建筑结构学报

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刘宇飞, 齐玉, 李保罗, 冯楚乔, 丁一凡, 聂鑫, 樊健生

建筑结构学报. 2022, 43(10): 1-15. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2022.0075

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随着我国土木工程行业由建造向运维逐渐转型，工程结构服役安全保障需求陡增，提质增效的结构智能诊断方法成为研究热点。结构服役性态指标是表征工程结构安全水平的要素，是工程结构诊断养护技术体系以及结构健康监测研究的基础，判断结构服役性态的敏感指标并进一步实现指标的智能识别是工程结构诊断智能化的首要任务。为此，围绕工程结构运维公共建筑、地铁隧道、公路桥梁、公路路面等多个场景中的敏感服役指标的智能识别开展综述研究；梳理关键敏感指标，进一步对指标的智能化识别方法进行归纳总结。结果表明，以深度学习为代表的新一代人工智能技术有效推动了结构服役敏感指标的感知识别研究与应用，其中数字图像方法与深度学习算法在工程结构变形、表面病害智能识别中取得了良好的效果，展现了全面的应用优势。

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空间结构健康监测研究现状与展望

罗尧治, 赵靖宇

建筑结构学报. 2022, 43(10): 16-28. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2022.0070

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空间结构是大跨度、大空间和大面积建筑结构的主要形式，在国家基础设施与城市建设领域有广泛应用，其结构安全性至关重要。空间结构健康监测通过传感技术准确获取结构响应，实时反映结构的性能状态，为空间结构施工、运营与管理决策提供科学的依据与指导。经过多年的研究和工程实践，已经发展了适合大型空间结构的物联网无线传感监测技术，建立了多维数据分析理论，并在国家体育场、国家速滑馆、北京大兴国际机场航站楼等重大工程中实现规模化应用，取得了阶段性研究进展。通过对空间结构健康监测的研究及应用现状进行系统总结，疏理空间结构健康监测的特点，围绕荷载与响应多维传感及大面域传输网络综述了其传感监测技术的研究现状，归纳了结构荷载分析、响应分析以及结构状态评估的监测数据分析理论。同时，基于融合大数据、云计算以及人工智能展望其未来研究方向，旨在进一步推动空间结构健康监测的创新与发展。

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钢结构加固技术研究进展与标准编制

王元清, 宗亮, 石永久, 黎红兵, 梁爽, 完海鹰

建筑结构学报. 2022, 43(10): 29-40. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2022.0095

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钢结构加固不仅有利于保证在役钢结构安全，而且符合可持续发展理念，对于科学实施“城市更新”、促进“双碳”目标达成具有积极意义。为此，针对钢结构构件，梳理了焊接加固、螺栓和铆钉连接加固、粘贴钢板加固、粘贴纤维增强复合材及组合加固法等5种增大截面加固法和构件预应力加固法；针对连接与节点，重点阐述了栓焊并用连接、梁柱节点、螺栓球和焊接球节点、钢管节点等加固研究进展；并概述了钢结构体系间接加固法及钢结构修复技术。在此基础上，介绍了GB 51367—2019《钢结构加固设计标准》的代表性加固技术，并指出未来应进一步对传统加固技术定量化设计、节点加固技术与设计理论、CFRP加固理论、新材料、新技术的应用和结构体系加固机理等方面开展深入研究工作。

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结构服役安全智能诊断研究与应用进展

岳清瑞, 刘晓刚, 陈洪兵

建筑结构学报. 2022, 43(10): 41-49. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2022.0080

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土木工程行业逐步由集中建造向服役运维转型，在役基础设施的运营维护成为重点工作。目前，以人工检测、鉴定与评价为核心的在役工程结构诊断技术，在时效上难以满足大量在役工程结构服役安全诊断的巨大需求。基于标准规范的评价方法，采用指标评分和考虑指标重要性程度的综合评估和等级划分，也难以实现工程结构服役安全的科学评价。因此，发展工程结构智能诊断新理论、新方法成为必然。智能诊断从技术流程上包括服役信息感知、性态识别、性能评价、演化预测。近年来，结构服役安全诊断与智能感知技术和人工智能技术的交叉融合取得了一定成果，但就构建工程结构服役安全智能诊断体系，实现结构服役性能智能评价和预测，仍面临一系列关键问题。为此，在总结了工程结构智能诊断的发展现状的基础上，分析了当前研究的主要问题，并建议了下一步研究思路和应突破的关键问题。

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预应力拉索激光非接触式动力检测与分析方法研究

曾滨, 许庆, 徐曼

建筑结构学报. 2022, 43(10): 50-59. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2022.0039

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为解决预应力拉索在役检测技术复杂、效率低、准确性难评价等问题，研究激光非接触式测试技术在拉索动力检测中的适用性，给出考虑结构动力特征和设备研发经济性的测试关键参数建议取值，建立基于多阶频率关系与多种算法对比的综合自验证分析方法，并以某网壳拉索和某索膜结构拉索为工程实例，研究激光动力检测与分析方法在实际工程的应用效果。结果表明：激光测试关键参数的建议值能够保证测试获得数据有效，可用于准确分析拉索的动力特征；工程案例中，同一测点激光与加速度的频率分析结果相对误差不超过1%，一致性较好，且在部分工况下，激光测试可以获得更完整的低阶频率；短距离或有信号增强的条件下，激光测试信号较好，可以通过时频转化快速提取频率；在远距离且无信号增强的条件下，测试数据的信噪比低，采用综合自验证分析方法可以有效提取频率，相比单一算法优势明显；拉索动力检测与分析方法满足便捷、高效的工程化要求。

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基于高斯混合模型的混凝土结构预应力分布特征及估计方法

许庆, 曾滨, 徐晓达, 王晓锋

建筑结构学报. 2022, 43(10): 60-67. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2022.0055

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为解决预应力混凝土框架结构预应力筋数量众多、有效应力不确定性强且分布不均匀、抽样检测评估无法准确表征结构有效应力整体特征等结构评价难题，引入高斯混合模型研究结构有效应力概率分布特征，并据此提出了一种概率估计方法。该方法通过MonteCarlo模拟建立预应力筋集有效应力的高斯混合模型；通过中心化、去除离散点等方式修正模型以增强其高斯特性；基于模型高斯显著性检验准则确定正态分布近似估计范围，并以此为总体样本进行抽样检测，进而估计预应力筋集实时有效应力的概率分布；以某无黏结预应力混凝土框架结构为工程实例验证了该方法有效性。研究结果表明：既有结构预应力筋集有效应力概率分布由多个均值与方差相近的子分布组成，可采用近似正态的高斯混合模型统一表征；由设计差异导致的有效应力分布不均匀性可采用中心化的数学方法进行消除，进而提升模型近似估计的准确性；既有结构施工阶段以张拉工艺为主的建造误差上限可通过模型计算结合实测值统计分析综合推定。

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基于局部离群因子的数据异常识别方法及其在古建结构监测中的应用

杨娜, 付颖煜, 李天昊

建筑结构学报. 2022, 43(10): 68-75. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2022.0046

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基于结构健康监测，深入挖掘监测数据信息是获取古建筑结构健康状态，是保证其耐久性与安全性的重要手段。为精准开展数据分析与结构安全评估工作，区分硬件异常、人为扰动或环境突变两类数据异常成因，分别定义两类砌体结构古建筑监测数据异常。结合砌体结构古建筑监测数据长期静态缓变的特性，提出基于密度的改进离群点识别算法以提高监测数据清洗的质量。通过对时间序列数据的压缩分割，以及子时间序列数据的转化，实现精准拾取数据中的局部离群点。经定性定量分析，基于局部离群密度的改进离群点识别算法对于识别砌体结构古建筑监测数据局部离群点的准确度高、效率高，能够解决现有数据离群点识别算法不适用于砌体结构古建筑监测数据的问题。

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基于分布式同步采集的赛格大厦结构动力学参数识别

胡卫华, 唐德徽, 李俊燕, 徐增茂, 王宇超, 卢伟, 李祚华, 滕军

建筑结构学报. 2022, 43(10): 76-84. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2022.0050

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在大型复杂工程结构上进行现场模态测试时，由于结构规模体量大并存在空间隔断，导致数据采集设备与传感器之间快速布设数据传输线困难。因此，有必要解决不同位置分布式同步采集设备时间精确同步问题，研发易于快速安装的分布式数据采集和无线传输设备。为此，提出基于“北斗”卫星授时的结构振动分布式同步采集算法，集成分布式同步采集硬件与研发数据在线采集和无线传输软件，获取大型复杂工程结构不同空间位置时间同步动态响应，基于随机子空间算法自[JP2]动识别工程结构服役状态下真实的模态参数。在赛格大厦振动事件溯源工作中，该系统成功捕捉到5月20日12:00—13:00[JP]结构共振时第69层与桅杆底部的加速度响应，发现四次共振均以频率2.12 Hz振动主导。基于该系统在环境激励条件下的现场模态测试，识别结构前19阶动力学参数，发现频率2.12 Hz是主体结构弯扭耦合和桅杆面内对称振动模态。基于现场激振测试识别频率2.12 Hz对应的阻尼比，发现阻尼比随着振幅的增加突然减小然后逐步增加，较低的阻尼比是导致赛格大厦发生共振的原因之一。

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超强台风“山竹”期间珠三角地区超高层建筑的风效应实测研究

段静, 谢壮宁, 张乐乐, 石碧青, 傅继阳, 邓挺, 张丽

建筑结构学报. 2022, 43(10): 85-94. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2021.0169

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对超强台风“山竹”侵袭时珠三角地区数栋超高层建筑的风致响应实测结果进行分析和总结，开展内伶仃岛缩尺模型风洞试验，获取该岛对气象站点风速的影响系数，并依此对观测风速进行订正，结合实测和风洞试验分析和评价深圳湾壹号7号塔楼(T7)的抗风性能。结果表明：不同高度、平立面外形的超高层建筑实测风致最大峰值加速度均超过10 cm/s2，且超高层建筑风振响应和建筑高度不存在相关性；在所有被测的建筑中加速度响应最小的建筑为高度342 m的T7，其最大峰值加速度仅为13.2 cm/s2；参数识别得到T7的模态频率和阻尼比显示均具有明显的时变特征，最大风速时段识别的模态频率整体上较有限元数据模拟结果增大21%，前两阶模态阻尼比分别为2.1%和1.7%；优化的气动外形和合理的朝向是T7抗风性能优良的主要原因，对于一般矩形平面的超高层建筑应避免使其窄边面向所在地的强风主导风向；采用订正后的风速值和参数识别结果对风洞数据进行重分析，结果显示计算值和实测值吻合较好，验证了前期风洞试验的可靠性。

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高层建筑标准模型脉动风压特性大涡模拟适用方法研究

胡晓兵, 杨易

建筑结构学报. 2022, 43(10): 95-104. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2020.0533

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为提高钝体建筑结构绕流模拟结果的精度，基于两种大涡模拟(large eddy simulation, LES)入口湍流生成方法，分别为NSRFG（narrow band synthesis random flow generation）方法和CDRFG（consistent discretizing random flow generation）方法，进行CAARC(commonwealth advisory aeronautical research concil)高层建筑标准模型绕流的数值模拟比较研究。以风洞试验结果为参照，在对大气边界层湍流风场进行模拟验证的基础上，详细对比分析采用上述两种方法模拟得到的建筑表面平均和脉动风压系数、绕流场湍流结构、风压系数概率密度分布特性等的差异，并着重从脉动风压非高斯特性角度进行探讨，检验采用上述两种方法模拟钝体建筑结构绕流的适用性和准确性。结果显示：在受来流直接作用的建筑迎风面，采用两种方法模拟的脉动风压基本都符合高斯特性；而在受分离流和尾流作用的侧风面和背风面，采用NSRFG方法能更好地反映建筑表面脉动风压的非高斯特性。极值风压分析表明，为了满足99.38%的保证率，CAARC标准模型迎风面极大与极小峰值因子需分别取为3.0和2.5，侧风面和背风面极大和极小峰值因子需分别取为2.5和4.0。

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小截面建筑干扰下的高层建筑气动力及风致响应研究

余先锋, 谢壮宁

建筑结构学报. 2022, 43(10): 105-110. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2020.0615

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上游来流经小截面施扰建筑可产生频率较高的漩涡，在较低的风速下会使受扰建筑发生涡激共振而受到较大的干扰作用。为此，通过同步测压风洞试验和风振响应计算，详细分析上游施扰建筑与下游受扰主建筑的截面宽度比为0.4时的受扰建筑基底气动弯矩、基底峰值弯矩响应以及结构顶部峰值加速度的干扰效应。结果表明：在B类和C类地貌风场下受扰建筑基底平均和脉动气动弯矩均表现为遮挡效应和弱放大效应，最大干扰系数仅为1.05；顺风向、横风向基底峰值弯矩响应和顶部峰值加速度的干扰效应都较基底平均和脉动气动弯矩的强；结构顶部峰值加速度的干扰效应明显强于基底峰值弯矩响应，其中在B类和C类地貌风场下的横风向峰值加速度均在串列位置(2b, 0)附近处呈现强放大效应，最大包络干扰系数分别为4.7和3.03。进一步对尾流涡激共振的干扰机理研究表明，基底峰值弯矩响应和结构顶部峰值加速度响应的放大效应干扰机理是一致的。对于受小截面施扰建筑影响的情况，仅分析气动力的干扰效应是不够的，必须考虑不同折算风速下的荷载响应包络干扰效应。

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某高度257 m公寓建筑的风效应及气动抗风措施

吴洁, 石碧青, 谢壮宁

建筑结构学报. 2022, 43(10): 111-118. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2021.0112

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采用高频底座测力天平技术，对位于华南沿海城市的一建筑综合体的两栋超高层建筑(主塔和副塔，其高度分别为300 m和257 m)进行了风洞试验，考察了在副塔立面不同位置角区实施不同局部修改(包括凹角、切角和阳台不封闭)时相临主塔和上游高215 m的酒店对副塔横风向效应的影响。结果显示，副塔单体情况下，50 a横风向峰值基底弯矩和10 a重现期最大峰值加速度分别达到10.08 GN·m和0.50 m/s²，综合体的建筑布局可使副塔的峰值基底弯矩和最大峰值加速度分别减少64%和54%，但上游的酒店可使副塔最大峰值加速度增加16%；只考虑综合体时，推荐的上部凹角和下部阳台不封闭方案可使副塔的最大横风向峰值基底弯矩和最大峰值加速度分别减少20%和15%；考虑所有周边建筑的干扰效应时，推荐方案可使10 a重现期的最大峰值加速度减少12%，且在1~10 a重现期风速作用下的平均减振效果为11%。

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上游干扰作用下高层建筑迎风面风压双峰分布特征数值模拟研究

何运成, 刘宇杰, 傅继阳, 梁启胜

建筑结构学报. 2022, 43(10): 119-128. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2021.0112

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在上游建筑干扰作用下，受扰高层建筑迎风面部分测点表现出正负压交替出现的现象，对应风压系数概率密度函数呈双峰分布特征。采用大涡模拟技术对上述现象进行数值模拟研究，并将模拟结果与风洞试验结果进行对比分析，以验证其有效性。研究结果表明，上游施扰建筑两侧的尾流脱落旋涡可演变成交替作用于受扰建筑迎风面的涡团，这些涡团与背景来流共同作用，在建筑表面形成正负压交替出现的风荷载。针对风压双峰分布特征，建立风压信号混合分布模型，该混合模型由与正压成分对应的高斯分布模型和与负压成分对应的广义极值分布模型组成，模型中的位置参数、尺度参数和权重都对整体风压分布特征有显著影响。相关研究可用于非高斯风压信号的极值评估及建筑围护结构风致破坏机理的分析。

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风荷载与地震耦合作用下超高层建筑的结构损伤与玻璃幕墙坠落研究

任重翠, 刘军进, 李建辉, 唐意, 严亚林, 王超,

建筑结构学报. 2022, 43(10): 129-140. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2021.0152

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超高层建筑服役周期长，在其全寿命周期内有可能遭受风和地震同时作用，需针对主体结构和玻璃幕墙受风、地震单独和耦合作用进行研究。基于结构高度为300.5 m超高层框架-核心筒结构，依据相关规范要求建立主体结构与玻璃幕墙整体有限元分析模型，根据场地条件选取3组三向地震动记录，并通过已完成的1∶440缩尺模型风洞试验获得10、50 a和100 a重现期的风压时程。采用非线性时程分析方法，研究风荷载、地震单独与耦合作用对主体结构和玻璃幕墙受力性能的影响。结果表明：玻璃幕墙对主体结构的影响较小，而主体结构对玻璃幕墙的影响则较大，其变形超过玻璃幕墙由荷载直接作用所产生的变形。在风荷载或地震单独作用下，主体结构的非线性响应和玻璃幕墙的破坏情况均随荷载强度增大而增大；在地震作用下，主体结构进入非线性状态后，结构顶点位移和层间位移角的增幅超过基底剪力的增幅，但低于峰值加速度的增幅；在风荷载作用下，主体结构处于弹性工作状态，基底剪力和倾覆弯矩随风压增大呈线性增长，但因变形响应特性不同，变形产生非线性增长，结构扭转效应增大；在风荷载与地震耦合作用下，主体结构和玻璃幕墙的非线性响应超出风荷载或地震单独作用的简单叠加，结构变形为单独作用简单叠加值的110%~134%。结构刚度变化较大的加强层及其邻近1~2层，侧风面负风压较大，玻璃幕墙容易破坏而坠落，设计时需注意加强。

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基于分层壳单元模型超大型冷却塔风致倒塌机制与失效准则

李文杰, 柯世堂, 杨杰, 吴鸿鑫, 王飞天

建筑结构学报. 2022, 43(10): 141-150. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2021.0141

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历史上超大型冷却塔风毁事件多次发生，国内外现行规范中缺乏超大型冷却塔风致倒塌机制与失效判别准则。以我国西北地区某在建高228 m的冷却塔为背景，建立分层壳单元模型，考虑塔筒的多尺度壁厚及配筋率变化，通过刚体测压风洞试验获取了冷却塔表面风荷载，结合增量动力分析法分析了典型风速下塔筒位移和内力响应，确定临界倒塌风速为83 m/s；基于节点失效前后von Mises应力变化规律提炼了冷却塔倒塌过程中3种内力重分布机制，结合塔筒喉部位移构建了结构变形失效准则。研究表明：采用分层壳单元模型可以有效模拟超大型冷却塔倒塌全过程，中心破坏区域扩散形成裂隙网，直至完全倒塌破坏；塔筒首个单元失效首先引发滑动面机制，随后以转动铰机制和滑移面机制为主进行内力重分布；当结构变形失效指标(喉部迎风面与背风面的相对水平位移与喉部直径之比)不小于1.5%时，超大型冷却塔失效倒塌。

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钢柱与钢板混凝土组合剪力墙耦合结构抗震性能试验研究

伍云天, 王星军, 王枭, 黄浩,

建筑结构学报. 2022, 43(10): 151-159. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2021.0286

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钢柱与钢板混凝土组合剪力墙耦合结构体系是由钢板混凝土组合剪力墙及其两侧的钢柱通过钢连梁连接而成。该体系能够拓展“连梁-墙肢”耦合体系的应用范围，两侧钢柱“拉-压”力偶参与承担倾覆力矩，使得单肢墙体亦能获得双重抗震设防机制的保护。为研究钢柱与钢板混凝土剪力墙耦合结构体系的双重抗震机制，设计并制作一个耦连比0.45、缩尺比1/4的5层钢柱与钢板混凝土剪力墙耦合结构试件，对其进行低周往复加载试验，从滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、延性、损伤特征等方面研究了该结构的抗震性能。基于ABAQUS有限元分析软件，对试验进行模拟。试验与分析结果表明：钢柱与钢板混凝土组合剪力墙耦合结构的顶层钢连梁及墙体分别在顶层侧向位移为21、65 mm时达到屈服状态，当顶层侧向位移为102 mm时，墙体底部形成塑性铰耗能，钢柱与钢板混凝土组合剪力墙达到预定的屈服顺序和破坏模式，实现了钢连梁单肢剪力墙的双重抗震防线，发挥了联肢剪力墙的耦合机制。

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填充墙外廊式RC框架结构倒塌振动台试验研究

杨伟松, 陶柱, 郭迅, 许卫晓, 张纪刚

建筑结构学报. 2022, 43(10): 160-171. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2020.0716

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为研究外廊式RC框架结构体系中填充墙对结构抗地震倒塌性能的影响，以汶川地震中倒塌的漩口中学教学楼为原型，进行了一个缩尺比例为1∶4的外廊式框架结构模型振动台试验，得到了结构地震倒塌的全过程现象和破坏倒塌机制。试验结果表明：模型结构在振动台上的倒塌始于结构底层教室侧纵向框架柱的破坏，该侧框架柱破坏位置集中在柱端和半高填充墙位置处，形成明显塑性铰；之后，纵向另外两榀框架柱相继失效，造成结构底层率先倒塌，继而产生更大范围的逐层连续倒塌，与实际震害的倒塌模式基本一致。进一步利用ABAQUS有限元软件，建立了有无填充墙外廊式框架结构的数值模型，进行了底层柱剪力和塑性铰分布情况分析，结果表明，半高填充墙对柱的约束效应对结构损伤分布和破坏机制产生较大影响，建议在设计中应考虑填充墙的刚度，避免半高填充墙与柱的硬连接布置。

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可更换双槽形Q235耗能梁段钢框筒子结构抗震性能试验研究

关彬林, 连鸣, 苏明周, 程倩倩, 张浩

建筑结构学报. 2022, 43(10): 172-186. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2020.0536

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为改善传统钢框筒结构延性差和震后修复困难的问题，提出了带双槽形腹板螺栓连接可更换剪切型耗能梁段的钢框筒结构(SFTS-RSLs)。为研究SFTSRSLs的抗震性能和耗能梁段的可更换能力，对2种耗能梁段长度(400 mm和280 mm)的2/3缩尺单跨双半层SFTS-RSLs子结构进行两阶段拟静力试验；基于耗能梁段腹板的往复拉压试验标定混合强化模型参数；基于两子结构加载阶段Ⅱ的试验结果验证了子结构试件有限元模型的有效性，并对耗能梁段转动能力受耗能梁段长度和加固板的影响进行分析。结果表明：长度分别为400 mm和280 mm的双槽形Q235耗能梁段的可更换最大层间位移角分别为0.32%、0.27%；超强系数均大于Popov等建议的1.5，塑性变形能力均满足美国规范ANSI/AISC 341-16的要求；替换耗能梁段可以使子结构性能接近初始水平；设短双槽形耗能梁段的子结构延性、累积耗能相比设长耗能梁段的子结构的明显降低；子结构破坏模式为双槽形耗能梁段加劲肋倒角处的焊缝裂缝扩展延伸引起的腹板撕裂；建议取双槽形耗能梁段长度与柱距之比为0.14~0.23，并应考虑连接处布置耗能梁段加固板。

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开洞波形钢板剪力墙受剪承载力及耗能能力分析

王威, 孙壮壮, 罗麒锐, 王冰洁, 林忠良

建筑结构学报. 2022, 43(10): 187-198. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2021.0006

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为明确波形钢板剪力墙不发生屈曲的界限条件并分析开洞对其承载力及耗能能力的影响，基于波形钢板剪切屈曲理论推导其屈曲应力计算式，并采用数值分析及变形等级划分方法得到约束刚度比取值范围，由此提出波形钢板剪力墙不发生屈曲的界限条件为屈曲应力大于剪切屈服应力且约束刚度比大于3。通过对比开洞模型的变形等级计算参数，验证界限条件对开洞波形钢板墙的适用性，建立有限元模型研究钢板墙高宽比、钢板厚度、开洞率、洞口高宽比及洞口位置对波形钢板墙承载力及耗能能力的影响。结果表明：钢板高宽比越小、板厚越大，开洞对其承载力及耗能能力的削弱程度越大，洞口高宽比在0.33~0.5之间时开洞波形钢板墙的承载力及耗能最大，中心开洞时的最小。基于波形钢板剪力墙全截面剪切屈服的受力机理对其受剪承载力和塑性耗能计算式进行推导，并通过拟合得到考虑洞口参数影响的开洞波形钢板剪力墙受剪承载力及耗能折减系数计算式；通过9组不开洞模型和30组不同洞口尺寸及位置的开洞模型对计算式的有效性进行验证。结果表明计算值与模拟值的误差均在15%以内，适用于满足无屈曲界限条件的开洞波形钢板剪力墙。

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双波纹钢板混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

陈宗平, 周济, 莫琳琳, 廖浩宇, 唐际宇,

建筑结构学报. 2022, 43(10): 199-213. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2021.0164

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为研究钢板类型、墙体连接件、轴压比以及剪跨比对双波纹钢板混凝土组合剪力墙抗震性能的影响，设计并完成了15个双钢板混凝土组合剪力墙（13个波纹钢板试件、2个平钢板试件）的拟静力试验，观察了试件的破坏过程，获取了应变分布数据，分析了各变化参数对双钢板混凝土组合剪力墙抗震性能指标的影响规律。试验结果表明：与横向波纹双钢板混凝土组合剪力墙相比，竖向波纹双钢板混凝土组合剪力墙的承载力更高，承载力及刚度退化更为缓慢，延性更好；在承载力接近的情况下，双波纹钢板混凝土组合剪力墙的延性与耗能均显著优于平钢板的；设置连接件导致双钢板混凝土组合剪力墙的初始刚度降低，使其破坏阶段的承载力退化减缓，且小剪跨比时设置连接件可有效提升双钢板混凝土组合剪力墙的承载力和延性，防止其发生面外破坏；试验中增大轴压比可显著提升双钢板混凝土组合剪力墙的承载力、初始刚度和耗能能力，但双钢板混凝土组合剪力墙的承载力及刚度退化速率增快，延性变差；增大剪跨比将显著降低双钢板混凝土组合剪力墙的承载力和初始刚度，对延性和耗能能力影响并不显著；采用全截面塑性理论进行双波纹钢板混凝土组合剪力墙正截面承载力计算，试验结果与计算值吻合良好。

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端部配置无黏结钢筋的钢板混凝土组合剪力墙抗震性能

董宏英, 孙亮, 曹万林, 赵洋, 梁旭

建筑结构学报. 2022, 43(10): 214-224. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2021.0145

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为了提高钢板混凝土组合剪力墙的抗震性能和可恢复性能，提出一种端部配置无黏结钢筋的钢板混凝土组合剪力墙，通过无黏结高强钢筋为墙体提供恢复力。进行了4个剪跨比2.28的钢板混凝土组合剪力墙低周反复荷载试验，分析了端部配置无黏结高强钢筋对试件的破坏形态、滞回特性、承载力、变形能力、刚度退化、耗能能力和可恢复性能的影响。试验结果表明：端部配置无黏结钢筋的钢板混凝土组合剪力墙最终发生压弯破坏，破坏截面应变基本符合平截面假定；端部配置无黏结高强钢筋提高了钢板混凝土组合剪力墙的承载力、变形能力、初始刚度和耗能能力；在内置钢板混凝土组合剪力墙端部配置无黏结高强钢筋可减轻受压区混凝土的破坏程度，减小墙体残余变形和裂缝宽度，具有较好的可恢复性能。给出了端部配置无黏结钢筋钢板混凝土组合剪力墙的水平承载力计算方法，计算结果与试验结果符合较好，误差在15%以内。

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GFRP筋混凝土梁柱组合体抗震性能试验研究

杨丹, 贾彬, 郭瑞

建筑结构学报. 2022, 43(10): 225-236. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2020.0763

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为提高RC框架结构震后可恢复性，采用GFRP筋替代钢筋应用于混凝土梁柱结构中。以配箍率、轴压比、混凝土强度为变量对梁柱组合体开展了拟静力试验研究。试验中共对8个GFRP筋混凝土梁柱组合体、1个RC梁柱组合体进行了测试，比较了GFRP筋与普通钢筋混凝土梁柱组合体的变形和破坏过程，对比分析了各梁柱组合体的滞回曲线、承载能力、残余位移、能量耗散以及钢筋的应变分布等。试验结果表明：GFRP梁柱顶点残余位移显著下降，较RC柱顶残余位移降低60%左右，但其耗能能力低于RC梁柱节点的；在往复荷载作用下，GFRP筋混凝土梁柱框架破坏符合“强柱弱梁”特征，能够承受较大侧向位移，其在达到5.5%位移角时仍未表现出脆性破坏特征；GFRP筋梁柱组合体承载能力、耗能能力和纵筋利用率随着配箍率、混凝土强度的增加而增大。此外，综合考虑配箍率、轴压比、混凝土强度对GFRP筋梁柱节点核心区受剪性能的影响，提出了该种节点核心区受剪承载力计算方法，并基于国内外相关试验数据对其进行了验证。结果表明，提出的计算式能有效计算GFRP筋梁柱节点核心区受剪承载力。

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腹板加劲冷弯薄壁拼合H形钢压弯构件畸变性能试验研究

何子奇, 杨光, 周绪红, 彭赛清

建筑结构学报. 2022, 43(10): 237-248. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2021.0207

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为研究偏心荷载作用下拼合构件的畸变屈曲性能，并评估现行中美规范计算方法适用性，对22个腹板V形加劲及开孔的冷弯薄壁拼合H形钢柱进行受压性能试验，得到了不同柱长、不同开孔位置及个数、不同偏心距以及绕强轴和弱轴弯曲方向的拼合构件的破坏模式和承载力。试验结果表明：所有腹板V形加劲及开孔的冷弯薄壁拼合H形钢柱均发生了畸变屈曲或以畸变为主的相关屈曲，畸变半波的分布受孔洞和加劲的影响；绕强轴和绕弱轴偏心方向及偏心距大小对承载力有显著影响。基于现行中美规范计算方法对腹板V形加劲及开孔的冷弯薄壁拼合H形钢柱承载力进行研究，结果表明：计算绕强轴压弯承载力时，按GB 50018—2002《冷弯薄壁型钢结构技术规范》、JGJ/T 421—2018《冷弯薄壁型钢多层住宅技术标准》以及美国NAS100-16的承载力公式计算结果均偏于安全；计算绕弱轴压弯承载力时，试验结果与按GB 50018—2002和美国NAS100-16的承载力公式计算结果的比值平均值为1.16、1.15，偏于安全且较为合理，与按JGJ/T 421—2018的计算结果的比值平均值为1.66，较为保守，建议拼合构件的双肢可靠连接时，按拼合整体截面计算绕弱轴稳定承载力。

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高强H形钢混凝土组合柱偏心受压性能试验研究

王钧, 孙文泽, 赵金友, 苏宇, 王欣然

建筑结构学报. 2022, 43(10): 249-258. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2021.0109

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为研究高强H形钢混凝土组合柱的偏心受压性能以及验证采用国内外相关规范计算此类构件承载力的可行性，进行了1∶3缩尺的10根内置Q460、Q690高强H形钢混凝土组合柱与2根内置Q235普通H形钢混凝土组合柱的偏心受压试验，研究型钢钢材牌号、相对偏心距、含钢率与箍筋间距对组合柱偏压承载力与延性的影响。研究结果表明：当型钢钢材牌号由Q235提升至Q460、Q690时，组合柱的承载力和延性均有明显提升，型钢钢材牌号为Q690的组合柱承载力提高幅度略高于Q460的，其位移延性系数提高幅度明显高于Q460的；增大相对偏心距和含钢率可显著提升高强H形钢混凝土组合柱的延性；较小箍筋间距有利于充分发挥Q690高强H形钢的材料性能。将试验结果与按我国JGJ 138—2016《组合结构设计规范》、欧洲EN 1994-1-1:2004以及美国ANSI/AISC360-16得到的型钢组合柱偏压承载力计算结果进行对比。结果表明，按EN 1994-1-1:2004、ANSI/AISC360-16得到的高强H形钢组合柱偏压承载力计算结果与试验结果相差较大，总体上偏于保守；按JGJ 138—2016的计算结果与试验结果相差较小，当相对偏心距为0.2时计算结果总体上偏于安全，相对偏心距为0.6时偏于不安全。

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矩形钢管混凝土壁板的屈曲后强度

孙立鹏, 刘永健,

建筑结构学报. 2022, 43(10): 259-273. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2021.0355

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为研究矩形钢管混凝土壁板的屈曲后强度，根据平板的弹塑性屈曲理论并考虑残余应力的影响，确定了板件发生塑性屈曲、弹塑性屈曲和弹性屈曲的正则化界限宽厚比。采用试验验证的有限元模型进行了宽厚比为20~150、钢材屈服强度为275~960 MPa的矩形钢管混凝土壁板局部屈曲分析，以界限宽厚比为控制点，根据有限元结果拟合出了矩形钢管混凝土壁板的有效宽度计算式。研究结果表明：弹性屈曲板件的屈曲后强度提高程度显著高于弹塑性屈曲板件；屈曲后强度的提高程度与钢材屈服强度无明显相关性；与无面外约束钢板相比，混凝土的单侧约束作用可使板件的屈曲后强度普遍提高约50%；提出的矩形钢管混凝土壁板的正则化界限宽厚比和有效宽度计算式与试验结果吻合较好，有效宽度试验值比所提公式计算值平均增大7.2%，标准差为0.091。

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圆端形椭圆钢管T形相贯节点轴压性能试验研究与承载力计算

王静峰, 陶书庆, 沈奇罕, 胡子明

建筑结构学报. 2022, 43(10): 274-284. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2021.0155

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圆端形椭圆钢管是一种融合圆形和矩形截面特征优势的构件，其圆端部分可以提供良好约束，矩形部分可实现快捷连接，在桁架结构中有着良好的应用前景，然而目前尚缺乏有关圆端形椭圆钢管相贯节点的受力性能研究。为此，通过对13根圆端形椭圆钢管T形相贯节点开展轴压性能试验，研究相贯类型、主支管径比、主支管夹角和是否填充混凝土等对其破坏模式、承载力、初始刚度和延性等力学性能的影响，明确圆端形椭圆钢管T形相贯节点在支管受压作用下相较圆形或矩形钢管相贯节点的承载特征差异，揭示相贯节点的受力机理，提出圆端形椭圆钢管相贯节点的轴压承载力计算式。研究结果表明，圆端形椭圆钢管T形相贯节点表现出良好的轴压性能；支管与主管圆弧段连接的相贯节点轴压承载力分别为圆形或矩形钢管相贯节点的1.07~1.66倍，具有明显的承载优势；主管填充混凝土可使圆端形椭圆钢管T形相贯节点的轴压承载力和初始刚度分别提高75.5%~103.4%和11.9%~60.6%；通过试验结果验证，提出的轴压承载力计算式可较准确地评估圆端形椭圆钢管T形相贯节点的轴压承载力。

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GFRP管夹层灌浆修复锈蚀圆钢管T形节点受压性能研究

左文康, 常鸿飞, 李照伟, 夹硕勋, 夏军武,

建筑结构学报. 2022, 43(10): 285-294. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2021.0013

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为研究GFRP管夹层灌浆修复锈蚀钢管节点的受压性能，改变支主管直径比、锈蚀率及修复构造，完成8个T形圆钢管节点的支管轴向受压静力加载试验。通过对主管加速锈蚀及GFRP管夹层进行灌浆修复，实测各钢管节点的破坏模式、荷载变形曲线和荷载应变曲线，分析节点受压承载力和初始刚度。结果表明：质量损失10%的主管锈蚀会使T形圆钢管节点受压承载力下降近20%，但未改变节点的失效模式；主管GFRP管夹层灌浆修复使锈蚀T形圆钢管节点的受压承载力提高100%左右，且较未锈蚀对比T形圆钢管节点可提高约70%；GFRP外管的约束作用是提升节点受压性能的关键，采用无约束作用的PVC外管会使灌浆层过早开裂并剥离，修复效果一般；主管焊接连接键可以增强钢管与灌浆夹层之间的锚固，其对PVC管夹层灌浆修复锈蚀节点的提升作用更明显，但对有GFRP约束修复T形圆钢管节点的贡献很小。建立并验证了各类T形圆钢管节点的有限元模型，揭示未修复节点主管塑性化变形失效机制，以及GFRP管夹层灌浆的约束作用对于锈蚀节点受压性能的提升机理。

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索结构中销轴耳板连接破坏形式及承载力研究

陈志华, 刘琦, 刘红波, 于敬海, 钱思卿

建筑结构学报. 2022, 43(10): 295-306. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2020.0718

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销轴耳板连接是索结构节点常用的连接形式，然而现阶段针对销轴耳板连接的破坏性试验研究相对较少，其破坏机理尚未明确。为探究销轴耳板连接的破坏形式和承载力，设计7个销孔直径为45 mm，端距与边距比值不同的足尺销轴耳板连接试件，并进行拉力破坏性试验。采用有限元软件ABAQUS对其受力性能进行数值模拟，模拟得到的破坏形式与承载力同试验结果基本一致，验证了有限元方法的正确性。基于有限元模型对销轴耳板连接进行参数化分析，研究销孔直径(93、136 mm)、耳板端距(0.5~4倍销孔直径)、耳板边距(0.5~1.5倍销孔直径）等参数对销轴耳板连接破坏形式和承载力的影响，结果表明耳板端距和边距是影响销轴耳板连接破坏形式和承载力的主要因素。通过理论推导和线性拟合的方法得到了孔壁承压破坏、净截面拉断破坏、端部截面剪切破坏下的承载力计算式。通过算例对比分析提出的设计方法与我国GB 50017—2017《钢结构设计标准》、欧洲BS EN 1993-1-8、美国AISC 360-10在相同设计荷载下设计销轴耳板连接时尺寸的差异，并对我国GB 50017—2017《钢结构设计标准》的改进和完善提出相关建议。

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方钢管柱可拆卸螺栓拼接节点轴向力学性能研究

范俊伟, 杨璐, 王元清, 班慧勇,

建筑结构学报. 2022, 43(10): 307-319. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2021.0194

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为研究采用特殊三角盒装置固定螺母的单边拧紧高强度螺栓的闭口截面方钢管柱-柱拼接节点轴向力学性能，设计制作了5个节点，并对其进行轴向受拉和受压加载试验，得到节点变形、承载力等力学性能，并与按GB 50017—2017《钢结构设计标准》计算的承载力进行对比分析；对部分节点进行承载能力极限状态之后的可拆卸性能分析。在验证有限元模型准确性和有效性的基础上，采用ABAQUS有限元软件对节点的受力性能进行数值模拟分析，研究拼接区高强度螺栓拉力和板件接触面摩擦力的变化规律。结果表明：采用特殊三角盒装置固定螺母的单边拧紧高强度螺栓的闭口截面方钢管柱拼接节点构造简单、安装方便、易于拆卸，抗滑移承载能力和极限承载能力良好；受拉承载能力极限状态后高强度螺栓的拉力与板件间摩擦力损失相对较大；单边拧紧高强度螺栓的闭口截面方钢管柱-柱拼接节点承载力仍可按GB 50017—2017中的承载力计算式进行计算。

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波纹钢板纵向接缝环槽铆钉连接与高强度螺栓连接受剪性能试验研究

苏明周, 诸成豪, 张辰茜, 王萌萌

建筑结构学报. 2022, 43(10): 320-331. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2021.0353

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与高强度螺栓连接相比，环槽铆钉连接具有预紧力不易损失、耐久性好等优势，具有替代高强度螺栓用于波纹钢板纵向接缝的可行性。为便于实际工程应用，需要对其受剪性能进行研究。以波形、板厚与连接件个数为参数设计了6组36个波纹钢板纵向接缝的轴压试验，包括两组单波波纹钢板环槽铆钉连接接缝、两组四波波纹钢板环槽铆钉连接接缝以及两组四波波纹钢板高强度螺栓连接接缝。波纹钢板波形尺寸分别为150 mm×50 mm、380 mm×140 mm，板厚分别为6、7 mm和8 mm。同时考虑波形和铆钉直径的影响，对四种连接形式的32个环槽铆钉进行了预紧力试验。主要从预紧力和受剪承载力两方面对两种连接形式进行了对比，并研究了钉群效应对于环槽铆钉连接纵向接缝承载力的影响。结果表明：强度等级相同的环槽铆钉预紧力明显高于高强度螺栓预紧力，环槽铆钉接缝在试验加载过程中未出现类似于高强度螺栓接缝的预紧力损失、连接松动现象，前者具有更大的受剪承载力和更好的延性。按JGJ 99—2015《高层民用建筑钢结构技术规程》计算波纹钢板环槽铆钉连接纵向接缝承载力偏于保守。考虑钉群效应的影响，建议采用JGJ 99—2015计算孔壁承压承载力时乘以1.4的增大系数，计算环槽铆钉受剪承载力时乘以1.1的增大系数。

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基于盲孔法的高强焊接圆钢管表面残余应力试验研究

赵卫平, 王振兴, 陈佳麟, 吴丽丽, 朱彬荣

建筑结构学报. 2022, 43(10): 332-342. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2021.0271

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为研究高强焊接圆钢管残余应力分布模式，基于盲孔法对21个高强焊接圆钢管的5个外表面、1个端部内表面纵向残余应力分布进行测量；对盲孔法应变释放系数A、B进行平面试验及平面有限元标定，验证有限元标定的可靠性；进行柱面有限元标定并依据形状改变比能修正法对试验测量结果进行塑性修正，提出埋弧焊接、高频焊接圆钢管外表面纵向残余应力分布模型。研究结果表明：柱面有限元模型可弥补应变计弧面形状造成的误差，与平面试验标定结果相比，对于截面规格为φ325×8的埋弧焊接圆钢管标定系数A误差可达6.1%，对于截面规格为φ356×10的埋弧焊接圆钢管，标定系数B误差可达5.0%；与平面有限元模型标定结果相比，由柱面标定得到的应变释放系数A随直径增大而减小、系数B随直径增大而增大，并逐步趋近于平面标定结果。沿着焊接方向1/4、1/2、3/4柱高截面最大纵向残余应力数值相近，最大残余拉、压应力分别为0.96fy、-0.27fy。高频焊接圆钢管端部内表面与外表面残余应力分布模式不同，外表面以残余拉应力为主且最大为0.46fy，内表面以残余压应力为主且最大为-0.37fy。提出的纵向残余应力分布模型与实测数据吻合较好。

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2022年, 第43卷, 第10期　刊出日期：2022-10-08

建筑结构学报

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