建筑结构学报

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邢佶慧,柳旭东,范锋,沈世钊

建筑结构学报. 2004, 25(06): 1-8.

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本文通过对一单层柱面网壳缩尺模型进行小幅值正弦波扫频和不同强度的地震模拟振动台试验,系统研究了单层网壳结构自振特性、弹性及弹塑性抗震性能,观察其塑性发展过程和破坏特征,并采用ANSYS软件对试验结果进行了进一步的分析和验证。研究表明,网壳结构频谱密集,地震响应复杂,水平与竖向位移响应同一量级;强震作用下仍具有良好的抗震性能和较大的安全储备;破坏前经历较充分的塑性发展过程,破坏的真正原因是结构塑性发展和位形变化的交互作用;同时,试验数据与ANSYS的理论计算结果吻和较好,说明采用数值模拟方法对网壳这类复杂结构进行破坏机理的研究具有重要意义。

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葵花型索穹顶初始预应力分布的简捷计算法

董石麟,袁行飞

建筑结构学报. 2004, 25(06): 9-14.

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葵花型索穹顶是美国工程师LEVY和JING在GEIGER设计的肋环型索穹顶基础上开发的一种新型穹顶,并应用于1996年亚特兰大奥运会主赛馆的屋盖结构———乔治亚穹顶。由于索穹顶结构的刚度由预应力提供,根据结构初始几何形状、构件的关联关系(拓扑)确定形成一定刚度的初始预应力是索穹顶设计首先要解决的问题。本文针对葵花型索穹顶结构提出了确定初始预应力分布的简捷计算法。该法从节点平衡关系入手,推导了不设和设有内环的葵花型索穹顶预应力杆内力一般性的计算公式。对特定参数的索穹顶结构还给出了内力计算用表。计算结果表明,随矢跨比增加,葵花型索穹顶的脊索、斜索和环索内力减小,竖杆内力增加;对应相同矢跨比,设有内环的葵花型索穹顶结构各类相应杆件内力比不设内环的内力小得多。

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不同控制策略下安装磁流变阻尼器的模型结构振动台试验与分析

李忠献,姜南,徐龙河,周云

建筑结构学报. 2004, 25(06): 15-21.

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本文对不同控制策略下安装有磁流变(MR)阻尼器的模型结构进行了振动台试验和分析。文中首先介绍了经典最优控制(COC)、瞬时最优控制(IOC)和线性二次高斯最优控制(LQG)等三种控制算法,然后对一首层安装有最近设计制造的MRF-04K型的MR阻尼器的、1/3比例的三层钢框架模型,进行了在两种被动控制和三种半主动控制等不同控制策略下的振动台试验,最后对模型结构地震反应的控制效果以及不同控制策略对控制效果的影响和控制稳定性进行了分析。研究表明,安装有MRF-04K阻尼器的结构控制系统具有良好的控制效果,无论是被动控制还是半主动控制,模型结构各层相对位移峰值均减小了45%左右,其均方根值均减小了70%左右,加速度反应峰值均减小了30%左右,其均方根值均减小了75%左右,从而验证了MRF-04K阻尼器是结构控制工程应用的一种理想的控制装置;研究还表明,在三种半主动控制策略中,基于LQG算法的半主动控制仅需模型结构的加速度反应的反馈信息,比基于IOC算法和COC算法的半主动控制

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建筑结构学报. 2004, 25(06): 21-21.

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预制高强混凝土结构后浇整体式梁柱组合件抗震性能试验研究

赵斌,吕西林,刘海峰

建筑结构学报. 2004, 25(06): 22-28.

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采用足尺模型对比试验方法,对高强混凝土后浇整体式梁柱组合件和高强钢纤维混凝土后浇整体式梁柱组合件在低周反复荷载作用下的开裂破坏形态、滞回特性、骨架曲线、延性性能、强度与刚度退化特性、耗能能力、节点核心区域的剪切变形、梁端塑性铰与柱端的转动变形等进行了系统研究。结果表明:预制高强混凝土结构后浇整体式梁柱组合件与现浇高强混凝土结构梁柱组合件具有相同的抗震能力,采用高强钢纤维混凝土浇筑预制混凝土结构后浇节点,可以减小节点区域箍筋用量,改善节点承载性能。本文还给出了钢纤维混凝土节点开裂强度的简化计算公式,计算结果与试验结果吻合良好。

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矩形钢管混凝土柱与钢梁半刚性节点的抗震性能试验研究

宗周红,林于东,林杰

建筑结构学报. 2004, 25(06): 29-36.

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本文进行了两种矩形钢管混凝土柱与钢梁半刚性连接节点———加劲端板(SEP)连接节点与双T板(DST)连接节点在柱端低周反复荷载作用下的拟静力试验,目的在于了解这两类节点在不同轴压比下的滞回性能、强度与刚度退化、延性与破坏机制。并与常规焊接翼缘板(WFP)连接节点作了比较。结果表明:不同轴压比对节点转动有一定的影响,加劲端板(SEP)连接节点与双T板(DST)连接节点具有良好的转动延性与耗能能力。

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无粘结预应力混凝土平板-T形中柱节点抗震性能试验研究

蔡健,李光星,李璟,吴源青

建筑结构学报. 2004, 25(06): 37-43+74.

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在6个1:1.5缩尺无粘结预应力混凝土平板-T形中柱节点试件的试验基础上,本文对各试件在低周反复荷载作用下的受力过程和破坏特性进行描述,分析了无粘结预应力钢筋应力增量变化特点、板暗梁面筋和节点区附近板暗梁箍筋的应力变化特点,对比了T形柱不同截面参数和不平衡弯矩不同加载方向对该节点抗震性能和不平衡弯矩分配的影响,对该节点的抗震性能进行了评价。试验结果表明,节点的不平衡弯矩主要靠板的弯曲作用来传递,T形柱腹板长度c1对节点的抗震性能和不平衡弯矩分配系数等方面具有决定作用。文中采用隔离体方法对板柱节点进行受力分析,推导了节点剪力传递弯矩系数的计算公式,提出了节点理论抗弯承载力的计算方法。试验结果对工程设计有一定的参考价值。

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底层大空间带暗支撑剪力墙结构振动台试验研究

张建伟,曹万林,田宝发,候光瑜,韩宁

建筑结构学报. 2004, 25(06): 44-51.

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进行了2个1/8缩尺的底层大空间部分框支剪力墙结构模型(其中一个模型的两片落地剪力墙配有暗支撑)的振动台试验,试验结构经历了弹性阶段、开裂直至破坏全过程,研究了结构在各个阶段的动力特性变化及动力反应,比较了两个结构模型的破坏形态,进行了弹性和非线性有限元时程反应分析。试验及分析结果表明,在混凝土开裂前的弹性阶段,带暗支撑剪力墙结构的抗震性能与普通剪力墙结构基本相同;在混凝土开裂后的弹塑性阶段,带暗支撑剪力墙结构的结构抗力明显大于普通剪力墙结构的结构抗力,带暗支撑剪力墙结构模型的底层最大层间位移反应比普通剪力墙结构模型的底层最大层间位移反应显著减小,带暗支撑剪力墙与普通剪力墙的破坏形态不同,带暗支撑剪力墙底部塑性铰区的高度显著大于普通剪力墙底部塑性铰区的高度。

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基础隔震结构高宽比限值研究

祁皑,范宏伟

建筑结构学报. 2004, 25(06): 52-58.

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本文研究目的是得到隔震结构在各种工况下的高宽比限值,这对隔震结构设计是必要的。橡胶隔震支座不能产生拉应力和隔震支座压应力不超过容许值是保证隔震结构在强震中不产生倾覆的充分条件。基于这两个条件,本文推导了隔震结构高宽比限值的显式并给出了针对不同建筑类别、不同设防烈度、不同场地条件和不同隔震层阻尼比的高宽比限值。在支座的轴力计算中,考虑了水平地震作用、竖向地震作用和重力荷载代表值的共同影响以及荷载的最不利组合。研究发现,当控制条件为支座不产生拉应力时,高宽比限值随隔震结构周期的增加而增加;当控制条件为支座压应力不超过容许值时,高宽比限值随隔震结构周期的增加而减小。因此,存在一个临界周期使高宽比限值取得极大值。研究还发现,存在一个最大的隔震结构周期使高宽比限值等于零或隔震层位移超过容许值。将隔震结构的周期与临界周期和最大隔震周期比较,就可以得到相应高宽比限值的表达式。

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约束钢管混凝土柱的开发研究(英文)

肖岩,何文辉,毛小勇

建筑结构学报. 2004, 25(06): 59-66.

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本文提出了一种更适合抗震设计的新型钢管混凝土体系———约束钢管混凝土柱体系。它建立在清楚的力学概念基础上,其设计着眼于在可能出现塑性铰的部位附加横向约束以控制钢管的局部屈曲和更有效地约束混凝土。这一新型钢管混凝土柱体系兼具了钢管混凝土及套管混凝土柱两者的优点,克服了传统钢管混凝土柱的抗震缺陷,为抗震地区的高层结构和桥梁设计提供了理想的选择。在本研究的第一阶段,作者们对FRP约束的圆钢管柱和钢板约束的方钢管柱进行了模拟地震力的加载试验。其结果验证了约束钢管混凝土柱的良好抗震性能。

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密肋复合墙体受力机理及抗震性能试验研究

姚谦峰,黄炜,田洁,丁永刚

建筑结构学报. 2004, 25(06): 67-74.

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密肋复合墙体是密肋壁板结构体系的主要受力构件,其受力特点与抗震性能不同于普通的混凝土构件,是密肋壁板结构体系计算理论与设计方法研究的基础核心。本文通过对密肋复合墙体在水平低周反复荷载作用下的试验研究,介绍墙体的主要破坏形态和破坏过程;分析墙体的受力特点;探讨墙体的承载能力、延性、耗能等抗震性能;提出墙体的恢复力模型。试验结果表明:墙体的破坏模式主要分为剪切型破坏、弯曲型破坏、剪切滑移型破坏、复合型破坏,其中剪切型破坏属于密肋复合墙体合理的破坏模式;墙体的破坏过程大体可分为弹性阶段、弹塑性阶段、破坏阶段,其对应不同的力学模型;墙体中肋梁、肋柱与内部填充砌块、墙板与外框具有良好的共同工作特性;墙体的恢复力模型可以采用退化四线型。研究表明:密肋复合墙体是一种轻质、高强、节能、抗震性能良好的结构受力构件。

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FRP约束钢筋混凝土圆柱力学性能的试验研究

陶忠,于清,韩林海,滕锦光,林力

建筑结构学报. 2004, 25(06): 75-82+87.

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以长细比和偏心率为变化参数,共进行了16个圆形截面钢筋混凝土柱试验,其中8个试件在环向包裹了FRP(纤维增强复合材料),另8个试件未包裹FRP,以作力学性能对比。试验结果表明,由于FRP的约束作用,包裹FRP试件较相应未包裹FRP试件的承载力提高14%～68%,同时延性也有不同程度的提高,证明FRP约束对提高钢筋混凝土柱(包括长柱及偏压柱)力学性能的有效性。最后,提供了环向包裹FRP后圆形截面钢筋混凝土柱承载力计算方法,计算结果和试验结果基本吻合。

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双向偏压钢筋混凝土异形构件截面分析的简化方法

叶英华,焦俊婷

建筑结构学报. 2004, 25(06): 83-87.

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为便于双向偏压作用下异形钢筋混凝土构件截面分析,本文提出了新的简便可行的截面积分方法。该方法将截面混凝土划分成若干三角块,用高斯积分法求每个三角块的刚度,之后所有三角块刚度求和得到截面混凝土的刚度。用该方法对异形(L、T、十形)截面进行了极限承载力分析,分析结果与试验数据吻合很好。还分析了荷载角、轴压比、配筋率和混凝土强度等因素对双向偏压作用下的L形截面承载力的影响。

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纤维高强混凝土抗剪性能的试验研究

高丹盈,朱海堂,汤寄予

建筑结构学报. 2004, 25(06): 88-92+98.

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通过84根尺寸为100mm×100mm×400mm的高强混凝土、钢纤维高强混凝土、聚丙烯纤维高强混凝土试件在剪切荷载作用下的抗剪试验,研究了纤维类型和纤维体积率(掺量)对高强混凝土抗剪强度及在剪切荷载作用下变形性能的影响。结果表明,纤维的加入有效地改善了高强混凝土的抗剪强度及变形性能。初裂抗剪强度和变形、极限抗剪强度和变形以及抗剪韧性均随纤维体积率(掺量)的增加而增大,试件破坏时能保持完整性。根据试验结果,建立了钢纤维高强混凝土及聚丙烯纤维高强混凝土抗剪性能的剪力传递模型和数学表达式。

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建筑围护结构的温度场数值模拟

李红梅,金伟良,叶甲淳,王有为

建筑结构学报. 2004, 25(06): 93-98.

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本文综合分析了影响建筑围护结构温度场的各种因素:太阳辐射、空气对流以及天空辐射、地表环境辐射、自身辐射等,采用有限元数值模拟方法,结合某混凝土小型空心砌块建筑温度场实测资料,对屋面和墙体进行了典型日变化温度场的数值模拟,与实测结果吻合较好;同时与室外综合温度法的计算结果进行对比,证明综合考虑多种影响因素进行温度场计算更加合理。

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混凝土小型空心砌块建筑温度场现场跟踪监测研究

叶甲淳,金伟良,邹道勤

建筑结构学报. 2004, 25(06): 99-107.

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为解决小砌块建筑的温度裂缝问题,我们对杭州市一小砌块试点建筑进行了为期近一年的现场跟踪监测研究。监测内容包括屋面和墙体的温度、墙体位移、墙体应力及墙体裂缝。本文主要介绍温度场的跟踪监测研究。研究表明对于砌块砌体结构只需考虑沿墙体和屋面厚度方向的一维温度场;小砌块建筑的日温度变化与天气情况紧密相关,晴天变化剧烈,阴雨天变化缓慢;日平均温度从夏季到冬季逐渐降低,日温差随季节变化不明显;日温差变化符合对数正态分布和极值I型分布。结合现场实测的温度参数进行了试点建筑的温度效应有限元分析。实测及计算结果表明,小砌块建筑顶层端开间的各墙体易开裂,需要采用构造柱、芯柱及圈梁等的加强措施。

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单角钢压杆的屈曲及稳定计算

郭兵

建筑结构学报. 2004, 25(06): 108-111.

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在钢结构工程中经常采用等边或不等边单角钢作为轴心受压构件,现行钢结构设计规范(GB50017—2002)提供了等边单角钢压杆的截面类别及稳定计算方法,但对不等边单角钢压杆的规定相对粗糙。本文根据弹性稳定理论和角钢截面特征规律,推导了等边及不等边单角钢轴心受压构件的屈曲条件和长细比简化计算方法,并给出了稳定设计方法。扭转屈曲换算长细比仅与角钢肢宽与肢厚的比值有关,这使得弯扭屈曲换算长细比的计算也进一步简化。经过验证,该方法简单实用,可供工程设计参考。

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基于节点力平衡的膜、索膜混合结构形态分析方法的一种新形式

李刚,关富玲

建筑结构学报. 2004, 25(06): 112-116.

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本文针对膜、索膜结构的形态分析问题,以节点力平衡原理为基础,结合子结构的数值计算方法,提出了解决该类问题的一种新方法。进行了相应的公式推导,并编制了实现该方法的分析程序。通过经典算例(标准悬链面),对该方法数值收敛性进行了测试,表明该方法具有收敛速度快、占用计算机内存小的特点;结合工程实例,采用自应力判别法,运用有限元分析软件(ANSYS)对该方法的分析结果精度进行了检验,证明该方法具有较高的分析精度,完全能够满足工程应用的要求。

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既有建筑结构构件的安全性分析

顾祥林,许勇,张伟平

建筑结构学报. 2004, 25(06): 117-122.

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提出了基于目标使用期的既有建筑结构构件承载能力验算的极限状态表达式。根据适用于既有结构的荷载和抗力概率模型,考虑14种代表性的结构构件、不同的可变荷载效应与永久荷载效应的比值、3种可变荷载效应与永久荷载效应的简单组合,对不同目标使用期内的荷载分项系数进行了优化分析。结果为:永久荷载分项系数γG=1.0(当永久荷载对结构有利时,γG=0.6),可变荷载分项系数γQ=1.3。由荷载分项系数进一步优化分析得出不同构件的承载力分项系数为γR=1.1～1.8。按目标可靠指标增减0.25确定了既有建筑结构构件承载能力的等级评定标准。经工程实例验证,所提分析方法更加符合实际情况,合理实用。

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某会展中心大跨交叉钢-混凝土组合梁系楼盖设计

聂建国,孙彤,温凌燕,刘静

建筑结构学报. 2004, 25(06): 123-125.

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本文结合某会展中心的大跨楼盖结构设计,介绍了大跨交叉钢-混凝土组合梁系楼盖的主要设计思路及构造方法,并介绍了复杂节点的构造措施。通过跨高比、用钢量等技术指标说明应用大跨交叉钢-混凝土组合梁系楼盖具有显著的技术经济效益。工程实践表明,这种大跨楼盖结构应用前景广阔。

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深圳华润中心月牙形中庭大跨钢-混凝土组合结构

聂建国,李盛勇,刘嵘,莫文杰

建筑结构学报. 2004, 25(06): 126-128.

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本文简要地介绍了深圳华润中心工程月牙形中庭大跨钢-混凝土组合结构设计。工程实践表明,钢-混凝土组合梁用于大跨结构,具有显著的技术经济效益和社会效益。

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强调科学发展观重申我国基本建设方针建立科学的建筑方案评价指标体系——《建筑结构学报》编委会专家的倡议

建筑结构学报. 2004, 25(06): 129-130.

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《建筑结构学报》2004年(第25卷)总目录(1～6期)

建筑结构学报. 2004, 25(06): 131-132.

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2004年, 第25卷, 第06期　刊出日期：2004-12-05

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