2007年, 第28卷, 第04期　刊出日期：2007-08-05

  

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学术论文
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  张弦梁结构张拉过程中的结构性能试验研究

  赵宪忠;陈建兴;陈以一;

  建筑结构学报. 2007, 28(04): 1-7+50.

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  基于正交试验设计思想,设计了11组考虑梁弦刚度比、矢跨比、撑杆数量、临时支架和施工顺序等参数影响的张弦梁模型并进行张拉试验。通过试验研究,探讨了张弦梁结构张拉过程中的整体变形性能、构件内力和几何位形的发展趋势,分析了参数对结构性能的影响。研究结果表明:当张拉引起的变形较大时,张拉力与结构变形并非简单的线性关系;临界张拉力标志结构获得整体刚度,其值约为结构自重的0.125/κ倍(κ为矢跨比);张弦梁结构设计中应考虑张拉阶段结构的最不利受力、不同施工工艺对结构受力和位形的影响。
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  方钢管混凝土柱节点抗剪受力性能的研究

  聂建国;秦凯;

  建筑结构学报. 2007, 28(04): 8-17.

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  为研究方钢管混凝土柱与钢-混凝土组合梁连接节点的破坏特征和抗震性能,进行了3个内隔板式节点、2个外隔板式节点和1个栓钉内锚固式节点的低周反复荷载试验。在此基础上,对方钢管混凝土柱节点的抗剪受力性能进行了分析,将节点域抗剪贡献分为三部分进行研究,包括:节点域钢管腹板的抗剪贡献、节点域钢管翼缘与内隔板或外隔板组成的钢板框架的抗剪贡献以及节点域混凝土的抗剪贡献,由此得到了相应各部分剪力-剪切变形曲线的计算方法。根据剪切变形协调的条件将上述三部分曲线进行叠加,就可以得到节点的剪力-剪切变形骨架线。此后,提出了卸载线和再加载线的简化确定方法,从而得到了方钢管混凝土柱节点剪力-剪切变形曲线的恢复力模型。理论模型与多组试验结果相比,基本吻合,虽然在再加载刚度和耗能性能方面存在一定的误差,但是整体而言仍然具有参考意义。在此基础上,提出了方钢管混凝土柱节点屈服抗剪承载力和极限抗剪承载力的计算公式,从而为工程设计提供了实际依据。
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  翼缘削弱的型钢混凝土框架抗震性能研究

  李忠献;张雪松;丁阳;

  建筑结构学报. 2007, 28(04): 18-24.

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  为了研究翼缘削弱的型钢混凝土框架的抗震性能,对一榀两跨三层型钢混凝土框架模型进行了低周反复荷载试验。框架模型按"强柱弱梁"原则设计,且对节点核心区附近梁端工字形型钢的上、下翼缘采取狗骨式削弱,并适当增加最大削弱部位纵向钢筋的配筋率。通过对框架模型顶层施加低周反复水平荷载,观察了框架模型的破坏过程,测得框架模型的荷载-位移滞回曲线和骨架曲线以及各阶段的荷载和位移值,并分析了框架模型的延性、耗能、强度降低、刚度退化以及破坏机制。试验结果表明:框架模型的承载能力、变形能力和耗能能力高,延性大(延性系数大于7),满足延性框架的抗震要求。进一步分析了翼缘削弱在型钢混凝土框架中的具体作用。分析结果表明:翼缘削弱不仅能将塑性铰从梁端根部转移到翼缘削弱部位,从而降低节点核心区所受的剪力以及梁柱连接焊缝的应力,而且有利于框架形成梁铰耗能机构,从而提高框架的整体耗能能力。翼缘削弱能有效提高型钢混凝土框架的抗震性能,可在型钢混凝土
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  带约束拉杆方形钢管混凝土柱偏压性能

  蔡健;何振强;

  建筑结构学报. 2007, 28(04): 25-35.

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  介绍了14个带约束拉杆方形钢管混凝土单向偏压柱试件的试验研究结果,研究试件在不同的含钢率、约束拉杆设置参数以及偏心率下的力学性能。研究结果表明约束拉杆有助提高方形钢管混凝土偏压短柱的承载力和延性。同时,利用国内现有规程GJB 4142—2000、DBJ 13—51—2003以及CECS 159:2004对试件承载力进行计算,规程计算结果总体上低估了带约束拉杆方形钢管混凝土偏压试件承载力试验结果。采用带约束拉杆方形钢管混凝土的本构关系,利用条带法对试件承载力进行数值计算,计算结果与试验结果吻合良好。利用该数值方法对带约束拉杆方形钢管混凝土偏压柱进行参数研究,分析约束拉杆约束系数、钢材屈服强度、混凝土强度、截面含钢率以及长细比等主要参数对N/Nu-M/Mu曲线的影响,在此基础上提出适合带约束拉杆方形钢管混凝土偏压柱承载力简化计算公式。该简化公式计算结果与数值计算结果基本吻合,且总体上偏于安全。
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  钢筋混凝土框架结构利用“双功能”软钢阻尼器的抗震设计

  李宏男;李钢;李中军;邢福国;

  建筑结构学报. 2007, 28(04): 36-43.

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  提出了适合工程实际应用的"双功能"软钢阻尼器,对单圆孔型及双X型软钢阻尼器进行了拟静力往复加载试验,试验结果表明,两种阻尼器均具良好的滞回耗能特性;将两种阻尼器应用于实际工程中,成功地解决了薄弱层问题,同时给出了钢筋混凝土结构中安装"双功能"软钢阻尼器的设计过程;对装有软钢阻尼器的钢筋混凝土结构进行有限元三维仿真分析,结果表明,本文提出的软钢阻尼器对结构位移有较好的控制效果,具有在小震时为结构提供较大的初始刚度,大震时耗散地震能量的双重功能。
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  大坝升船机地震鞭梢效应智能控制的振动台试验

  涂建维;瞿伟廉;陈静;王雪亮;

  建筑结构学报. 2007, 28(04): 44-50.

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  大坝升船机顶部厂房与底部塔柱结构之间的侧移刚度突变造成了顶部厂房强烈的地震鞭梢效应。针对此问题,本文进行了屋盖MR智能隔震系统对大坝升船机地震鞭梢效应智能控制的振动台试验研究。屋盖MR智能隔震系统由隔震垫、磁流变(MR)阻尼器及控制系统组成,安装在厂房的柱子顶部。首先采用修正的Bingham模型得到数据来训练神经网络以反映MR阻尼器的逆向动力特性,然后与模糊算法结合通过dSPACE实时控制系统得到阻尼器的最优控制信号。试验结果表明:模糊-神经控制方法能有效控制屋盖MR智能隔震系统,使得大坝升船机顶部厂房的鞭梢效应明显减小,排架柱顶位移减小了50%,隔震层相对位移减小了57%。
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  粘弹性阻尼器在网架结构减震控制中的优化设置

  薛素铎;凌和海;

  建筑结构学报. 2007, 28(04): 51-57+75.

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  将粘弹性阻尼器应用于空间网架结构,给出了网架结构体系的控制原理。分别从控制网架结构的节点位移、节点加速度和杆件轴力三个方面选定控制目标,编制了有限元分析程序。研究探讨了粘弹性阻尼器在网架结构减震控制中的优化设置,分析了阻尼器在网架结构中的布置位置、布置数量、阻尼器支撑倾斜角度等参数的影响,对在各种工况下的减震效果进行了对比分析。结果表明,在结构中合理布置阻尼器可显著提高阻尼器的减震控制率。最后,提出了在结构中设置粘弹性阻尼器的基本优化步骤,对粘弹性阻尼器在网架结构中的优化设置提出如下建议:(1)阻尼器宜布置在跨度等分点处;(2)阻尼器沿结构纵向布置优于沿横向布置,纵横向综合布置效果最佳;(3)阻尼器支撑倾斜角度宜取α=45°~60°;(4)阻尼器与网架下弦节点连接优于与网架上弦节点连接;(5)阻尼器的布置数量宜适中。本文成果可为粘弹性阻尼器在网架工程中的实际应用和设计提供借鉴。
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  双层柱面网壳采用粘滞阻尼器的减震参数分析

  朱礼敏;钱基宏;张维嶽;

  建筑结构学报. 2007, 28(04): 58-63.

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  研究了粘滞阻尼器对双层柱面网壳减震效果的主要影响参数和影响规律。通过考虑阻尼器不同的设置方式、设置位置和数量、阻尼系数,以及不同的网壳矢跨比,线性阻尼器与非线性阻尼器的比较等,进行了一系列减震参数分析。结果表明,替换方式优于附加方式,替换杆件的数量存在临界值,阻尼系数存在最优范围,网壳矢跨比的影响显著,非线性阻尼器和线性阻尼器的减震效果基本相同等。这些规律对实际工程应用具有一定的参考意义。
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  结构半主动控制研究中存在的若干问题

  杨润林;闫维明;周锡元;

  建筑结构学报. 2007, 28(04): 64-75.

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  近年来,半主动控制系统在国内外受到了诸多关注,取得了很大的研究进展,但是仍然存在明显的不足之处。本文提出了半主动控制系统研究过程中有待解决的若干关键问题。首先综述了各种半主动控制装置和对应控制律设计的研究现状,然后分析了它们各自的优缺点。此外,也就足尺控制系统研发、控制律设计、控制装置优化和时滞补偿等半主动控制系统中的共性问题进行了分析,并给出了相应的建议。研究指出:常规变刚度控制系统抑制振动频带窄,并且不利于结构的加速度反应控制;粘性变阻尼控制与被动阻尼控制相比仅在结构远离共振时才有意义。
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  开孔结构内部风效应的风洞试验研究

  余世策;楼文娟;孙炳楠;顾正维;卢旦;

  建筑结构学报. 2007, 28(04): 76-82.

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  采用刚性模型风洞试验研究结构开孔时的内部风效应。设计制作了具有不同开孔状态的低层房屋模型进行多参数对比风洞试验,研究了开孔结构风致内压的空间分布特性,阐述了风致平均内压及脉动内压的产生机理,给出了平均内部风压系数与均方根内部风压系数的理论估算方法,并与试验结果进行了对比,通过对风压系数时程的分析,探讨了内部风压峰值因子的取值规律及内外压的相关性特性。研究表明风致内压在空间上分布均匀且采用理论方法进行内部风压估算是可行的,在结构设计中有必要提高内部风压峰值因子的取值并考虑内外部风压的联合效应。
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  预应力混凝土结构非线性有限元分析

  吴晓涵;

  建筑结构学报. 2007, 28(04): 83-89.

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  提出了能反映预应力钢筋与混凝土间相对滑移和相互作用的单元模型,此模型可模拟预应力钢筋的张拉和用于无粘结预应力混凝土结构分析。采用这一单元模型建立了预应力混凝土结构的非线性分析有限元模型,非线性方面考虑了材料和几何非线性、预应力摩擦损失、钢筋松弛、混凝土收缩和徐变等因素。该有限元模型可用于有粘结和无粘结预应力混凝土结构张拉施工和工作阶段的全过程分析,分析内容包括弹塑性变形、混凝土开裂和破坏等。最后给出了有粘结和无粘结预应力混凝土连续梁的分析实例,受力变形、破坏形态等的分析结果与试验结果吻合良好,验证了该模型的合理性和有效性。
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  墙体对梁端约束的试验研究与有限元分析

  孙伟民;周彬彬;郭樟根;张大长;罗宇;

  建筑结构学报. 2007, 28(04): 90-96.

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  多层混合结构房屋承重纵墙计算模式中关于砌体对梁端的约束作用这一问题一直未能得到较好的解决。针对此问题,制作了一榀两层单跨混合结构模型,进行了墙体对梁端约束作用的试验研究,考察了构件的破坏过程和破坏特征,分析了梁端约束弯矩和转角、跨中挠度和弯矩随荷载的变化规律,并与按现行规范计算结果进行了比较;同时采用有限元分析软件对梁端约束情况进行了非线性分析,并将分析结果与试验数据进行了比较,此外,探讨了梁端插入墙体长度以及墙体应力等因素对梁端约束的影响。试验研究和有限元分析结果表明:多层混合结构房屋梁端存在约束力矩,并随荷载的增加呈抛物线变化,反映了框架性质,多层混合结构房屋不能简单地按铰接简图计算内力,现有规范计算公式误差也较大;梁端约束力矩与梁的刚度、砌体的刚度、梁端插入墙体的长度、墙体上部荷载、梁上荷载、梁与墙体连接处的节点构造等因素有关。
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  混合结构房屋现浇楼板裂缝的试验研究与有限元分析

  郑宏宇;苏益声;邓志恒;

  建筑结构学报. 2007, 28(04): 97-103.

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  混合结构房屋现浇楼板经常出现非荷载性裂缝问题。针对裂缝发生原因和发展规律,分别进行了试验研究和有限元数值分析。试验按圈梁和构造柱的有无,建造了两种结构形式、共4块楼板的足尺模型;有限元分析则对试验模型进行了线性和非线性仿真分析,并将两者结果进行对比分析。研究表明,混凝土收缩受约束是楼板开裂的主要原因;板角斜裂缝是主要裂缝形式;圈梁和构造柱对裂缝影响不明显;控制楼板混凝土收缩量并充分利用其徐变或应力松弛特性可使裂缝的发生率降到最低。
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  低辐射镀膜玻璃的研究开发进展

  周家斌;任毅;付志强;王成彪;

  建筑结构学报. 2007, 28(04): 104-108.

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  随着人们节能与环保意识的提高,低辐射镀膜玻璃以其优异的节能、环保性能受到了国内外的普遍关注。本文就低辐射镀膜玻璃的发展历史、主要性能、工艺方法进行了详细介绍,对在线和离线两种方法的特点及膜层性能进行了比较,介绍了两种方法下的镀膜工艺,并简单介绍了新型的低辐射镀膜玻璃。提出我国需在低辐射镀膜玻璃的生产工艺、膜层质量、生产成本和规模化生产等方面进一步改进。
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  FRP编织网结构体系的概念、形式及基本受力分析

  冯鹏;叶列平;包睿;齐玉军;

  建筑结构学报. 2007, 28(04): 109-116.

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  提出一种采用轻质、高强、耐腐蚀的纤维增强复合材料(FRP)板条构成的大跨屋面结构体系———FRP编织网结构。该体系用FRP薄板条交错编织形成柔性网面,网面外边缘固定于环梁上,在网内部通过悬挂配重或预应力索在垂直于网面的方向上张拉,使整个FRP编织网张紧从而具备足够的刚度和承载能力,构成大跨度的屋面结构。FRP编织网结构由编织网、锚固环和面外张拉装置三部分组成,通过环梁施工、FRP网面编织、预张拉和锚固、整体张拉以及固定成形5个步骤施工,主要受力状态有编织预张完成状态、张拉成形状态和受荷状态。编织网的几何构成可用空间坐标矩阵表示,能构成具有不同平面形状和空间形式的编织网结构。文中还对此结构进行了简化模型的分析和有限元计算,证明了此结构体系的可行性。
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  纤维编织网增强混凝土薄板力学性能的研究

  李赫;徐世烺;

  建筑结构学报. 2007, 28(04): 117-122.

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  为探讨纤维编织网对混凝土裂缝扩展行为的限制机理,进行了纤维粗纱从混凝土中拔出的粘结试验和纤维编织网增强混凝土(TRC)单向板的四点弯曲试验。结果表明:对纤维编织网环氧树脂浸渍并在表面粘砂,施加和提升预应力都能改善纤维和混凝土的粘结,使TRC的裂缝更加细密均匀;提高配网率同样能使裂缝细密均匀。预应力还可提高TRC板的开裂荷载和极限荷载。基于平截面假定,本文对TRC板的开裂荷载和弯曲极限承载力进行了计算分析,结果与试验比较吻合。
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  预制管桩-搅拌桩组合加固深厚软基性状分析

  谢新宇;陈洪波;夏建中;施尚伟;郎庆善;

  建筑结构学报. 2007, 28(04): 123-127.

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  阐述了深厚软土地基中刚柔性长短桩新型复合地基的设计思想,针对温州软土的构造特点和工程特性,通过在某康居工程中的应用,结合大型现场试验和施工过程桩土应力现场监测,分析了此类复合地基的主要工程性状,研究了该类复合地基桩、土应力和孔压力的发展规律。研究表明,刚性桩和柔性桩应力比值在静载试验和实际工程中规律较一致,孔压消散速度较快,充分发挥了桩间土的承载力特性,研究总结了此类组合桩应用于深厚软土多层建筑地基的工程经验,所得结论可为进一步的理论研究及工程设计提供有益的参考依据。