2020年, 第41卷, 第06期 刊出日期:2020-06-05
  

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    综述评论
  • 黄小坤, 段树坤, 刘强, 聂建国, 崔明哲, 韩伟涛, 周一航
    建筑结构学报. 2020, 41(06): 1-20. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2019.0233
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    直接承受荷载的结构玻璃成为建筑玻璃应用的新趋势。玻璃结构在材料、构件、结构等层面与传统建筑结构相比有其特殊性,存在较多技术难题有待研究解决。文中综述了玻璃结构构件和连接的力学性能、耐久性能、抗灾性能等国内外重要研究进展,简介了国内外若干具有代表性的玻璃结构工程应用,探讨了玻璃结构研究工作目前存在的关键问题和未来研究工作需重点关注的方向,主要集中在玻璃结构的安全冗余设计方法、玻璃结构性能受环境和荷载耦合作用的耐久性、玻璃结构承载力及延性提升技术、玻璃结构的防震减灾相关机理及设计方法等方面。
  • 董志骞, 李钢, 刘一赫, 李宏男
    建筑结构学报. 2020, 41(06): 21-29. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2019.0902
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    中心支撑钢框架结构是一种典型的双重抗侧力体系,强震作用下支撑失效会引起结构承载力和刚度的折减,支撑失效后,结构剩余部分作为储备体系能够继续承担地震作用。为深入了解低延性中心支撑钢框架结构在地震作用下的非线性反应,研究在支撑失效后结构储备体系的抗震性能,开展了3层中心支撑钢框架结构模型的振动台试验。模型结构为3榀2跨结构,中间榀布置一跨低延性人字形中心支撑(截面宽厚比超出我国规范限值),模型长度缩尺比为1∶6.5,分别采用硬土、软土场地的地震波单向激励,峰值加速度逐级增加。结构在7度罕遇地震作用下发生底层支撑失效,储备体系避开了硬土场地地震波的卓越周期,加载至超过9度罕遇地震后依然未出现明显损伤。储备体系对软土场地地震波(宁河波)更为敏感,在8度罕遇地震作用下濒临倒塌。结构2、3层支撑始终未发生屈曲和破坏。研究结果表明,当储备体系设计合理时,低延性中心支撑钢框架结构具有良好的抗震性能和抗倒塌能力。
  • 尹志勇, 景立平, 孙海峰, 董瑞
    建筑结构学报. 2020, 41(06): 30-37. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2019.0901
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    为研究农村房屋的防震减灾措施,验证地基砂垫层的减震效果,制作了1/4缩尺的1层砌体结构模型,采用大型振动台进行了有地基砂垫层隔震措施与无隔震措施的对比试验。采用自行研制的大型叠层剪切模型土箱,地基土采用粉质黏土,砂垫层采用中粗河砂。进行多工况单向水平激励的模拟地震试验。结果表明:在峰值加速度为0.1g和0.2g的El Centro波激励下,地基砂垫层隔震系统主要依靠砂垫层的塑性变形消耗部分地震能量,从而减少了上部结构的地震反应;在峰值加速度为0.4g的El Centro波激励下,一方面依靠砂土的塑性变形消耗部分地震能量,另一方面由于结构基础与地基土之间的相对滑移运动,限制了地震反应向上部结构的传递;在基础埋深范围内回填砂土的措施既促进了结构基础与地基土之间的相对滑移,又对上部结构的位移反应起到了较好的限制作用;地基砂垫层隔震系统可有效减小结构的加速度、层间位移、层间剪力,在峰值加速度为0.4g的El Centro波激励下,楼层加速度峰值减小35%,层间位移峰值减小59%,层间最大剪力减小34%。
  • 郭展, 陈誉, 何康
    建筑结构学报. 2020, 41(06): 38-48. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2019.0903
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    为了研究不同构造形式的基底摇摆隔震桥墩在不同水准地震作用下的响应规律和抗震性能,提出了设置高阻尼橡胶垫块和线性弹簧的两种基底摇摆隔震桥墩模型。通过振动台试验和数值模拟,对两种摇摆隔震桥墩的地震响应规律和抗震性能进行了对比研究。结果表明:两种基底摇摆隔震桥墩在不同水准地震作用后,桥墩均没有出现严重的破坏,其破坏特征主要表现为限位钢板的弯曲变形和提离约束部件的移位,桥墩呈现出良好的抗震性能;两种基底摇摆隔震桥墩相对于传统桥墩能够显著降低墩顶加速度和墩底应变响应,但墩顶水平位移响应也会相应增加,在摇摆隔震桥墩的设计上,应将墩顶水平位移作为主要设计参数;提出了两种基底摇摆隔震桥墩改进的Winkler两弹簧数值计算模型,通过与振动台试验结果对比,证明了该模型能够较好地模拟两种基底摇摆隔震桥墩的摇摆行为及其地震响应规律。
  • 王宇航, 古朝伟, 唐琦, 石宇, 张海宾, 叶露
    建筑结构学报. 2020, 41(06): 49-57. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.0693
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    提出了一种帽型冷弯薄壁型钢屈曲约束钢板剪力墙结构抗侧力体系。为了研究该帽型冷弯薄壁型钢屈曲约束钢板剪力墙结构的抗震性能,剥离了钢板剪力墙结构抗侧力体系中梁柱框架刚接对体系抗侧力的贡献,从钢板剪力墙中提取出“墙元”,并保证其为纯剪受力状态,设计了5个帽型冷弯薄壁型钢屈曲约束钢板剪力墙墙元试件,对其进行往复剪切荷载下的拟静力试验。结果表明:帽型冷弯薄壁型钢屈曲约束钢板剪力墙结构承载能力稳定,位移延性系数达到7以上,极限位移角达0.03rad,塑性变形能力较强;帽型冷弯薄壁型钢可以阻断内嵌钢板斜向通长拉力带,使钢板约束覆盖区域处于平面剪切受力变形状态,从而提升结构承载力、刚度和耗能能力,充分发挥钢板的材料性能;外贴OSB装饰板材可以满足建筑功能的适用性,同时强化了整体结构的抗震性能。
  • 谭平, 刘晗, 徐凯, 张亚飞, 周福霖
    建筑结构学报. 2020, 41(06): 58-64. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.0373
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    采用短切纤维增强工程塑料板作为隔震支座的增强材料,制成低造价隔震支座。与传统隔震支座不同,选用的增强材料强度较低时,低造价隔震支座的极限性能由增强材料的强度控制,破坏形态主要体现为板材的断裂。为了研究该支座特有的破坏形态,进行了轴压和压剪状态的极限性能试验,结合ABAQUS有限元分析,研究不同受力状态下的破坏机理。结果表明:支座轴压的破坏形态为支座中部工程塑料板的断裂,在板材中部产生竖向裂缝,为加劲层拉应力引起的拉断;支座压剪状态下的破坏形态为封板及内部工程塑料板断裂,裂缝在截面上为X形分布,为剪切变形时“翘曲”作用引起的弯曲破坏。利用有限元分析对该支座进行参数优化,建立了不同橡胶层厚度、板厚度及板刚度的3种对比模型,结果表明,减小单层橡胶层厚度、增加板厚度有利于提高支座的极限性能,而提高板刚度则不利。同时,给出了支座性能最优的设计建议。
  • 牟在根, 杨雨青
    建筑结构学报. 2020, 41(06): 65-75. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.0741
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    为研究开洞形式及槽钢加劲肋对钢板剪力墙抗震性能的影响,对2个1/3缩尺的单跨双层侧边开洞-斜向槽钢加劲钢板剪力墙进行了低周往复荷载试验,得到了双侧开洞交叉加劲钢板剪力墙和单侧开洞-多道斜向槽钢加劲钢板剪力墙的荷载-位移曲线、破坏特征、骨架曲线等,分析了两种钢板墙的承载能力、延性、退化特性以及耗能能力等性能。通过分析框架梁的受力情况,给出了考虑加劲肋作用的开洞处梁腹板最小厚度计算公式。试验结果表明,两种形式的槽钢加劲钢板剪力墙均有良好的抗震性能。双侧开洞交叉加劲钢板剪力墙试件的滞回环饱满呈梭形;单侧开洞-多道斜向槽钢加劲钢板剪力墙试件在加载前期滞回曲线有“捏缩”现象,耗能梁段形成后“捏缩”现象消失。槽钢加劲肋能有效限制内填钢板的屈曲变形,加载过程中未发生扭转,避免加劲肋破坏导致加劲效果失效。双侧开洞交叉加劲钢板剪力墙试件受槽钢加劲肋作用,中梁开洞处梁腹板承受剪力增大约30%。建议在开洞处梁腹板合理布置加劲肋,避免框架梁过早屈服影响整体结构性能的发挥。
  • 孙仁范, 曾明, 许璇, 魏琏, 刘跃伟
    建筑结构学报. 2020, 41(06): 76-83. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.0366
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    针对设防地震作用下受拉剪力墙的设计方法,结合JGJ 3—2010《高层建筑混凝土结构技术规程》指出了我国目前广泛采用等效弹性方法设计存在的问题,介绍了弹塑性时程分析法的设计流程、设计软件和地震波选取以及墙铰模型的开裂后刚度取值。对于设防地震下弹塑性时程分析法,弹塑性模型的初始配筋采用多遇地震作用下的配筋结果,剪力墙单元可以采用墙铰单元、纤维截面壳单元、S4R壳单元等模拟,设计地震动可采用拟合设计反应谱的人工波,并控制设防地震作用下剪力墙受拉不屈服来调整受拉配筋设计。此外,设防地震作用下受拉剪力墙是否设置型钢应根据其所受剪力大小确定,还应复核罕遇地震作用下受弯屈服剪力墙的边缘拉应变。采用工程实例验证了上述方法的可行性,且偏于安全考虑,建议采用考虑开裂后抗拉刚度退化至15%初始抗拉刚度的墙铰模型进行受拉剪力墙的抗震设计。
  • 郑山锁, 张艺欣, 裴培, 董立国, 郑跃, 荣先亮
    建筑结构学报. 2020, 41(06): 84-91. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2017.0838
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    为研究冻融环境下钢筋混凝土柱的抗震性能,采用人工气候实验室对6根依据GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》所设计的框架柱进行了冻融循环试验,并观察了该冻融循环下材料层面和构件层面的冻融损伤发展过程。通过拟静力加载试验,分析了不同冻融循环次数和轴压比对试件破坏形态、滞回曲线、承载能力、变形能力和耗能能力等的影响。结果表明:随着冻融循环次数的增加,试件均发生以弯曲变形为主的弯剪破坏,承载力和耗能能力均有不同程度的退化,延性呈现先增后降的变化;当冻融循环次数相同时,随着轴压比的增大,试件破坏形态由大偏心受压破坏转为小偏心受压破坏,试件承载力和耗能能力均呈先增大后减小的趋势,延性逐渐减小。
  • 王威, 王俊, 苏三庆, 张恒, 梁宇建, 向照兴
    建筑结构学报. 2020, 41(06): 92-100. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.0274
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    设计了一种波形软钢阻尼器,针对其滞回力学特性和耗能减震能力,进行了2个波形钢板不同放置形式的波形软钢阻尼器的拟静力试验,试验结果表明波形软钢阻尼器具有稳定的滞回性能和良好的塑性变形能力。其中由于竖向波形软钢阻尼器在水平方向会产生拉压应力场,压缩刚度大,导致其滞回性能和延性均比水平波形软钢阻尼器的差。在整个试验加载过程中,未出现焊缝撕裂现象,说明二氧化碳保护焊可以很好地保证阻尼器整体结构承载和变形能力。利用ABAQUS有限元分析软件建立6个波形软钢阻尼器模型,以试验中的水平波形软钢阻尼器作为基本模型,钢板厚度和波角两个因素作为变量,进行数值分析,结果表明:模拟分析与试验结果吻合较好;当钢板波角为60°时,波形软钢阻尼器力学性能最优;钢板厚度过大会使阻尼器角部应力集中,过早产生局部屈曲,而厚度偏小会使得阻尼器的耗能能力和承载能力不佳,钢板厚度取值6 mm时力学性能最佳。
  • 周颖, 平添尧, 龚顺明, 周云
    建筑结构学报. 2020, 41(06): 101-107. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2019.0079
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    我国现行规范及规程对于黏弹性阻尼器抗震疲劳性能试验要求未能完全真实地反映其性能特点,使得许多性能优良的黏弹性阻尼器不能满足现行标准中的疲劳性能要求,而黏弹性阻尼器由于其黏弹性材料的特殊性,若其未发生破坏,放置一段时间后力学性能会有明显恢复。因此,针对黏弹性阻尼器抗震疲劳性能试验中的加载制度低估了黏弹性阻尼器性能这一问题,提出了一种改进的黏弹性阻尼器抗震疲劳性能试验加载制度,即先在100%应变幅值下预加载5圈以剔除初始刚度的影响,再按照“5圈100%应变幅值加载,20圈50%应变幅值加载,5圈100%应变幅值加载”的加载制度进行30圈加载。通过对比黏弹性阻尼器的滞回耗能,发现黏弹性阻尼器在改进加载制度下的滞回耗能大于绝大部分天然地震动下的滞回耗能,从能量的角度验证了所提改进加载制度的合理性。
  • 混凝土及组合结构
  • 陈宗平, 刘祥, 陈建佳
    建筑结构学报. 2020, 41(06): 108-118. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2017.0638
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    为研究型钢混凝土十字形柱在压弯剪扭反复荷载作用下的的滞回性能,以扭弯比和配钢形式为变化参数,对9根柱试件进行了拟静力试验,对比分析各柱的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、承载能力、延性等。研究表明:恒定轴力反复弯剪扭作用下,型钢混凝土十字形柱表现为弯扭破坏和扭剪破坏两种破坏模式;荷载-位移滞回曲线与扭矩扭转角滞回曲线均呈捏拢的S形;位移延性系数、开裂位移角及破坏位移角均能满足GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》要求;弯剪黏滞阻尼系数随位移的增加呈上升趋势,而扭转黏滞阻尼系数则相反;当扭弯比小于0.21时,扭矩的存在并未降低试件受弯承载力,但是对弯曲位移、延性及耗能能力均会有不利影响。
  • 吴涛, 刘喜, 魏慧, 黄华
    建筑结构学报. 2020, 41(06): 119-132. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2017.0862
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    为避免实际结构与缩尺模型因尺寸效应引起的安全隐患,应对剪切作用下轻骨料混凝土深受弯构件的破坏机理、承载能力和设计方法进行研究,为此,完成了对称集中荷载作用下截面高度在500~1400 mm、剪跨比为0.85~1.73的15根LC60级的高强轻骨料混凝土深受弯构件受剪性能试验,观察破坏过程与破坏形态,分析了荷载-跨中挠度曲线、特征荷载、钢筋应变、斜裂缝等的发展趋势,研究其尺寸效应作用机理,分析了典型模型和计算方法的适用性。试验结果表明:试件破坏形态与尺寸大小无关,主要包括剪压和斜向劈裂两种破坏模式;随截面高度增大其尺寸效应作用显著,截面高度由500 mm增大至1400 mm,归一化极限荷载降低约37%;随剪跨比减小,归一化开裂荷载/极限荷载均呈降低趋势。计算表明,对轻骨料混凝土强度未进行折减时,采用我国GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》中未准确考虑尺寸效应影响的计算公式,结果较为保守,未合理考虑尺寸效应对深受弯构件抗剪强度的影响,采用欧洲EC2规范、美国ACI 318规范、Tan-Cheng及Tang-Tan等基于拉压杆的受剪承载力模型进行计算时,其预测值与试验值吻合良好。而采用加拿大CSA规范计算时,应根据剪跨比合理选取有效压杆系数。
  • 朱海堂, 程晟钊, 高丹盈, 崔光昊
    建筑结构学报. 2020, 41(06): 133-142. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.0333
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    纤维增强聚合物(FRP)筋混凝土梁受弯挠度过大、裂缝过宽等缺陷严重影响其正常使用性能,为此,将具有优良抗裂与阻裂性能的钢纤维混凝土用于FRP筋混凝土梁,可以有效限制其挠度与裂缝的发展。通过12根玄武岩纤维增强聚合物(BFRP)筋/钢筋钢纤维高强混凝土梁的受弯性能试验,研究了钢纤维体积率、受拉区钢纤维高强混凝土层厚度、BFRP筋配筋率对BFRP筋钢纤维高强混凝土梁裂缝分布与宽度的影响。结果表明,钢纤维的加入能够有效抑制BFRP筋高强混凝土梁的裂缝开展,减小裂缝间距、宽度和裂缝宽度差异性,当荷载为100 kN时,钢纤维体积率为0.5%~2.0%的钢纤维高强混凝土梁的裂缝宽度减小了25.22%~54.78%,裂缝宽度标准差减小了10.00%~68.18%;当受拉区钢纤维混凝土层厚度达到梁截面高度的57%时,其阻裂与限裂效果与全截面掺加钢纤维的效果接近,表明在受拉区中掺加钢纤维以限制BFRP筋混凝土梁裂缝的发展是经济可行的。基于试验和相关文献研究结果,提出了考虑钢纤维影响的BFRP筋钢纤维高强混凝土梁最大裂缝宽度的建议计算方法,该建议方法的计算值与试验值吻合良好。
  • 达波, 余红发, 麻海燕, 陈达, 李森林, 糜人杰, 吴彰钰
    建筑结构学报. 2020, 41(06): 143-148. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.0399
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    通过对全珊瑚海水钢筋混凝土梁(CARCB)和普通钢筋混凝土梁(OARCB)进行受弯性能试验,研究了混凝土种类和配筋率对CARCB的变形性能、承载能力的影响。结果表明:随着配筋率的提高,CARCB的开裂弯矩和极限弯矩均逐渐增大,裂缝宽度扩展逐渐减慢,能有效抑制裂缝的发展。同时,可以通过提高配筋率,增大开裂弯矩与极限弯矩的比值,从而延后CARCB的开裂时间。CARCB的裂缝宽度均随着荷载的增长而增大,在加载初期,裂缝宽度增长缓慢,接近极限荷载时,裂缝宽度迅速增大,最终导致梁破坏。此外,综合考虑钢筋锈蚀引起钢筋截面损失和钢筋屈服强度降低的影响,提出了CARCB的极限弯矩、纵向受拉钢筋应力、平均裂缝间距和平均裂缝宽度的计算模型。
  • 苏佶智, 刘伯权, 马煜东, 邢国华, 黄娇
    建筑结构学报. 2020, 41(06): 149-160. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.0539
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    基于课题组已完成的钢筋混凝土3层3跨平面框架低周反复加载试验,以边(中)节点区域作为重点研究对象,分析了梁柱组合体中各种非线性局部变形引起的侧移在结构总层间变形中所占比例的变化规律。在此基础上,建立了构件局部变形与结构层间位移的转换关系。研究结果表明:对于发生“梁铰”破坏机制的框架结构,梁端转动对节点剪切变形的影响大于柱端转动,梁柱组合体作为整体共同承担结构的塑性变形;当结构整体位移角满足相应性能水平限值时,局部构件的变形仍有可能超限,简单利用单个构件的变形代表结构整体的变形是不合理的;对于破坏形式为“梁端弯曲破坏”的框架子结构,随着损伤加剧结构进入非弹性阶段后,梁变形成为层间位移的主要成分,柱变形引起的层间位移所占比例次之,节点剪切变形引起的层间位移所占比例最小;通过弹性理论分析,在塑性阶段引入塑性折减系数,推导建立的构件局部变形与结构层间位移转换关系式具有相对较高的精度,计算结果与试验实测数据基本吻合。
  • 砌体结构及石结构
  • 谢贤鑫, 张令心, 曲哲
    建筑结构学报. 2020, 41(06): 161-169. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.0740
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    为了研究钢筋混凝土(RC)框架结构中砌体填充墙的地震易损性,进行了6个足尺含填充墙RC框架试件的面内往复加载试验。各试件中RC框架的设计参数均相同,其中3个试件含普通黏土砖填充墙,另外3个试件含水泥空心砌块填充墙。试验过程中,记录了砌体填充墙的损伤发展过程,并以墙体裂缝宽度和破碎坠落现象作为损伤指标,定义了“明显破坏”、“严重破坏”和“危及安全”等3个损伤状态。在此基础上,以层间位移角作为工程需求参数,建立了普通黏土砖和水泥空心砌块填充墙的易损性曲线。易损性分析结果表明,当试件的面内侧向变形达到GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》规定的框架结构弹性层间位移角限值时,黏土砖和空心砌块填充墙均极有可能达到或超越“明显破坏”状态,且空心砌块填充墙尚有22%的概率达到或超越“严重破坏”状态。与黏土砖填充墙相比,水泥空心砌块填充墙的易损性参数具有更大的离散性,且其整体性更差,当侧向变形较大时会出现破碎砌块坠落的现象。根据试验结果,给出了砌体墙最大残余裂缝宽度、最大裂缝宽度和层间位移角之间的近似相关关系。
  • 蒋利学, 张富文, 王卓琳
    建筑结构学报. 2020, 41(06): 170-179. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.0468
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    以砌体平均抗剪强度公式和理想弹塑性模型为基础,建立了砌体结构楼层屈服强度系数的计算公式,同时考虑了抗震措施的影响,实现了单片墙肢设计强度计算向楼层屈服强度计算的转换。根据Dwairi等提出的以窄Takeda滞回模型为基础的有效阻尼计算公式,并考虑砌体结构的基本周期和延性特征对其进行适当简化,建立了采用结构整体位移延性系数表达的砌体结构阻尼折减系数公式。根据剪切型薄弱层屈服机制的特征,建立了砌体结构层间位移延性系数与整体位移延性系数的关系。据此,可根据不同性能目标和抗震措施下的层间位移延性系数直接计算阻尼折减系数。通过楼层屈服强度系数与阻尼折减系数的比较,实现罕遇地震与设防烈度地震作用下规则多层砌体结构的抗震计算。分析表明,所提方法简便实用,分析结果合理可靠,可用于基于性能的规则多层砌体结构抗震分析。
  • 彭斌, 赵文昊, 宗刚, 郑七振
    建筑结构学报. 2020, 41(06): 180-188. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.0506
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    在推断砌体墙的压剪承载力时,需要考虑力学参数和计算模型不确定性的影响。为此,在已有6片砌体墙的压剪承载力试验研究基础上,以不同的强度计算公式为先验判断、以砌体抗剪强度和竖向压应力为输入参数,建立墙体名义压剪强度的4种高斯过程(Gaussian process, GP)模型。收集了52组压剪试验结果、采用共轭梯度法更新这4种GP模型;基于更新后的模型确定名义压剪强度的正态概率密度函数,并取其均值作为推断值。采用全概率公式加权组合4种GP模型推断值,获得名义压剪强度的渐进全概率推断结果,并利用试验结果和规范计算结果加以验证。研究表明: 所提出的方法能够考虑各类强度计算公式的贡献,并有效利用试验数据中的信息;可以基于简单先验判断和有限试验结果,合理推断名义压剪强度的总体规律。同时,该方法可以定量表示推断结果的不确定性程度,并通过累积试验数据更新并完善名义压剪强度的推断结果。
  • 张世江, 郭子雄, 叶勇
    建筑结构学报. 2020, 41(06): 189-194. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.0349
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    为实现在不明显改变被加固构件外观的同时方便现场施工操作,提出了用于既有传统素石梁抗弯加固的预制CFRP筋增强板加固技术。进行了3根采用CFRP筋增强板加固的石梁试件和1根素石梁对比试件的受弯性能试验研究,主要试验参数为CFRP筋配筋率和石梁底面粗糙程度。结果表明:CFRP筋增强板加固技术显著改善了石梁的脆性破坏形态,有效提高了石梁的受弯承载力和变形能力;随着CFRP筋用量的增大,试件受弯承载力提高,加固效果更加显著;石梁底面粗糙度对加固石梁受弯性能的影响较小,机切与凿毛界面均可满足加固需求。试验过程中,CFRP筋增强板与被加固石梁之间的界面黏结性能较好,CFRP筋端部未出现滑移现象,确保了加固试件各部分的共同工作性能。石材的离散性较大,实际工程中应增加对石材材质的检测,避免出现使用较差材质石材产生的安全隐患。
  • 金属结构
  • 赵金友, 高攀, 王钧, 孙阔
    建筑结构学报. 2020, 41(06): 195-204. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.0732
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    为了研究腹板开孔复杂卷边冷弯槽钢梁的局部屈曲性能,以及探究北美冷弯型钢结构设计规范(AISI S100-2016)中腹板开孔冷弯槽钢梁局部屈曲直接强度法计算公式的可靠性,对孔高比(孔洞高度与腹板高度的比值)分别为0、0.2、0.4、0.6和0.8的10个腹板开矩形孔复杂卷边冷弯槽钢梁纯弯试件进行了静力试验研究。试验结果表明,开孔和不开孔试件均发生以局部屈曲为主的屈曲破坏模式,与不开孔试件相比,开孔试件的受弯承载力下降,且下降幅度随孔高比的增大而增大。利用ANSYS有限元程序对试验进行了模拟分析,分析结果与试验结果吻合良好;在此基础上,采用经试验验证的有限元模型,通过变换腹板高度、板厚和孔高比开展了有限元参数分析,并根据有限元参数分析结果对已有腹板开孔冷弯槽钢梁的弹性局部屈曲临界应力近似计算公式进行了修正。基于试验结果、有限元参数分析结果以及修正的弹性局部屈曲临界应力近似计算公式,对AISI S100-2016中开孔冷弯槽钢梁发生以局部屈曲为主破坏时的直接强度法计算公式进行了修正。
  • 张壮南, 郭庆霖, 王春刚
    建筑结构学报. 2020, 41(06): 205-214. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2017.0791
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    通过12根腹板开孔复杂卷边槽钢和Σ形复杂卷边槽钢双肢拼合工字形简支轴压构件的轴压试验,研究了构件承载能力、失稳模式和拼合作用。采用有限元软件ANSYS对试验进行了模拟,验证了分析模型准确性。并通过有限元变参数分析研究了孔高、孔宽和孔间距对拼合构件承载力的影响。结果表明:复杂卷边槽钢截面双肢拼合开孔构件的腹板多波失稳现象明显,屈曲发生时两腹板间的相互支撑作用较强;Σ形复杂卷边槽钢截面双肢拼合开孔构件能有效地控制腹板局部屈曲的发生并显著提高短柱、中长柱的承载力;设置腹板加劲肋有助于提高孔洞周围板件变形的约束作用,同时也减弱了两单肢腹板间的相互支撑作用;相同条件下,Σ形复杂卷边槽钢截面双肢拼合开孔构件的轴压承载效率与复杂卷边槽钢截面双肢拼合开孔构件相比,短柱提高了32%,中长柱提高了10%,长柱提高了2%;非加劲截面构件在不同长度下,孔高为腹板高度1/2(69 mm)时构件的稳定承载力较孔高为25 mm时下降约7%;而孔宽、孔间距对上述两类截面构件稳定承载力影响不大;此外,采用直接强度法预测非加劲截面双肢拼合构件的承载力结果偏于保守,而对加劲截面双肢拼合构件则略显不安全。
  • 宁克洋, 杨璐, 班慧勇, 孙亦男
    建筑结构学报. 2020, 41(06): 215-222. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2018.0383
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    为了研究不锈钢焊接H形截面柱的滞回性能,对10个不锈钢焊接H形截面柱进行了循环加载试验,分析了轴压比、翼缘宽厚比和腹板宽厚比对试件的破坏形态、承载力、耗能能力、塑性发展能力和延性的影响。结果表明:所有不锈钢焊接H形截面柱试件的破坏过程均为翼缘首先发生局部屈曲变形,然后腹板发生局部屈曲变形,屈曲变形形状均呈半正弦波状;板件宽厚比越大,试件达到破坏时的位移级和等效黏滞阻尼系数越小,位移延性系数和塑性发展系数越小,承载力退化越快;轴压比对试件的抗震性能影响显著,其影响规律与板件宽厚比的相似。对于不锈钢结构的抗震设计,建议在规定H形截面柱宽厚比限值时考虑轴压的影响。