杭州萧山国际机场配套高层宿舍楼项目设计中,为充分满足建筑使用功能及经济性的要求,采用了一种建筑布置灵活、结构经济合理、施工可靠高效的装配式结构体系,即预应力混凝土空心叠合板(SPD板)结合交错桁架-钢框架混合装配式体系。首先介绍了交错桁架结构与SPD板的特性,阐述了该结构体系在本工程中运用的特点与经济性。并对交错桁架-钢框架混合体系进行了静力弹塑性Pushover分析,结果显示交错桁架部分与框架部分在静力推覆过程中先后进入弹塑性阶段,交错桁架耗能能力有限,框架耗能能力大于交错桁架部分,交错桁架屈服后框架部分为整体结构提供后续侧向承载力。同时对本工程所采用的SPD板与桁架弦杆的连接节点进行试验分析,结果表明该节点所提供的板与弦杆之间承载力满足地震作用下受力要求。基于试验结果,进一步完善SPD板与桁架弦杆间节点设计,使之满足本工程要求。
  • 潘从建, 黄小坤, 徐福泉, 陈才华
    建筑结构学报. 2018, 39(S2): 72-78. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.S2.011
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    与常见的预制叠合装配式楼板相比,干式抗剪键连接的全装配式楼板优势明显。通过建立干式连接节点的全装配楼板的板-板和板-梁连接节点弹簧单元计算模型,对比研究不同荷载形式、不同预制板方向、不同连接边界条件及考虑楼板翼缘作用的全装配楼板的框架结构在水平侧向力作用下的柱剪力、楼盖变形分特征、动力特性等。计算结果表明,采用干式连接抗剪键的全装配楼板能较好实现预制板对框架结构侧向变形的整体协调性;抗剪键设置合理时,铺板方向对框架结构抗侧变形整体协调作用微小,但抗剪键的受力状态有差异;因抗剪键刚度小,全装配式预制板作为T形梁翼缘对框架抗则刚度的影响小;在荷载突变区、结构平面突变区应增加抗剪键布置;楼盖在整体变形协调时,楼盖边缘因弯矩引起的受拉特征明显,需布置纵向抗拉加强条带。
  • 李然, 黄小坤, 田春雨
    建筑结构学报. 2018, 39(S2): 79-85. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.S2.012
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    对竖向钢筋采用套筒灌浆连接、浆锚搭接连接和底部预留后浇区搭接连接三种连接方式的装配整体式剪力墙试验进行了研究,通过分析不同类型装配整体式混凝土剪力墙在侧向荷载作用下的试验现象及其性能裂缝分布、破坏模式以及受力性能指标,并与现浇剪力墙对应现象及其性能指标进行比较,总结装配整体式剪力墙的受力特性,分析其破坏机理。研究表明,三种装配整体式剪力墙均展现了良好的整体性能,抗震性能指标与现浇剪力墙基本相同;但不同的竖向钢筋连接方式、轴压比和装配方式等参数对装配整体式剪力墙的试验现象和破坏机理产生一定影响,如裂缝分布分区、局部强化、塑性铰上移,甚至峰值荷载与破坏迟滞等。
  • 金属结构
  • 甘丹, 姚玉珊, 谭永超, 周绪红
    建筑结构学报. 2018, 39(S2): 86-94. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.S2.013
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    针对横向采用钢桁架的普通钢桁框结构易发生腹杆失稳破坏且延性和耗能能力较差的特点,提出在桁架跨中设置两边连接钢板的延性钢桁框结构,从而使得在多遇地震作用下钢板不屈曲,罕遇地震作用下仅钢板屈服耗能,非消能段桁架和柱保持弹性,可显著提高桁框结构的延性和耗能能力。基于有限元模型,对普通钢桁框结构和两边连接钢板式延性钢桁框结构进行精细化分析,重点研究了钢板高厚比、消能段长度、消能段与非消能段连接方式对其抗侧性能影响,分析了预期破坏模式中的两边连接钢板式延性钢桁框结构的受力特点和荷载-位移曲线特征。研究结果表明:合理设计的两边连接钢板式钢桁框结构的延性更好,且结构的初始刚度基本不降低;结构的延性随着钢板高厚比的增加而提高,建议高厚比取200~400;消能段长度取总跨度的20%~40%,由此可以大幅度提高结构的延性,且不会显著降低结构承载能力;消能段与非消能段的连接采用铰接,可提高结构的转动能力、延性和耗能能力。
  • 吴静, 李清华, 王先铁, 邢海军, 林麟珲
    建筑结构学报. 2018, 39(S2): 95-102. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.S2.014
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    针对4组共12个足尺Q345不等管径带颈法兰连接节点进行了轴心受拉和偏心受拉试验,研究不等管径对接的带颈法兰在不同强度级差匹配时的受拉性能。结果表明,各组试件的变形形态和破坏机制基本一致,法兰试件的变形主要集中在小管径一侧;试验中未发生法兰和对接焊缝的破坏;试件的承载力达到1.5倍设计承载力,具有足够安全裕度;偏心受力会一定程度地降低试件的承载能力,但其影响仅在6%左右;不同强度级别相匹配的法兰试件承载性能均表现良好;近焊缝处法兰颈口受焊接残余应力的影响较大,建议法兰与钢管对接须满足一级焊缝要求。针对法兰试件的承载力进行了非线性有限元分析,结果表明有限元分析与试验规律吻合较好。
  • 李峰, 朱锐杰, 张冬冬
    建筑结构学报. 2018, 39(S2): 103-111. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.S2.015
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    为研究复合材料-铝合金空间结构中高强铝合金螺栓球节点的轴向受力性能和变形特征,开展了高强铝合金螺栓球节点的拉伸与压缩足尺模型试验。通过试验获得了节点轴向受力的力学响应、承载力及其破坏模式,建立了螺栓球节点轴向受力下轴对称平面有限元计算模型。模型关键点位的应变、变形数值计算结果与试验结果吻合较好。基于能量法原理,根据螺栓球节点的拉伸及压缩荷载作用下弹性应变能分布特点,将其划分成5个区域。通过几何参数相关性分析,拟合各区域弹性应变能算式,进而得到了节点整体初始刚度算式。利用初始刚度算式及平面有限元分析两种方法,对5个不同尺寸的螺栓球节点的初始轴向刚度进行计算,发现计算结果误差在10%以内,验证了初始刚度算式的正确性。
  • 赵秋红, 邱静, 李楠, 李忠献
    建筑结构学报. 2018, 39(S2): 112-120. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.S2.016
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    梯形波纹钢板剪力墙,主要由边缘钢框架及内嵌梯形波纹钢板组成,内嵌波纹板可以沿水平向或竖直向布置。为了研究梯形波纹钢板剪力墙的抗震性能,对其进行了低周往复荷载试验。试验中共设计了4个试件,其中3个为波纹钢板剪力墙试件,1个是非加劲平钢板剪力墙对比试件,各试件均为双层单跨1∶3缩尺钢板剪力墙,其边缘框架相同且均为H型钢构件;3个波纹钢板剪力墙试件分别为横向布置深波纹钢板剪力墙、竖向布置深波纹钢板剪力墙、横向布置浅波纹钢板剪力墙;平钢板剪力墙试件内嵌板的厚度与波纹钢板剪力墙试件的相同。试验结果表明:往复荷载作用下,各试件均表现出了良好的延性、耗能能力和稳定的屈曲后滞回性能;各试件的层间侧移角均能达到4%;梯形波纹钢板能够有效地提高钢板剪力墙系统的屈曲稳定性和侧向刚度,且波纹深度对结构整体抗震性能影响显著,但波纹板布置方向对结构整体抗震性能影响较小;试验中平板和波纹板与边缘框架的连接构造均使得内嵌钢板充分发挥了其承载能力。各试件在试验过程中随侧向位移增大均表现出了理想的屈服破坏顺序,即内嵌钢板首先屈服并耗能,之后边缘框架梁逐渐屈服,梁端产生塑性铰并耗能,边缘框架柱端最后屈服并耗能,实现延性屈服机制。
  • 黄炳生, 黄泰杰, 王维川, 桑伟
    建筑结构学报. 2018, 39(S2): 121-127. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.S2.017
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    为了得到用于框架或门式刚架结构时的蜂窝梁内力计算方法,基于经典材料力学中小变形挠度的计算方法,按蜂窝梁与等代实腹梁小区段变形一致的原则,在蜂窝梁变截面处采用Simpson公式,推导了蜂窝梁的等效抗弯刚度,提出了工程中常用的几种孔形蜂窝梁等效抗弯刚度求解方法。通过对一系列不同孔形蜂窝梁的有限元参数分析,验证了所提等效抗弯刚度计算方法的精确性,得到了不同孔形蜂窝梁的等效抗弯刚度受径高比与距高比的影响。结果表明,径高比是影响蜂窝梁等效抗弯刚度的关键因素,距高比对蜂窝梁等效抗弯刚度的影响很小。相较于以费氏空腹桁架法为代表的比拟法与其他的蜂窝梁抗弯刚度计算方法,文中提出的方法具有精确、高效、适用性广的优点。
  • 张涛, 王志宇, 李晓磊
    建筑结构学报. 2018, 39(S2): 128-134. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.S2.018
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    为了研究T形接头钢板焊接残余应力分布规律,采用盲孔法对7个Q345钢板T形接头焊接试件进行了测试,得到不同试件的横向和纵向残余应力分布,研究了焊脚尺寸和钢材屈服强度对残余应力的影响。试验结果表明:焊脚尺寸对试件的残余应力数值大小有一定影响,焊脚尺寸较大试件的残余应力水平较焊脚尺寸较小试件的高;钢材屈服强度对钢板上的焊接残余应力峰值有一定影响,但残余应力的峰值大小均未超过母材的屈服强度;残余应力数值在焊缝附近区域与距离焊缝的垂直距离不呈线性关系,在远离焊缝附近的热影响区域,随着离焊缝的距离的增加残余应力的数值逐渐减小,并且残余应力逐渐由拉应力转变为压应力,研究得到的残余应力分布规律及影响因素可为工程设计提供参考。
  • 混凝土及组合结构
  • 魏巍, 秦华平, 喻德建
    建筑结构学报. 2018, 39(S2): 135-142. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.S2.019
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    针对目前工程中存在的框架结构越层柱如何考虑其二阶效应的设计方法问题,以GB 50010—2002《混凝土结构设计规范》提供的基于经典结构稳定理论的二阶效应计算方法(η-l0法)为依据,提出计算越层柱等效长度系数μ的简化计算方法——基于构件实际约束状态下的分离杆件法。经大量基于实际工程经验算例的对比与分析,总结出适用于框架结构首层越层柱取1.05,中间层越层柱取1.15,顶层越层柱取1.8的等效长度系数μ的取值建议,将μ值代入传统η-l0法中即可方便准确地计算越层柱考虑二阶效应的内力值。经算例验证表明,文中提供的越层柱考虑二阶效应的设计方法较好地反映了框架结构中越层柱在考虑二阶效应影响下的受力规律与变形特征,可用于工程设计并为规范相关条文修订以及后续研究提供参考。
  • 王载, 高英赫, 王文宇, 叶垚
    建筑结构学报. 2018, 39(S2): 143-154. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.S2.020
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    以3个位于设防烈度8度区,结构塔顶高度分别为191、201、221m,设加强层的钢管混凝土框架-筒体结构为工程背景,采用MIDAS/Gen程序对竖向变形差进行了分析。采用参数化方法对影响竖向变形差的以下因素进行了敏感度分析:有限元分析的精度及加载步,钢管混凝土柱收缩徐变模型,伸臂层道数及连接时间,竖向构件截面及含钢率,混凝土相对湿度,水泥品种以及施工组织等。研究表明,较高敏感因素为钢管混凝土柱收缩徐变模型、伸臂层道数及连接时间和混凝土相对湿度。较低敏感度因素为有限元分析的精度及加载步、竖向构件截面及含钢率、水泥品种和施工组织差异。竖向变形差引起的钢梁附加应力比不超过0.15,最大附加应力出现在中、高楼层区。竖向变形差引起的伸臂桁架附加应力比在0.1~0.25之间。
  • 王展光, 汪洋
    建筑结构学报. 2018, 39(S2): 155-161. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.S2.021
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    通过对高温前后泡沫铝填充镀锌钢管进行扭转试验,分析温度、泡沫铝孔隙率、含钢率等参数对泡沫铝镀锌钢管扭转性能的影响。试验结果表明,高温前、后泡沫铝填充镀锌钢管的扭矩-扭转角曲线相似,可以分为弹性扭转阶段、屈服平台阶段、下降阶段和强化阶段四个阶段;泡沫铝填充镀锌钢管扭转承载能力随孔隙率增大而减小,随含钢量、长细比增大而增大;高温后,镀锌钢管的扭转承载能力下降明显。将高温前后泡沫铝填充镀锌钢管的承载力与理论公式进行比较,两者吻合较好。通过求解高温下强度折减系数,发现其值要高于英国BS 5950-1:2000、澳大利亚AS 4100-1998和中国CECS 200:2006规范的推荐值。
  • 陈东, 王庆利
    建筑结构学报. 2018, 39(S2): 162-168. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.S2.022
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    分别开展了9个碳纤维增强聚合物-方钢管混凝土试件和3个方钢管混凝土试件的剪切性能试验研究,主要参数为横向CFRP层数和混凝土抗压强度。试验结果表明,试件的剪力-剪切位移曲线划分与试件弹性工作阶段、增强阶段和软化阶段相对应。增加横向CFRP层数可以提高试件的受剪承载力,但对试件初始刚度没有明显影响;提高混凝土抗压强度可以提高试件的受剪承载力和初始刚度;横向CFRP层数和混凝土抗压强度对曲线的形状影响不大。同一点的CFRP与钢管的应变基本一致,表明两种材料可以协同工作。剪跨区中截面的纵向应变为正值,横向应变和45°方向应变均为负值。应用ABAQUS软件模拟的剪力-剪切位移曲线与试验结果吻合较好。
  • 牛建刚, 栾瑞林, 刘晓
    建筑结构学报. 2018, 39(S2): 169-175. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.S2.023
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    为解决碳纤维增强复合材料(CFRP)因树脂类胶粘剂受外部荷载产生裂缝而难以阻止腐蚀性介质继续侵蚀内部混凝土的问题,提出了碳纤维增强复合材料与混凝土帆布(CC)加固的方式。通过CFRP加固和CFRP与CC混合加固矩形钢筋混凝土方柱轴压试验,研究了不同加固方式和加固量对混凝土方柱轴向受压承载力的影响,分析了加固后混凝土方柱的破坏形态和延性。结果表明:随着CC厚度和层数的增加,复合加固柱的承载力和延性得到提高,破坏形态得到改善;采用2层CC加固的短柱,其破坏形态、承载力和延性的改善效果优于1层和3层。
  • 刘曙光, 白茹, 闫长旺, 邓轶涵
    建筑结构学报. 2018, 39(S2): 176-182. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.S2.024
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    为研究钢筋FRCC梁短期刚度的计算方法,设计制作了30根试验梁,其中包含25根钢筋FRCC梁和5根普通混凝土对比梁,通过四点弯曲试验,得到试验梁在受力过程中承载力和跨中挠度等试验数据。采用荷载-挠度曲线分析其纤维体积掺量分别为0%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%和配筋率分别为0.419%、1.283%、1.675%、2.617%、3.167%时,对试验梁不同工作阶段承载能力及变形能力的影响。试验研究表明:随着纤维体积掺量和配筋率的增加,试验梁的承载能力和变形能力也会相应提高,尤其是达到极限荷载之后,构件表现出优越的变形性能。在试验数据及理论分析的基础上,提出了钢筋FRCC梁短期刚度的计算方法,重点对裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数φ计算式中的系数S1进行了修正,结果表明计算值和试验值吻合较好。
  • 蒋杰, 周叮
    建筑结构学报. 2018, 39(S2): 183-190. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.S2.025
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    基于小变形的二维线弹性力学理论,将开口裂纹边缘按自由边界处理,采用Chebyshev-Ritz法分析两端有裂纹固支深梁的自由振动特性。在裂纹端部处将裂纹梁沿长度方向划分为具有不同边界条件的若干层子梁,通过使用第一类Chebyshev多项式与几何边界特征函数的乘积来构造每层子梁的位移试函数,结合瑞利-里兹法分别建立各层子梁的振动特征方程,再根据每层子梁交界面处的位移连续性条件可以得到整个裂纹梁的振动特征方程。收敛性分析得出裂纹梁的前八阶无量纲自振频率可以达到四位有效数字的精度,与有限元解和相关文献数据对比也显示出很好的一致性,表明了该方法的精确性和正确性,分析得出随着裂纹深度的增加,梁的自振频率减小,上下表面的振型差异增大。最后分析了高跨比、裂缝深度对前三阶自振频率和裂纹梁上下表面前三阶振型的影响。
  • 竹木结构
  • 李征, 王希珺, 何敏娟, 董文晨
    建筑结构学报. 2018, 39(S2): 191-197. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.S2.026
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    钢木混合结构是一种主要由钢框架、内填轻型木剪力墙和钢木混合楼盖组成的新型结构体系。分别对普通螺栓连接和高强螺栓连接的单榀钢木混合墙体进行了往复加载试验,对比了两种连接下墙体的破坏模式和荷载位移关系。试验发现,与普通螺栓连接的墙体试件相比,高强螺栓连接的墙体试件受力性能较好,可以充分传递钢框架和木剪力墙间的剪力,保证两者协同工作。设计了72个不同参数的高强螺栓连接的钢木混合墙体模型,采用有限元软件OpenSees对模型进行往复加载的数值模拟,结果显示,在相同延性水平下,木剪力墙与钢框架初始刚度比大的钢木混合墙体较刚度比小的墙体具有更小的滞回阻尼比。对模拟结果进行统计回归分析,进而给出了估算钢木混合结构体系的滞回阻尼比的算式。基于研究成果,提出了钢木混合结构基于性能的抗震设计方法。
  • 徐德良, 吕鹏, 刘伟庆, 陆伟东, 夏光阳
    建筑结构学报. 2018, 39(S2): 198-206. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.S2.027
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    针对具有较好抗火性能的硅酸钙板作为覆面板的轻型木结构剪力墙进行抗震性能试验研究。首先对5组不同类型面板-龙骨节点,共50个试件开展单调加载试验,分析不同类型节点的破坏模式、承载能力和变形能力。在节点研究的基础上,对4片墙体进行低周反复试验,得到其破坏模式、极限荷载、位移延性系数等。研究结果表明:改变面板和龙骨材料可以显著提高节点的刚度和承载力;国产杨木胶合板、硅酸钙板和杨木LVL材可以取代进口的OSB板和SPF规格材作为轻型木结构剪力墙的覆面板材和龙骨材料;硅酸钙板不仅可以取代木基板作为结构板,又可以充当防火板,一板二用;厚10mm的硅酸钙板作为墙体面板较佳。基于OpenSees软件开展了墙体单调与反复荷载作用下的有限元分析,分析结果与试验吻合较好。利用有限元分析方法,求得墙体承载力的变异系数为16.5%;基于试验和有限元分析的结果给出硅酸钙板轻型木结构剪力墙的抗剪强度设计值。
  • 高潮, 杨庆山, 王娟, 杨娜
    建筑结构学报. 2018, 39(S2): 207-214. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.S2.028
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    木柱是古建筑木结构中的核心受力构件之一,多以浮放的形式置于础石之上,类似于滑动铰接节点,二者之间仅存在摩擦接触。在水平地震作用下,木柱可能的运动方式包含静止、滑移、抬升、滑移-抬升等4种。为研究木柱在水平地震作用下的响应特征,基于考虑边缘尖角钝化的圆角木柱二维径向截面模型,推导了木柱在4种不同运动状态时的控制方程,给出了不同运动状态的判定条件,同时结合古建筑特征得到了木柱受水平地震作用可能产生的运动状态。研究了不同运动状态下木柱对地震能量的转化与耗散过程。以正弦激励为例,分析了典型木柱在地震作用下的响应特征。结果表明:在水平地震作用下,木柱的滑移、抬升、滑移-抬升分别对应二维圆角木柱平动、不定轴转动及平面运动;我国传统古建筑木柱受水平地震作用可能发生的运动状态有静止、仅抬升不滑移、抬升后滑移或滑移-抬升同时发生;木柱运动状态与其质量、细长比及柱顶荷载大小有关;柱顶荷载对木柱抵抗倾覆有明显效果;低频地震加速度更易导致柱脚钝化的木柱倾覆。
  • 祝典, 方海, 史慧媛, 刘伟庆
    建筑结构学报. 2018, 39(S2): 215-220. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.S2.029
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    格构式腹板增强桐木夹芯复合梁因其轻质高强耐腐蚀的特性受到工程研究人员的关注,但对其疲劳特性方面的相关研究至今仍然很少。格构腹板增强桐木夹芯梁是在桐木芯材之间设置GFRP格构腹板,可有效提高复合材料夹芯梁的抗弯性能和界面性能。对GFRP格构增强的桐木复合梁进行了等分三点弯曲静载试验和疲劳试验,得到了复合桐木夹芯梁的疲劳破坏模式、疲劳寿命和损伤累积发展规律。对试件的疲劳试验的结果采用指数函数模型进行拟合,得到了格构式Ⅱ形、Ⅰ形增强试件和非格构式增强试件的指数函数、幂函数和有效缺陷模型的寿命预测计算式。格构式腹板增强的夹芯梁的挠度发展规律表现为“挠度缓慢平稳上升和累积损伤加速至破坏”两个阶段。研究结果表明,与非格构式腹板增强梁相比,设置格构式腹板对提高桐木夹芯复合梁的弯曲疲劳界面性能有重要作用,使设置格构腹板的梁在疲劳破坏前表现出明显的预兆。
  • 吴磊, 齐玉军, 刘伟庆
    建筑结构学报. 2018, 39(S2): 221-227. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.S2.030
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    提出一种新型由外包玻璃纤维(GFRP)面层和轻木芯材组成的GFRP-木复合T形截面梁。GFRP-桐木芯复合材料梁采用真空导入工艺制造,翼缘与腹板之间通过GFRP肋板一体化成型,可有效避免实际使用中普通组合梁翼缘与腹板之间发生的界面滑移问题,实现完全剪力连接;与传统组合梁在翼缘与腹板之间采用剪力连接件的方法相比,无需后加剪力连接件,施工简单。翼缘板厚度分别取20、40mm和60mm,制作了3个不同的外包GFRP的木芯复合T形梁,并对其进行了四点弯曲试验。试验结果表明:外包GFRP的T形梁在受弯过程中,翼缘与腹板相交处会出现白色裂纹,但承载力仍可继续增加;然后在翼缘板的上面层GFRP发生折断破坏,且继续加载时,荷载增加较小、但挠度增加迅速,直至最终破坏,试件的变形能力很大。极限荷载最大的试件为T-400-60,与试件T-400-40和试件T-400-20相比,其极限荷载分别提高了34%和46%;另外其刚度也分别提高了40%和49%。采用弹性理论对其变形性能进行计算,结果与试验值吻合较好。试验研究表明,外包GFRP木芯复合T形梁具有良好的承载性能和变形性能。
  • 宋晓滨, 唐践扬, 罗烈
    建筑结构学报. 2018, 39(S2): 228-232. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.S2.031
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    在重型木结构框架和屋面桁架等木结构体系中,螺栓-钢填板连接节点往往会受到横纹方向荷载作用,破坏源于裂缝的萌生和扩展,存在突然性。以横纹受力的螺栓-钢填板连接节点为研究对象,基于断裂力学原理推导螺栓端距为零和无穷大时节点横纹受拉承载力计算式,在此基础上提出基于等效受拉面积的螺栓节点横纹受拉承载力计算式。该算法克服了现有计算式不能同时考虑节点区木构件有效高度和螺栓端距影响的局限性。基于所收集的单螺栓和多螺栓节点横纹受拉荷载实测值和相应的材料性能测试数据,比较了试验结果和预测算式,以及国内外相关规范中的计算式与计算结果的差异。结果表明,所提出的计算式具有良好的计算精度,且概念清晰,便于使用,可以为我国相关规范修订提供参考。
  • 何子奇, 周绪红, 肖洒, 汪俊达
    建筑结构学报. 2018, 39(S2): 233-241. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.S2.032
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    为研究双肢抱合竹杆件的受压性能,对6个单根圆竹杆件和9个用钢横隔板连接、绑扎连接两种方式构成的双肢抱合竹杆件进行了试验研究和计算方法对比。分析了单个圆竹杆件和双肢抱合竹杆件的承载力、破坏模式,单个圆竹杆件与双肢抱合竹杆件的承载力关系,连接方式对双肢抱合竹杆件承载力的影响。试验结果表明:圆竹具有良好的受压承载性能,受压过程中弯曲变形较大,卸载后回弹性好,是一种良好的建筑材料;单根圆竹杆件和双肢抱合杆件受压弯曲变形后,最终发生整体弯曲失稳破坏;不同连接方式对双肢抱合杆件的承载力影响较小,双肢抱合竹杆件的承载力约是单个圆竹杆件承载力的2倍;与直接捆绑连接相比,采用钢横隔板连接装置后,2个分肢竹杆件变形趋于一致,构件整体性更好,可用于结构受力较大部位。试验结果与现有的4种竹受压杆件算法的结果对比表明,有3种算法的结果与试验结果吻合较好,有1种算法的略大于试验结果。
  • 郝际平, 寇跃峰, 田黎敏
    建筑结构学报. 2018, 39(S2): 242-246. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.S2.033
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    喷涂复合材料-原竹组合梁是在原竹外包裹复合材料制成,为研究其抗弯性能,设计了1个单根原竹梁和3个分别含有单根、双根和四根原竹的组合梁,对其进行了四点受弯试验,获得了试件的荷载-挠度曲线、荷载-应变曲线、破坏模式、受弯承载力和抗弯刚度。结果表明:单根原竹梁在端部(细头)劈裂,组合梁在加载点处弯折;单根原竹组合梁的受弯承载力和初始抗弯刚度分别为单根原竹梁的1.5倍和3.5倍;双根原竹组合梁的受弯承载力和初始抗弯刚度分别为2根原竹的1.4倍和4.7倍;四根原竹组合梁的初始抗弯刚度为4根原竹的3.9倍,可知复合材料有效提高了原竹的受弯性能。
  • 砌体结构
  • 张微敬, 钱稼茹, 罗永坤, 高凤琴
    建筑结构学报. 2018, 39(S2): 247-253. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.S2.034
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    环保连锁砌块是采用金属尾矿、建筑废渣等作为主要原材料、具有榫卯结构的一种新型墙体材料。为研究小剪跨比环保连锁砌块砌体剪力墙的抗震性能,包括破坏形态、滞回特性、变形能力和承载能力等,完成了4个剪跨比为0.89的不同灌孔率且灌孔混凝土芯柱配筋的砌块砌体剪力墙试件的拟静力试验。试验结果表明:试件墙体的破坏形态为沿阶梯形截面的剪切破坏;随灌孔率增大,墙体破坏程度减轻,受剪承载力增大,名义屈服刚度增大;极限位移角(正反向加载的平均值)为1/134~1/119;受剪承载力试验值为GB 50003—2011《砌体结构设计规范》相关公式计算值的1.4~2.24倍,故可采用规范公式计算小剪跨比环保连锁砌块砌体剪力墙的受剪承载力。
  • 蒋利学, 王卓琳, 蒋璐
    建筑结构学报. 2018, 39(S2): 254-262. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.S2.035
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    分析了国内外多层砌体结构的基本周期经验算式,基于计算结构基本周期的顶点位移法和多肢墙与璧式框架的位移计算方法,考虑墙肢弯曲、剪切变形及耦合的影响,推导并建立了多层砌体结构基本周期的算式。通过对典型多层砌体住宅结构的实例分析,进一步对基本周期的算式予以简化,提出了多层砌体结构横向和纵向基本周期的近似算式。所提出的砌体结构基本周期的算式综合考虑了房屋高度、高宽比、单位面积质量、砌体抗压强度、抗震墙面积率等主要因素对基本周期的影响规律,并可进一步简化为仅与房屋高度和高宽比有关的近似算式。实例分析结果表明:所建议的近似算式与SAP2000的计算结果基本吻合;与国内外现有经验算式比较,近似算式理论依据更充分、计算精度更高,可在多层砌体结构基于位移的抗震性能评定中采用。
  • 蒋利学, 王卓琳, 张富文
    建筑结构学报. 2018, 39(S2): 263-270. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.S2.036
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    对收集到的国内外烧结黏土砖墙抗震试验研究成果进行分析,总结了剪切破坏时无筋和约束砖墙试件的荷载-层间位移骨架曲线、层间位移角限值、位移延性系数等基本特征。在采用层模型对多层砌体结构进行弹塑性抗震计算时,建议采用理想弹塑性模型对荷载-层间位移骨架曲线进行简化。将单片砖墙的简化模型推广应用于多层砌体结构的层间结构,并根据我国不同年代版本的《建筑抗震设计规范》中构造柱设置的不同要求,建议分为5个抗震措施类别,分别给出了结构完好、基本完好、轻微破坏、中等破坏、严重破坏5个性能点的层间位移角限值的建议值,对后三个性能点还给出了允许位移比(水平位移与屈服位移之比)的建议值。所建议的多层砌体结构层间位移角限值与砖墙宏观破坏程度(斜裂缝宽度)有较好的对应关系,可作为特征性能点的控制指标。
  • 蒋利学, 王卓琳, 郑乔文, 周源
    建筑结构学报. 2018, 39(S2): 271-278. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.S2.037
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    倾斜会引起砌体结构构件的竖向荷载偏心距增大,从而对其受压承载力造成不利影响。研究了国内外标准中,砌体受压构件计算高度取值方法以及荷载偏心距与侧向弯曲附加偏心距组合方式对构件受压承载力的影响。以我国GB 50003—2011《砌体结构设计规范》的无筋砌体受压承载力计算公式为依据,提出了倾斜对受压承载力影响系数的算式,并分析了平面外、平面内倾斜对砌体结构构件受压承载力的影响。结果表明:平面外倾斜会对砖墙承载力产生明显的不利影响;倾斜率相同时,砖墙高厚比越大,其承载力降低幅度越大;当倾斜率超过0.003时,应考虑平面外倾斜对砌体结构构件承载力的影响;平面外倾斜率γ为0.003、0.007、0.01、0.02和0.03时,高厚比为9.6的砖墙的受压承载力影响系数λ分别为0.95、0.88、0.83、0.67和0.50;平面内倾斜对砖墙承载力影响很小,一般可不予考虑。
  • 刘卫东, 刘天宇
    建筑结构学报. 2018, 39(S2): 279-283. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.S2.038
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    现役历史保护建筑的耐久性是建筑物继续服役的保障,影响砖砌体耐久性的指标为砖的风化程度。为了充分反映砖的物理风化和化学风化特征,选取现役历史保护建筑砌体用砖进行抗冻融循环和强度测试,并与利用风洞对这种砖进行风荷载加速物理风化作用测试指标进行对比,研究两种测试方法指标之间的规律性,推算经过80多年的现役历史保护建筑砌体用砖的耐久性,评估其剩余使用年限。研究与测试结果表明:现役历史保护建筑砌体用砖具有足够长的剩余使用年限,冻融循环指标能够反映砖的抗风化性能,风荷载能够加速砖的风化程度,潮湿氯离子侵入是砖化学风化的内部因素,风荷载作用是砖物理风化的外部条件。利用风洞加速砖的风化测试方法能够反映砖风化的实际状态,对于评估历史保护建筑砖砌体结构耐久性及其剩余使用年限具有重要的参考价值。
  • 位三栋, 马跃强, 彭斌, 郑七振, 龙莉波, 陈刚
    建筑结构学报. 2018, 39(S2): 284-289. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.S2.039
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    为研究将超高性能混凝土(ultra-high performance concrete, UHPC)用于对既有历史保护建筑砖砌体承重墙的加固效果,采用在历史保护建筑中原位获取的砖,并按留存的资料配制了原建筑所采用的砂浆,按原砌筑方式制作了2片低强度砖墙试件。对其中一片先进行伪静力加载至破坏后,在原位用UHPC单面加固,再进行伪静力加载至破坏;另外一片砌筑后先用UHPC单面加固,然后进行伪静力加载至破坏。在分级荷载作用下,未加固试件承载力为41.4kN,加固试件承载力分别达134.0kN与167.0kN。试验结果表明:UHPC加固的未损伤墙体承载力与刚度分别提高了130%和216%,但压剪破坏模式发生改变,均在底部连接处发生水平通缝破坏;在使用UHPC面层加固时,原墙体的损伤开裂情况对加固效果有一定程度的影响;本试验中UHPC面层加固的低强度砖墙的受剪承载力不宜采用规范中钢筋混凝土加固的计算方法。
  • 地基基础与地下结构
  • 徐海岩, 王志杰, 周平, 李志业, 徐君祥, 唐力, 李瑞尧
    建筑结构学报. 2018, 39(S2): 290-298. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.S2.040
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    钢纤维混凝土用于衬砌管片可以提高衬砌结构的可靠性。将钢筋钢纤维混凝土衬砌管片替代钢筋混凝土衬砌管片,对其偏心受压破坏模式及破坏机理进行研究。结果表明:混凝土强度等级为C50、HRB400级钢筋对称配筋、主筋配筋形式为812、钢纤维掺量为30kg/m3的贝卡尔特B80-4D型钢筋钢纤维混凝土衬砌管片比相同条件下主筋配筋形式为820的钢筋混凝土衬砌管片具有更高的承载力及更好的抗裂性;与欧洲规范相比,承载能力极限状态下增加30%的安全储备;正常使用极限状态下裂缝宽度为0.2mm及0.3mm,增加的安全储备分别为28.0%及53.5%;采用能量理论得到钢筋钢纤维混凝土衬砌管片破坏吸收能量与围岩释放能量的关系,求得衬砌管片最小设计厚度,所得结果可为钢筋钢纤维混凝土衬砌管片的设计及应用提供参考。
  • 崔光耀, 王李斌, 王道远, 周济民
    建筑结构学报. 2018, 39(S2): 299-305. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.S2.041
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    为进一步在地下工程中推广应用玄武岩纤维,通过素混凝土、钢纤维混凝土(SFRC)及钢-玄武岩混杂纤维混凝土(SBFRC)的室内立方体抗压强度、弯曲韧性试验以及二次衬砌承载力学行为模型试验,对SBFRC二次衬砌的承载能力进行研究。试验研究结果表明:同体积纤维掺量条件下,SBFRC立方体抗压强度和弯曲韧性均较SFRC的略低,SFRC和SBFRC的韧度均为优秀等级,掺入纤维后试件由脆性破坏变为塑性破坏;SFRC二次衬砌和SBFRC二次衬砌初裂荷载比素混凝土二次衬砌提高20%,破坏荷载提高100%;掺入纤维后混凝土二次衬砌的承载能力得到极大提高,SBFRC二次衬砌的承载能力比SFRC二次衬砌的略差,在对承载能力提高的贡献中,纤维的增韧效果较好。
  • 罗辉, 胡嫚嫚, 刘雨彤, 朱宏平
    建筑结构学报. 2018, 39(S2): 306-314. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.S2.042
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    地铁隧道作为城市轨道交通的重要组成部分,其建设和运营对于城市的正常运转至关重要。结合盾构隧道结构特点,提出一种基于分布式识别策略的盾构隧道结构损伤定位方法。具体地,以缩尺盾构隧道模型为研究对象,分别对其进行数值模拟与试验测试,结合小波包能量谱法分析移动荷载作用下结构损伤前后的动力响应信号,进行损伤识别。结果表明该方法可有效识别盾构隧道的损伤。然后,基于互信息将盾构隧道结构划分为线性连接的子区间,并验证了基于互信息的子区间划分,可以确保子区间损伤可探测性,同时减少了信息的冗余度;相对于通常的整体识别方法,计算量小,识别效率高。
  • 基础理论与共性技术
  • 韩建强, 张会峰, 乔杨
    建筑结构学报. 2018, 39(S2): 315-320. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.S2.043
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    针对滑动长孔高强螺栓摩擦阻尼器,设计了由钢板与4种摩擦板材料组成的摩擦阻尼器,对其进行在不同螺栓扭力下的低周反复荷载试验,研究不同摩擦板材料在不同螺栓扭力条件下阻尼器的摩擦性能、耗能性能和滞回性能等。结果表明,不同摩擦板材料阻尼器的滞回稳定性和耗能能力均较好。其中,钢-PVC摩擦阻尼器滞回性能最稳定;钢-铝摩擦阻尼器耗能能力最强;而钢-钢摩擦阻尼器的耗能能力比钢-黄铜、钢-PVC的强,但滞回稳定性较差,在螺栓扭力大于100N·m以后更加明显;随螺栓扭力的增加,钢-铝、钢-黄铜的摩擦机理由纯摩擦型向机械咬合摩擦型转变,使滑动摩擦系数和耗能能力得到提高。
  • 房晓俊, 周云
    建筑结构学报. 2018, 39(S2): 321-327. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.S2.044
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    铅黏弹性连梁阻尼器在实际工程应用中受到剪力、轴力、弯矩及其组合等复杂作用。采用ABAQUS有限元软件对复杂受力状态下铅黏弹性连梁阻尼器的性能进行分析,结果表明:纯剪切受力与复杂受力条件下,铅黏弹性连梁阻尼器的滞回曲线基本重合,最大阻尼力和等效黏滞阻尼比基本不变,不影响阻尼器的耗能和应力分布;轴力作用对铅黏弹性连梁阻尼器的力学性能影响不大,可忽略其影响;弯矩作用主要影响铅黏弹性连梁阻尼器的屈服位移和屈服荷载,其中正向弯矩作用能够促使铅黏弹性连梁阻尼器提前进入屈服耗能,负向弯矩作用则延迟阻尼器的屈服。
  • 龚晨, 周云, 钟根全, 田时雨
    建筑结构学报. 2018, 39(S2): 328-335. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.S2.045
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    设计了414个装配式开孔钢板屈曲约束支撑(BRB)模型,采用ABAQUS软件对其进行模拟分析,验证开孔钢板装配式BRB力学性能及其理论计算公式的正确性,研究开孔段截面与未开孔区域横截面面积比、开孔段的长宽比、孔间区长度与开孔宽度比(简称间距比)和开孔数量对该支撑的力学性能、开孔段平面内稳定性和变形的影响规律。分析结果表明:提出的力学性能理论计算公式正确;面积比决定着核心单元未开孔区域是否会进入屈服,随面积比增加,初始刚度、屈服力和屈服位移也在不断增加;长宽比是影响开孔段平面内稳定性最关键参数,其值越小开孔段平面内稳定性越好,随长宽比的增加,初始刚度降低而屈服位移增大;间距比取值越大则开孔段发生的变形总量越大,间距比对力学性能影响不大;开孔段数量越多初始刚度越低而屈服位移越大,开孔段总长不变时,开孔数量越多则开孔段发生的变形总量越小。设计装配式开孔钢板BRB构件时,宜采用单排开孔形式,在开孔段总长和面积比确定时,宜按较大长宽比取值确定开孔数量。装配式开孔钢板BRB的开孔设计参数的建议取值范围:面积比为0.3~0.6;长宽比为0~10;间距比宜为1~1.5。
  • 张营营, 赵玉帅, 徐俊豪, 周祎, 张其林
    建筑结构学报. 2018, 39(S2): 336-343. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.S2.046
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    针对几种常见的PVC涂层织物进行撕裂试验,系统研究了PVC涂层织物膜材的撕裂破坏机理,重点研究了有无涂层材料、开口尺寸、夹持倾角、偏轴角度、拉伸速率等因素的影响,建立了撕裂强度和抗拉强度之间的关系,提出了相应的强度预测模型。结果表明,撕裂强度受材料拉伸强度及试验条件的影响明显,随开口尺寸增大呈线性降低,随夹持倾角的增大而增大,随拉伸速率的增大而减小,且在偏轴45°时撕裂强度达到最大。文中提出的模型能够较好地预测不同受力条件下的PVC涂层织物的撕裂强度。
  • 张营营, 薛继岗, 张兰兰, 张其林
    建筑结构学报. 2018, 39(S2): 344-350. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.S2.047
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    基于柔性薄膜太阳能电池与张拉膜结构一体化建筑体系,提出了柔性非晶硅太阳能电池(Photovoltaics, PV)与聚氯乙烯(PVC)膜材相复合的设想,分析了柔性非晶硅PV与PVC膜材复合后的力电性能,重点考察了复合方式和受力方向的影响。研究表明:复合后材料的力电性能受复合方式及拉伸方向的影响明显;试件沿不同方向拉伸后破坏形态相差较大,且复合后的破坏模式主要受柔性非晶硅PV控制;沿平行电池条方向拉伸时,电池的输出电压缓慢下降,而沿垂直电池条方向拉伸时,电池的输出电压变化曲线存在明显的突降点;电池条方向与膜材经向或纬向粘贴的试验表明,柔性非晶硅PV与PVC膜材黏结界面连接都是可靠的。
  • 张营营, 陆游, 赵玉帅, 周祎, 张其林
    建筑结构学报. 2018, 39(S2): 351-359. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.S2.048
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    对聚四氟乙烯(PTFE)膜材进行了力学性能试验和数值模拟研究,基于现有规范和统计资料,分析材料性能、几何性能和计算模式的不定性,推导PTFE膜材的抗力不定性,采用中心点法求得PTFE膜材在预应力+雪荷载、预应力+风荷截(按风向)和预应力+风荷载(不按风向)三种组合荷载作用下的抗力分项系数,并采用中心点法、JC法、重要抽样Monte Carlo法和基于响应面法的Monte Carlo法等对膜结构进行了承载能力极限状态的可靠度分析,研究了预应力、可变荷载和矢跨比对承载力极限状态可靠度的影响规律。结果表明,文中的抗力分项系数建议值可以满足目标可靠性指标。
  • 李娜, 陆金钰
    建筑结构学报. 2018, 39(S2): 360-365. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.S2.049
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    对自由曲面网壳结构的造型与力学性能的协同优化问题进行了研究。基于双三次准均匀B样条曲面描述方式和能量法原理,调整曲面光顺因子以实现自由曲面的外形控制。在此基础上,提出以光顺因子为优化设计变量,以结构力学性能指标为优化目标的基于混合粒子群算法的智能优化方法。综合曲面光顺处理、力学性能数值分析以及混合粒子群智能优化算法,实现自由曲面网壳形态的协同优化。形态优化实例验证了协同优化方法的合理性、可靠性与实用性,可实现找到自由曲面网壳结构的最优形态。
  • 李永梅, 冯玉沛, 王成
    建筑结构学报. 2018, 39(S2): 366-373. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.S2.050
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    为了建立适用性更为广泛的地震损伤动力分析模型,将损伤理论与能量原理相结合,提出以塑性耗能指标增长率为依据的结构输入地震波合理地震持时的判断方法。分别采用理想弹塑性和应变-损伤耦合本构模型,对一典型六角星型穹顶和单层球面网壳结构进行动力增量分析,分析不同持时地震作用下结构最大位移、承载力、损伤指数、塑性杆件发展比例、塑性耗能分配等变化规律,验证能量计算方法的可靠性。结果表明,地震持时过短将出现高估结构动力承载力和低估结构塑性发展程度等不安全隐患。合理持时地震作用下结构的损伤指数和塑性耗能指标可用来衡量结构整体和局部塑性损伤破坏状态。
  • 刘羽纶, 徐福泉, 谢剑, 熊朝晖
    建筑结构学报. 2018, 39(S2): 374-379. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.S2.051
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    预埋件、植筋和化学锚栓是土木工程中常用的三种锚固技术。为了对这三种连接锚固筋的受剪性能进行研究,制作了30个预埋件、植筋及化学锚栓单锚试件进行受剪试验,得到不同工况下的受剪承载力、荷载-锚板位移曲线及荷载-锚筋拔出位移曲线。试验结果表明:试件破坏均为钢材破坏,总体变形量较小,具有脆性破坏特征;荷载-锚板位移曲线初始表现为线弹性增长,后期有一定的塑性变形;试验过程中,锚筋处于拉、弯、剪复合受力状态;植筋受剪承载力介于预埋件与化学锚栓之间,其作为锚固连接件的受剪性能良好。以试验结果为基础,提出了适用于三种连接锚固筋的受剪承载力计算公式。
  • 陈杰, 庞森, 刁波
    建筑结构学报. 2018, 39(S2): 380-386. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.S2.052
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    有效预测坑蚀钢筋的疲劳寿命是一个复杂且与工程实践相关的问题,基于已有试验和理论研究成果提出了预测坑蚀钢筋疲劳寿命的等效表面缺陷模型。综合考虑锈坑长度、宽度和深度对应力集中系数的影响,提出锈坑处应力集中系数修正公式。考虑裂纹萌生寿命、短裂纹扩展寿命和长裂纹扩展寿命,将钢筋锈坑通过锈坑深宽比和长宽比等效为钢筋表面初始缺陷;利用具有表面缺陷钢筋的疲劳寿命计算公式,结合应力集中系数的影响,预测坑蚀钢筋的疲劳寿命。利用试验数据对模型参数进行回归,分别预测了带有半椭圆形锈坑和三角形锈坑的钢筋的疲劳寿命,疲劳寿命预测值与试验值吻合较好,从而验证了所提出的坑蚀钢筋疲劳寿命预测模型的正确性。
  • 熊浩, 葛杰, 冯俊, 白洁
    建筑结构学报. 2018, 39(S2): 387-393. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.S2.053
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    为了研究HRB600钢筋的使用性能,进行了钢筋拉伸试验、混凝土柱偏压、轴压试验和混凝土梁受弯试验。通过钢筋的拉伸试验和混凝土柱的偏压、轴压试验,确定了HRB600钢筋的屈服强度设计值,其中抗拉屈服强度设计值可取为520MPa,抗压屈服强度设计值可取为490MPa(偏压)及400MPa(轴压);通过对配置HRB600钢筋混凝土梁进行受弯试验,根据试验结果对GB50010—2010《混凝土结构设计规范》中最大裂缝宽度计算公式中的参数进行了研究,并提出了最大裂缝宽度公式修正建议。经修正后的最大裂缝宽度计算值与实测值吻合较好;通过对焊接接头和套筒连接的拉伸试验可知,两种连接方式基本都能充分发挥钢筋强度,但由于焊接接头可能会发生脆性破坏,因此当使用焊接接头前应先予以试验验证。
  • 谢恩莅, 周朝阳, 樊文华
    建筑结构学报. 2018, 39(S2): 394-399. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.S2.054
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    为抑制粘贴加固梁中板条端部剥离破坏,提出将板条端部一段长度逐渐减小厚度,对梁进行受弯加固。通过理论推导并在此基础上进行数值计算得到了界面应力值,同时进行有限元分析,以对理论值进行验证。有限元分析结果与理论值吻合很好。此外,为寻找较优的端部板条变厚度方案,讨论了不同端部厚度与坡段长度对界面应力的影响,包括板端削尖对减小界面应力的作用,并通过参数影响分析寻找到合适的坡度。研究表明:采用变厚度板条能有效缓解其端部界面应力集中,其中端部削尖能大幅度减小峰值剪应力,并使正应力减小至零;增加坡段长度即减缓坡度,能够减小界面应力,但超过一定范围后,效果不再明显。建议在混凝土受弯构件粘贴钢板加固设计中削尖板条端部,直线变厚度时坡度宜取1%。
  • 徐秀丽, 张勇, 李雪红, 李枝军, 张建东
    建筑结构学报. 2018, 39(S2): 400-407. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.S2.055
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    为准确识别混凝土结构的损伤,采用声发射技术对钢筋混凝土梁四点弯破坏试验进行损伤监测。首先利用参数关联法分析了钢筋混凝土梁的损伤演化过程;随后通过峰度值指标进一步评价试件梁裂缝损伤演化,划分钢筋混凝土梁损伤阶段,并建立深度置信网络(DBN)训练声发射信号样本集;最后通过Matlab构建DBN模型并进行训练,比较DBN与BP神经网络的识别效果。结果表明,将DBN提取的声发射特征参数作为输入向量,可以减小噪声和环境因素等对损伤识别结果的影响,提高损伤识别的精度。