建筑结构学报

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范重, 刘学林, 刘涛, 高嵩, 柴会娟, 韩文凯, 杨鸿越, 王金金, 杨苏, 刘家名

建筑结构学报. 2023, 44(09): 1-13. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2022.0833

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济南遥墙机场T2航站楼主楼平面尺寸为702 m×619 m,大跨度钢屋盖平面尺寸为718 m×640 m,结构长度超过我国现行标准的规定,需要重点考虑温度作用与地震行波效应的影响。根据建筑造型、使用功能以及混凝土结构、钢结构的特点,将混凝土主体结构划分为6个区,对超长结构进行温度作用与行波效应分析。分析结果表明:钢结构施工阶段受气温和太阳辐射影响较大,根据工期对极端气温取值进行调整,可以显著减小正、负温差值;对于混凝土主体结构,施工阶段的负温差起控制作用;随着楼层高度增大,温度应力逐渐减小;温度作用对大跨度屋盖弦杆和水平撑杆影响较大,对腹杆影响较小;视波速受震源深度、震中距和土层剪切波速等因素的影响,当无法确定震中距与震源深度时,可以偏于保守地将中地壳岩层剪切波速的平均值(3.5 km/s)作为视波速;为了避免少数低应力构件造成的失真,采用涵盖95%构件的内力影响系数最大值表征行波效应的影响;在视波速激励下,首层框架柱与支承屋盖钢柱内力增幅约为10%,对行波效应较为敏感的构件主要分布在结构单元的角部和周边;行波效应对整体大跨屋盖结构影响较为显著,杆件内力增幅为15%～20%。

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临沂启阳机场航站楼屋盖单双层混合曲面网格结构设计

王载, 武启剑, 叶垚, 许松健, 孙瑛, 张清文

建筑结构学报. 2023, 44(09): 14-26. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2022.0856

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为实现大跨度无柱空间及中部上隆的建筑形态,对临沂启阳机场航站楼屋盖结构采用单、双层混合曲面三向网格体系。该屋盖结构总平面尺寸为243 m×180 m,其中单层网壳尺寸为72 m×48 m,曲面形状通过数值逆吊找形获得。整体屋盖由56根斜柱支撑,最大跨度约为83 m,最大悬挑约为20 m,柱顶支座采用固定铰支座和单向弹性铰支座两种型式。针对屋盖结构的特点,采用数值模拟进行了静力性能分析、整体稳定性全过程分析、抗震分析及关键节点分析。分析结果表明:由数值逆吊确定的单层网壳主要通过面内路径传递荷载,同时双层部分可提供较理想的边界支撑条件,使单层网壳面内力能够可靠传递,整体结构受力合理;空侧设置20个单向弹性铰支座能够调节刚度不均匀引起的扭转效应,同时能够较好的释放温度变形,降低结构温度应力;为确保安全,在进行整体稳定性全过程分析时,考虑了多种初始缺陷模态及温升的不利影响,屋盖结构整体稳定性安全系数为2.88;罕遇地震作用下,单层网壳具备较高的安全储备,杆件损伤主要发生在网格高度较大的双层区域及悬挑区域,且塑性发展程度较低;单层网壳和单、双层网壳过渡区的关键节点具备适宜的安全储备,满足强节点的设计原则。

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厦门白鹭体育场巨拱支承大跨度屋盖结构设计研究

范重, 杨开, 刘涛, 赵长军, 陈巍, 胡纯炀, 张宇, 李劲龙, 霍文营

建筑结构学报. 2023, 44(09): 27-39. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2022.0830

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厦门白鹭体育场巨拱跨度为360 m,向外侧倾斜22°,东、西两侧巨拱不对称,受力形态复杂。场芯椭圆长轴与短轴之比接近2.0,最大高差将近45 m,无法满足传统轮辐式索结构的成形要求。为了解决该问题,巨拱采用矩形截面管桁架,并通过将相邻巨拱拱脚承台连为整体等综合措施增强抗推能力。采用刚性撑杆代替部分受压下径向索,形成索-撑杆混合结构体系,并研发了带关节轴承销轴的索夹节点。分析结果表明:巨拱承担63.75%的竖向荷载,弹性屈曲因子大于10,弹塑性屈曲因子为5.9;在竖向荷载、风荷载与多遇地震作用下,巨拱的变形均较小,具有较好的刚度与稳定性;在罕遇地震作用下,巨拱基本保持弹性状态,东、西巨拱在各自的倾斜方向出现较小的残余变形;场芯轮辐式索结构采用分体模型和整体模型两阶段找形方法,可以显著减少计算工作量,加快收敛速度,成形态内环竖向坐标以及索、杆内力变化均匀连续;径向索、刚性撑杆以及环向索分别失效后,节点位移与杆件内力发生突变,经过一段时间震荡后逐渐趋于平稳,结构不会发生连续倒塌。

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上海中银金融中心双塔结构关键问题研究

杨开, 范重, 刘学林, 樊泽源, 陈文渊, 霍文营, 王程, 尹胜兰, 王义华, 朱丹

建筑结构学报. 2023, 44(09): 40-50. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2022.0829

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上海中银金融中心采用巨型支撑-框架-核心筒结构体系,南、北塔楼平面均为狭长的平行四边形,弱轴方向的刚度与强轴方向的相差悬殊;塔楼上部单侧悬挑长度27 m,结构存在偏心;双塔距离较小,对风荷载取值影响显著。通过静力分析与动力弹塑性分析研究单侧悬挑塔楼结构的力学特性,其中双塔风荷载体型系数与风振加速度由风洞试验确定。分析结果表明:立面巨型支撑可以显著提高结构的侧向刚度,明显减小层间位移角和扭转位移比;塔楼悬挑锥体一侧的弹塑性变形显著大于另外一侧的,故非对称结构需要在正、负两个方向进行地震激励;通过对南、北塔楼进行罕遇地震作用下的相对位移分析,最终确定悬挑锥体尖点之间的距离为1.5 m;南、北塔风荷载互相影响,对于狭长平面的塔楼,当长边为迎风面时,风荷载与顺风向风振响应均较大,背风侧塔楼风荷载效应显著减小;当短边方向为迎风面时,横向风振效应较为显著;提出的筏板双向多排钢筋与钢管混凝土钢柱的连接构造以及巨型支撑-角柱节点,两连接形式传力可靠,适用性强。

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贵阳某体育场大跨度悬挑罩棚结构设计研究

孙海林, 王海波, 田宇, 霍文营, 余蕾, 杨永睿, 陆颖, 施泓

建筑结构学报. 2023, 44(09): 51-61. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2022.0873

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贵阳某超大型复杂体育商业综合建筑的大跨度悬挑罩棚,最大悬挑长度83.2 m。为了明确其受力机理及性能,对若干设计要点开展研究。根据建筑效果、施工条件及材料用量等多角度多方案比选,对结构体系下部采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构,悬挑罩棚采用空间悬挑桁架与环桁架结构,经验算受力与变形均满足要求。对整体结构的地震行波效应进行了分析,设计最终采用视波速1 100 m/s下的影响系数作为各层的地震作用放大系数。通过结构抗震性能化设计,对关键构件的性能目标予以加强,并对罕遇地震作用下结构的弹塑性性能进行验算,结果均满足要求。对罩棚进行整体稳定性研究,通过对整体模型进行线弹性屈曲分析,得到了竖向平面桁架杆件的计算长度系数,并补充采用直接分析法所得的结构受力状态,进行包络设计;通过考虑双非线性的屈曲分析,对结构的塑性发展进行研究。结果表明,结构塑性发展顺序合理,具备一定的安全储备。为考虑偶然荷载作用下,传力路径上发生重要构件失效的工况,采用拆除构件法研究了罩棚抗连续倒塌的能力,得到罩棚结构具备可靠的备用传力路径,满足设计要求。结合实际施工方法,对结构进行了相较一次成型态的分区分步施工模拟分析,得到主体结构的竖向位移与最大应力差异较小,施工方案可行。

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带肋空心双板剪力墙抗震性能试验研究

任庆英, 张晓萌, 刘文珽, 王佳琦, 王勇鑫, 郝家树, 杨潇

建筑结构学报. 2023, 44(09): 62-71. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2022.0822

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针对盒子结构无配套剪力墙的现状,提出带肋空心双板剪力墙,通过对5片不同墙肋宽度、厚度、是否布置横向肋的墙体进行低周反复荷载试验,研究了改进墙肋尺寸对此种墙体的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、强度退化、刚度退化及耗能能力等抗震性能指标的影响。研究表明:所有墙体抗震性能较好,不同改进墙肋的构造措施均可一定程度缓解墙体的破坏程度,提高墙体的承载能力及延性,延缓裂缝的出现,其中增加横向肋是最为有效提高墙体抗震性能的方法;钢筋与混凝土之间能够协同工作,具有良好的变形协调性能。

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人行悬索桥人致振动分析与实测研究

刘枫, 秦格, 马明, 张强, 宋涛, 张高明

建筑结构学报. 2023, 44(09): 72-82. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2022.0371

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人行悬索桥结构自振频率低、整体刚度和阻尼小,人致振动问题需要特别关注。以某景区人行悬索桥为研究对象,采用现场实测与有限元模拟相结合的方式,研究人行悬索桥人致振动响应的规律。考虑不同人群激励方式对人致振动的关键影响因素进行参数分析,包括人群附加质量、激励频率、激励分布和阻尼比,得到了各参数对人致振动的影响。结果表明:人行悬索桥加速度响应与激励人数呈正相关,在相同测试人数下,行走激励的加速度响应随行走频率的增加而增大;人群附加质量对人行悬索桥振动的影响不可忽略,宜根据桥梁的设计承载人数构造振动激励及确定桥面人群附加质量;人行悬索桥频率较低,直接按照步频构造人行激励更为恰当;为获得更不利的人致振动响应,当激励频率与结构某对称竖向振型频率接近时,人群行走激励取为全桥同向分布,当激励频率与结构某反对称竖向振型频率接近时,人群行走激励则按悬索桥的最低阶反对称竖向振型分布。对于一般的人行悬索桥,人致振动分析时阻尼比建议取为0.20%~0.40%。

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地铁上盖隔震建筑车致振动实测与模拟分析

周颖, 郭启航, 张增德, 陈鸿, 汪凯

建筑结构学报. 2023, 44(09): 83-92. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2022.0460

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为研究地铁振动引起的地铁上盖隔震建筑竖向振动的影响,基于上海徐泾车辆基地试车线旁的15层隔震住宅进行了现场测试与数值模拟,对不同车速工况下建筑物的室内振动进行测试与分析。振动测试结果表明:地铁上盖建筑采用普通橡胶支座隔震技术后,虽然振动经过隔震层后减小不明显,但并未发现上部结构Z振级有明显放大现象,较传统固接结构具有一定的优越性;上盖结构受车致振动的大小不仅与运行车速有关,也会受刹车等间接增大轨道不平顺程度的行为的影响。建立了用于地铁上盖隔震建筑振动分析的数值模型,并基于现场振动测试结果验证了模型的准确性。数值分析表明,隔震装置在一定程度上可减小楼板竖向振动的幅值,其1/3倍频程振级较固接结构在20、63 Hz附近低约6 dB。

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考虑高阶效应的高层基础隔震结构振动与控制

郑国琛, 曹凌涛, 吴应雄, 祁皑, 许航莉, 蒋国平

建筑结构学报. 2023, 44(09): 93-103. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2022.0362

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为了研究高层基础隔震结构的高阶效应及其控制方法,揭示了高层基础隔震结构的高阶效应机理。以实际工程为原型,进行了1/15比例的缩尺模型地震振动台试验,同时建立有限元模型,通过时程分析方法获得加速度与位移响应,并将分析结果与试验数据进行对比验证了有限元模型的有效性。研究结果表明:在一定条件下,高层基础隔震结构高位部分可能产生较明显的高阶效应,其响应突变层位置基本置于高位部分质量与结构总质量占比约为1/5处;8度罕遇地震作用下,结构顶部加速度放大系数超过2,响应突变层附近层间位移角超过1/100,该类型结构可能具有较大安全隐患;提出的基础隔震与TMD混合减震方案和基础与层间混合隔震方案均能有效的解决高层基础隔震结构的高阶效应,其中基础隔震与TMD混合减震方案振动控制效果能达50%左右;基础与层间混合隔震方案的最佳减震效果可接近50%。

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框架-阻尼框筒结构抗震性能模型试验研究

崔家春, 徐自然, 徐继东, 汪大绥

建筑结构学报. 2023, 44(09): 104-114. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2022.0285

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为了验证框架-阻尼框筒结构的抗震性能,通过对1∶2缩尺的两层单跨阻尼墙-框架结构模型开展往复加载试验,研究在循环荷载作用下结构模型的破坏特征、承载力、延性、刚度退化、承载力退化和耗能能力。结果表明:随着位移的增加,阻尼墙最先屈服,然后梁出现塑性铰,最后柱出现塑性铰;整体结构屈服荷载和峰值荷载分别为1 012.5 kN和1 253.7 kN,极限层间位移角为1/31,位移延性系数超过4.13,刚度退化平稳,承载力退化缓慢;阻尼墙在屈服前为结构提供50%刚度,屈服后为结构提供34%~45%的承载力;框架-阻尼框筒结构在多遇地震和罕遇地震作用下的层间位移角限值可分别取1/550和1/50。

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基于极点配置的调谐黏滞质量阻尼器脉冲型振动响应控制

苏宁, 彭士涛, 洪宁宁

建筑结构学报. 2023, 44(09): 115-123. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2022.0340

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在脉冲型随机激励(如近场地震、突发阵风等)的动力冲击作用下,结构通常因振动响应在短时间内达到最不利峰值而破坏。已有的针对脉冲型响应峰值的控制方法较少。为了更好地实现脉冲型振动响应的被动控制,以调谐黏滞质量阻尼器(TVMD)为研究对象,通过配置响应传递函数的极点,使结构脉冲响应函数衰减最快,推导得到了TVMD的稳定性最大化优化参数解析公式。通过对具有脉冲特性的近场地震响应和突发阵风响应的振动控制算例分析,将该方法与传统固定点理论得到的优化参数控制效果进行对比。结果表明:基于传递函数极点配置的TVMD脉冲型振动响应控制方法对脉冲型振动响应的峰值控制效果显著优于固定点理论的,且随惯质比变化并不显著,采用该方法可使具有脉冲特性的近场地震位移响应最不利值平均降低约50%,突发阵风最不利极值位移响应降低约40%。

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波纹腹板钢梁疲劳性能研究现状与未来发展思考

童乐为, 赵珍琲, 左国稷, 王海林, 潘春宇, 李燕

建筑结构学报. 2023, 44(09): 124-134. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2022.0606

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波纹腹板钢梁解决了高厚比大的钢梁腹板容易局部屈曲而需要焊接许多加劲肋的问题,但也带来了有别于平直腹板钢梁疲劳的问题,目前疲劳强度计算无设计标准可循,这源于腹板波形多样化、翼缘应力分布复杂、应力集中程度不一以及对疲劳性能缺乏认识等。综述了国内外有关波纹腹板钢梁疲劳性能的研究现状,总结存在的关键问题包括:研究过分依赖于疲劳试验,但试件数量太少,结果缺乏可靠性;分析方法传统且繁复;提出的疲劳设计方法针对特定的几何构造采用分类法,缺乏普适性等。对未来进一步的创新研究做了思考和探讨,建议在多尺度结构分析、基于概率断裂力学的随机疲劳分析、涵盖各种几何形状的波纹腹板钢梁基于热点应力概念的统一的疲劳强度设计新方法等方面开展研究。

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肋环四撑杆型大开口弦支网壳体育场罩篷结构形态分析及优化设计

刘宏创, 董石麟, 王艺达, 金洋

建筑结构学报. 2023, 44(09): 135-150. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2022.0005

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为从结构体系层面改善大跨度屋盖结构受力性能和经济性,提出一种肋环四撑杆型大开口弦支网壳的结构形式,可应用于大跨度体育场环形罩篷结构。与常规的弦支网壳不同,该结构的下弦节点设置四根撑杆,提高了整体结构的稳定性;且上弦层网格可采用铰接节点,减少环索和斜索的用量,预应力张拉施工便捷。区别于多撑杆类索穹顶,该结构上弦不采用索系而采用杆系,使造价经济,且便于铺设刚性屋面。针对该大开口弦支网壳,根据节点平衡方程,推导出了预应力态索杆内力一般性计算公式,分析了弦支网壳预张力分布随几何参数的变化规律。以跨度200 m的大开口体育场罩篷为例,通过全局敏感性及相关性分析,揭示了该弦支网壳整体刚度的主要影响因素为几何参数,而预张力仅起到维持局部稳定和预起拱的作用。基于两种改进遗传算法对该弦支网壳结构进行了优化设计与权衡分析,结果表明在满足稳定性前提下适当提高结构矢高和厚度,有利于改善结构刚度和经济性。最后对张拉施工和静力加载至整体失稳的全过程进行了模拟分析,表明该弦支网壳可高效利用上弦杆拉、压两端的截面强度,而施工阶段仍有必要引入临时支撑。

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考虑屋面板与网壳共同工作的空间刚架位移法

夏永强, 肖南, 张子昊, 钱晓倩, 林恒屹, 张杰, 张海钧

建筑结构学报. 2023, 44(09): 151-161. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2022.0203

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为了考虑屋面板与网壳协同工作,根据应变能相等的原则,将屋面板等代为边梁,将板的面外弯曲刚度和面内切应变刚度分别等代为边梁沿两个惯性轴方向的抗弯刚度,将板的面内正应变刚度等代为边梁的轴向刚度,可求得等代边梁的截面面积和惯性矩。将等代边梁和原有梁组成等代组合梁,可得到等代组合梁的截面面积和惯性矩,并集成刚度矩阵,使用空间刚架位移法求得结构的变形和内力。对所求内力进行分配,即可获得原结构梁的内力。借助ANSYS有限元软件分别计算正交正放网格柱面网壳和Kiewitt型球面网壳在考虑梁板共同工作时的内力,并与提出方法计算结果进行对比分析,结果表明,两种计算方法所得结果误差在5%以内,验证了提出方法的正确性。

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索杆张力结构刚度监测的静力位移扩展法误差控制策略

伍晓顺, 史亚琴, 张雅儒, 陈剑毅, 李磊

建筑结构学报. 2023, 44(09): 162-170. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2022.0392

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贡献模态法是一种适用于既有索杆张力结构刚度监测的静力位移扩展方法。为了提高静力位移的测试精度,提出一种针对每一阶贡献模态广义位移进行专门测量的误差控制策略。采用蒙特卡洛法分析贡献模态广义位移的误差上界分布规律,发现贡献模态广义位移越大其估计误差上界越小。以最大化指定荷载某阶贡献模态的广义位移作为优化目标,采用Jaya算法寻找包含该阶贡献模态的最优测试荷载(包括作用位置和大小)。将最优测试荷载施加于实际结构进行静力测试,得到最优测试荷载作用下该阶贡献模态广义位移的估计值,再采用间接测量的方式进一步计算出指定荷载作用下该阶贡献模态的广义位移。针对指定荷载各阶贡献模态依次展开测试荷载优化以及广义位移间接测量,可实现指定荷载作用下静力位移的测试及其误差控制。某索穹顶数值分析结果表明,文中方法可以大幅降低竖向荷载作用下静力位移的测试误差上界,从而为索杆张力结构的挠度校核、模型修正、预应力识别等后续工作提供较多的高质量测试数据。

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预应力混凝土带肋叠合板受弯性能试验与设计关键问题研究

赵广军, 赵雷, 李文杰, 张锡治, 王晓锋

建筑结构学报. 2023, 44(09): 171-182. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2022.0241

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预应力混凝土带肋叠合板(PCCSCR)是叠合楼板的一种,可实现长线生产,具有生产效率高、成本低、抗裂性能好、钢筋用量少、抗弯刚度大以及承载力高等优点。预应力混凝土带肋叠合底板采用免支撑施工,可进一步降低施工成本。对6块预制叠合底板和10块预应力混凝土带肋叠合板的足尺试件进行受弯试验,测得了相应的荷载-挠度曲线、荷载-应变曲线、裂缝开展及分布状况、破坏形式及相应的破坏荷载等。研究结果表明:预应力带肋叠合底板及叠合板的破坏形式均为弯曲破坏,其受弯性能能够满足施工阶段和使用阶段的要求,具有较好的延性;预应力混凝土叠合底板与后浇混凝土的协同受力性能良好,底板自然粗糙面即可满足叠合面的抗剪需求;预应力叠合底板带肋对减小底板施工挠度和提高底板刚度效果显著,且预应力叠合底板不开裂是免支撑设计的前提,通过合理设计,可以实现不同跨度免支撑设计的挠度限值要求。结合试验结果对PCCSCR的设计关键问题进行了分析,并总结提出了PCCSCR的设计流程。

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辽宁开原7·3龙卷风致结构破坏调研与分析

杨庆山, 王雨, 回忆, 田玉基, 解华, 钱铮, 吴慧群

建筑结构学报. 2023, 44(09): 183-190. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2022.0257

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龙卷风因生消迅速和破坏力强而实测数据稀少,灾后调研成为龙卷强度等级评定和结构破坏机理分析的重要途径。2019年7月3日约17:15,辽宁省开原市突发EF4级龙卷风,附近最大风速可达23 m/s(9级)。基于现场灾情调研判别了龙卷风沿路径的强度等级变化,并依据功能丧失与修复难易程度制定了龙卷风作用下结构破坏等级标准,重点分析了龙卷风下轻钢结构、砖木结构和钢筋混凝土结构的破坏特征,并从构造、传力机理等方面探讨了破坏原因。调研结果表明:建筑物因结构类型差异而表现出不同的破坏特征,其中钢筋混凝土结构仅围护结构受损,表现出最佳抗风性能,而轻钢结构多为扭曲倒塌,砖木结构多发生屋面被吹飞;建议钢筋混凝土结构减少使用屋面瓦片,轻钢结构在屋面边角区增加螺钉数量或减小檩条间距,砖木结构加强屋面与墙体之间的连接。

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线形布置三圆柱脉动气动力及风压分布特性试验研究

刘小兵, 姜会民, 王世博, 刘夕强, 杨群

建筑结构学报. 2023, 44(09): 191-203. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2022.0242

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为了给线形布置三圆柱结构的抗风设计提供参考,通过刚性模型测压风洞试验研究了线形布置三圆柱在不同风向角(0°~90°)和间距比(1.2~4.0)下的脉动气动力及风压分布特性,并与单圆柱的结果进行了对比分析。研究结果表明:线形布置三圆柱的脉动气动力特性可按间距比大致分为小间距比(1.2≤L/D≤2.0,L/D为相邻圆柱中心距与圆柱直径之比)、中等间距比(2.0<L/D<3.5)和大间距比(3.5≤L/D≤4.0)三类。小间距比时,三圆柱的脉动气动力系数表现为显著的减小效应;中等间距比时,脉动气动力系数与风向角和间距比密切相关;大间距比时,上游圆柱受气动干扰影响较弱,中、下游圆柱的脉动气动力系数表现为明显的放大效应;线形布置三圆柱的脉动风压系数在小间距比时表现为显著的减小效应,在中等间距和大间距比时的气动干扰主要发生在风向角不大于45°时,中、下游圆柱局部位置的脉动风压系数表现为显著的放大效应。

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基于深度学习的建筑用短粗拉索索力智能识别

刘红波, 王龙轩, 郭刘潞, 张帆, 陈志华

建筑结构学报. 2023, 44(09): 204-213. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2022.0332

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准确识别拉索的索力大小对评估预应力结构的健康状态具有重要意义。频率振动法可以较精确地测量桥梁结构中细长拉索的索力,但对建筑用短粗拉索的索力测量精度较低。为此,对建筑中常用的密闭索及高钒索开展在预应力作用下的动态响应试验,以获取拉索在不同索力下的动态响应数据,基于试验数据提出了可智能识别建筑用拉索索力的深度学习模型。模型以采集的原始频谱数据及拉索各项几何参量为特征输入,采用多通道融合的1D卷积神经网络(CNN)及深度神经网络(DNN)。分析结果表明:训练后的模型在测试集上识别的索力值与实际索力值间的平均绝对误差值仅为5.05%,均方误差值仅为0.35%;在测试集随机的6个取样点上索力值的决定系数为0.985 4,索力误差均小于10%。与已有索力计算实用公式和机器学习算法进行对比,由索力误差百分比及决定系数的评估结果发现所提出的深度学习模型的索力识别精度更高。

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钢桁-混凝土组合结构桥梁耐火性能研究

张岗, 汤陈皓, 李徐阳, 赵晓翠, 陆泽磊, 宋超杰

建筑结构学报. 2023, 44(09): 214-226. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2022.0260

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为研究钢桁-混凝土组合结构桥梁的耐火性能,选取公路交通简支下承式钢桁-混凝土组合结构桥梁为研究对象,建立了经试验验证的钢桁-混凝土组合结构桥梁三维实体非线性分析模型,研究其在桥下(下部)和桥面(上部)遭遇碳氢火灾时的温度空间分布特征,计算得到桥梁在不同受火长度和受火时间(下部受火)、不同受火位置(上部受火)影响下的挠度、承载能力的变化规律,给出不同火灾场景下的耐火极限。研究结果表明:受火长度和受火位置显著影响钢桁-混凝土组合结构桥梁的耐火性能;当桥下受火时,受火长度从L/20(L为计算跨径)增至L/4,钢桁-混凝土组合结构桥梁的耐火时间从大于60 min缩短至27 min,且挠度变形更为显著;当桥下20 m范围内受火45 min后,其承载力和结构刚度分别降低至常温下的72%和32%;桥面全车道和边车道受火均会使钢桁-混凝土组合结构桥梁先上挠后下挠,其耐火时间分别为25 min和31 min;边车道受火会使桥梁出现高温扭转变形;当全车道受火23 min后,其承载力和结构刚度分别降低至常温下的25%和10%;增大主桁高度可有效提高钢桁-混凝土组合结构桥梁的耐火性能,用箱形截面斜杆替换工字形截面斜杆则可使其耐火时间增加8.7%。

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弯剪型高层建筑结构刚重比修正方法

李治, 黄清, 王海

建筑结构学报. 2023, 44(09): 227-233. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2022.0249

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为了考虑弯剪型高层建筑结构刚度沿高度不均匀分布的影响,基于欧拉公式、临界重力荷载参数及其特征方程等进行推导,提出了针对JGJ 3—2010《高层建筑混凝土结构技术规程》中结构整体稳定性指标刚重比的修正系数,并给出了考虑刚度不均匀修正系数的刚重比计算公式。通过10个工程实例分析发现:根据现行设计标准规范计算得到的刚重比并不一定偏于安全;通过刚重比判断高层建筑结构整体稳定性时,应首先考虑结构刚度沿高度不均匀分布对刚重比的影响;对于刚度沿高度逐渐变小或体型呈阶梯形的结构,在中上部变化幅度较大时,刚度不均匀的不利影响不可忽略。将该修正系数和有限元特征值法得到的修正系数进行对比,得到的修正系数可以用于判断刚度不均匀对结构整体稳定性的影响。

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钢纤维高强混凝土二桩承台受剪性能及承载力计算

雷杰, 陈子夏, 史科, 王武刚

建筑结构学报. 2023, 44(09): 234-245. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2022.0324

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为研究钢纤维高强混凝土二桩承台的受剪性能,进行了12个钢纤维高强混凝土二桩承台受剪试验,变化参数包括承台有效厚度、钢纤维体积率、配筋率和混凝土强度等级。结果表明:承台发生剪切破坏;随着承台有效厚度和钢纤维体积率的增加,承台受剪承载力显著提高;底部纵向受力钢筋配筋率在0.39%~1.18%范围内增大及采用钢纤维高强混凝土可提高承台刚度和承载力。在此基础上,分析了钢纤维高强混凝土二桩承台受剪机理,基于修正压力场理论,考虑钢纤维在高强混凝土裂缝处的应力传递,提出了钢纤维高强混凝土二桩承台受剪承载力计算公式。与JGJ/T 465—2019《钢纤维混凝土结构设计标准》中给出的计算公式进行对比,文中计算公式计算值与试验结果吻合更好。

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软弱地层双排板桩围堰水平位移简化计算方法

石钰锋, 张涛, 袁聪聪, 黄展军, 侯世磊

建筑结构学报. 2023, 44(09): 246-254. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2022.0302

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为研究围堰内部基坑开挖时双排板桩的变形特性,提出了一种适用于软弱地层实际的双排板桩围堰水平位移计算方法。针对该地层围堰底端水平位移不可忽略的问题,在堰芯填土不可压缩假定下,构建了桩底为非固定端的双排板桩围堰计算模型。通过将背水侧被动区土体简化为弹性地基梁,获得降水阶段围堰水平位移微分方程。再进一步采用影像源法计算基坑开挖引起的土体位移场,推导出降水及基坑开挖引起的围堰水平位移微分方程,并利用有限差分法求解出围堰水平位移近似解。依托实际工程,将计算结果与有限元数值模拟结果、监测数据对比,结果表明:对于艾溪湖隧道工程,钢管桩水平位移的理论计算结果较数值结果偏小7~11 mm,桩顶水平位移最大处偏小15%;对于雁洲水闸工程,钢板桩实测水平位移最大值较理论计算值偏小约16.7%。总体上,对比结果均较为吻合,证明了所提简化计算方法的合理性及适用性。

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2023年, 第44卷, 第09期　刊出日期：2023-09-05

建筑结构学报

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