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2009年  第39卷  第6期

钢结构
钢结构设计规范的回顾与展望
陈绍蕃
2009, 39(6): 1-4,12. doi: 10.13204/j.gyjz200906001
摘要:
介绍我国第一本TJ1774《钢结构设计规范》产生的过程和它的特点,扼要陈述规范两次修订的内容,并重点讨论规范下一轮的修订工作,包括全面修订的必要性,修订的原则和具体项目。
各国钢结构设计规范中受弯构件稳定设计的比较
陈骥
2009, 39(6): 5-12. doi: 10.13204/j.gyjz200906002
摘要:
比较了在美国ANSI/AISC3602005,英国595012000,加拿大CAN/CSAS162001,澳大利亚AS41001998,日本AIJ2002和我国GB500172003七本钢结构设计规范中,受弯构件稳定设计的计算公式,介绍了许多学者关于这一问题的理论分析和试验研究成果,着重介绍了用有限单元法、有限差分法等数值法给出的,在多种横向荷载作用下非均匀受弯构件等效弯矩系数b的表达式。对于线性非均匀简支受弯构件的等效弯矩系数b,在我国钢结构设计规范中,从TJ1774至GB500172003,一直沿用了由M.G.Salvadori在1956年用瑞利-里兹法得到的两端简支受弯构件的等效弯矩系数b曲线中的下限值,此值与其他几个国家的钢结构设计规范中采用的b的计算公式不同。在参考他人研究成果的基础上,提出了一个简明的,计算任意弯矩分布和任意支承条件的,受弯构件等效弯矩系数b的表达式。此式连同经修改的梁的弯扭屈曲设计公式,可供下一轮修订我国钢结构设计规范时参考。
高强度角钢轴心受压构件稳定设计方法研究
施刚, 刘钊, 班慧勇, 张勇, 石永久, 王元清
2009, 39(6): 18-21. doi: 10.13204/j.gyjz200906004
摘要:
Q420和Q460高强度热轧等边角钢在钢结构中的应用逐渐增多,由于强度提高,部分角钢截面的宽厚比超过规范限值,不满足局部稳定性的要求。GB500172003《钢结构设计规范》对于这一问题并没有给出相应的计算方法和设计规定。结合DL/T51542002《架空送电线路杆塔结构设计技术规定》和美国ANSI/ASCE1097《输电铁塔设计导则》的相关规定,研究Q420和Q460高强度热轧等边角钢轴心受压构件稳定承载力的设计计算方法,分析了上述规范中对于高强度角钢轴心受压构件稳定设计方法的合理性,为相关设计提供了参考。
等边单角钢轴心压杆局部稳定计算问题的讨论
郝际平, 范金凯, 王先铁, 拓艳燕, 魏鹏
2009, 39(6): 22-24. doi: 10.13204/j.gyjz200906005
摘要:
在钢结构工程中,特别是在输电线路的铁塔设计中,经常采用等边单角钢作为轴心受压构件。在设计计算中,无论是按照我国现行的GB500172003《钢结构设计规范》,还是采用ASCE101997《美国输电铁塔设计导则》,都需要考虑角钢肢宽与厚度之比的问题。针对此问题,根据弹性稳定理论,推导了等边单角钢轴心压杆宽厚比限值的计算公式,并提出设计计算的方法,供工程设计参考。
区别处理H型钢梁与工字钢梁稳定性条件
刘志磊, 戴国欣, 聂诗东
2009, 39(6): 25-27. doi: 10.13204/j.gyjz200906006
摘要:
热轧H型钢是一种高效经济性型材,具有抗弯性能好、翼缘宽、侧向刚度大等优点。目前国内生产的H型钢有宽翼缘H型钢(HW),中翼缘H型钢(HM),窄翼缘H型钢(NH)和薄壁H型钢(HT)等,但GB500172003《钢结构设计规范》在描述保证梁的整体稳定性内容中,有关热轧H型钢的规定直接借用了轧制普通工字钢或三板焊接截面的相关条文,没有体现H型钢良好的截面特性对整体稳定性的贡献。为了使GB500172003能够更充分、准确地指导钢结构工程设计应用,区别处理H型钢梁与工字钢梁,了解和掌握适用于国产热轧H型钢的整体稳定控制条件是十分必要的。从梁整体稳定原理出发,依照现行GB500172003提出的计算公式,通过专门的分析程序对H型钢梁整体稳定进行计算,结合重庆大学已经获得的研究工作结果,提出了更适合国产H型钢的整体稳定控制条件,可作为GB500172003修订的依据,也可供工程应用实践参考。
对规范GB50017—2003某强制性条文的思考
卢林枫, 方文琦, 周天华
2009, 39(6): 28-31. doi: 10.13204/j.gyjz200906007
摘要:
GB500172003《钢结构设计规范》设置第8.9.3条为强制性条文,规定在柱脚处设置外包混凝土保护层。规范实施5年来,各地工程设计施工图审查中经常出现违反8.9.3强制性条文现象。通过对其主要原因进行分析,对柱脚外包混凝土保护层做了力学分析,得出了柱脚在风荷载或者地震作用下,外包混凝土保护层始终处于受拉的结论;建议工程设计中宜采用刚接柱脚做法,外包混凝土保护层可适当配筋。
关于钢材工作温度和质量等级的探讨
姜德进, 陈绍蕃, 贾冬云
2009, 39(6): 32-35,41. doi: 10.13204/j.gyjz200906008
摘要:
结构的工作温度是钢结构选材要考虑的一个重要因素。GB500172003《钢结构设计规范》关于这个问题的若干条款显得有些粗糙,甚至有不合理的地方。对此问题进行了探讨,并与美国和欧洲的规范进行了比较,给出的建议可供修改规范参考。
GB50017—2003《钢结构设计规范》中有待明确的几个问题
张庆芳, 张庆利
2009, 39(6): 36-38,73. doi: 10.13204/j.gyjz200906009
摘要:
就GB500172003《钢结构设计规范》中的一些问题,陈述了自己的见解。内容包括:重力荷载设计值、二阶效应的弯矩与压弯构件公式、疲劳计算的范围、有效截面、弱支撑框架柱计算、高强度螺栓的抗拉承载力。
综合述评
半刚性连接钢结构理论与设计研究的综述
舒兴平, 袁智深, 张再华, 段祺成
2009, 39(6): 13-17,21. doi: 10.13204/j.gyjz200906003
摘要:
GB500172003《钢结构设计规范》提出在对半刚性连接钢结构进行内力分析时,要考虑连接变形的影响,但并未对其分析与设计方法作出具体规定。通过对国内外钢结构半刚性连接研究现状包括试验研究、理论分析和设计方法等几个方面的介绍,并对美国、欧洲、加拿大、澳大利亚、香港等国家和地区的钢结构设计规范中连接节点分类方法及半刚性连接计算设计方法进行了探讨和总结,为我国钢结构设计规范的修订提供参考。
建筑规划、设计及建筑艺术
城市中心区工业废弃地的景观改造——西雅图奥林匹克雕塑公园
夏娃
2009, 39(6): 39-41. doi: 10.13204/j.gyjz200906010
摘要:
将失去活力的城市中心区工业废弃地进行重新激活,来改善城市生态环境和提供良好的户外公共空间,已成为学术界探讨的一个深刻社会问题。通过西雅图奥林匹克雕塑公园的实例分析,认为艺术介入空间可以为这种工业废弃地的景观改造提供一种新的方法。
青岛近代独立式住宅建筑研究
王福云, 韩勇, 谭大珂
2009, 39(6): 42-45,49. doi: 10.13204/j.gyjz200906011
摘要:
青岛近代居住建筑是青岛近代建筑与城市文化的重要组成部分,青岛近代独立式住宅作为青岛近代居住建筑的主体,具有重要的研究价值。从建筑样式、空间布局、材料构造三个方面研究分析了青岛近代独立式住宅的文化内涵和艺术特征,并研究分析了形成这些特征的历史文化要素。
会展经济的规划设计——甘肃国际会展中心规划及建筑方案设计
曹辉, 周文娜
2009, 39(6): 46-49. doi: 10.13204/j.gyjz200906012
摘要:
会展中心建筑是会展经济的硬件设施,是发展会展经济带动地区发展的功能核心。结合实例探讨了对创造可持续发展会展经济模式的一些具体规划实践方法。
石化工业建筑设计创新研究与实践
宋鸿涛
2009, 39(6): 123-125. doi: 10.13204/j.gyjz200906030
摘要:
创新是发展的必由之路,探讨石化工业建筑设计创新的思路和方法,将利于建筑专业的可持续发展。通过对近年来石化工业建筑设计创新实践的分析,提出石化建筑设计要围绕着上游工艺技术的进步、建筑功能的变化和时代进步等因素在技术、设计、评价标准等方面进行创新的观点并提出具体方法,同时提出关注相关领域建筑技术和材料的发展,为创新积累厚实的基础。
钢筋混凝土及预应力混凝土结构
基于塑性铰转角需求的剪力墙边缘构件设计方法
辛力, 梁兴文, 邓明科
2009, 39(6): 50-54,64. doi: 10.13204/j.gyjz200906013
摘要:
剪力墙边缘约束构件设计方法是剪力墙结构设计中未很好解决的问题之一。首先建立了悬臂剪力墙在弹塑性极限状态的侧移模式,以塑性铰转角需求定义不同抗震等级剪力墙的变形能力设计目标,建立了剪力墙塑性铰转角与底部截面曲率、轴压比与相对受压区高度的关系,通过平截面假定计算剪力墙边缘构件约束区长度及配箍特征值需求。通过20个剪力墙试件理论与试验极限位移角的对比分析说明了所介绍方法的可靠性,最后给出了不同抗震等级、不同轴压比剪力墙边缘构件约束区长度及配箍特征值的建议值。
钢筋混凝土框架异型中节点抗裂度计算
邢国华, 吴涛, 刘伯权, 杨乐, 姚显贵
2009, 39(6): 55-58. doi: 10.13204/j.gyjz200906014
摘要:
基于6个钢筋混凝土框架异型中节点试件的试验研究,分析了节点核心区尺寸、轴压比等因素对异型中节点抗裂性能的影响。结果表明:节点开裂前核心区混凝土基本处于弹性工作阶段,异型中节点的剪力主要由小核心(小梁与上柱构成的区域)混凝土承担,增大轴压比可以提高异型中节点试件的抗裂承载能力。在试验研究的基础上,提出异型中节点抗裂承载力计算公式,并与11个异型节点试件的试验结果进行对比,吻合较好。
双钢筋混凝土梁的受弯试验及裂缝计算
倪国葳, 姜登岭, 陈娟浓, 祁佳睿
2009, 39(6): 59-64. doi: 10.13204/j.gyjz200906015
摘要:
双钢筋系由两根纵向平行的纵筋与之垂直的短横筋按一定间距焊接组成梯格型骨架,采用双钢筋技术,可以改善钢筋混凝土的粘结作用,从而改善钢筋混凝土受弯构件的裂缝分布,减小裂缝宽度,使裂缝开展呈现细而密的特征。然而,目前使用的双钢筋类型主要是由冷拔低碳钢丝或冷轧钢筋制成的双钢筋,这些双钢筋大多用于小跨度的单向板、过梁、楼梯等构件中,而采用大直径热轧带肋三级钢筋制成的双钢筋混凝土构件国内外尚未见有报道。为了充分发挥双钢筋的技术优势,拓宽双钢筋技术的使用范围,对热轧带肋三级钢筋焊制的双钢筋构件作了较全面的分析研究,重点研究了双钢筋受弯构件的裂缝及变形计算,对双钢筋构件的裂缝特征作了较完整的理论分析。通过试验观察和理论分析,并针对热轧带肋三级钢筋制成的双钢筋混凝土构件,提出了裂缝计算的建议公式。并与普通构件对比进行技术经济分析,可取得良好的经济效益。
基于LQR算法的巨-子型有控结构的主动控制研究
秦相军, 张洵安, 王茜茜, 刘锐
2009, 39(6): 65-69. doi: 10.13204/j.gyjz200906016
摘要:
基于线性二次型(LQR)性能指标极小的最优控制设计,对巨-子型有控结构在随机风载激励下的主动控制响应特性进行了时程分析研究,推导并建立其控制方程,讨论了主动控制下控制参数的变化和时滞对结构响应的控制效果、控制力及动力特性的影响规律。研究表明:该新型结构采用主动控制后能获得很好的控制效果,权矩阵的选取对结构的响应非常重要,时滞会降低结构的主动控制效果。
异形框架结构设计研究
郭猛, 石霖凯
2009, 39(6): 70-73. doi: 10.13204/j.gyjz200906017
摘要:
异形框架结构是在普通框架结构基础上发展起来的结构体系,通过加设边缘构件(边缘壁柱和边缘壁梁),提高框架柱、框架梁及框架节点区的刚度,从而提高结构整体抗侧刚度和耗震能力,与框架结构、框剪结构结合起来形成异形框架-框架结构、异形框架-框剪结构等。异形框架结构可以有效解决纯框架结构位移不满足规范要求,框剪结构中剪力墙数量偏少时位移不满足规范要求,或者结构扭转情况比较严重等问题。分析了异形框架结构的整体变形和受力特点,提出了异形框架结构在地震作用下的屈服顺序,增加了框架和框剪结构的抗震防线。
地基与基础
横向受荷桩基-土体共同作用黏弹性分析
祝彦知, 程楠
2009, 39(6): 74-78. doi: 10.13204/j.gyjz200906018
摘要:
横向荷载作用下桩基础的长期内力及变形效应与周围土体介质的流变性密切相关。基于黏弹性理论,考虑横向受荷桩基础周围土体的黏弹性,根据集中力弹簧模型和桩土位移协调方程,研究了横向荷载作用下桩基础与周围土体共同作用问题,建立了横向荷载作用下柔性桩及刚性桩的横向变形与内力长期效应分析的基本方法。鉴于理论解答的公式复杂性,针对以上研究内容,编制了相应的计算程序,可方便应用于实际工程计算。工程算例分析表明,对横向荷载作用下的桩基础,很有必要进行考虑土体黏弹性的桩基础长期变形与内力的分析与计算。
中美设计规范中场地分类和场地效应的比较
卢华喜, 梁平英, 仇早生
2009, 39(6): 79-83. doi: 10.13204/j.gyjz200906019
摘要:
主要研究中美抗震设计中的场地分类和考虑场地效应的差异问题。首先,比较分析了一般场地、20m深度范围内含软弱夹层场地、20m深度以下含软弱土层场地的分类结果,发现FEMA450的场地分类对20m深度范围内软弱夹层厚度的反映比GB500112001更敏感,对20m深度以下软弱土层厚度的考虑比GB500112001更细致。然后进行了不同场地、不同地震动水平下的反应谱比较,结果表明,FEMA450更合理地考虑了不同地震动特性下的场地效应。
城市垃圾填埋场主压缩沉降的试验分析
孙洪军, 梁力, 赵丽红, 王学志
2009, 39(6): 84-87,107. doi: 10.13204/j.gyjz200906020
摘要:
为了研究城市垃圾填埋场主压缩沉降对总沉降的影响,并对主压缩沉降作出准确的预测,通过对垃圾试样的压缩试验及理论分析,采用最小二乘法对试验数据的拟合曲线进行优化,建立了城市垃圾填埋场主压缩沉降的计算模型,该模型避免了主修正压缩指数难以确定的问题。结果表明:垃圾试样在整个压缩过程中的修正主压缩指数并非常数,修正主压缩指数与垃圾试样的初始干密度有关;利用垃圾试样初始干密度建立起来的主压缩沉降的计算模型对实际主压缩沉降进行预测,得到了较为满意的结果。
侧向减载土体变形的平面应变试验
史萍, 何世秀, 范东凯
2009, 39(6): 88-91,104. doi: 10.13204/j.gyjz200906021
摘要:
卸荷工程在实际中经常遇到,保持大主应力不变,减小小主应力是实际工程中可能存在的一种应力路径。针对武汉地区具有代表性的粉质黏土进行了真三轴试验,在分析大量试验数据的基础上,对其平面应变条件下的应力-应变关系、体应变-轴应变关系及反映侧向变形的泊松比进行了研究,完善了实用性强的适合于减P路径的饱和黏性土变形理论,为寻求开挖工程研究对实体工程的实用性奠定了基础。
建筑材料
钢纤维混凝土劈拉损伤演化方程的研究
齐锋, 党改红, 陈忠购
2009, 39(6): 92-95,78. doi: 10.13204/j.gyjz200906022
摘要:
在Moelands-Reinhardt指数型本构模型的基础上,利用等效应变假设,得出钢纤维混凝土损伤演化方程。为消除损伤演化方程中单元特征长度参数的网格相关性,同时体现抗拉强度、断裂能对损伤演化方程的影响,进一步提出修正的钢纤维混凝土损伤演化方程。修正的损伤演化方程可综合反映钢纤维体积率和长径比对劈拉损伤演化的影响。通过对比劈拉试验轴向位移-轴向力曲线与由损伤演化方程控制的轴向位移-轴向力理论曲线,证明钢纤维混凝土损伤演化方程可基本体现其劈拉损伤演化的规律。
钢筋钢纤维增强混凝土板冲切性能试验研究
谢晓鹏, 高丹盈, 管巧燕
2009, 39(6): 96-100. doi: 10.13204/j.gyjz200906023
摘要:
对13块无腹筋简支整浇钢筋钢纤维高强混凝土双向板进行试验,分析混凝土强度、钢纤维体积率和钢纤维掺加范围对板冲切性能的影响。试验结果表明:钢纤维的掺入对钢筋高强混凝土板的冲切性能的改善比较显著。随着钢纤维掺加范围的增加,局部钢纤维高强混凝土板冲切极限承载力和韧性呈线性提高,但掺加范围增大到2倍板厚时,再继续增加掺加范围冲切性能基本不再变化,可以通过该措施来减少钢纤维用量。
高性能复合砂浆薄层加固RC梁的耐火极限试验研究
陈大川, 罗杰, 尚守平
2009, 39(6): 101-104. doi: 10.13204/j.gyjz200906024
摘要:
高性能复合砂浆钢筋网薄层(简称HPFL)加固混凝土构件是一种新型的加固方法,该方法采用的高性能复合砂浆为无机材料,具有众多优良特点。为研究HPFL加固RC梁在高温-外力共同作用时剪切销钉对界面粘结性能的影响,对6根三面U形(在梁的受拉面和侧面进行加固)加固RC梁进行了高温试验,所有加固试件分为三组,第一组两根试件未植入剪切销钉,第二组两根试件植入剪切销钉,剪切销钉间距较大,第三组两根试件也植入剪切销钉,剪切销钉间距较小。试验后,比较它们的耐火极限、跨中挠度和破坏形态,分析界面在高温时的破坏机理。试验结果说明:植入剪切销钉可以非常显著地改善界面在高温时的粘结性能,试件在高温时的耐火性能得到很大的提高。
负温高性能混凝土强度与孔结构试验研究
曹辉, 杨仁树, 董聚才, 孙伟
2009, 39(6): 105-107. doi: 10.13204/j.gyjz200906025
摘要:
运用压力试验机、压汞测孔法以及扫描电镜观测等实验手段,对负温高性能混凝土强度与孔隙特征的关系进行试验研究,研究结果表明:负温高性能混凝土强度受孔结构影响显著,呈现抗压强度增大孔隙率减小趋势关系。同时,抗压强度还受孔的级配、孔的形貌及孔的空间排列的影响。
鉴定·加固·改造
模糊数学和层次分析法在高炉系统工程安全管理中的应用
杨建新, 杨建平, 周承华
2009, 39(6): 108-111. doi: 10.13204/j.gyjz200906026
摘要:
在高炉建设过程中,因高空交叉作业多,高炉本体的施工空间狭小,使得施工相对比较复杂。为保证高炉系统在建设过程中的安全施工,采用比较科学的模糊数学和层次分析法来进行判断施工安全状况,避免主观因素的影响,并对施工安全状态进行定量表达。该方法运算简便,可操作性强,更适合于施工现场普遍存在的安全管理人员文化程度不高、凭经验判断安全状态的现状,便于施工现场管理人员掌握,并及时发现安全隐患。
CFRP与钢材的粘结性能试验研究
彭福明, 才鹏, 张宁, 张新山, 刘宝喜
2009, 39(6): 112-116. doi: 10.13204/j.gyjz200906027
摘要:
与传统的钢结构加固方法相比,粘贴CFRP加固钢结构具有明显的优势。CFRP与钢结构之间的粘结性能直接影响加固效果,但是目前国内对这方面的研究还很少。从众多的粘结材料中优选出适合于粘贴CFRP加固钢结构的粘结剂,设计相应的试件,对CFRP与钢材之间的粘结强度和粘结耐久性进行试验。试验结果表明:选用的3种粘结剂可以作为粘贴CFRP加固钢结构的粘结材料,性能满足设计要求。对粘贴碳纤维布加固钢板进行静力拉伸试验,测量碳纤维布的应变分布,得到碳纤维布与钢板之间的粘结应力分布和碳纤维布的有效粘结长度。并与理论公式的计算结果进行了对比,二者吻合较好。
火灾后混凝土结构检测和加固技术研究
卜良桃, 陈军, 黎红兵
2009, 39(6): 117-119,116. doi: 10.13204/j.gyjz200906028
摘要:
钢筋混凝土结构在遭受火灾后,由于高温的影响,混凝土材料会发生化学变化,强度和延性降低,导致整个结构和构件的物理力学性能降低,产生损伤。通过对某住宅遭受火灾后工程检测和加固的实例,介绍火灾后钢筋混凝土结构的检测以及钢筋网复合砂浆加固受火灾结构的加固方案,重点探讨钢筋网复合砂浆加固该结构梁、板的施工工艺。工程实践证明,该方法加固效果明显,施工方便且节省投资。
建筑施工
某工程楼面梁施工缺陷的分析处理
刘宜丰, 兰代生, 赵广坡
2009, 39(6): 120-122. doi: 10.13204/j.gyjz200906029
摘要:
某工程受横向荷载和轴压共同作用的楼面梁因施工缺陷发生初始挠曲。通过对初始缺陷梁的理论分析,推导横向荷载作用下压弯构件的稳定承载力公式,并以此为依据,对缺陷梁承载力和正常使用性能做出判断,认为不做特殊处理缺陷梁仍是安全的。对缺陷梁的分析处理过程,可供类似工程参考。