ISSN 1000-6869 CN 11-1931/TU
为研究新型合成材料黏弹性阻尼器在地震作用下的减震效果和耗能特征，将6个黏弹性阻尼器按层间柱形式安装在钢框架结构中，分别对无控结构和有控结构进行3条峰值加速度由0.1g~0.6g逐步增大的地震波作用下的振动台试验。通过对结构动力特性和结构响应的对比分析，研究黏弹性阻尼器的减震效果和耗能特征。试验结果表明：结构加速度和位移减震效果明显，剪力减震效果有限；黏弹性阻尼器频率相关性不明显，主要为剪切变形幅值相关性；随着剪切变形增加，阻尼器提供附加刚度降低，引起结构自振频率从2.81载Hz降至1.19 Hz；随着剪切变形增加，附加阻尼比先增后减，最大为18.21%；黏弹性阻尼器初始刚度对结构带来的不利影响不容忽视；黏弹性阻尼器具有良好的极限剪切变形能力，最大剪应变达到336% 。
为研究大型火电厂含异型节点钢框排架主厂房的抗震性能，对缩尺比为1∶10的1000 MW级火电主厂房钢框排架模型结构进行拟动力试验。输入El Centro 波、Taft波和兰州地震波，地震动加速度峰值分别相当于8度多遇地震和7.5、8度设防烈度地震和8、9度罕遇地震，实测了模型结构的应变分布、加速度反应和位移反应。分析了模型结构的滞回特性、加速度放大系数、位移时程曲线以及塑性铰分布。结果表明：含异型节点火电钢框排架主厂房结构总体具有较好的抗震性能，能满足规范“大震不倒”的要求，但由于异型节点处煤斗梁刚度较大且该处承受较大的竖向荷载（煤斗及储煤质量），导致其层间位移分布与无刚度或质量突变的常规钢框架规律不同；异型节点处存在着明显的“强梁弱柱”现象，该类节点大梁底面柱端易产生塑性铰，不利于耗能和抗震。
高强钢组合偏心支撑钢框架是一种耗能梁段采用屈服点较低的钢材（Q235，Q345），其他构件采用高强度钢材（Q460，Q690）的新型结构体系。为研究其抗震性能，对4个1∶2缩尺的单层单跨高强钢组合K形偏心支撑钢框架平面试件进行了单调加载试验和循环加载试验。试验以耗能梁段长度为变化参数，研究试件的破坏模式和主要抗震性能指标。研究结果表明，高强钢组合K形偏心支撑钢框架的承载力高、延性较好、耗能能力强；剪切屈服型试件的耗能能力好于弯曲屈服型；单调加载的破坏位移远比循环加载的大，前者的承载力高于后者，但相同位移时前者的荷载低于后者；循环荷载作用下试件破坏主要集中在第一道抗震防线耗能梁段上，此时高强钢构件基本处于弹性工作状态，残余变形较小；高强钢组合K形偏心支撑钢框架是一种有利于震后修复的双重抗侧力体系。
以2个圆钢管柱-H形梁外环板式节点为研究对象，采用双半跨单柱型梁柱子结构，通过对中柱施加静力荷载的大挠度试验及有限元分析考察梁柱节点在中柱失效的连续性倒塌条件下的力学性能。结果显示，试件的破坏均位于环板外伸段与梁的连接截面，发生在梁弦转角大于0.08 rad之后。全焊连接试件截面呈现自下翼缘至上翼缘的连续性断裂现象，而栓焊连接试件截面断裂可限制在下翼缘并依靠腹板螺栓传力。梁柱子结构在加载前期主要通过抗弯机制提供竖向抗力，在加载后期逐渐转变为依靠悬索机制抵抗上部荷载。栓焊混合连接试件在截面断裂后可充分发展截面轴力，因此在加载后期可通过悬索机制提供更高的承载力，表现出较全焊连接试件更为富余的后期强度储备。
为研究工业用途的某特种钢结构的抗震性能，选取其中3个特殊构造梁柱节点，即柱强轴方向带悬臂梁段的端板螺栓节点（试件I）、柱强轴方向有梁的弱轴方向异型盖板焊接节点（试件II）、柱强轴方向无梁的弱轴方向异型盖板焊接节点（试件III），制作足尺试件，进行循环荷载作用下的拟静力试验，研究端板连接、空间加载制度以及特殊的构造形式对节点破坏形态、承载力、塑性转角、延性及耗能能力的影响。试验结果表明：3种形式节点试件的梁端最大塑性转角均能达到0.025 rad，位移延性系数大于4.0，累积塑性转角可达最大塑性转角的20~30倍，承载力可达到梁全截面塑性承载力的1.0~1.3倍；试件II的最大层间位移角达到0.035 rad，最终因梁中发生局部屈曲而破坏，而试件I和试件III的最大层间位移角可达0.040 rad，满足美国钢结构抗震设计规范中对特殊抗弯钢框架梁柱节点转动能力的限值要求，破坏形态分别为螺栓拉断、盖板出现延性开裂。研究结果表明，试件II和试件III抗震性能良好，试件I因端板螺栓连接承载力不足，导致其耗能能力较差，因此需从设计上加以改进。
为研究双杆输电钢管杆中方形刚性法兰的受力性能，对2组6个方形刚性法兰试件进行了静力加载试验，并对方形法兰节点进行了非线性有限元分析。对法兰板、肋板及螺栓的受力分析结果表明，试验结果与有限元分析结果具有较好的一致性。参考现行规范中圆形刚性法兰的设计方法，设计方形刚性法兰的法兰板和肋板是安全的，但计算方形法兰节点的螺栓受力则偏于不安全，螺栓实际受力为拉弯应力状态。法兰板刚度不均匀会导致个别螺栓受力过大，推荐采用切角形法兰板和在钢管上下翼缘板中间布置通长外肋的方式来减小螺栓受力的不均匀性。提出以第2排螺栓中心连线作为方形刚性法兰在弯矩作用下的旋转轴，此时最大受拉螺栓轴力较现行规范计算结果增大20%，与试验和有限元分析结果接近。
基于螺栓受剪半刚性K形节点理论分析及有限元模型提出一种适用于此类节点的计算模型和计算方法。该方法能够较好地分析半刚性连接K形节点转动变形的组成，包括主角钢剪切变形、螺栓剪切变形、螺栓孔的变形。考虑主角钢受剪、螺栓受剪、孔壁变形对节点转动刚度的影响，从而得到节点弯矩-剪切转角(M-Фs)和弯矩-转角(M-Ф)曲线。通过试验验证了该计算方法的适用性。提出的半刚性连接K形节点弯矩转角建议计算方法量化了主角钢肢宽、肢厚、螺栓直径、节点板厚度对转动刚度的影响，但未考虑主角钢两肢边相互影响。建议计算方法也可为我国输电塔结构设计规范关于节点转动变形的具体设计提供参考。Kishi-Chen的三参数幂函数模型适用于对此类节点弯矩转角计算，输电塔结构中此类节点的形状系数取值大致在1.5~2.2之间。
为研究T形钢连接梁柱半刚性节点的滞回性能，对6个T形钢连接梁柱半刚性节点试件进行拟静力试验。分析梁高、螺栓直径、T形连接件尺寸、螺栓个数以及柱截面面积等参数对节点的受力过程、破坏模式、滞回性能、延性性能的影响。利用有限元软件ABAQUS对试验过程进行分析，将分析结果和试验结果进行对比并分析了误差产生的原因。研究结果表明：T形钢连接梁柱节点变形性能良好，节点的极限转角均超过0.03 rad，是典型的半刚性连接节点；节点延性性能良好，各节点位移延性系数均大于3；各试件的滞回曲线在加载后期呈Z形，节点耗能系数较小（与端板连接半刚性节点相比）；T形连接件尺寸和连接柱及T形件的螺栓个数是影响节点初始刚度、承载力和变形能力的主要因素，梁高对节点性能的影响次之；有限元分析结果与试验结果基本吻合；采用考虑材料循环塑性特征的有限元分析模型可以很好地预测节点在循环荷载作用下的受力性能。
以广东某高层建筑为工程背景，针对大跨度转换结构，提出了双型钢混凝土转换梁柱节点的构造组合形式，通过对2个转换节点的竖向和水平荷载作用下的低周反复荷载试验，研究了节点的破坏形态、承载能力、刚度、滞回特性、延性、耗能能力及关键位置钢筋和型钢的应变等性能。试验结果表明：转换梁内置双型钢腹板形成的封闭空间对混凝土有约束作用，提高了节点区混凝土的抗剪能力；双型钢混凝土转换梁柱节点的滞回曲线饱满，极限变形能力较强，承载力较高，刚度、延性和耗能能力均较好；被转换柱与双型钢混凝土梁采用“端板螺栓连接”实现了“在被转换柱底部先出现塑性铰”，达到了“强梁强柱，更强节点”和“强转换层，弱框架层”目的。
为研究初始负载对焊接加固后钢柱的受力特性的影响，进行了加固钢柱的轴压静力试验，试验包括3个不同初始负载下焊接加固的钢柱和1个作对比的未加固钢柱。被加固钢柱均为工字形双轴对称截面，加固方式为翼缘外侧对称贴焊钢板全长加固。钢柱端部约束采用单刀铰支座实现钢柱绕弱轴的转动。研究了负载下加固前后轴心受压钢柱的腹板的应变分布变化、加固焊接引发的变形、失稳破坏形式和稳定承载力，并对试验结果和规范计算结果进行了对比。结果表明：焊接加固过程使得冷却后钢柱腹板的应变增大，截面发生应力重分布。试验中最大初始负载相当于未加固钢柱稳定承载力的71.7%，而加固后钢柱稳定承载力没有明显降低。钢柱加固后的稳定承载力和残余变形受初始负载和初始几何缺陷的影响。
为研究负载下焊接加固过程对钢梁、钢支撑受力的影响，结合实际工程，利用ANSYS有限元分析软件和焊接加固试验模拟了天津国际贸易中心加固工程中已负载的钢构件的焊接过程，得到了钢梁和钢支撑在焊接过程中应力、位移等的变化规律。研究了加固对构件承载力的提高程度及焊接残余应力对构件承载力的影响；对比有限元分析和试验结果表明：钢梁和钢支撑在负载焊接的过程中，局部高温热影响区引起应力重分布，并使构件产生附加位移；负载焊接引起的应力和位移均较小，且在焊接结束时已经大部分自行恢复，焊接加固过程中结构的安全性可得到保证。
分别对复杂卷边槽钢、腹板中间进行Σ形加劲复杂卷边槽钢、腹板中间进行V形加劲复杂卷边槽钢3种截面形式，共计30根简支受压试件进行了承载力试验，其中轴心受压试件18根，偏心受压试件12根。研究了腹板加肋复杂卷边槽钢受压构件的承载力、破坏模式及变形等性能。试验结果表明：腹板加劲有效地减小了板件宽厚比，大幅度提高了轴心受压构件及向腹板一侧偏心的受压构件的承载力，使畸变屈曲代替局部屈曲起主要控制作用。与相同用钢量下的复杂卷边槽钢构件相比，腹板中间进行Σ形加劲可使轴心受压及向腹板一侧偏心的受压构件的承载力提高约60%～70%，腹板中间进行V形加劲可使轴心受压及向腹板一侧偏心的受压构件的承载力提高约40%～60%。有效形心偏移对偏压构件承载力的影响不可忽视。对试验进行了有限元模拟，计算结果与试验结果吻合良好。
通过9个剪跨比为4的钢筋混凝土（RC）柱试件的拟静力试验，研究不同抗震等级RC柱的抗震性能及水平力循环次数对其抗震性能的影响。结果表明：试件的破坏形态为压弯破坏，顶点水平力位移滞回曲线比较饱满，极限位移角为1/48~1/32。抗震等级相同的RC柱，其抗震性能差别不大，但轴压比高的RC柱的极限位移角略小、破坏程度略为严重；配箍特征值相同时，抗震等级高的RC柱的弹塑性变形能力大于抗震等级低的RC柱。位移角为1/50时，水平力循环次数对试件的承载力退化、割线刚度退化及破坏程度影响不显著；位移角为1/30时，水平力循环次数增加，试件的承载力退化、割线刚度退化幅度增大，破坏加重。
为控制台山核电站反应堆外层安全壳(外壳)混凝土施工质量，模拟分析了外壳混凝土水化热温度场，探讨合理的保温养护措施。基于混凝土等效龄期和水化度概念，得到了外壳所用C55混凝土的等效龄期水化度曲线。在利用ABAQUS有限元分析软件模拟分析外壳温度场时，通过HETVAL子程序实现根据等效龄期水化度曲线确定混凝土水化生热率，以此考虑龄期和温度对混凝土水化放热过程的双重影响。模拟3个典型施工层的温度场，对比分析施工层高度和厚度、孔洞形状和尺寸、保温效果及养护时间对温度场的影响。分析结果表明：利用等效龄期水化度曲线可模拟龄期和温度对水化热温度场的影响；施工高度在2.35～3.60 m内时，可忽略高度的影响；施工层厚度的增加使得温度峰值提高；建议保温层对流换热系数控制在1.8～5.4W/(m2•℃)范围内，并建议带模养护10 d。
通过17个圆端形钢管混凝土轴压短柱的试验，研究圆端形钢管混凝土轴压短柱在不同的截面高宽比、含钢率和构造措施的破坏特征和轴压力学性能。试验结果表明：圆端形钢管对核心混凝土具有良好的约束作用；纵向隔板或对拉杆可有效延缓钢管壁的局部屈曲；同时采用纵向隔板或对拉杆还可有效提高试件的承载力和延性。从提高该构件承载力而言，对拉杆件效果更显著；从延性角度，设置纵向隔板效果更好。采用有限元分析软件ABAQUS对圆端形钢管混凝土轴压短柱进行分析，有限元分析结果和试验结果吻合良好。在已有矩形钢管混凝土轴压短柱承载力简化计算公式的基础上，建议了带纵向隔板的圆端形钢管混凝土轴压短柱的承载力简化计算式。当钢管壁平直段的宽厚比大于60时，建议设置纵向隔板或对拉杆。
为研究钢框架-型钢混凝土抗侧力墙装配式结构体系（SPW体系）的抗震性能，对1榀由钢框架和预制型钢混凝土抗侧力墙组成的SPW结构足尺试件进行水平低周反复荷载作用下的试验研究，考察装配式构造的可靠性，分析结构的破坏机理、滞回性能、刚度退化、延性及变形、耗能性能和协同工作机理等。试验结果表明：SPW体系具有可靠的整体性能；结构体系开裂荷载对应的层间位移角为1/400，极限荷载对应的层间位移角超过1/50，位移延性系数在3.1~3.3之间；墙体开裂之前，抗侧力墙体承担约60%的水平剪力，并呈逐步减小趋势，钢框架承担70%~85%的倾覆弯矩。
通过5片预制普通混凝土(NC)墙板内现浇自密实混凝土(SCC) 叠合剪力墙试件，2片预制普通混凝土墙板内现浇普通混凝土叠合剪力墙试件的低周反复荷载试验，研究在不同墙体边缘构件约束形式、轴压比以及保温层设置与否等条件下，预制墙板内现浇SCC叠合剪力墙的抗震性能，分析现浇SCC与预制墙板叠合剪力墙受力全过程，以及承载能力、破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、延性性能、耗能能力等，并将现浇SCC与现浇NC两种叠合剪力墙进行对比。分析结果表明：现浇SCC与预制墙板叠合剪力墙具有较好的抗震性能；两侧预制墙板之间的桁架钢筋起着良好连接作用，使预制加现浇的叠合墙体能整体协同受力；预制墙板内现浇SCC叠合剪力墙承载力不低于预制墙板内现浇NC叠合剪力墙；两者的受力性能、破坏形态及裂缝分布基本相同，滞回曲线、耗能能力、刚度退化等指标接近；预制墙板内现浇SCC叠合剪力墙的延性好于预制墙板内现浇NC叠合剪力墙；轴压比从0.1增加到0.2，有利于改善叠合墙体承载力；与不设置边缘构件叠合剪力墙相比，边缘构件采用暗柱形式的叠合剪力墙整体工作性能增强。
设计制作了2种不同组合形式、3种不同连接筋间距的混凝土砌体组合托换梁共7根，对其进行受弯性能试验研究，分析了试件的挠度、钢筋和混凝土应变、承载能力以及最终破坏形态。研究表明：连接筋的设置能够使混凝土梁与砖砌体保持良好的整体性能，共同受力；单面、双面钢筋混凝土砌体组合托换梁的受弯承载力较对比试件均有增加，但连接筋间距的变化对承载力影响不大；基于混凝土、砖砌体材料简化的本构关系和基本计算假定，建立了适筋混凝土砌体组合托换梁构件的正截面受弯承载力计算式，并将其理论计算值与试验值进行了比较，验证了其准确性。
地基基础设计等级划分是我国建筑地基基础工程中一个基本的要求。按相关规范，不仅建筑物地基基础设计需要划分地基基础设计等级，而且建筑基坑工程、建筑边坡工程和影响建筑物安全的滑坡治理工程设计甚至工程勘察、工程检验和工程监测也需要划分地基基础设计等级。研究表明：在我国通用的两部国家标准在地基基础设计等级划分和应用方面存在主要问题有：“地基基础设计等级”用词与用途不吻合；地基基础设计等级内涵与划分依据模糊不清；建筑物地基基础设计等级应用条款普遍不合理；建筑物和边坡工程地基基础设计等级划分无意义。建议主要有：用工程重要性等级取代地基基础设计等级；对实际应用地基基础设计等级的条款，根据工程重要性等级及其它情况的不同重新进行表述，对形式上用到地基基础设计等级而实际上未用到的条款，改用不涉及地基基础设计等级的表述。这些建议能弥补采用地基基础设计等级概念存在的不足。
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