登录
注册
E-alert
登录
注册
E-alert
2012年 第42卷 第1期
显示方式:
2012, 42(1): 1-7,61.
doi: 10.13204/j.gyjz201201001
摘要:
为研究高强度钢材钢结构的受力性能,了解国内外最新研究进展,促进该类新型绿色节能结构体系的更广泛应用,并为今后的相关研究提供参考和指导,对国内外高强度钢材钢结构的工程应用和最新的研究进展进行总结,特别是清华大学近期所做的一系列试验研究,包括高强度钢材的静力力学性能、韧性和循环荷载下的本构模型,构件截面的残余应力分布、受压钢柱的稳定性能和滞回性能、高强度钢材板件螺栓连接的延性和承载力,高强度钢材钢框架的抗震性能以及高强度钢材钢结构的相关有限元分析等内容。结果表明,高强度钢材钢结构在材料、构件和结构体系三个层面上都具有明显的优势,但现有的设计方法并不完全适用,需要发展新的设计理论和计算公式,以期更合理、安全地应用高强度钢材钢结构。
为研究高强度钢材钢结构的受力性能,了解国内外最新研究进展,促进该类新型绿色节能结构体系的更广泛应用,并为今后的相关研究提供参考和指导,对国内外高强度钢材钢结构的工程应用和最新的研究进展进行总结,特别是清华大学近期所做的一系列试验研究,包括高强度钢材的静力力学性能、韧性和循环荷载下的本构模型,构件截面的残余应力分布、受压钢柱的稳定性能和滞回性能、高强度钢材板件螺栓连接的延性和承载力,高强度钢材钢框架的抗震性能以及高强度钢材钢结构的相关有限元分析等内容。结果表明,高强度钢材钢结构在材料、构件和结构体系三个层面上都具有明显的优势,但现有的设计方法并不完全适用,需要发展新的设计理论和计算公式,以期更合理、安全地应用高强度钢材钢结构。
2012, 42(1): 8-12,102.
doi: 10.13204/j.gyjz201201002
摘要:
高强度钢材在建筑行业中逐渐被应用,而随着钢材强度的增大,其韧性性能会有一定程度的退化,特别是在低温环境中更加明显。因此,有必要研究高强度建筑钢材的冲击韧性。通过对14 mm厚的高强钢材Q460-C进行低温下的冲击韧性试验,并将其夏比冲击功值与60,90,120,150 mm厚Q345的AKV值进行比较分析。结果显示,Q460-C的冲击韧性随温度的降低而下降,在20～-20℃,14 mm厚Q460-C钢材的低温冲击功值依次低于同温度下的150,120,90,60 mm厚Q345的AKV值,在低于―20℃时,Q460钢材的强度对其低温脆性的影响没有Q345钢材的厚度对其低温脆性的影响明显。同时,还利用Boltzmann函数对试验结果进行拟合分析,得到Q460-C钢材的韧脆转变温度为-11.1℃;最后对不同温度点下的冲击试件断口进行扫描电镜分析,观察到-20℃下冲断的试件断口形貌有相当的脆性特征,基本已完成了从韧性向脆性断裂的转变。试验表明,Q460-C钢材的低温脆性特征明显,应引起足够重视。
高强度钢材在建筑行业中逐渐被应用,而随着钢材强度的增大,其韧性性能会有一定程度的退化,特别是在低温环境中更加明显。因此,有必要研究高强度建筑钢材的冲击韧性。通过对14 mm厚的高强钢材Q460-C进行低温下的冲击韧性试验,并将其夏比冲击功值与60,90,120,150 mm厚Q345的AKV值进行比较分析。结果显示,Q460-C的冲击韧性随温度的降低而下降,在20～-20℃,14 mm厚Q460-C钢材的低温冲击功值依次低于同温度下的150,120,90,60 mm厚Q345的AKV值,在低于―20℃时,Q460钢材的强度对其低温脆性的影响没有Q345钢材的厚度对其低温脆性的影响明显。同时,还利用Boltzmann函数对试验结果进行拟合分析,得到Q460-C钢材的韧脆转变温度为-11.1℃;最后对不同温度点下的冲击试件断口进行扫描电镜分析,观察到-20℃下冲断的试件断口形貌有相当的脆性特征,基本已完成了从韧性向脆性断裂的转变。试验表明,Q460-C钢材的低温脆性特征明显,应引起足够重视。
2012, 42(1): 13-17,55.
doi: 10.13204/j.gyjz201201003
摘要:
因循环硬化、软化和包辛格效应等的影响,钢材在循环加载下的力学性能与单调加载下的力学性能会有很大差异。借助于对Q345和Q460两种强度等级钢材的单调和循环加载试验,分别从单调加载性能、循环加载现象、循环加载力学性能以及循环本构模拟等几个方面分析它们力学性能差异。分析结果表明,两种钢材单调加载下的延性都比较好,且Q460钢材的延性要优于Q345的。两种钢材循环加载时应力-应变曲线具有循环硬化、循环软化和包辛格效应等现象;循环作用使得两种钢材的硬化作用提前,Q345钢材的循环硬化现象更明显;Q460钢材循环荷载下的滞回耗能能力并不比Q345钢材差,同时循环荷载下钢材产生累积损伤。混合强化模型能较好地模拟两种钢材的循环拉压曲线,为进一步研究此类钢材结构抗震性能提供较为准确的本构模型。
因循环硬化、软化和包辛格效应等的影响,钢材在循环加载下的力学性能与单调加载下的力学性能会有很大差异。借助于对Q345和Q460两种强度等级钢材的单调和循环加载试验,分别从单调加载性能、循环加载现象、循环加载力学性能以及循环本构模拟等几个方面分析它们力学性能差异。分析结果表明,两种钢材单调加载下的延性都比较好,且Q460钢材的延性要优于Q345的。两种钢材循环加载时应力-应变曲线具有循环硬化、循环软化和包辛格效应等现象;循环作用使得两种钢材的硬化作用提前,Q345钢材的循环硬化现象更明显;Q460钢材循环荷载下的滞回耗能能力并不比Q345钢材差,同时循环荷载下钢材产生累积损伤。混合强化模型能较好地模拟两种钢材的循环拉压曲线,为进一步研究此类钢材结构抗震性能提供较为准确的本构模型。
2012, 42(1): 18-25,36.
doi: 10.13204/j.gyjz201201004
摘要:
针对高强度钢材焊接箱形截面柱的局部稳定受力性能,对4个Q460钢材等边箱形短柱进行轴心受压试验。根据试验结果分析试件的局部屈曲应力、极限应力随板件宽厚比的变化规律,并将试件的局部屈曲应力、极限应力与我国、美国、欧洲钢结构设计规范以及陈绍蕃建议的相应设计方法和计算公式进行对比分析。结果表明,钢板的宽厚比越大,试件截面的利用率越低,局部屈曲后强度越富余;我国钢结构设计规范中对于试件的局部屈曲应力的计算公式不适用于等边箱形短柱;对于等边箱形短柱的极限应力,美国、欧洲钢结构设计规范和陈绍蕃建议的设计方法的计算结果较为接近,且均略高于试验结果,这3种设计方法都是可行的。进一步修改已有的计算公式,以适用于计算Q460高强度钢材等边箱形短柱的局部屈曲应力;建议采用陈绍蕃建议的设计方法,并进一步修改欧洲钢结构设计规范的计算公式,以适用于计算Q460高强度钢材等边箱形短柱的极限应力。
针对高强度钢材焊接箱形截面柱的局部稳定受力性能,对4个Q460钢材等边箱形短柱进行轴心受压试验。根据试验结果分析试件的局部屈曲应力、极限应力随板件宽厚比的变化规律,并将试件的局部屈曲应力、极限应力与我国、美国、欧洲钢结构设计规范以及陈绍蕃建议的相应设计方法和计算公式进行对比分析。结果表明,钢板的宽厚比越大,试件截面的利用率越低,局部屈曲后强度越富余;我国钢结构设计规范中对于试件的局部屈曲应力的计算公式不适用于等边箱形短柱;对于等边箱形短柱的极限应力,美国、欧洲钢结构设计规范和陈绍蕃建议的设计方法的计算结果较为接近,且均略高于试验结果,这3种设计方法都是可行的。进一步修改已有的计算公式,以适用于计算Q460高强度钢材等边箱形短柱的局部屈曲应力;建议采用陈绍蕃建议的设计方法,并进一步修改欧洲钢结构设计规范的计算公式,以适用于计算Q460高强度钢材等边箱形短柱的极限应力。
2012, 42(1): 26-31,69.
doi: 10.13204/j.gyjz201201005
摘要:
为了解国产Q460高强钢焊接箱形柱轴心受压的力学性能,以数值积分法和有限单元法对7个已有焊接箱形柱轴心受压试验进行数值分析。试件宽厚比为8～12,长细比为35～70。数值模型中考虑了实测的初始挠度、初始偏心及简化的残余应力分布模型。分析预测Q460高强钢焊接箱形柱轴心受压的极限承载力和荷载-挠度曲线。数值积分法分析结果与有限元分析结果吻合。为验证数值分析的准确性,将预测结果与已有试验结果进行对比发现,考虑残余应力、初始偏心、初始挠度的数值积分法与有限元分析可以准确地预测Q460钢焊接箱形柱受压力学行为。通过对比采用简化残余应力分布模型与采用实测残余应力分布模型的有限元分析结果,验证简化残余应力分布模型的准确性。
为了解国产Q460高强钢焊接箱形柱轴心受压的力学性能,以数值积分法和有限单元法对7个已有焊接箱形柱轴心受压试验进行数值分析。试件宽厚比为8～12,长细比为35～70。数值模型中考虑了实测的初始挠度、初始偏心及简化的残余应力分布模型。分析预测Q460高强钢焊接箱形柱轴心受压的极限承载力和荷载-挠度曲线。数值积分法分析结果与有限元分析结果吻合。为验证数值分析的准确性,将预测结果与已有试验结果进行对比发现,考虑残余应力、初始偏心、初始挠度的数值积分法与有限元分析可以准确地预测Q460钢焊接箱形柱受压力学行为。通过对比采用简化残余应力分布模型与采用实测残余应力分布模型的有限元分析结果,验证简化残余应力分布模型的准确性。
2012, 42(1): 32-36,25.
doi: 10.13204/j.gyjz201201006
摘要:
对高强度Q460钢材应用于高层和大跨度建筑的结构性能进行试验研究。首先对3根焊接H形柱进行试验,试验结果与国家规范设计值的对比表明,将Q460钢焊接H形柱划分为c类截面验算绕弱轴的整体稳定性是偏于安全的,但是划分为b类截面的安全性还需要补充数据并进行可靠度方面的分析。同时还对4根焊接H形构件进行拟静力反复加载试验。试验结果表明,高强度Q460钢构件在轴压和反复弯曲作用下,具有较好的延性和一定的耗能能力。
对高强度Q460钢材应用于高层和大跨度建筑的结构性能进行试验研究。首先对3根焊接H形柱进行试验,试验结果与国家规范设计值的对比表明,将Q460钢焊接H形柱划分为c类截面验算绕弱轴的整体稳定性是偏于安全的,但是划分为b类截面的安全性还需要补充数据并进行可靠度方面的分析。同时还对4根焊接H形构件进行拟静力反复加载试验。试验结果表明,高强度Q460钢构件在轴压和反复弯曲作用下,具有较好的延性和一定的耗能能力。
2012, 42(1): 37-45,50.
doi: 10.13204/j.gyjz201201007
摘要:
为研究高强度钢材轴心受压构件的整体稳定受力性能,了解构件的几何初始缺陷和截面残余应力对其屈曲强度和失稳变形的影响,以及与普通强度钢材轴压杆相比高强度钢材柱的整体稳定性能对缺陷敏感性的变化,采用有限元方法进行数值模拟计算,通过变换几何初始缺陷系数、残余应力数值大小和钢材强度等参数,对计算结果进行对比分析。研究结果表明,随着钢材强度的提高,高强度钢材轴压杆的整体屈曲强度对初始缺陷的敏感性明显降低,特别是对残余应力分布的敏感性;此外,初始缺陷的影响还与构件的长细比有直接关系。研究工作进一步揭示了高强度钢材轴压柱整体稳定性能的特点和优势。
为研究高强度钢材轴心受压构件的整体稳定受力性能,了解构件的几何初始缺陷和截面残余应力对其屈曲强度和失稳变形的影响,以及与普通强度钢材轴压杆相比高强度钢材柱的整体稳定性能对缺陷敏感性的变化,采用有限元方法进行数值模拟计算,通过变换几何初始缺陷系数、残余应力数值大小和钢材强度等参数,对计算结果进行对比分析。研究结果表明,随着钢材强度的提高,高强度钢材轴压杆的整体屈曲强度对初始缺陷的敏感性明显降低,特别是对残余应力分布的敏感性;此外,初始缺陷的影响还与构件的长细比有直接关系。研究工作进一步揭示了高强度钢材轴压柱整体稳定性能的特点和优势。
2012, 42(1): 46-50,45.
doi: 10.13204/j.gyjz201201008
摘要:
通过与Q345-B热轧H型钢悬臂梁的对比,研究高强热轧H型钢悬臂梁在低周反复荷载作用下的受力性能。对试件的受力变形形态、破坏模态进行研究,得到试件的滞回曲线、骨架曲线、承载能力、延性性能和能量耗散系数等。试验结果表明,高强热轧H型钢具有较高的承载能力,较好的延性和耗能能力。用理论公式计算试件的屈服荷载和刚度,用SAP 2000模拟试件的滞回性能,两者结果吻合良好。
通过与Q345-B热轧H型钢悬臂梁的对比,研究高强热轧H型钢悬臂梁在低周反复荷载作用下的受力性能。对试件的受力变形形态、破坏模态进行研究,得到试件的滞回曲线、骨架曲线、承载能力、延性性能和能量耗散系数等。试验结果表明,高强热轧H型钢具有较高的承载能力,较好的延性和耗能能力。用理论公式计算试件的屈服荷载和刚度,用SAP 2000模拟试件的滞回性能,两者结果吻合良好。
2012, 42(1): 51-55,17.
doi: 10.13204/j.gyjz201201009
摘要:
针对宝钢最新研发的高强度Q460钢材,采用钻孔应变释放法测试焊接H型钢纵向残余应力在截面上的大小及分布规律。同时,结合机械剥层的方式对纵向残余应力沿壁厚方向的分布规律进行试验考察。在试验测试结果的基础上,提出高强度Q460焊接H型钢的纵向残余应力分布的计算模型。
针对宝钢最新研发的高强度Q460钢材,采用钻孔应变释放法测试焊接H型钢纵向残余应力在截面上的大小及分布规律。同时,结合机械剥层的方式对纵向残余应力沿壁厚方向的分布规律进行试验考察。在试验测试结果的基础上,提出高强度Q460焊接H型钢的纵向残余应力分布的计算模型。
2012, 42(1): 56-61,7.
doi: 10.13204/j.gyjz201201010
摘要:
近年来高强度钢材在工程中得到了逐步推广和应用,尤其是Q460强度等级的高强度钢材。但是目前各国规范都尚未对高强度钢材螺栓连接设计方法做出具体规定,仍沿用普通强度钢材的设计方法。因此,需对端距、边距和螺栓间距等几何构造对高强度钢材螺栓抗剪连接性能的影响进行深入的试验研究。针对10,12 mm厚的Q460强度等级的高强度钢材进行螺栓抗剪连接试验,通过改变两个10.9级M27高强度螺栓的几何布置,研究不同端距、边距和螺栓间距情况下,高强度钢材的承压性能的变化情况。由试验可以观察到螺栓抗剪连接的3种不同的破坏模式:端部撕裂、孔壁拉长和板净截面拉断。同时还将试验得到的极限承载力与欧洲和美国钢结构设计规范设计值进行比较。结果发现,现有规范并不能很好地预测高强度钢材螺栓抗剪连接的破坏模式和极限强度,建议更深入地进行参数分析以完善规范设计方法。
近年来高强度钢材在工程中得到了逐步推广和应用,尤其是Q460强度等级的高强度钢材。但是目前各国规范都尚未对高强度钢材螺栓连接设计方法做出具体规定,仍沿用普通强度钢材的设计方法。因此,需对端距、边距和螺栓间距等几何构造对高强度钢材螺栓抗剪连接性能的影响进行深入的试验研究。针对10,12 mm厚的Q460强度等级的高强度钢材进行螺栓抗剪连接试验,通过改变两个10.9级M27高强度螺栓的几何布置,研究不同端距、边距和螺栓间距情况下,高强度钢材的承压性能的变化情况。由试验可以观察到螺栓抗剪连接的3种不同的破坏模式:端部撕裂、孔壁拉长和板净截面拉断。同时还将试验得到的极限承载力与欧洲和美国钢结构设计规范设计值进行比较。结果发现,现有规范并不能很好地预测高强度钢材螺栓抗剪连接的破坏模式和极限强度,建议更深入地进行参数分析以完善规范设计方法。
2012, 42(1): 62-65,103.
doi: 10.13204/j.gyjz201201011
摘要:
以当前我国工业建筑设计为主题,指出我国工业建筑设计的水平与其庞大的建设量之间存在巨大反差。由于工业建筑较少受到审美和意识形态的干扰,反而应比民用建筑更接近于建筑的本质。针对当前的工业建筑设计中存在一味迎合建设单位,不顾使用和经济的要求,照抄照搬的设计手法,指出这背离了构成建筑自身的基本要素。通过相关建筑理论和建筑实例的分析和引入,在实际工程的基础上,提出工业建筑设计的应对策略,即对材料特性、结构选型和构造节点的关注、了解和重视,试图探索一些新的设计思路和设计手法,以期对我国工业建筑设计有所裨益。
以当前我国工业建筑设计为主题,指出我国工业建筑设计的水平与其庞大的建设量之间存在巨大反差。由于工业建筑较少受到审美和意识形态的干扰,反而应比民用建筑更接近于建筑的本质。针对当前的工业建筑设计中存在一味迎合建设单位,不顾使用和经济的要求,照抄照搬的设计手法,指出这背离了构成建筑自身的基本要素。通过相关建筑理论和建筑实例的分析和引入,在实际工程的基础上,提出工业建筑设计的应对策略,即对材料特性、结构选型和构造节点的关注、了解和重视,试图探索一些新的设计思路和设计手法,以期对我国工业建筑设计有所裨益。
2012, 42(1): 66-69,31.
doi: 10.13204/j.gyjz201201012
摘要:
通过对开发区一闲置标准厂房的改造,以满足食品行业发展的需求,简要介绍了工程概况、改建原则、改造依据及技术措施,通过实例从总平面布局、交通组织、生产分区设计、防火设计、外立面改建、建筑构件细部设计、防水工程和节约能源等八方面探讨了标准厂房是如何改造成符合食品卫生要求的工厂,从而产生很好的经济和社会效应。
通过对开发区一闲置标准厂房的改造,以满足食品行业发展的需求,简要介绍了工程概况、改建原则、改造依据及技术措施,通过实例从总平面布局、交通组织、生产分区设计、防火设计、外立面改建、建筑构件细部设计、防水工程和节约能源等八方面探讨了标准厂房是如何改造成符合食品卫生要求的工厂,从而产生很好的经济和社会效应。
2012, 42(1): 70-73.
doi: 10.13204/j.gyjz201201013
摘要:
阐述港口工业建筑遗产的概念和类型特征。从历史文化、资源环境和经济价值三个方面对港口工业建筑遗产更新的意义进行分析,并结合国外经验,总结归纳出更新式保护的一般方法,即实现目的性开发与社会、经济、环境三大效益综合平衡的更新步骤。进而提出以景观先行逐步带动港口工业建筑遗产区域发展的新模式,以期为国内港口工业建筑遗产的更新式保护提供依据。
阐述港口工业建筑遗产的概念和类型特征。从历史文化、资源环境和经济价值三个方面对港口工业建筑遗产更新的意义进行分析,并结合国外经验,总结归纳出更新式保护的一般方法,即实现目的性开发与社会、经济、环境三大效益综合平衡的更新步骤。进而提出以景观先行逐步带动港口工业建筑遗产区域发展的新模式,以期为国内港口工业建筑遗产的更新式保护提供依据。
2012, 42(1): 74-77.
doi: 10.13204/j.gyjz201201014
摘要:
景德镇里弄是研究景德镇瓷文化的重要素材,也是景德镇非常独特的城市街巷景观。但是由于制瓷业的迁离,这里的活力逐渐丧失。在研究景德镇瓷文化的基础上,提出重构里弄瓷文化体系的概念,强调瓷文化的再现及重构,在此思想下对里弄进行改造设计,从而重新焕发里弄的活力。
景德镇里弄是研究景德镇瓷文化的重要素材,也是景德镇非常独特的城市街巷景观。但是由于制瓷业的迁离,这里的活力逐渐丧失。在研究景德镇瓷文化的基础上,提出重构里弄瓷文化体系的概念,强调瓷文化的再现及重构,在此思想下对里弄进行改造设计,从而重新焕发里弄的活力。
2012, 42(1): 78-84,116.
doi: 10.13204/j.gyjz201201015
摘要:
通过对各国规范中柱子箍筋加密区的构造对比,发现中国规范与国外规范在配箍特征值的取值上有较大差别。此外,在钢筋混凝土柱中采用更高强度的HRB500钢筋后,按照GB 500102010《混凝土结构设计规范》设计的柱子其抗震性能是否能达到要求也需进行验证。通过对9根配置HRB500纵筋柱进行低周反复荷载试验,分析配箍率、配箍特征值、箍筋强度以及配箍形式等因素对柱的破坏状态、P-滞回曲线、延性、刚度退化以及耗能能力的影响;对比分析条件基本相同情况下配置HRB500纵筋柱与配置HRB335纵筋柱受力性能的差异。研究结果表明,当柱端箍筋加密区的构造满足要求时,配置HRB500纵筋柱能够满足抗震结构对柱的变形能力以及位移延性的要求。
通过对各国规范中柱子箍筋加密区的构造对比,发现中国规范与国外规范在配箍特征值的取值上有较大差别。此外,在钢筋混凝土柱中采用更高强度的HRB500钢筋后,按照GB 500102010《混凝土结构设计规范》设计的柱子其抗震性能是否能达到要求也需进行验证。通过对9根配置HRB500纵筋柱进行低周反复荷载试验,分析配箍率、配箍特征值、箍筋强度以及配箍形式等因素对柱的破坏状态、P-滞回曲线、延性、刚度退化以及耗能能力的影响;对比分析条件基本相同情况下配置HRB500纵筋柱与配置HRB335纵筋柱受力性能的差异。研究结果表明,当柱端箍筋加密区的构造满足要求时,配置HRB500纵筋柱能够满足抗震结构对柱的变形能力以及位移延性的要求。
2012, 42(1): 85-88,159.
doi: 10.13204/j.gyjz201201016
摘要:
汶川地震中许多框架结构楼梯遭到严重破坏,造成大量的人员伤亡。震害调查表明,楼梯作为斜撑构件对整体抗震影响显著。结合新修订的GB 500112010《建筑结构抗震设计规范》中关于计算中应考虑楼梯构件的影响等条文,采用D值法建立了考虑楼梯的简化计算模型,对框架刚度及楼梯受力进行修正。通过对比解析法与PKPM(08版)软件计算所得结果,发现地震作用下加入楼梯对整体结构的刚度影响不可忽略,楼梯各构件在地震作用下受力不同于仅仅按照重力荷载作用下分析结果。建议框架结构楼梯梯段、休息平台及梯柱设计时宜考虑地震作用,刚度计算时应考虑楼梯对整体刚度的影响。
汶川地震中许多框架结构楼梯遭到严重破坏,造成大量的人员伤亡。震害调查表明,楼梯作为斜撑构件对整体抗震影响显著。结合新修订的GB 500112010《建筑结构抗震设计规范》中关于计算中应考虑楼梯构件的影响等条文,采用D值法建立了考虑楼梯的简化计算模型,对框架刚度及楼梯受力进行修正。通过对比解析法与PKPM(08版)软件计算所得结果,发现地震作用下加入楼梯对整体结构的刚度影响不可忽略,楼梯各构件在地震作用下受力不同于仅仅按照重力荷载作用下分析结果。建议框架结构楼梯梯段、休息平台及梯柱设计时宜考虑地震作用,刚度计算时应考虑楼梯对整体刚度的影响。
2012, 42(1): 89-93.
doi: 10.13204/j.gyjz201201017
摘要:
我国混凝土结构设计规范给出的混凝土构件挠度计算方法是一种近似方法,其他一些国家的混凝土结构规范或者标准也给出类似的方法。这类方法的研究路线有两阶段,一是依据弯矩得到曲率(x),二是使用力学办法由曲率得到挠度。使用力学办法由曲率得到挠度是不合理的。由曲率计算挠度已经是几何问题,应该使用积分的方法。因此,基于有限积分法给出的挠度z(x)与挠度的一、二阶导数间的数值关系,通过矩阵运算推导得到了挠曲矩阵,通过引入转换式(x)=-z(x)得到了曲率挠度关系式,就几种常见边界条件讨论了具体的曲率挠度关系,提出了混凝土构件挠度计算的公式和方法。计算表明,引用有限积分法改进混凝土构件挠度计算是简便的,精度明显提高。
我国混凝土结构设计规范给出的混凝土构件挠度计算方法是一种近似方法,其他一些国家的混凝土结构规范或者标准也给出类似的方法。这类方法的研究路线有两阶段,一是依据弯矩得到曲率(x),二是使用力学办法由曲率得到挠度。使用力学办法由曲率得到挠度是不合理的。由曲率计算挠度已经是几何问题,应该使用积分的方法。因此,基于有限积分法给出的挠度z(x)与挠度的一、二阶导数间的数值关系,通过矩阵运算推导得到了挠曲矩阵,通过引入转换式(x)=-z(x)得到了曲率挠度关系式,就几种常见边界条件讨论了具体的曲率挠度关系,提出了混凝土构件挠度计算的公式和方法。计算表明,引用有限积分法改进混凝土构件挠度计算是简便的,精度明显提高。
2012, 42(1): 94-97,148.
doi: 10.13204/j.gyjz201201018
摘要:
采用框架结构的多层建筑或高层建筑中,楼梯结构与框架结构组成完整的楼房结构体系框架-楼梯体系。楼梯结构的不适当连接将使得这个结构体系出现不良的特性,遭遇地震时楼梯发生严重破坏而阻断逃生通道。Pushover分析说明了这种楼房结构体系的不良特性。基于Pushover分析的结论,提出框架-楼梯体系中楼梯结构的一种合理处理方法,切断楼梯结构中传送水平荷载的路径,楼梯构件不参与楼房水平地震作用的传送,避免楼梯构件的破坏,便于使楼梯成为安全岛。
采用框架结构的多层建筑或高层建筑中,楼梯结构与框架结构组成完整的楼房结构体系框架-楼梯体系。楼梯结构的不适当连接将使得这个结构体系出现不良的特性,遭遇地震时楼梯发生严重破坏而阻断逃生通道。Pushover分析说明了这种楼房结构体系的不良特性。基于Pushover分析的结论,提出框架-楼梯体系中楼梯结构的一种合理处理方法,切断楼梯结构中传送水平荷载的路径,楼梯构件不参与楼房水平地震作用的传送,避免楼梯构件的破坏,便于使楼梯成为安全岛。
2012, 42(1): 98-102.
doi: 10.13204/j.gyjz201201019
摘要:
干湿循环作用对改良膨胀土的工程性质存在重要的影响,而目前这方面的研究成果很少。以掺石灰和粉煤灰改良的典型合肥膨胀土为研究对象,通过系统的室内试验,研究在干湿循环作用下,改良膨胀土的膨胀性、界限含水量、颗粒分布以及无侧限抗压强度等方面的变化规律,深入探讨干湿循环作用对改良膨胀土工程性质的影响。结果表明,改良膨胀土的膨胀量、液限、塑性指数、黏粒含量随干湿循环次数的增加而增大,而塑限、粉粒含量以及无侧限抗压强度则随干湿循环次数的增加而减小。
干湿循环作用对改良膨胀土的工程性质存在重要的影响,而目前这方面的研究成果很少。以掺石灰和粉煤灰改良的典型合肥膨胀土为研究对象,通过系统的室内试验,研究在干湿循环作用下,改良膨胀土的膨胀性、界限含水量、颗粒分布以及无侧限抗压强度等方面的变化规律,深入探讨干湿循环作用对改良膨胀土工程性质的影响。结果表明,改良膨胀土的膨胀量、液限、塑性指数、黏粒含量随干湿循环次数的增加而增大,而塑限、粉粒含量以及无侧限抗压强度则随干湿循环次数的增加而减小。
2012, 42(1): 103-109.
doi: 10.13204/j.gyjz201201020
摘要:
为分析山区顺坡填筑时,岩基坡度及填筑体与岩基界面粗糙度对边坡稳定性的影响,用强度折减有限元法,对完整基岩斜坡上顺坡填筑边坡的稳定性进行计算分析。给出了边坡安全系数、最危险滑移面及其与简化Bishop法计算结果的差异随岩基坡比及界面粗糙度的变化情况。结果表明:完整岩基上顺坡填筑边坡的失稳滑移面在有些情况下与圆弧差异较大,简化Bishop法给出的安全系数会有较大误差;当界面非完全粗糙时,随岩基坡度变大,则有原较强斜坡地基的限制作用和较弱界面的弱化作用使滑移面变化,前者使体系安全系数增大,而后者则相反;将强度折减有限元法应用到山区岩质斜坡地基上高填方的稳定性分析中,能避免按圆弧滑移面搜索所计算安全系数误差较大以及按复杂滑移面搜索的困难。强度折减限元法不仅简便且计算效率高,应用前景比极限平衡法更广阔。
为分析山区顺坡填筑时,岩基坡度及填筑体与岩基界面粗糙度对边坡稳定性的影响,用强度折减有限元法,对完整基岩斜坡上顺坡填筑边坡的稳定性进行计算分析。给出了边坡安全系数、最危险滑移面及其与简化Bishop法计算结果的差异随岩基坡比及界面粗糙度的变化情况。结果表明:完整岩基上顺坡填筑边坡的失稳滑移面在有些情况下与圆弧差异较大,简化Bishop法给出的安全系数会有较大误差;当界面非完全粗糙时,随岩基坡度变大,则有原较强斜坡地基的限制作用和较弱界面的弱化作用使滑移面变化,前者使体系安全系数增大,而后者则相反;将强度折减有限元法应用到山区岩质斜坡地基上高填方的稳定性分析中,能避免按圆弧滑移面搜索所计算安全系数误差较大以及按复杂滑移面搜索的困难。强度折减限元法不仅简便且计算效率高,应用前景比极限平衡法更广阔。
2012, 42(1): 110-116,84.
doi: 10.13204/j.gyjz201201021
摘要:
浅埋并行近距离隧道的设计施工是盾构隧道研究中的难点。针对间距对管片内力影响的问题,建立了包括地层、等代层、衬砌的有限元计算模型,并通过工程算例验证了该模型的合理性。然后计算隧道间距、埋深、土体参数等因素对隧道周围土体应力、管片内力的影响。根据土体应力结果可知,净距的减小使两隧道的卸载区相互接近或重叠,使两隧道之间土体承受较大荷载,发生屈服,从而使管片内力增大。根据管片内力结果得到了不同情况下管片最大内力提高率,得知埋深和土体黏聚力对提高率的影响较弱,土体内摩擦角的影响较为显著,并给出了各种情况下管片内力设计值提高率的取值大小。最后综合分析结果,针对浅埋并行超近距离隧道问题,给出了设计施工建议。
浅埋并行近距离隧道的设计施工是盾构隧道研究中的难点。针对间距对管片内力影响的问题,建立了包括地层、等代层、衬砌的有限元计算模型,并通过工程算例验证了该模型的合理性。然后计算隧道间距、埋深、土体参数等因素对隧道周围土体应力、管片内力的影响。根据土体应力结果可知,净距的减小使两隧道的卸载区相互接近或重叠,使两隧道之间土体承受较大荷载,发生屈服,从而使管片内力增大。根据管片内力结果得到了不同情况下管片最大内力提高率,得知埋深和土体黏聚力对提高率的影响较弱,土体内摩擦角的影响较为显著,并给出了各种情况下管片内力设计值提高率的取值大小。最后综合分析结果,针对浅埋并行超近距离隧道问题,给出了设计施工建议。
2012, 42(1): 117-122,127.
doi: 10.13204/j.gyjz201201022
摘要:
采用三维MIDAS/GTS软件,考虑建筑物-土体-隧道共同作用,模拟了双圆盾构隧道垂直穿越墙下筏基砌体结构建筑物的工况,研究隧道施工引起的建筑物附加沉降及荷载,考虑隧道水平位置及墙体层数改变的影响。分析结果表明:随着双圆盾构机穿越建筑物,建筑物的沉降量逐渐增大,完全通过以后建筑物沉降趋于稳定并略有回弹;沿隧道掘进方向的建筑物产生短期不均匀沉降,先从零逐渐增大,随后逐渐减小并趋于零;构件第一主应力最大值1和墙体最大剪应变均逐渐增大并趋于稳定。随着隧道轴线与建筑物轴线水平距离从零开始增大,建筑物呈现向隧道一侧倾倒的趋势,基础局部倾斜先增大、后减小;在一定范围内,1最大值和最大剪应变基本保持不变,超出后逐渐减小,并接近初始值。随着建筑物层数的增加,墙体最大剪应变呈线性增长,对建筑物造成轻微的损害。
采用三维MIDAS/GTS软件,考虑建筑物-土体-隧道共同作用,模拟了双圆盾构隧道垂直穿越墙下筏基砌体结构建筑物的工况,研究隧道施工引起的建筑物附加沉降及荷载,考虑隧道水平位置及墙体层数改变的影响。分析结果表明:随着双圆盾构机穿越建筑物,建筑物的沉降量逐渐增大,完全通过以后建筑物沉降趋于稳定并略有回弹;沿隧道掘进方向的建筑物产生短期不均匀沉降,先从零逐渐增大,随后逐渐减小并趋于零;构件第一主应力最大值1和墙体最大剪应变均逐渐增大并趋于稳定。随着隧道轴线与建筑物轴线水平距离从零开始增大,建筑物呈现向隧道一侧倾倒的趋势,基础局部倾斜先增大、后减小;在一定范围内,1最大值和最大剪应变基本保持不变,超出后逐渐减小,并接近初始值。随着建筑物层数的增加,墙体最大剪应变呈线性增长,对建筑物造成轻微的损害。
2012, 42(1): 123-127,122.
doi: 10.13204/j.gyjz201201023
摘要:
通过室内模型试验,研究砂土中竖直埋设的扩体锚杆在不同埋深条件下的竖向拉拔破坏模式。试验结果表明,扩体锚杆经过竖向拉拔,由于深径比的不同而存在3种破坏模式。浅埋扩体锚杆破坏体近似呈倒钟形并延伸至砂层表面,破坏模式属整体剪切破坏,在工程设计中应避免采用。深埋扩体锚杆破坏体在砂层表面以下一定深度内闭合成为椭球形,砂层表面在扩体锚杆破坏后未产生变形,破坏模式属局部剪切破坏。因此,在工程设计中扩体锚杆应采用深埋形式。在浅埋与深埋扩体锚杆之间还存在一种过渡型锚杆,其破坏体形态兼具深埋与浅埋扩体锚杆破坏体的特征,但破坏模式趋近于浅埋锚杆,因此将其归类为浅埋锚杆破坏模式中。
通过室内模型试验,研究砂土中竖直埋设的扩体锚杆在不同埋深条件下的竖向拉拔破坏模式。试验结果表明,扩体锚杆经过竖向拉拔,由于深径比的不同而存在3种破坏模式。浅埋扩体锚杆破坏体近似呈倒钟形并延伸至砂层表面,破坏模式属整体剪切破坏,在工程设计中应避免采用。深埋扩体锚杆破坏体在砂层表面以下一定深度内闭合成为椭球形,砂层表面在扩体锚杆破坏后未产生变形,破坏模式属局部剪切破坏。因此,在工程设计中扩体锚杆应采用深埋形式。在浅埋与深埋扩体锚杆之间还存在一种过渡型锚杆,其破坏体形态兼具深埋与浅埋扩体锚杆破坏体的特征,但破坏模式趋近于浅埋锚杆,因此将其归类为浅埋锚杆破坏模式中。
2012, 42(1): 128-132.
doi: 10.13204/j.gyjz201201024
摘要:
目前,强夯法加固吹填土地基应用很广,然而在吹填土地基加固的工程实践中所采取的单点夯击能量选择方面的分歧却相差很大。依托某油库区的吹填土地基工程,选用工程地质条件非常相近的3个场地分别进行不同能量的强夯试验,根据3种不同夯击能量下的强夯试验结果,比较不同强夯能量下,夯坑沉降量随着夯击次数和夯击遍数的变化趋势、孔隙水压力的演化过程、侧向位移和地表沉降的变化过程;最后,结合静力触探试验、标准贯入试验和荷载试验结果对不同强夯能量下吹填软土地基加固效果进行分析。研究表明,强夯能量是影响吹填土地基加固效果的重要因素,较大的夯击能量并不有利于吹填土地基的加固,存在一个最佳的强夯能量,在该能量下强夯的效果最好。
目前,强夯法加固吹填土地基应用很广,然而在吹填土地基加固的工程实践中所采取的单点夯击能量选择方面的分歧却相差很大。依托某油库区的吹填土地基工程,选用工程地质条件非常相近的3个场地分别进行不同能量的强夯试验,根据3种不同夯击能量下的强夯试验结果,比较不同强夯能量下,夯坑沉降量随着夯击次数和夯击遍数的变化趋势、孔隙水压力的演化过程、侧向位移和地表沉降的变化过程;最后,结合静力触探试验、标准贯入试验和荷载试验结果对不同强夯能量下吹填软土地基加固效果进行分析。研究表明,强夯能量是影响吹填土地基加固效果的重要因素,较大的夯击能量并不有利于吹填土地基的加固,存在一个最佳的强夯能量,在该能量下强夯的效果最好。
2012, 42(1): 133-136.
doi: 10.13204/j.gyjz201201025
摘要:
研究不同粉煤灰掺量(0%、20%、40%、60%)下高性能混凝土经快速冻融试验后的碳化现象;定义冻融循环作用下混凝土碳化判定新准则;采用图像处理技术定量分析不同粉煤灰掺量、不同冻融破坏程度对碳化的影响规律。试验表明:经冻融破坏后混凝土碳化现象和传统碳化现象有所不同,碳化深度测试法已不能表征其新特征,而碳化面积法能较好阐述混凝土冻融破坏后的碳化规律;冻融破坏后的碳化面积与粉煤灰掺量呈二次抛物线关系;碳化面积与冻融破坏程度服呈线性相关;混凝土冻融循环作用下的碳化研究对冻融地区混凝土结构耐久性和寿命预测具有现实意义。
研究不同粉煤灰掺量(0%、20%、40%、60%)下高性能混凝土经快速冻融试验后的碳化现象;定义冻融循环作用下混凝土碳化判定新准则;采用图像处理技术定量分析不同粉煤灰掺量、不同冻融破坏程度对碳化的影响规律。试验表明:经冻融破坏后混凝土碳化现象和传统碳化现象有所不同,碳化深度测试法已不能表征其新特征,而碳化面积法能较好阐述混凝土冻融破坏后的碳化规律;冻融破坏后的碳化面积与粉煤灰掺量呈二次抛物线关系;碳化面积与冻融破坏程度服呈线性相关;混凝土冻融循环作用下的碳化研究对冻融地区混凝土结构耐久性和寿命预测具有现实意义。
2012, 42(1): 137-139,153.
doi: 10.13204/j.gyjz201201026
摘要:
以不同纤维掺量的聚丙烯纤维混凝土为研究对象,采用快速冻融法模拟自然盐冻,研究聚丙烯纤维混凝土的抗盐冻性能和氯离子在盐冻作用下的迁移。结果表明:混凝土的质量损失率和相对动弹性模量损失随纤维掺量的增大而减少,氯离子浓度在靠近试件表面处富集,掺量为0.1%的纤维混凝土能有效地延缓氯离子的迁移,大掺量纤维的掺入会降低混凝土内部的密实度,但在盐冻过程中可以延缓裂缝的发展。
以不同纤维掺量的聚丙烯纤维混凝土为研究对象,采用快速冻融法模拟自然盐冻,研究聚丙烯纤维混凝土的抗盐冻性能和氯离子在盐冻作用下的迁移。结果表明:混凝土的质量损失率和相对动弹性模量损失随纤维掺量的增大而减少,氯离子浓度在靠近试件表面处富集,掺量为0.1%的纤维混凝土能有效地延缓氯离子的迁移,大掺量纤维的掺入会降低混凝土内部的密实度,但在盐冻过程中可以延缓裂缝的发展。
2012, 42(1): 140-143,169.
doi: 10.13204/j.gyjz201201027
摘要:
钢纤维通常加工成端部扁平(简称端平)或端部弯起(简称端弯)形状以增强纤维与混凝土的粘结锚固,不同纤维形状对超高性能纤维混凝土力学性能影响差异有待试验验证。对纤维体积率分别为1%、2%、2.5%和3%,端平或端弯两种钢纤维制成的超高性能纤维混凝土的性能差异进行了试验研究。试验结果表明:纤维体积率为2%时,端平纤维超高性能混凝土的工作和力学性能最佳;体积率在2%～2.5%时,端平钢纤维混凝土的抗弯强度和断裂能都优于端弯纤维混凝土;由于端弯纤维的端部锚固效果好,端弯纤维混凝土梁在超过峰值荷载后的延性好于端平纤维梁。
钢纤维通常加工成端部扁平(简称端平)或端部弯起(简称端弯)形状以增强纤维与混凝土的粘结锚固,不同纤维形状对超高性能纤维混凝土力学性能影响差异有待试验验证。对纤维体积率分别为1%、2%、2.5%和3%,端平或端弯两种钢纤维制成的超高性能纤维混凝土的性能差异进行了试验研究。试验结果表明:纤维体积率为2%时,端平纤维超高性能混凝土的工作和力学性能最佳;体积率在2%～2.5%时,端平钢纤维混凝土的抗弯强度和断裂能都优于端弯纤维混凝土;由于端弯纤维的端部锚固效果好,端弯纤维混凝土梁在超过峰值荷载后的延性好于端平纤维梁。
2012, 42(1): 144-148,97.
doi: 10.13204/j.gyjz201201028
摘要:
C60高性能混凝土的黏度与可泵性的矛盾历来是混凝土超高泵送施工的一大难题。以某超高层建筑物的混凝土泵送施工为例,首先选择适于超高层泵送要求的C60高性能混凝土配合比,并从理论计算和实际推算两方面对所需泵送设备的关键参数进行验算论证,确定选用三一重工生产的HBT90CH-2135D泵送设备,并最终采用了二泵二管一次泵送到顶的混凝土泵送施工方案,成功克服了C60高性能混凝土黏度与可泵性的矛盾,顺利将混凝土一次泵送至383 m高度。对超高层高性能混凝土泵送施工具有重要的参考价值和实际意义。
C60高性能混凝土的黏度与可泵性的矛盾历来是混凝土超高泵送施工的一大难题。以某超高层建筑物的混凝土泵送施工为例,首先选择适于超高层泵送要求的C60高性能混凝土配合比,并从理论计算和实际推算两方面对所需泵送设备的关键参数进行验算论证,确定选用三一重工生产的HBT90CH-2135D泵送设备,并最终采用了二泵二管一次泵送到顶的混凝土泵送施工方案,成功克服了C60高性能混凝土黏度与可泵性的矛盾,顺利将混凝土一次泵送至383 m高度。对超高层高性能混凝土泵送施工具有重要的参考价值和实际意义。
2012, 42(1): 149-153,139.
doi: 10.13204/j.gyjz201201029
摘要:
在采用GB 500772003《钢筋混凝土筒仓设计规范》对筒仓进行计算分析和结构设计的过程中,发现一些关于筒仓分类、荷载效应基本组合及相关系数的选取、贮料压力计算以及结构设计等方面的问题。通过对这些相关条文的详细阐述和深入探讨,明确了筒仓结构的分类标准,分析了荷载作用效应和地震作用效应基本组合公式,详细解释了贮料荷载计算和结构设计中相关规定,得到了有意义的结论。
在采用GB 500772003《钢筋混凝土筒仓设计规范》对筒仓进行计算分析和结构设计的过程中,发现一些关于筒仓分类、荷载效应基本组合及相关系数的选取、贮料压力计算以及结构设计等方面的问题。通过对这些相关条文的详细阐述和深入探讨,明确了筒仓结构的分类标准,分析了荷载作用效应和地震作用效应基本组合公式,详细解释了贮料荷载计算和结构设计中相关规定,得到了有意义的结论。
2012, 42(1): 154-159,88.
doi: 10.13204/j.gyjz201201030
摘要:
提出一种适用于钢框架结构体系的新型组合钢板剪力墙形式。对4种宽厚比的纯钢板和1种组合钢板剪力墙单元的静力加载试验的结果表明:宽厚比决定了钢板初始抗侧性能和屈曲模态;小宽厚比钢板对边界约束条件较为敏感;预制墙板对提高剪力墙单元抗剪承载力和提高屈曲荷载有一定帮助,但是对钢板抗侧性能的贡献不大。通过数值模拟增加影响参数,对新型组合钢板剪力墙单元进行了理论分析。最后给出了三边固接一边弹性约束的钢板及组合钢板剪力墙单元的抗剪承载力计算公式,并依据成品预制墙板的规格尺寸给出了组合钢板剪力墙适用的预制墙板最小厚度选择方法。
提出一种适用于钢框架结构体系的新型组合钢板剪力墙形式。对4种宽厚比的纯钢板和1种组合钢板剪力墙单元的静力加载试验的结果表明:宽厚比决定了钢板初始抗侧性能和屈曲模态;小宽厚比钢板对边界约束条件较为敏感;预制墙板对提高剪力墙单元抗剪承载力和提高屈曲荷载有一定帮助,但是对钢板抗侧性能的贡献不大。通过数值模拟增加影响参数,对新型组合钢板剪力墙单元进行了理论分析。最后给出了三边固接一边弹性约束的钢板及组合钢板剪力墙单元的抗剪承载力计算公式,并依据成品预制墙板的规格尺寸给出了组合钢板剪力墙适用的预制墙板最小厚度选择方法。
2012, 42(1): 160-163,65.
doi: 10.13204/j.gyjz201201031
摘要:
某6层框架结构工业厂房,因其使用功能改变,要求加层改造为9层框架结构的旅馆。依照现行规范,对原建筑进行了现场检测和抗震鉴定,结果表明原建筑符合现行各项规范要求;针对结构直接加层带来的基础承载力不足、梁承载力不足、柱轴压比超限及层间位移超限等问题,提出在原结构基础上采用压力注浆法加固基础、扩大截面法加固梁柱及增加短肢剪力墙来提高结构侧移刚度等加固措施,并进行了加固后的抗震验算分析,取得了良好的效果。
某6层框架结构工业厂房,因其使用功能改变,要求加层改造为9层框架结构的旅馆。依照现行规范,对原建筑进行了现场检测和抗震鉴定,结果表明原建筑符合现行各项规范要求;针对结构直接加层带来的基础承载力不足、梁承载力不足、柱轴压比超限及层间位移超限等问题,提出在原结构基础上采用压力注浆法加固基础、扩大截面法加固梁柱及增加短肢剪力墙来提高结构侧移刚度等加固措施,并进行了加固后的抗震验算分析,取得了良好的效果。
2012, 42(1): 164-168.
doi: 10.13204/j.gyjz201201032
摘要:
结合某学院体育训练馆工程,对多层大空间不规则结构进行了综合分析。考虑屋面网架结构与下部主体结构两种不同材料结构形式,对主体和屋面结构整体空间协同工作、抗震性能进行分析,建立合理的计算模型,正确利用建筑结构辅助设计软件对结构进行抗震计算,并对计算结果进行人工调整。设计中充分考虑构造措施,以确保工程的安全性。
结合某学院体育训练馆工程,对多层大空间不规则结构进行了综合分析。考虑屋面网架结构与下部主体结构两种不同材料结构形式,对主体和屋面结构整体空间协同工作、抗震性能进行分析,建立合理的计算模型,正确利用建筑结构辅助设计软件对结构进行抗震计算,并对计算结果进行人工调整。设计中充分考虑构造措施,以确保工程的安全性。
