2024年, 第45卷, 第8期　刊出日期：2024-08-05

  

• 全选
  |

材料-结构-功能一体化研究前沿
• Select
  多高层模块化结构及建造技术研究进展与未来趋势

  岳清瑞, 吴朝昀, 刘晓刚, 郭江然, 赵 鹤, 饶少华, 张宗军, 刘鹏远

  建筑结构学报. 2024, 45(8): 1-19. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2023.0619

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  模块化结构相比传统的结构形式具有建造效率高、标准化程度高、节省劳动力、低碳环保、安全可靠等优点，在新型建筑工业化背景下表现出极大的发展潜力。随着经济社会的发展，近年来模块化结构逐渐向多高层方向发展，在受力性能和建筑技术等方面面临更大的挑战。为促进多高层模块化结构的研究和应用，对模块化单元、模块化结构、结构力学性能及设计要求、模块化建造技术的研究现状进行了总结。对模块化单元进行分类，对比不同类型模块化单元的优缺点和适用范围；介绍适用于多高层建筑的模块化结构及其工程应用；梳理模块化结构在各类荷载作用下的受力性能的研究和相关设计标准；总结现有的模块化建造技术，根据建造顺序详细梳理模块化建筑施工的各个环节。目前，多高层模块化结构在连接节点、体系分析、高性能材料应用、标准规范、安装装备和一体化设计等方面还存在不足，需要综合考虑全流程建造环节开展系统性研究，加强各专业协同，形成多高层模块化技术体系。
  
• Select
  数据驱动的混凝土材料-结构一体化设计研究进展

  胡张莉, 刘加平, 赵羽习, 赵海涛, 戚家南, 王育江, 韩方玉, 金 鸣

  建筑结构学报. 2024, 45(8): 20-33. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2023.0755

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  材料-结构一体化设计是指在结构设计中综合考虑材料的性能，而在材料设计中则以结构的需求为出发点，形成材料到结构跨多尺度的设计模式，近年来已成为现代混凝土工程领域的研究重点。基于数据及人工智能算法的混凝土材料、结构设计方法可颠覆传统设计依赖经验且需重复试配的范式，实现高效节材及结构创新。梳理了国内外混凝土材料智能设计及材料-结构一体化设计的研究现状，总结了材料层面数据驱动的正向预测及逆向设计的研究范畴和关键问题，梳理了考虑温-湿-约束复杂交互的材料-结构一体化抗裂设计途径与效果，以氯盐侵蚀环境为例分析了混凝土材料-结构耐久性设计方案及提升手段，并以超高性能混凝土为例阐述了混凝土材料-结构高性能设计的方法，提出未来数据驱动的混凝土材料-结构一体化设计框架及生产、设计、制备及结构应用全综合的研究思路，并建议未来应在数据库建设、数据与理论融合及多尺度关联的协同算法等方面开展研究。
  
• Select
  配置SMA的预应力自复位混合钢框架抗震性能研究

  张还阳, 周绪红, 柯 珂, 贺修樟

  建筑结构学报. 2024, 45(8): 34-43. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2023.0756

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为提升钢框架结构的抗震性能，将配置形状记忆合金（SMA）的预应力自复位混合节点引入钢框架结构。基于已有试验数据，采用有限元分析软件OpenSees建立能准确模拟节点滞回性能的简化模型。在此基础上，进一步建立考虑预应力索和SMA螺栓断裂失效的钢框架模型。通过静力推覆分析、非线性时程分析和易损性分析对配置SMA的预应力自复位混合钢框架的抗震性能进行评估。分析结果表明：混合钢框架结构呈现出三折线旗帜形滞回特征，并具有优良的自复位性能；相较于仅配置预应力索的自复位钢框架结构，混合钢框架结构具有更好的抗倒塌性能和自复位性能，其倒塌裕度比提高50%，损伤裕度比最大提高55%。基于等效单自由度体系进行非线性谱分析，证实了在结构中同时利用SMA螺栓和预应力索形成互补，可有效降低结构的非线性地震需求，从材料-结构一体化的视角揭示了混合钢框架的抗震机理。
  
• Select
  多层胶合木框剪结构地震响应及易损性分析#br#

  #br#

  王希珺, 何敏娟, 欧加加, 李 征,

  建筑结构学报. 2024, 45(8): 44-54. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2023.0754

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为研究地震作用下胶合木框剪结构的材料-结构与性能映射规律，考虑正交胶合木（cross-laminated timber，CLT）剪力墙连续性差异，设计了6个6层胶合木框剪结构，并采用OpenSees建立结构的有限元模型，对其开展模态分析和增量动力分析，研究CLT剪力墙构造对结构基本自振周期、基底剪力、最大层间位移角和楼层峰值加速度的影响，分析CLT剪力墙节点和胶合木框架节点的易损性。结果表明：相比采用竖向不连续CLT剪力墙的原型结构，采用竖向连续CLT剪力墙的原型结构层间位移角较小，但加速度敏感的非结构构件和CLT剪力墙节点更易损伤，其CLT剪力墙节点在8度罕遇地震作用下发生严重破坏和完全破坏的概率分别高于70%和40%；胶合木框架节点在地震作用下损伤较小，各原型结构胶合木框架节点在8度罕遇地震作用下发生轻微损伤的概率均小于25%。
  
• Select
  单侧钢板超高性能混凝土组合板单元面内受力性能试验研究

  王友刚, 丁 然, 刘入瑞, 郭保第, 孙运轮, 樊健生

  建筑结构学报. 2024, 45(8): 55-68. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2023.0699

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为研究单侧钢板超高性能混凝土（half steel ultra-high performance concrete, HSUHPC）组合板单元的面内受力性能，设计了12个HSUHPC组合板单元试件，采用自主研发的平面双向多功能加载装置完成了3个单向受拉试验、3个双向受拉试验和6个循环剪切试验，研究含钢率、配筋率对HSUHPC组合板力学性能的影响。结果表明，钢板、钢筋和超高性能混凝土在弹性和开裂初期的变形较为一致，在后续的加载阶段能够保持共同受力；HSUHPC组合板中配置的钢筋与超高性能混凝土之间能够发展有效的应力重分布，由于残余拉伸强度较高且具有良好的应变硬化性能，超高性能混凝土能够提供至少50%的受拉和受剪承载力贡献；配筋率和含钢率对HSUHPC组合板单元承载力均有影响；双向受拉工况对HSUHPC组合板单元的面内承载力影响不大，与单向受拉工况下HSUHPC组合板单元的面内承载力接近。基于试验数据和相关现行规范，提出了HSUHPC组合板单元的受拉和受剪承载力计算式，公式计算结果与试验结果偏差均在±10%以内，证明其具有较高的计算精度。
  
• Select
  夹芯波纹CFRP-钢组合板剪力墙抗震性能研究

  冯啸天, 郝际平, 于金光

  建筑结构学报. 2024, 45(8): 69-82. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2023.0697

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  FRP-钢复合板代替纯钢板用作钢框架-钢板剪力墙的受剪墙板时，拉力场效应提升，但受限于纤维的极限拉应变，结构的延性降低。为提高受剪板件的延性和平面外抗弯刚度，提出在CFRP波纹板和内嵌钢板之间填充PET泡沫。对夹芯波纹CFRP-钢组合板的拉伸及剪切承载力进行理论分析，以验证延性提高的可行性。完成了2个1/3缩尺的铰接刚性框架-钢板剪力墙结构的拟静力试验研究，墙板分别采用纯钢板和夹芯波纹CFRP-钢组合板，以对比FRP波纹板和PET泡沫对结构抗震性能的影响。结果表明：在CFRP和钢板之间填充PET泡沫可以有效降低极限状态下CFRP的应变，从而提升墙板的延性；使用夹芯波纹CFRP-钢组合板作为墙板，相较纯钢板剪力墙的初始刚度、峰值荷载和累积耗能分别提高32.11%、36.39%和105.93%。此外，建立结构恢复力模型，通过与试验结果对比验证其准确性，初始刚度和层间位移角2%相对应的承载力误差分别为6.0%和5.8%。通过有限元模型分析墙板的应力和变形，夹芯波纹CFRP-钢组合板剪力墙中CFRP应力集中于螺栓区域，且在方形垫板区域出现局部破坏。为避免CFRP局部破坏并提升其应力水平，建议使用通长螺栓垫板连接CFRP和钢板，且CFRP层合板内纤维铺设方案宜采用±45°交错铺设。
  
• Select
  碳-玻混杂纤维网格增强水泥基材料板轴拉性能与力阻响应特性研究

  林旭华, 张大伟, 刘嘉荣, 谢志禹, 武于森

  建筑结构学报. 2024, 45(8): 83-92. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2023.0614

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为研究碳-玻混杂纤维网格增强水泥基材料（carbon-glass hybrid fiber grid reinforced cementitious matrix，C-GFRCM）板的轴拉性能与力阻响应，开展12组C-GFRCM板单轴拉伸试验，分析砂浆类型、预应力水平、黏合剂以及玻璃纤维布粘贴方式对其受拉性能和纤维利用率的影响，研究C-GFRCM板拉伸过程中碳纤维束的电阻变化与试件受力状态的响应机制，以及力阻响应与裂缝发生位置的规律。结果表明：预应力C-GFRCM板多为单裂缝破坏模式，环氧树脂黏合C-GFRCM板多为纤维拉断破坏，地聚物黏合C-GFRCM板纤维发生滑移而拉断-拔出破坏；预应力工艺主要提升C-GFRCM板的开裂荷载，且预应力水平越高提升效果越明显，最大可提高267%；采用环氧树脂黏合剂分散粘贴玻璃纤维布可显著增强C-GFRCM板的极限荷载，最大可提高320%；拉伸过程中C-GFRCM板的力阻响应呈现三阶段特征，即弹性阶段电阻无明显变化；裂缝发展阶段在裂缝产生处电阻开始增长与波动；裂缝扩大与破坏阶段在主裂缝处电阻增长显著，采用力阻响应可以准确表征C-GFRCM板的受力状态并判断裂缝发生位置，不同设计参数C-GFRCM板的电阻变化对受力状态的敏感性不同。
  
• Select
  超高性能混凝土华夫板受力性能试验研究与数值模拟#br#

  丁 然, 张亚朋, 武维宏, 樊健生, 张 万

  建筑结构学报. 2024, 45(8): 93-107. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2023.0558

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  超高性能混凝土（ultra-high performance concrete，UHPC）华夫板具有质量轻、刚度大、承载能力高等优点，在大跨度桥梁桥面板和建筑楼屋盖等工程中有良好的应用前景。通过4块UHPC华夫板1∶2缩尺模型的静力加载试验，研究了四点和四边支承边界条件、不同横肋间距下UHPC华夫板的抗裂性能、刚度、承载能力和受力机制。采用ABAQUS建立精细有限元模型，进一步研究了纵横肋受拉钢筋配筋率、纵横肋分布、顶板厚度、肋高等设计参数对UHPC华夫板受力性能的影响规律，并给出优化设计建议。结果表明：在四点加载阶段，设计轮载作用下华夫板基本不开裂；在跨中单点加载阶段，四点支承的UHPC华夫板发生弯曲破坏，且以纵向受力为主，四边支承的华夫板发生冲切破坏，刚度和承载力较四点支承华夫板的明显提高；适当增加横肋间距，减少横肋数量，能够使UHPC华夫板双向受力状态更加明显，材料利用率更高；纵横肋底部受拉钢筋直径和顶板厚度是影响UHPC华夫板刚度和承载力的主要因素。基于研究结果，对于跨度5~6m的UHPC华夫板，建议采用3条纵肋与3~5条横肋的组合形式，且顶板厚度不超过100mm。
  
• Select
  超高性能混凝土牛腿受剪性能试验与承载力模型研究

  黄 远, 夏文琳, 洪志诚

  建筑结构学报. 2024, 45(8): 108-117. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2023.0613

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  通过对12个超高性能混凝土（UHPC）牛腿的静力加载试验，研究了剪跨比、钢纤维体积率以及箍筋配筋率等主要变化参数对牛腿受剪性能的影响。结果表明：相比于高性能混凝土中未加入钢纤维的牛腿，UHPC牛腿的开裂荷载显著提高，同时破坏模式也从剪切破坏转变为弯曲破坏；通过减小剪跨比和增加箍筋配筋率可以提高牛腿受剪承载力。收集了UHPC牛腿试验数据，对GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》和JGJ/T 465—2019《钢纤维混凝土结构设计标准》和理论模型中牛腿受剪承载力计算公式的适用性进行评估，发现已有的计算模型偏于保守，导致对UHPC牛腿的承载力的预测结果偏低。在此基础上，提出了一种适用于UHPC牛腿受剪承载力的改进拉压杆模型，该模型计算结果与收集的试验结果比值的平均值为1.15，变异系数为0.07。改进模型的准确性和离散性优于已有的计算模型，可供UHPC牛腿设计参考。
  
• Select
  CFRP网格-喷射ECC复合增强隧道管片受力性能研究

  朱忠锋, 王文军, 周英武, 胡 锐

  建筑结构学报. 2024, 45(8): 118-128. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2023.0642

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为提升隧道管片承载力和耐久性，提出一种具备耐腐蚀、施工方便的结构增强方式。在对喷射ECC工作性能和受力性能进行优化的基础上，采用CFRP网格与喷射ECC（CFRP-ECC）复合增强盾构隧道管片。考虑增强材料、ECC层厚度以及CFRP网格等参数，对两端简支的CFRP-ECC复合增强盾构隧道管片进行静力加载试验，研究其受弯性能。结果表明:经过ECC和CFRP-ECC复合增强后的管片，其开裂弯矩较未增强管片分别增加了26.7%和13.3%，有效抑制了裂缝的产生;喷射厚20mm ECC管片的承载力和延性均得到提升，其位移延性系数相较于未增强管片提高了44.6%;仅粘贴CFRP布增强管片的承载力与未增强管片的基本相同，但位移延性系数提高了195%。此外，基于ABAQUS建立的有限元分析模型能有效分析管片及CFRP-ECC增强管片的受力性能和破坏形态。通过黏结应力-滑移模型建立的ECC与混凝土间的接触能有效模拟界面的黏结性能。
  
  
• Select
  基于CFRP和SMA修复钢桥横隔板疲劳裂纹的方法研究与应用

  强旭红, 武亚鹏, 姜 旭, 刘 勇

  建筑结构学报. 2024, 45(8): 129-140. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2023.0616

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对正交异性钢桥面板横隔板弧形切口处疲劳裂纹，在传统止裂孔法的基础上，提出粘贴碳纤维增强复合（carbon fiber reinforced polymer，CFRP）布、形状记忆合金（shape memory alloys，SMA）/CFRP组合贴片和铁基形状记忆合金（Fe-SMA）板对其进行加固修复，并对采用不同修复方法的8个含裂纹的横隔板进行疲劳加载试验。结果表明：粘贴CFRP布、SMA/CFRP组合贴片和Fe-SMA板均可有效提高横隔板开裂局部的刚度，激活SMA可进一步引入预压应力，从而明显改善开裂区域的应力集中、延缓疲劳裂纹的萌生和扩展，显著提高横隔板的疲劳寿命；粘贴CFRP布和SMA/CFRP组合贴片修复横隔板的疲劳寿命分别为单纯止裂孔修复横隔板的2.59倍和5.10倍，粘贴Fe-SMA板修复横隔板的疲劳寿命显著提高，其疲劳寿命为单纯止裂孔修复横隔板的12.68倍。通过对苏通大桥与其他千米级大跨度钢桥横隔板疲劳裂纹的实桥修复应用，验证了采用Fe-SMA板粘贴止裂孔法的实操可行性和有效性。
  
结构抗震及减隔震专题
• Select
  形状记忆合金摩擦摆层间隔震结构抗震性能研究

  冼志彬, 谭 平, 郑文智, 陈华霆, 刘彦辉, 杨 奎,

  建筑结构学报. 2024, 45(8): 141-153. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2023.0342

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为了提升层间隔震结构的抗震性能，提出形状记忆合金摩擦摆(shape memory alloy friction pendulumn bearing, SMAFP)，并基于形状记忆合金旗帜形滞回特性给出形状记忆合金摩擦摆及其层间隔震结构参数优化方法。以形状记忆合金和传统摩擦摆支座的理论模型为基础推导得到形状记忆合金摩擦摆模型的理论模型，并通过OpenSees平台建立形状记忆合金摩擦摆数值模型，通过与试验结果对比验证数值模型可靠性。在此基础上，以某大底盘单塔层间隔震结构为研究对象，以所提出的SMAFP层间隔震结构参数优化方法对形状记忆合金摩擦摆中形状记忆合金装置的屈服力进行优化，并基于最优屈服力进一步研究该参数优化方法的有效性及形状记忆合金摩擦摆层间隔震结构的抗震性能。结果表明：基于韧性性能的参数优化方法可有效得到形状记忆合金摩擦摆的最优参数；采用最优参数的形状记忆合金摩擦摆层间隔震结构复位性能显著提升，可有效减小支座峰值位移、支座残余位移，同时可有效控制结构柱底剪力、顶层绝对加速度、层间位移增量；支座峰值位移减幅达11.4%，支座残余位移减幅达48.5%，结构柱底峰值剪力、顶层峰值绝对加速度增幅均控制在10.0%以内。
  
• Select
  设置开槽耗能板的装配式自复位方钢管混凝土框架 抗震性能试验研究

  谢川东, 王先铁, 郭艺伟, 杨博乐, 王汇城

  建筑结构学报. 2024, 45(8): 154-167. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2022.0503

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为降低自复位结构滞回耗能对复位的影响，提出一种设置开槽耗能板的装配式自复位方钢管混凝土框架，框架的梁内预应力筋各跨独立布置，可实现工厂张拉的装配化施工。考虑不同厚度的耗能钢板与加载历程，设计4榀1/2缩尺单跨两层框架，对其开展拟静力试验研究，推导考虑框架扩展效应时梁的内力计算式。结果表明：框架滞回曲线呈典型的“双旗帜”形，加载至层间位移角2.0%时，各框架残余变形均接近0.20%；结构损伤集中于可更换的耗能板，主体构件完好；在层间位移角2.0%时卸载更换同类型耗能板，框架的受力性能基本不变，表现出良好的损伤控制机制和可恢复特性；在保证耗能板耗能段总面积不变的前提下，减小单根板条宽度有利于实现框架的复位性能目标，且框架承载力基本不变；框架扩展效应导致两侧柱底剪力分配不均，梁因柱的约束作用附加额外轴力；理论计算的梁轴力与预应力筋内力及试验结果误差在10%以内，可作为结构分析与设计的依据。
  
  
• Select
  考虑变形损伤的足尺燕尾榫节点抗震性能试验及恢复力模型研究

  白福玉, 范则楷, 薛建阳, 胡成明, 吴晨伟, 李加旭

  建筑结构学报. 2024, 45(8): 168-179. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2023.0358

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为研究变形损伤对燕尾榫节点抗震性能的影响，制作了3组削减榫长0%、15%及30%的足尺落叶松燕尾榫节点，对其进行拟静力和声发射试验，得到各节点的滞回曲线，骨架曲线及拔榫量。根据测得的声发射参数，分析节点各阶段的变形损伤模式，建立损伤演化方程，并研究变形损伤对节点恢复力模型的影响。结果表明:随着转角的增大，节点弯矩先增大后减小，承载能力降低，拔榫量增大，节点的刚度逐渐减小。节点变形损伤根据滞回曲线特征可分为轻微、中等及严重损伤阶段，节点在轻微损伤阶段以拉伸损伤为主，进入中等损伤阶段和严重损伤阶段，剪切损伤增加明显，各节点损伤值随相对应力比的增大而增大。轻微与中等损伤阶段节点恢复力模型为弹性-屈服模型，严重损伤阶段节点恢复力模型为滑移-恢复模型。削减榫长0%、15%和30%的节点屈服刚度分别为弹性刚度的52.76%、35.36%和69.79%，恢复刚度分别为弹性刚度的41.42%、62.14%、34.58%。随着松动程度的增加，节点转角延性系数增大，剪切损伤较早出现，相同损伤下节点刚度减小明显。
  
• Select
  基于位移放大型变刚度自复位阻尼器的滞回性能研究

  董慧慧, 杨智乐, 杜修力, 韩 强

  建筑结构学报. 2024, 45(8): 180-191. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2023.0227

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为解决传统阻尼器屈服后刚度和强度不足的问题，基于分阶段抗震设计理念，研发一种基于位移放大型变刚度自复位阻尼器（self-centering dampers based on variable stiffness and displacement amplification，SDVD），能够兼顾结构在不同变形阶段的刚度和承载力需求。该阻尼器主要由子模块初始刚度模块（initial stiffness module，ISM）和变刚度模块（variable stiffness module，VSM）组成，基于阻尼器的构造，分析其子模块及整个阻尼器的工作机理；以ISM和VSM的长度和宽度为参数，设计并制作模块ISM和VSM及SDVD整体的模型试件，通过拟静力试验研究子模块及整个阻尼器的滞回性能；通过有限元模型(finite element model，FEM)研究阻尼器滞回性能的参数影响规律。研究结果表明：该阻尼器表现出拉压对称的旗帜形滞回特性，同时具有位移放大效应和变刚度特性；通过对比分析，由有限元分析得到的阻尼器滞回曲线与拟静力试验结果吻合较好；SDVD的初始刚度和强度主要由ISM提供，并且随着ISM丝束长度的减小而增加；SDVD的屈服后刚度和承载力主要由VSM提供，且随着VSM挡杆宽度的减小而增加。
  
• Select
  中间柱式黏滞阻尼器同跨内布置位置对减震效率的影响研究

  兰 香, 潘 文, 孙柏锋, 白 羽, 苏何先

  建筑结构学报. 2024, 45(8): 192-204. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2023.0198

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为了研究中间柱式黏滞阻尼器在框架结构同一跨内不同位置布置时对减震结构减震效率的影响，通过理论分析，将阻尼器位移分解为楼层剪切变形、梁柱节点转动位移和支撑阻尼器上柱或下柱自身变形三方面，并对同跨内不同布置位置下阻尼器的层间位移利用率进行分析；通过对单层和三层钢框架开展振动台试验，验证理论分析的正确性；将研究成果应用于工程实例中，进一步分析布置位置对减震效率的影响。研究结果表明:减震效率与阻尼器布置位置关系密切，与阻尼器位于梁跨度的1/6相比，位于梁跨度的1/2时，层间位移利用率增大15%~25%，附加阻尼比增大10%~30%，顶点位移或楼层位移减小5%~15%，基底剪力或楼层剪力减小5%~15%。
  
• Select
  装配式X形钢板活塞阻尼器受力性能试验及应用研究

  周方圆, 胡宇博, 叶 昆, 吕云辉

  建筑结构学报. 2024, 45(8): 205-215. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2023.0153

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为了克服传统弯曲型、剪切型金属阻尼器无法在肘节式等位移放大装置安装使用的现状，提出一种基于X形钢板屈服耗能的装配式活塞阻尼器（X-shaped piston metal damper, XPMD），其由一组平行的金属环片（X形钢板为主要耗能元件）、内部传动杆及外部套筒共同组成。具有耗能功效的金属环片通过高强螺栓与内部传动杆及外部套筒相互连接，具有较好的装配性及易于更换的特点。通过试验系统研究了X形钢板端头宽度、缩颈宽度、纵向长度及厚度等参数对XPMD阻尼器滞回性能的影响规律，同时提出了XPMD阻尼器的理论力学评估模型。以多层框架为例，对比分析了在地震作用下安装XPMD阻尼器前后其位移响应、层间剪力的变化特点，验证了XPMD阻尼器对框架结构的减震效果。研究结果表明：在循环荷载作用下XPMD阻尼器具有稳定的滞回性能，在较小变形下地震输入能量主要通过X形钢板弯曲变形实现能量耗散，在较大变形条件下X形钢板拉伸变形逐渐增大使得XPMD阻尼器等效刚度有所增加；安装XPMD阻尼器可明显降低框架结构在地震作用下的位移及层间剪力响应。
  
基础理论与共性技术
• Select
  平面双向多功能加载试验装置研制与应用

  樊健生, 刘入瑞, 丁 然

  建筑结构学报. 2024, 45(8): 216-229. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2023.0135

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为了对新型材料和新型结构的二维基本受力单元开展试验研究、提出精准的非线性本构模型、加快新型材料和新型结构在工程中的推广应用，基于对美、日、德等国相关试验装备的调研分析，研发了一种薄膜试验机——平面双向加载试验装置（planar bi-directional element tester, PBET），设计并制作了自平衡刚架系统、能够有效削弱边缘约束的加载系统、能够实现复杂加载工况和路径的控制系统以及功能丰富的量测系统等。利用PBET完成了配筋UHPC单元单向受拉试验、素UHPC单元双向受拉试验、素UHPC单元拉压耦合试验、单钢板钢筋混凝土单元拉压耦合试验、双钢板钢筋混凝土单元拉压耦合试验，结果表明：PBET装置能够对素UHPC、配筋UHPC、单钢板混凝土和双钢板混凝土等多种结构单元开展包括单向受拉、双向受拉、双向拉压耦合等多种工况的测试，并实现顺序加载、比例加载以及加载路径转换等功能，从而为UHPC、ECC等新型材料以及钢板混凝土等新型结构的一维和二维基本受力性能及本构关系研究提供支撑。
  
• Select
  角钢格构混凝土组合梁受弯性能研究

  楼国彪, 李依繁, 贾桂林, 陈丕旭

  建筑结构学报. 2024, 45(8): 230-242. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2023.0218

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为研究角钢格构混凝土组合梁的受弯性能，开展了四点弯曲试验及有限元模拟研究，并基于平衡条件推导正截面受弯承载力计算式，提出了相关设计建议。研究结果表明：纯弯段布置缀条可有效限制受压区角钢的屈曲失稳破坏；试验中受拉区配钢相同的对称配钢组合梁与非对称配钢组合梁相比，受弯承载力提高约10%，延性也有不同程度的提升。因此在经济合理的范围内，推荐使用对称配钢的角钢格构混凝土组合梁；增大配钢率可提高对称配钢角钢格构混凝土组合梁的受弯承载力，配钢率从3.94%提高至5.58%时，对称配钢组合梁的受弯承载力提高约20%；此外，角钢格构混凝土组合梁的受弯变形满足平截面假定；对于对称配钢的角钢格构混凝土组合梁，其角钢骨架对核心区混凝土的约束作用不可忽略，可根据Mander模型计算混凝土的强度提高系数，或简化的取1.2。
  
• Select
  CFRP-钢复合筋与珊瑚海砂海水混凝土黏结性能试验研究

  周 济, 陈宗平, 庞云升, 黎盛欣, 宋春梅

  建筑结构学报. 2024, 45(8): 243-258. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2023.0200

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为研究碳纤维布包裹钢复合筋（CFRP-钢复合筋，简称“复合筋”）与珊瑚海砂海水混凝土（coral sea-sand seawater concrete, CSSC）的黏结性能，进行15组共45个黏结试件的单向拔出试验，得到复合筋与CSSC的界面黏结破坏机理，分析复合筋直径、黏结长度、保护层厚度、混凝土强度、混凝土及筋材种类对黏结性能的影响。试验结果表明：区别于钢筋，由于外覆层FRP抗剪性能差造成界面滑移后复合筋表面发生剪切损伤，界面层混凝土的破碎程度更小；随着复合筋直径及黏结长度的增大，界面的黏结强度逐渐降低；混凝土保护层小于4倍复合筋直径dc时，增大混凝土厚度可有效提高黏结强度，但混凝土保护层大于4dc后增强效果大幅减弱；与嵌入复合筋试件相比，嵌入相同直径钢筋试件的界面黏结强度增大了17.9%；与普通混凝土（NC）试件相比，CSSC试件的界面黏结强度增大了23.8%，但劈裂破坏界面上CSSC的粗骨料断裂程度远高于NC。基于试验结果及收集到的同类研究结果，提出了复合筋与CSSC的黏结强度计算式，其在大样本量下具有良好的计算精度，并通过确定界面黏结系数K的取值范围，建立临界锚固长度的计算式。为反映预测曲线的全过程，建议采用mBPE模型全面准确地描述复合筋与CSSC间的黏结应力-滑移关系。
  
• Select
  高强度环槽铆钉拉-剪力学性能研究

  徐 菲, 曾文彦, 周绪红, 王宇航,

  建筑结构学报. 2024, 45(8): 259-270. https://doi.org/10.14006/j.jzjgxb.2023.0210

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为研究8.8级和10.9级两种高强度短尾环槽铆钉连接副的拉-剪力学性能，开展环槽铆钉连接副在不同拉-剪耦合作用下的力学性能试验，得到其在不同拉-剪耦合作用下的失效模式、荷载-位移曲线等力学性能；对铆钉断口微观形貌进行电镜扫描，分析不同拉-剪耦合作用下的环槽铆钉连接副的失效机理。研究结果表明：环槽铆钉连接副的失效模式有套环拉脱和铆钉断裂两类，均呈现延性破坏；通过微观层面的断口形貌发现，在不同拉-剪耦合作用下铆钉为准解理断裂，具有一定延性。基于试验结果与理论分析，提出了环槽铆钉连接副在上述两种极限状态下的力学模型，建立了拉-剪耦合承载力设计方法。结果表明，该设计方法能较好地预测试验结果,8.8级与10.9级环槽铆钉承载力计算值与试验值之比分别为0.92和0.97。