ISSN 1000-6869 CN 11-1931/TU
对6根外包钢板-混凝土组合连梁试件进行了拟静力加载试验，试件变化参数有连梁跨高比、钢板厚度和弯剪比。连梁钢板的破坏包括连梁端部钢板的开裂和钢板的局部屈曲。试件承载力的下降主要由梁端钢板的开裂和裂口扩展引起。所有试件的连梁钢板开裂后，裂口迅速扩展，在钢板开裂或开裂后的下一级位移循环时荷载达到峰值。连梁钢板的局部屈曲分为连梁端部钢板的受压局部屈曲和钢腹板的剪切局部屈曲。局部屈曲的发生和形态主要受钢板厚度、连梁的跨高比和钢板开裂的影响。所有试件的内填混凝土均未发生明显的受压破坏。混凝土的开裂程度与裂缝分布与外部钢板的变形程度相一致。采用连梁钢腹板无对接焊缝构造试件的变形能力明显优于连梁钢腹板有对接焊缝构造试件的变形能力。所有试件的滞回曲线饱满，具有稳定的耗能能力。
根据6根外包钢板-混凝土组合连梁试件的应变量测数据，计算得到了不同荷载水平下的钢板应力，并通过应力积分和截面内力平衡方程，得到了外包钢板和内填混凝土承担的各内力分量。结果表明：连梁钢腹板的屈服均先于或几乎与钢翼缘同时屈服。试件钢板开始屈服时的连梁剪力与峰值剪力的比值在0.61~0.76之间。达到峰值剪力时，除试件CFSCB-5外的其他试件的钢板都发生了明显的强化；钢腹板75%以上的区域的轴向正应力为拉应力，且靠近受压翼缘处的剪应力大于靠近受拉翼缘处的剪应力。连梁的外包钢板承担的剪力和弯矩比例在加载过程中会发生变化。在接近峰值剪力时，各试件的外包钢板承担的剪力比例在31%~60%之间，承担的弯矩比例在57%~87%之间；混凝土的剪力-轴压比与相应的连梁对角线与梁轴线的夹角的正切值接近。
自复位剪力墙结构是墙体底部与基础间无竖向钢筋贯通，而采用无黏结预应力筋将墙体与基础相连接的结构形式，也是可恢复建筑功能结构体系中的重要组成部分。剪力墙在承受侧向荷载时墙体底端角部抬升，并依靠重力荷载和无黏结预应力筋提供恢复力。采用ABAQUS软件对一个自复位剪力墙的伪静力试验进行实体单元、平面应力单元及薄壳单元的有限元模拟并与试验结果对比，同时对三种单元的计算效率和精度进行对比。结果表明：有限元模拟方法能较好地反映自复位预应力剪力墙的滞回性能、无黏结预应力筋的应力和混凝土的应变等各项指标。验证了在动力显式分析中采用壳单元进行结构模拟的可行性和合理性。
采用双向线性弹簧模拟桩土相互作用，并考虑了结构P-Δ效应、材料塑性等非线性因素，用ABAQUS有限元分析软件，研究了独柱高架车站在设防烈度三向罕遇地震作用下的抗震性能。将其分析结果与假定基础为刚性的结构计算结果进行了对比分析。研究结果表明，考虑桩土相互作用对结构强轴和弱轴方向的响应有不同的影响，结构强轴方向的最大位移增加了100%，墩柱底剪力增加了20%，而结构弱轴方向的响应则与假定基础刚性时的计算结果基本相同。假定基础刚性时，尚处于弹性状态的端部楼梯间梁和站厅层轨道梁等关键受力构件，在考虑桩土作用时均进入塑性状态。根据分析结果，采取了加宽变形缝、增大墩柱配筋、加强关键受力构件等改进措施，以提高结构的抗震性能。分析还表明在现有条件下，双向线性弹簧仍是简便易行的分析桩土相互作用的有效方法，其计算结果可为结构设计提供针对性建议。
采用三种基于环境激励的模态参数识别方法（多参考点稳定图算法(M-NExT/ERA)、数据驱动随机子空间识别法(SSI/Data)和增强频域分解法(EFDD)）对广州新电视塔（GNTVT）进行模态参数识别，得到前12阶模态参数。利用有限元软件ANSYS建立GNTVT的有限元模型，根据识别得到的实测模态参数，结合遗传算法对GNTVT有限元模型进行修正。结果表明：识别方法可靠，得到的结果具有较好的精度；修正方法前5阶模态具有较好效果，满足工程需要。
采取从组件到整体结构的分析方法，对一栋两层冷弯薄壁型钢龙骨体系房屋振动台试验足尺模型的抗震性能进行非线性动力分析研究。利用自攻螺钉连接的恢复力模型和精细化的剪力墙数值模型，得到房屋模型中各剪力墙的恢复力特性，建立带非线性弹簧支撑的简化剪力墙宏观模型。结合各剪力墙的恢复力特性，采用刚性横隔板的假定，确立冷弯薄壁型钢低层龙骨体系房屋结构的动力分析数值模型。分析结果表明：非线性动力分析所得整体结构的动力反应与试验结果吻合较好。在此基础上，通过对结构阻尼比的参数分析，并与房屋整体模型的振动台试验结果的比较，得到结构阻尼比的合理取值范围；最后讨论了线性动力分析对该体系房屋抗震性能分析的适用性，可供工程应用参考。
龙骨式复合墙体是冷弯薄壁型钢龙骨体系结构的主要抗侧力构件，其抗震性能与覆面板和龙骨骨架间自攻螺钉连接的性能密切相关。通过对受单调和低周往复受剪荷载的冷弯薄壁型钢龙骨与结构用OSB板自攻螺钉连接受力性能的试验研究，分析了加载速率、面板布置方向、螺钉端距以及龙骨壁厚等因素对其抗震性能的影响。研究结果表明：试验加载速率和OSB板布置方向对其受剪性能均无明显影响；随着螺钉端距在试验钉距范围内增大，荷载及变形能力均有大幅提高；随着龙骨壁厚由0.8 mm增大至1.0 mm，峰值荷载提高了约10%，而变形能力则无明显变化规律。最后，在试验结果基础上，采用改进的“Foschi”指数型骨架曲线和定点指向型滞回规则建立了钢龙骨与结构用OSB板自攻螺钉连接的恢复力模型，为龙骨式复合墙体及房屋整体的抗震性能数值模拟研究提供了基本参数。
与普通强度钢材轴压构件相比，高强钢轴压构件的整体稳定承载力受构件初始缺陷，特别是受截面残余应力的影响显著降低，其整体稳定系数明显提高。国内外现行的钢结构设计规范制定的柱子曲线均是基于普通强度钢材构件的研究，现有针对高强钢轴压构件整体稳定性能的少量研究仅针对特定强度等级钢材提出了设计建议或方法。为研究不同等级高强钢轴压构件的整体稳定设计方法，全面总结了国内外现有高强钢焊接箱形截面轴压构件的试验研究，并采用三维有限元模型模拟了试件的整体稳定性能，分析过程考虑了几何初始缺陷、残余应力以及几何和材料非线性的影响。利用验证后的数值模型进行了大量参数分析，算例包括8种钢材强度等级、6种截面尺寸以及长细比不同的构件。结果表明，高强钢焊接箱形轴压构件的整体稳定性能随强度等级提高而提高。根据数值计算结果与我国钢结构规范设计曲线的对比分析，建议强度等级为Q460、Q500、Q550、Q620、Q690、Q800钢材焊接箱形轴压构件（板厚小于40mm）按b类曲线进行设计，Q890和Q960的钢材焊接箱形轴压构件（板厚小于40mm）按a类曲线进行设计。此外，还提出了更新的柱子曲线公式。
钢材强度等级为Q420及以上、肢宽为220 mm和250 mm的大规格高强度角钢构件已在输电铁塔中得到应用，然而目前对大角钢构件轴压力学性能的研究有待深入。为研究此类角钢构件的轴压力学性能，对强度等级为Q420的6种截面规格、5种长细比的90根大规格角钢构件进行了轴压试验研究。基于试验结果，研究了大规格角钢构件在轴心压力作用下的失稳形态和极限承载能力，计算了各试件的稳定系数，并与多部规范中的柱子曲线进行对比分析。结果表明：大规格角钢轴压构件的失稳形态以弯曲失稳为主；试验得到的稳定系数明显超过现行规范给出的柱子曲线，现行规范中对该类轴压构件的计算偏于保守。
地震传播至结构场地时会存在空间上的变化，考虑地震空间变化性的多点输入比一致输入更符合实际。针对口径500 m的射电望远镜（FAST）反射面索网支承结构，对其进行多点输入下的地震响应研究。采用现有较优地震动模型，模拟了338个模拟点处的地震动，采用线性内插法得到了2 395个FAST支座处的地震动。借助ANSYS分析软件，对FAST反射面索网支承结构进行了地震多点输入与一致输入的时程响应计算。分析结果表明：地震空间变化性在两个水平方向和竖直方向上对FAST反射面索网支承结构均有不同程度的影响，有必要同时考虑地震三个分量的空间变化性。在三维地震输入下，受地震空间变化性的影响，主索94.08%的应力增加，应力平均增加了87.04%，下拉索43.51%的应力增加，平均增加了21.88%，三维多点输入与三维一致输入下索的最大应力分别为835.43 MPa和671.10 MPa，均小于FAST用索的抗拉强度标准值；FAST反射面索网支承结构可以抵御预期地震作用。
大跨度钢结构受太阳辐射作用，温度场具有非均匀性和时变性，结构的温度效应异常复杂。工程中低估温度效应会影响结构安全从而导致焊缝开裂、结构坍塌等工程事故。钢结构常用涂料的太阳辐射吸收系数是进行太阳辐射作用下钢结构温度效应分析的关键因素。在总结文献的基础上，提出了基于光谱法的采用分光光度计测定涂料太阳辐射吸收系数的方法。通过测定及分析17组样品的太阳辐射吸收系数，确认面漆的颜色是影响太阳辐射吸收系数的主要参数。基于试验测定的太阳辐射吸收系数，通过对山东茌平体育馆屋盖的简化算例分析，分别研究了6种常用面漆涂装的大跨度空间结构的温度场及其温度响应。结果表明，钢构件表面所采用的面漆颜色对太阳辐射下的结构温度场和温度效应具有较大的影响。
最小地震剪力系数是超高层建筑抗震设计中的关键控制因素。首先对中美两国典型抗震规范或规程中有关最小地震剪力系数（最小基底剪力）的相关规定进行了对比分析。借鉴美国规范中最小基底剪力的处理方法，以位于我国设防烈度7度区的一超高层建筑为例，采用两种不同的设计地震剪力取值方法，按照8度地震设防烈度设计了两个不同的结构模型。通过弹塑性时程分析，比较了两个模型在罕遇地震作用下的性能差异，分析了长周期地震动对两个模型抗震性能的影响，并对比了两个模型抗地震倒塌能力的差异。分析结果表明：通过提高楼层设计剪力来满足最小地震剪力系数的方案与提高结构刚度的方案相比，其抗罕遇地震的性能基本相当，而抗地震倒塌能力更好，设计难度和建造成本会更低。
收集了国内外44根不同边长的方形截面箍筋约束高强混凝土柱轴心受压试验的试验结果，试件混凝土强度C50~C110，配箍特征值λ为0.01~0.27。根据对样本实测结果的分析与拟合，提出了箍筋约束高强混凝土峰值应力fcc和应变εcc与配箍特征值λ的计算式，建议了箍筋约束高强混凝土受压应力-应变全曲线模型（ZSA模型）。完成了3根无混凝土保护层、边长为470 mm的箍筋约束高强混凝土柱的受压试验。实测混凝土立方体抗压强度为68 MPa，得到了试件的轴力-压应变曲线。通过对试件试验结果的分析与模拟，证明建议的ZSA模型的预测结果与试验结果相近。通过对已有其他典型试件的数值模拟分析，证明提出的ZSA模型预测的峰值应力fcc、峰值应变εcc和下降段应变ε0.85与试件试验结果相近，曲线下降段比Légeron模型下降段平缓。建议模型形式简单，可供箍筋约束高强混凝土柱的相关分析参考。
为研究拱形张弦胶合木梁结构的受力性能和破坏形态，进行了5榀张弦胶合花旗松木梁的张拉试验，活荷载全跨、活荷载半跨布置基本组合加载试验，以及活荷载全跨布置下极限承载力试验，分析试件关键点的位移、应变和拉索内力，观测了试件的破坏模式。结果表明：张拉试验中拱形木梁反拱值主要取决于拱跨比和初始预拉力。全跨活荷载加载试验中，跨中最大挠度达到木梁跨度的1/250~1/330。在张弦木梁的承载力试验中，跨中受拉区发生脆性劈断之前，跨中位移和应变与加载点荷载基本呈线性关系，跨中最大位移达到木梁跨度的1/60~1/70，花旗松的屈服压应变约为0.5%，极限拉应变约为0.45%；木梁在整体破坏时，跨中最大挠度达到木梁跨度的1/41~1/45，极限压应变约为0.9%，表现出一定的塑性性能；提高拱跨比或垂跨比，均能适当提高拱形木梁的承载力；增大木梁截面积对木梁承载力的提高幅度不大。
乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)薄膜结构设计方法与设计参数研究相对滞后，国内外均未正式发布相关设计规范。分别对厚度为80、100、200、250、300 μm的ETFE薄膜共计307个试样进行单轴拉伸试验，得到第一屈服点、第二屈服点及抗拉极限点的应力、应变以及各弹性模量的统计值。根据ETFE薄膜的材性及其结构受力特性，确定了单层张拉式和气枕式结构的ETFE薄膜强度标准值，得到了ETFE薄膜的材性不定性统计参数和几何不定性统计参数。根据结构抗力不定性及荷载不定性统计参数，计算并确定了ETFE薄膜单层张拉式以及气枕式结构在风荷载、雪荷载组合时的材料抗力分项系数与强度设计值的建议值。给出了ETFE薄膜弹性模量和泊松比建议值。
为研究骨料组分和强度等级对混凝土单轴受压时受力和变形性能尺寸效应的影响，制作了135组混凝土、水泥砂浆和水泥净浆棱柱体试件。试件混凝土强度等级为C20、C40和C60，尺寸为100 mm×100 mm×200 mm，150 mm×150 mm×300 mm和200 mm×200 mm×400 mm。采用刚性辅助架法获得了单轴受压应力-应变全曲线，分析了轴心抗压强度、峰值应变以及弹性模量的尺寸效应。结果表明：混凝土、水泥砂浆及水泥净浆试件的轴心抗压强度和峰值应变均存在尺寸效应现象，而混凝土的弹性模量无明显的尺寸效应；强度等级对混凝土轴心抗压强度和峰值应变的尺寸效应的影响较大，截面边长200 mm的C60混凝土试件的轴心抗压强度与峰值应变的尺寸效应度分别约为C20混凝土的2倍与1.6倍；骨料组分对尺寸效应有明显影响，截面边长200 mm混凝土试件的轴心抗压强度和峰值应变的尺寸效应度分别约为水泥砂浆的2.3倍和3倍，细骨料对尺寸效应的影响较弱，水泥净浆轴心抗压强度和峰值应变的尺寸效应度分别约为水泥砂浆的75%和65%。根据试验结果，提出了混凝土、水泥砂浆和水泥净浆轴心抗压强度与峰值应变尺寸效应律计算式，其计算结果与试验结果吻合良好。
在基于实际龙卷风观测记录的基础上，推导了极值Ⅲ型龙卷风强度概率分布函数并建立了龙卷风随机荷载模型。以核电常规岛主厂房钢框架结构为计算模型，采用谱随机有限元法，在厂房位于龙卷风中心、厂房位于龙卷风上游最大风速半径处及厂房位于龙卷风下游最大风速半径处三种工况，考虑龙卷风荷载和结构抗力参数的不确定性，对结构进行随机响应和可靠度分析。分析结果表明：厂房位于龙卷风中心时，龙卷风荷载对厂房产生明显的扭转效应，结构顶点位移对规范限值的超越概率为三种工况中最大；当厂房位于龙卷风最大风速半径处，龙卷风对结构主要产生指向龙卷风中心的侧向推动作用，顶点位移的超越概率较小；龙卷风位于厂房中心处为三种工况中的荷载最不利位置。针对不同的位移限值，绘制了结构在龙卷风荷载最不利工况下的易损性曲线。
为了预测屋面积雪分布，对一典型阶梯形屋面和两种双坡屋面进行了积雪分布风洞试验研究。首先对流场进行了测量，然后进行屋面积雪分布试验，测量了不同时间内屋面雪深分布，考察了风速、风向对屋面积雪分布的影响，并对屋面上粒子质量流率进行了分析。结果表明，运动粒子使表面附近的流场湍流度降低，流场有效气动粗糙长度与摩擦速度平方成正比；阶梯形屋面在风向角为0°时，雪深分布与观测结果基本一致，斜向风时，雪深分布严重不均匀，特别在风向角135°时，最小雪深系数为0，最大雪深系数达1.7；双坡屋面在风向角0°时背风屋面局部产生较多沉积，坡度10°的双坡屋面最大雪深系数达1.6，坡度20°的双坡屋面最大雪深系数为1.2；屋面上平均质量流率与风速呈线性关系，表明屋面上粒子质量输运率按摩擦速度三次方增加。
在边界层风洞中对4栋缩尺比为1∶600、高546 m的等截面、沿高度渐缩和切角的正方形平面高层建筑模型，以及对这些建筑的3个不同高度设备层角区进行敞开处理(局部气动措施)后的瞬态风压分布进行同步测压试验。对结构表面脉动风压场的分布特性、气动荷载沿高度分布、频域相干性、基底气动弯矩功率谱密度以及基底弯矩响应等进行详细分析比较。结果显示：局部气动措施可以显著消减横风向漩涡脱落频率附近的气动弯矩功率谱密度值，且对于平面切角后气动弯矩谱和漩涡脱落有关的残余能量部分同样有较为显著的消减效果，所采取的局部气动措施宜选在脉动风压场分布较强的结构中上部位置，建议选在0.6~0.8倍结构高度之间。风振计算结果显示在3个设备层角区均敞开的情况下可以分别使4栋建筑的100年重现期的横风向风致峰值基底弯矩减少25.7%、21.0%、24.9%和15.5%，且在结构实际自振周期与有限元分析得到的自振周期之比在0.60~1.35范围内时，所采取措施对建筑结构风致荷载消减效果在10%~32%之间。
为获得具有确定保证率的围护结构设计风荷载，提出了针对较小容量样本的极值概率分析方法——改进独立风暴法，基本思路是采用自相关分析技术提取单段风压时程的多个独立峰值，进而结合加权最小二乘法对独立峰值进行概率分析，获得样本极值的最优无偏估计。由于样本抽取时保证了各峰值的独立性，且各独立峰值的形成机制具有较好的一致性，因此应用这一方法可对较小容量样本获得较为精确的极值概率模型。结合多次采样风洞试验，将改进独立风暴法与峰值因子法、改进峰值因子法和Sadek-Simiu法进行了对比，结果表明,前者可对较小容量样本获得极值概率模型的解析表达，进而获得具有指定分位点的极值，从而提高了概率分析方法在实际围护结构抗风设计中的适用性。
发生于2013年4月20日的芦山7.0级地震波及川西地区多个县市，造成大量人员伤亡和经济损失。与震害较轻的钢筋混凝土和约束砌体结构相比，大量非抗震设防的无约束砌体结构和穿斗木构架民居建筑受损严重。在简要描述无约束砌体结构震害特征的基础上，介绍了川西穿斗木构架的结构组成，总结了其柱脚滑移、纤榫脱出、整体歪斜、填充墙倒塌等典型震害，分析了穿斗木构架中砌体填充墙的结构作用，并给出综合考虑木构架和砌体填充墙的损伤状态以确定整体结构破坏等级的建议。通过对某高烈度区域穿斗木构架和无约束砌体结构民居建筑的破坏等级统计数据的比较，认为穿斗木构架具有更高的抗震性能。
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