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2014年 第44卷 第07期
2014, 44(07): 1-6.
摘要:
动荷载作用下,由于应变率效应的影响,钢筋混凝土梁柱节点呈现出与拟静力加载时不同的性质。以往的研究,多数集中于梁柱节点模型以及轴压比、混凝土强度、纵筋率等各种影响因素的研究,对于应变率对节点力学性能影响的研究相对较少。对3个梁柱节点组合体试件,采用位移控制方式加载,考虑应变率效应,梁端加载速度分别为0.4,4,40 mm/s。对比不同加载速率的影响,对节点破坏形态、承载能力、刚度退化和耗能能力进行详细论述。研究结果表明:随应变率的提高,节点组合体的破坏形态没有本质变化,但节点组合体内的裂缝数量不断减少,更倾向于单一主裂缝破坏;应变率越高,组合体的屈服点承载力和极限承载力越高,并且屈服点承载力提高的程度较极限承载力明显;在一定范围内,组合体的承载力、刚度和耗能能力均随着应变率的提高而增强,当超过一定范围之后,承载力和刚度急剧下降,耗能能力减弱,应变率的提高反而有不利影响。因此,在实际设计中,考虑应变率的影响,对梁柱节点有着重要的意义。
动荷载作用下,由于应变率效应的影响,钢筋混凝土梁柱节点呈现出与拟静力加载时不同的性质。以往的研究,多数集中于梁柱节点模型以及轴压比、混凝土强度、纵筋率等各种影响因素的研究,对于应变率对节点力学性能影响的研究相对较少。对3个梁柱节点组合体试件,采用位移控制方式加载,考虑应变率效应,梁端加载速度分别为0.4,4,40 mm/s。对比不同加载速率的影响,对节点破坏形态、承载能力、刚度退化和耗能能力进行详细论述。研究结果表明:随应变率的提高,节点组合体的破坏形态没有本质变化,但节点组合体内的裂缝数量不断减少,更倾向于单一主裂缝破坏;应变率越高,组合体的屈服点承载力和极限承载力越高,并且屈服点承载力提高的程度较极限承载力明显;在一定范围内,组合体的承载力、刚度和耗能能力均随着应变率的提高而增强,当超过一定范围之后,承载力和刚度急剧下降,耗能能力减弱,应变率的提高反而有不利影响。因此,在实际设计中,考虑应变率的影响,对梁柱节点有着重要的意义。
2014, 44(07): 7-10.
摘要:
通过低周反复拟静力试验方法,研究钢板箍螺栓连接装配整体式柱的抗震性能。试验共设计4根长柱试件,观察各试件开裂、屈服、破坏全过程和破坏状态,得出各试件荷载-位移滞回曲线和骨架线,对比研究各试件承载力、延性和耗能能力,研究钢板箍螺栓连接方式的可行性。试验证明:钢板箍螺栓连接高强复合螺旋箍筋装配整体式柱和现浇整体柱具有相当的承载力和抗震能力,在连接可靠的情况下可以在工程中代替现浇柱。
通过低周反复拟静力试验方法,研究钢板箍螺栓连接装配整体式柱的抗震性能。试验共设计4根长柱试件,观察各试件开裂、屈服、破坏全过程和破坏状态,得出各试件荷载-位移滞回曲线和骨架线,对比研究各试件承载力、延性和耗能能力,研究钢板箍螺栓连接方式的可行性。试验证明:钢板箍螺栓连接高强复合螺旋箍筋装配整体式柱和现浇整体柱具有相当的承载力和抗震能力,在连接可靠的情况下可以在工程中代替现浇柱。
2014, 44(07): 11-15.
摘要:
提出一种高强复合螺旋箍筋约束混凝土、外包钢板箍和横穿栓筋连接的新型装配整体式柱。通过对不同钢板箍厚度和轴压比下的3个装配式长柱与1个现浇长柱进行拟静力对比试验,证明这种装配整体式柱抗震性能良好,节点连接安全可靠,可以代替现浇整体柱。以钢板箍厚度与轴压比为研究变量,利用ANSYS对柱的滞回性能进行对比分析,研究结果表明:数值模拟与试验吻合较好,提出的装配整体式柱ANSYS数值分析模型合理可行,可运用ANSYS程序对装配整体式柱结构进行有限元数值模拟和受力性能研究分析。
提出一种高强复合螺旋箍筋约束混凝土、外包钢板箍和横穿栓筋连接的新型装配整体式柱。通过对不同钢板箍厚度和轴压比下的3个装配式长柱与1个现浇长柱进行拟静力对比试验,证明这种装配整体式柱抗震性能良好,节点连接安全可靠,可以代替现浇整体柱。以钢板箍厚度与轴压比为研究变量,利用ANSYS对柱的滞回性能进行对比分析,研究结果表明:数值模拟与试验吻合较好,提出的装配整体式柱ANSYS数值分析模型合理可行,可运用ANSYS程序对装配整体式柱结构进行有限元数值模拟和受力性能研究分析。
2014, 44(07): 16-20.
摘要:
为研究小剪跨比喷涂混凝土夹芯剪力墙的抗震性能,完成了3个剪跨比为1.03试件的拟静力试验。结果表明:钢丝网架聚苯夹芯板两表面的喷涂混凝土、边缘构件能够共同工作;试件的破坏形态为弯-剪破坏;设置边缘构件,可显著提高小剪跨比夹芯墙的弹塑性变形能力及耗能能力。
为研究小剪跨比喷涂混凝土夹芯剪力墙的抗震性能,完成了3个剪跨比为1.03试件的拟静力试验。结果表明:钢丝网架聚苯夹芯板两表面的喷涂混凝土、边缘构件能够共同工作;试件的破坏形态为弯-剪破坏;设置边缘构件,可显著提高小剪跨比夹芯墙的弹塑性变形能力及耗能能力。
2014, 44(07): 21-24.
摘要:
通过对4个在核心区进行钢骨或聚丙烯纤维增强的异形柱边节点进行拟静力试验,在低周反复荷载作用下分析各节点的承载力、位移延性、恢复力特性,包括滞回曲线、耗能能力、刚度退化曲线,对比钢骨增强边节点、纤维增强边节点以及普通边节点各个抗震指标。研究表明:采用钢骨增强和聚丙烯纤维增强均能够改善节点核心区的裂缝开展形态,提高节点的开裂荷载、变形能力,延缓节点的后期刚度退化,尤其是在变形能力、延缓节点后期刚度退化方面,钢骨增强节点优势更加明显。
通过对4个在核心区进行钢骨或聚丙烯纤维增强的异形柱边节点进行拟静力试验,在低周反复荷载作用下分析各节点的承载力、位移延性、恢复力特性,包括滞回曲线、耗能能力、刚度退化曲线,对比钢骨增强边节点、纤维增强边节点以及普通边节点各个抗震指标。研究表明:采用钢骨增强和聚丙烯纤维增强均能够改善节点核心区的裂缝开展形态,提高节点的开裂荷载、变形能力,延缓节点的后期刚度退化,尤其是在变形能力、延缓节点后期刚度退化方面,钢骨增强节点优势更加明显。
2014, 44(07): 25-30.
摘要:
为研究Y型偏心钢支撑加固震损混凝土框架结构的抗震性能,通过对2榀1/3缩尺、单层、单跨损伤的混凝土框架采用Y型偏心钢支撑加固后的低周往复加载试验,系统研究Y型偏心支撑加固震损混凝土框架的滞回性能、刚度退化、延性性能、耗能能力及耗能梁段的剪切变形等。结果表明:Y型偏心钢支撑加固震损混凝土框架具有较高的水平承载力和抗侧刚度,并具有较强的耗能能力。随着耗能梁段腹板高度的增加,加固后试件的水平承载力有所提高,但试件的位移延性和耗能等性能略有劣化。
为研究Y型偏心钢支撑加固震损混凝土框架结构的抗震性能,通过对2榀1/3缩尺、单层、单跨损伤的混凝土框架采用Y型偏心钢支撑加固后的低周往复加载试验,系统研究Y型偏心支撑加固震损混凝土框架的滞回性能、刚度退化、延性性能、耗能能力及耗能梁段的剪切变形等。结果表明:Y型偏心钢支撑加固震损混凝土框架具有较高的水平承载力和抗侧刚度,并具有较强的耗能能力。随着耗能梁段腹板高度的增加,加固后试件的水平承载力有所提高,但试件的位移延性和耗能等性能略有劣化。
2014, 44(07): 31-36.
摘要:
对4个截面边长为700 mm×700 mm的高轴压比钢筋混凝土柱进行了水平荷载作用下的单调和反复加载试验,讨论了其承载力、破坏形态和滞回特性,分析了轴压比和反复加载对试件的承载力、变形及耗能的影响。结果表明:随着轴压比的增加,试件的骨架曲线的下降段略陡,延性和极限变形较小,而承载力和耗能增加;相对于单调加载,反复加载的试件强度退化较快,极限位移较小。
对4个截面边长为700 mm×700 mm的高轴压比钢筋混凝土柱进行了水平荷载作用下的单调和反复加载试验,讨论了其承载力、破坏形态和滞回特性,分析了轴压比和反复加载对试件的承载力、变形及耗能的影响。结果表明:随着轴压比的增加,试件的骨架曲线的下降段略陡,延性和极限变形较小,而承载力和耗能增加;相对于单调加载,反复加载的试件强度退化较快,极限位移较小。
2014, 44(07): 37-41.
摘要:
在框架-剪力墙结构内力变形分析方法的基础上,推导了壁式框架-剪力墙结构的刚度特征值计算公式,理论分析了剪力墙结构变形特征随壁式框架比例和房屋高度的变化规律,并采用弹性反应谱法进行了计算验证。采用静力弹塑性分析法,以层位移和层间位移角分布,以及结构塑性铰发展过程为指标,研究了壁式框架比例和房屋高度对结构抗震性能的影响。研究结果表明,壁式框架对剪力墙结构体系抗震性能带来不利影响,应根据其底部承担的倾覆力矩比例分别执行局部构件加强、控制结构高度等的设计规定。
在框架-剪力墙结构内力变形分析方法的基础上,推导了壁式框架-剪力墙结构的刚度特征值计算公式,理论分析了剪力墙结构变形特征随壁式框架比例和房屋高度的变化规律,并采用弹性反应谱法进行了计算验证。采用静力弹塑性分析法,以层位移和层间位移角分布,以及结构塑性铰发展过程为指标,研究了壁式框架比例和房屋高度对结构抗震性能的影响。研究结果表明,壁式框架对剪力墙结构体系抗震性能带来不利影响,应根据其底部承担的倾覆力矩比例分别执行局部构件加强、控制结构高度等的设计规定。
2014, 44(07): 42-45.
摘要:
高层框支剪力墙结构中,结构的抗侧刚度往往在转换层附近发生突变,易引起应力集中,对结构抗震不利。为提高结构的抗震性能,通常将部分剪力墙贯通落地,落地墙厚度的变化对结构的抗震性能有着重要影响。以某商住楼为例,计算分析不同落地剪力墙厚度时相应结构的地震反应,探讨参数变化对转换楼层附近地震剪力发生突变的影响。分析结果表明:落地墙厚度对转换层下部框支结构的等效侧向刚度影响显著,对整体抗侧刚度影响有限,剪力突变在一定程度上得到改善。
高层框支剪力墙结构中,结构的抗侧刚度往往在转换层附近发生突变,易引起应力集中,对结构抗震不利。为提高结构的抗震性能,通常将部分剪力墙贯通落地,落地墙厚度的变化对结构的抗震性能有着重要影响。以某商住楼为例,计算分析不同落地剪力墙厚度时相应结构的地震反应,探讨参数变化对转换楼层附近地震剪力发生突变的影响。分析结果表明:落地墙厚度对转换层下部框支结构的等效侧向刚度影响显著,对整体抗侧刚度影响有限,剪力突变在一定程度上得到改善。
2014, 44(07): 46-50.
摘要:
基于无附加阻尼器巨子型有控结构体系(Mega-Sub Controlled Structure System,即MSCSS)在地震作用下的弹塑性时程分析,从不同角度给出了不同的附加阻尼器布置方案。采用Hilbert-Huang变换(HHT)法获得实测地震波的渐进功率谱,运用非平稳三角级数法获得多条人工波,并选取多条反应谱相近的人工波作为随机过程的样本库,将基于概率密度演化方程的可靠度分析方法用于不同附加阻尼器布置方案下的MSCSS,并与巨型框架结构进行了比较。研究表明:MSCSS的可靠度优于巨型框架结构很多,附加阻尼器布置方案对MSCSS的可靠度影响很大,将附加阻尼器分别布置在子结构层间位移最大层和位移最大层时MSCSS的抗震性能最好。
基于无附加阻尼器巨子型有控结构体系(Mega-Sub Controlled Structure System,即MSCSS)在地震作用下的弹塑性时程分析,从不同角度给出了不同的附加阻尼器布置方案。采用Hilbert-Huang变换(HHT)法获得实测地震波的渐进功率谱,运用非平稳三角级数法获得多条人工波,并选取多条反应谱相近的人工波作为随机过程的样本库,将基于概率密度演化方程的可靠度分析方法用于不同附加阻尼器布置方案下的MSCSS,并与巨型框架结构进行了比较。研究表明:MSCSS的可靠度优于巨型框架结构很多,附加阻尼器布置方案对MSCSS的可靠度影响很大,将附加阻尼器分别布置在子结构层间位移最大层和位移最大层时MSCSS的抗震性能最好。
2014, 44(07): 51-55.
摘要:
为简化传统基于性能的地震损失评估流程,提出基于楼层响应-损失函数的建筑物地震损失评估方法。该方法考虑结构地震响应参数的随机性,通过增量动力分析得到在给定地震强度水平下,楼层响应的分布函数;由经验数据得到的构件响应易损性函数和损失函数建立楼层响应-损失函数,省略损伤分析且以楼层而非构件为计算单位来简化损失评估过程;将前述楼层响应的分布函数与楼层响应-损失函数结合,不需要划分结构性能水平而建立建筑物地震强度-经济损失曲线。数值算例证明,该方法作为建筑物抗震性能量化方法是可行和合理的。
为简化传统基于性能的地震损失评估流程,提出基于楼层响应-损失函数的建筑物地震损失评估方法。该方法考虑结构地震响应参数的随机性,通过增量动力分析得到在给定地震强度水平下,楼层响应的分布函数;由经验数据得到的构件响应易损性函数和损失函数建立楼层响应-损失函数,省略损伤分析且以楼层而非构件为计算单位来简化损失评估过程;将前述楼层响应的分布函数与楼层响应-损失函数结合,不需要划分结构性能水平而建立建筑物地震强度-经济损失曲线。数值算例证明,该方法作为建筑物抗震性能量化方法是可行和合理的。
2014, 44(07): 56-59.
摘要:
为改善旧工业建筑再生利用项目的改造效果,提高其使用舒适性、降低建筑能耗,需要建立适用于旧工业建筑绿色再生的评价标准体系。在分析汇总现有国内外成熟绿色建筑评价体系的基础上,结合工程实例、基础文献、理论研究及对我国22个典型城市的实地调研,总结旧工业建筑绿色改造存在的问题及其特点。分析提取了具备科学性、全面性、代表性及可行性的评价指标,介绍指标的筛选和权重确定的基本方法,为旧工业建筑绿色再生评价指标体系的确立提供必要的理论基础。
为改善旧工业建筑再生利用项目的改造效果,提高其使用舒适性、降低建筑能耗,需要建立适用于旧工业建筑绿色再生的评价标准体系。在分析汇总现有国内外成熟绿色建筑评价体系的基础上,结合工程实例、基础文献、理论研究及对我国22个典型城市的实地调研,总结旧工业建筑绿色改造存在的问题及其特点。分析提取了具备科学性、全面性、代表性及可行性的评价指标,介绍指标的筛选和权重确定的基本方法,为旧工业建筑绿色再生评价指标体系的确立提供必要的理论基础。
2014, 44(07): 60-63.
摘要:
依据台湾地区国家公园相关规划建设和发展的理论资料,结合游憩机会谱(ROS)以及绿色建筑、永续设计相关理论,从分区准入、永续设计、环境检视三个方面总结汇编了台湾地区国家公园建筑设施设计的基本理念和原则,以及台湾营建部门所制定的相关法规和制度,完整展现了台湾地区国家公园建筑设施设计体系,对中国大陆风景名胜区建筑设施设计具有较好的示范和借鉴作用。
依据台湾地区国家公园相关规划建设和发展的理论资料,结合游憩机会谱(ROS)以及绿色建筑、永续设计相关理论,从分区准入、永续设计、环境检视三个方面总结汇编了台湾地区国家公园建筑设施设计的基本理念和原则,以及台湾营建部门所制定的相关法规和制度,完整展现了台湾地区国家公园建筑设施设计体系,对中国大陆风景名胜区建筑设施设计具有较好的示范和借鉴作用。
2014, 44(07): 64-67.
摘要:
选择适宜的墙体材料可有效地降低房屋在使用过程中的能耗,以在建的草砖作为墙体填充材料的房屋为研究对象,通过对建筑室内外温湿度、墙体表面温度的测试分析及其全年采暖能耗模拟分析,对比在其他同等条件下使用普通黏土砖和草砖的能耗情况,结果表明,草砖具有良好的隔热性能,并有一定的湿度调节作用,且其保温特性优异,在大同地区较之于黏土砖节能61.69%。此外,还对比了不同地区草砖房较之于普通黏土砖建筑的能耗状况,结果显示,哈尔滨、大同、西安地区草砖房的节能率分别为56.59%、61.96%、65.55%。据此提出草砖墙体材料应用于严寒、寒冷地区的农村住宅,其节能效果明显,具有普遍的适应性。
选择适宜的墙体材料可有效地降低房屋在使用过程中的能耗,以在建的草砖作为墙体填充材料的房屋为研究对象,通过对建筑室内外温湿度、墙体表面温度的测试分析及其全年采暖能耗模拟分析,对比在其他同等条件下使用普通黏土砖和草砖的能耗情况,结果表明,草砖具有良好的隔热性能,并有一定的湿度调节作用,且其保温特性优异,在大同地区较之于黏土砖节能61.69%。此外,还对比了不同地区草砖房较之于普通黏土砖建筑的能耗状况,结果显示,哈尔滨、大同、西安地区草砖房的节能率分别为56.59%、61.96%、65.55%。据此提出草砖墙体材料应用于严寒、寒冷地区的农村住宅,其节能效果明显,具有普遍的适应性。
2014, 44(07): 68-72.
摘要:
外窗是居住建筑室内外空间变换的重要媒介,同时也是建筑节能的一个关键环节。通过对苏北地区建筑外窗市场及既有居住建筑外窗应用情况实地调查,分析该地区外窗的基本物理、热工性能参数及存在的问题,总结新型节能外窗的关键设计技术。结合不同地区建筑文化、气候等特征优化设计并推广应用节能外窗,才能实现降低建筑能耗,减少温室气体排放的目的。
外窗是居住建筑室内外空间变换的重要媒介,同时也是建筑节能的一个关键环节。通过对苏北地区建筑外窗市场及既有居住建筑外窗应用情况实地调查,分析该地区外窗的基本物理、热工性能参数及存在的问题,总结新型节能外窗的关键设计技术。结合不同地区建筑文化、气候等特征优化设计并推广应用节能外窗,才能实现降低建筑能耗,减少温室气体排放的目的。
2014, 44(07): 73-78.
摘要:
以一座三跨单箱单室预应力混凝土连续箱梁桥为对象,利用车辆-桥梁耦合振动关系建立单梁车辆、桥梁运动微分方程,通过二者变形协调、相互作用力协调关系实现车辆-桥梁的耦合关系;修正了自编的桥梁动力响应计算程序,通过建立在桥梁上的高速弯板称重系统实现对实际过桥交通荷载的识别,并将识别出的实际车辆荷载信息输入已建立的桥梁动力响应计算程序,快速计算出在实际车辆荷载作用下的桥梁动力响应,并利用ANSYS软件进行静力验证,用实际过桥车流产生的动应变进行动力验证。
以一座三跨单箱单室预应力混凝土连续箱梁桥为对象,利用车辆-桥梁耦合振动关系建立单梁车辆、桥梁运动微分方程,通过二者变形协调、相互作用力协调关系实现车辆-桥梁的耦合关系;修正了自编的桥梁动力响应计算程序,通过建立在桥梁上的高速弯板称重系统实现对实际过桥交通荷载的识别,并将识别出的实际车辆荷载信息输入已建立的桥梁动力响应计算程序,快速计算出在实际车辆荷载作用下的桥梁动力响应,并利用ANSYS软件进行静力验证,用实际过桥车流产生的动应变进行动力验证。
2014, 44(07): 79-83.
摘要:
p-y曲线法在国内外的桩基设计中广泛使用,但对于黄河三角洲新近沉积粉土的p-y曲线尚缺乏研究。通过室内模型试验,根据桩身弯矩、桩身水平位移与桩周土抗力三者之间的关系,得出黄河三角洲饱和粉土地基单桩p-y曲线,并与美国石油学会API推荐的p-y曲线以及现有的两种粉土p-y曲线进行比较。对比发现:API推荐的p-y曲线有偏大的初始土抗力及偏小的极限土抗力,而现有的两种粉土p-y曲线有偏大的极限土抗力。最后给出了在黄河三角洲粉土地区桩基设计的建议。
p-y曲线法在国内外的桩基设计中广泛使用,但对于黄河三角洲新近沉积粉土的p-y曲线尚缺乏研究。通过室内模型试验,根据桩身弯矩、桩身水平位移与桩周土抗力三者之间的关系,得出黄河三角洲饱和粉土地基单桩p-y曲线,并与美国石油学会API推荐的p-y曲线以及现有的两种粉土p-y曲线进行比较。对比发现:API推荐的p-y曲线有偏大的初始土抗力及偏小的极限土抗力,而现有的两种粉土p-y曲线有偏大的极限土抗力。最后给出了在黄河三角洲粉土地区桩基设计的建议。
2014, 44(07): 84-89.
摘要:
工程中常采用填芯,掺加钢纤维以及配置非预应力筋等方式来增强预应力混凝土管桩的抗弯承载力,但是这些改进后的管桩在地震荷载作用下的受力性能还不明确。通过三组试件的低周往复加载试验,分别从滞回耗能延性和承载力等几个方面研究预应力混凝土管桩(PHC管桩)、预应力钢纤维高强混凝土管桩(SFPHC管桩)、添加普通钢筋的预应力高强混凝土管桩(PRC管桩)的抗震性能以及填芯对管桩抗震性能的影响。试验结果表明:添加普通钢筋能够很好地改善PHC管桩的抗震性能。填芯能够提高PHC和SFPHC管桩在往复荷载作用下的承载力并能增强PRC管桩的耗能能力。各类填芯管桩的延性相对于未填芯管桩均有明显的改善。
工程中常采用填芯,掺加钢纤维以及配置非预应力筋等方式来增强预应力混凝土管桩的抗弯承载力,但是这些改进后的管桩在地震荷载作用下的受力性能还不明确。通过三组试件的低周往复加载试验,分别从滞回耗能延性和承载力等几个方面研究预应力混凝土管桩(PHC管桩)、预应力钢纤维高强混凝土管桩(SFPHC管桩)、添加普通钢筋的预应力高强混凝土管桩(PRC管桩)的抗震性能以及填芯对管桩抗震性能的影响。试验结果表明:添加普通钢筋能够很好地改善PHC管桩的抗震性能。填芯能够提高PHC和SFPHC管桩在往复荷载作用下的承载力并能增强PRC管桩的耗能能力。各类填芯管桩的延性相对于未填芯管桩均有明显的改善。
2014, 44(07): 90-94.
摘要:
普通真空预压法在处理软土地基时,由于真空度向下传递的过程中受涂抹、井阻等作用,使深层土体获得的真空荷载较小,往往导致深层土体得不到有效的加固。针对这种缺陷提出一种深层增压式真空预压处理软土地基的方法,此方法主要是通过向深层土体增压以扩大深层土体与竖向排水板及其上层土体的压力差,从而加快土体中的孔隙水的渗流速度。另外,由于深层土体因得到增压而其气压高于上层土体及排水板处的气压,这样就会在深层土体和竖向排水板及上层土体之间形成对流,从而带动土体中的孔隙水向上层土体和排水板处流动而提高排水速率。试验表明:经深层增压式真空预压法处理后土体的含水率、累计沉降量、十字板抗剪强度等指标均优于普通真空预压处理的土体,说明深层增压式真空预压能够有效地提高软土地基的加固效果。
普通真空预压法在处理软土地基时,由于真空度向下传递的过程中受涂抹、井阻等作用,使深层土体获得的真空荷载较小,往往导致深层土体得不到有效的加固。针对这种缺陷提出一种深层增压式真空预压处理软土地基的方法,此方法主要是通过向深层土体增压以扩大深层土体与竖向排水板及其上层土体的压力差,从而加快土体中的孔隙水的渗流速度。另外,由于深层土体因得到增压而其气压高于上层土体及排水板处的气压,这样就会在深层土体和竖向排水板及上层土体之间形成对流,从而带动土体中的孔隙水向上层土体和排水板处流动而提高排水速率。试验表明:经深层增压式真空预压法处理后土体的含水率、累计沉降量、十字板抗剪强度等指标均优于普通真空预压处理的土体,说明深层增压式真空预压能够有效地提高软土地基的加固效果。
2014, 44(07): 95-101.
摘要:
假定在计算过程中单元竖向应力保持不变和折减前、后大及小主应力方向不变的前提下,给出了应力迁移法的计算式以及操作步骤,并应用ABAQUS软件进行数值模拟分析。然后将应力迁移法应用到边坡稳定性分析的工程实践中,探讨其在实际工程应用中的可行性。通过分析,得出应力迁移法中以特征点位移突变、广义剪应变贯通和等效塑性应变贯通作为失稳判据均具有较好的一致性,而以计算不收敛作为失稳判据得出的安全系数比前三个判据得出的安全系数略大一些的结论。
假定在计算过程中单元竖向应力保持不变和折减前、后大及小主应力方向不变的前提下,给出了应力迁移法的计算式以及操作步骤,并应用ABAQUS软件进行数值模拟分析。然后将应力迁移法应用到边坡稳定性分析的工程实践中,探讨其在实际工程应用中的可行性。通过分析,得出应力迁移法中以特征点位移突变、广义剪应变贯通和等效塑性应变贯通作为失稳判据均具有较好的一致性,而以计算不收敛作为失稳判据得出的安全系数比前三个判据得出的安全系数略大一些的结论。
2014, 44(07): 102-105.
摘要:
用纳米SiO2等量替换水泥配制高性能混凝土,测试不同纳米SiO2掺量混凝土试件的性能变化。试验结果表明:纳米SiO2会降低混凝土的工作性;混凝土7 d龄期立方体抗压强度随纳米SiO2掺量增加而明显增加,28 d龄期抗压强度、弹性模量随纳米SiO2掺量的增加均呈先增加后降低的变化趋势,最大值位于纳米SiO2掺量为2%~3%内,增加幅度分别为10%和11%;混凝土的抗渗性能随纳米SiO2掺入量的增加而提高,并且后期抗渗性的增量也非常明显。
用纳米SiO2等量替换水泥配制高性能混凝土,测试不同纳米SiO2掺量混凝土试件的性能变化。试验结果表明:纳米SiO2会降低混凝土的工作性;混凝土7 d龄期立方体抗压强度随纳米SiO2掺量增加而明显增加,28 d龄期抗压强度、弹性模量随纳米SiO2掺量的增加均呈先增加后降低的变化趋势,最大值位于纳米SiO2掺量为2%~3%内,增加幅度分别为10%和11%;混凝土的抗渗性能随纳米SiO2掺入量的增加而提高,并且后期抗渗性的增量也非常明显。
2014, 44(07): 106-111.
摘要:
通过对C80高强商品混凝土力学性能试验,对C80高强商品混凝土不同龄期的力学性能进行研究。研究了龄期为12 h和1,3,7,14,28,90 d时混凝土立方体抗压强度、轴心抗压强度、劈裂抗拉强度、静力受压弹性模量和单轴应力-应变全过程等性能指标,并分析各项性能指标随龄期增长变化规律,探索C80高强混凝土早期强度(7 d前)和超早期强度(3 d前)变化规律,得出各龄期下立方体抗压强度和弹性模量的计算公式。
通过对C80高强商品混凝土力学性能试验,对C80高强商品混凝土不同龄期的力学性能进行研究。研究了龄期为12 h和1,3,7,14,28,90 d时混凝土立方体抗压强度、轴心抗压强度、劈裂抗拉强度、静力受压弹性模量和单轴应力-应变全过程等性能指标,并分析各项性能指标随龄期增长变化规律,探索C80高强混凝土早期强度(7 d前)和超早期强度(3 d前)变化规律,得出各龄期下立方体抗压强度和弹性模量的计算公式。
2014, 44(07): 112-119.
摘要:
混凝土保护层的厚度、电阻率和孔隙水饱和度对混凝土中钢筋的腐蚀机理及腐蚀速率具有重要影响。基于混凝土中钢筋宏电池腐蚀模型,定量分析了混凝土保护层的厚度、电阻率和孔隙水饱和度对钢筋腐蚀机理及腐蚀速率的影响。分析结果表明,混凝土保护层的电阻率和孔隙水饱和度对钢筋腐蚀的控制方式及腐蚀速率影响显著:当钢筋腐蚀受电阻控制时,钢筋腐蚀速率将随着混凝土保护层电阻率的增加而减小,随保护层厚度的增大而增大,但不受混凝土孔隙水饱和度的影响;当钢筋腐蚀受阴极控制时,钢筋腐蚀速率将随着混凝土保护层的孔隙水饱和度和厚度的增大而降低,但不受混凝土电阻率的影响。
混凝土保护层的厚度、电阻率和孔隙水饱和度对混凝土中钢筋的腐蚀机理及腐蚀速率具有重要影响。基于混凝土中钢筋宏电池腐蚀模型,定量分析了混凝土保护层的厚度、电阻率和孔隙水饱和度对钢筋腐蚀机理及腐蚀速率的影响。分析结果表明,混凝土保护层的电阻率和孔隙水饱和度对钢筋腐蚀的控制方式及腐蚀速率影响显著:当钢筋腐蚀受电阻控制时,钢筋腐蚀速率将随着混凝土保护层电阻率的增加而减小,随保护层厚度的增大而增大,但不受混凝土孔隙水饱和度的影响;当钢筋腐蚀受阴极控制时,钢筋腐蚀速率将随着混凝土保护层的孔隙水饱和度和厚度的增大而降低,但不受混凝土电阻率的影响。
2014, 44(07): 120-123.
摘要:
智能材料结构是土木工程领域的一个研究热点。采用碳黑砂浆试块作为混凝土的传感元件,纳米复合环氧树脂涂层作为钢筋的传感元件,通过两组机敏梁试验的开展,研究了机敏梁的压阻效应。试验结果表明,在梁的纯弯段,传感元件的压阻效应明显,且在梁的弯剪段,压阻效应也同样存在。
智能材料结构是土木工程领域的一个研究热点。采用碳黑砂浆试块作为混凝土的传感元件,纳米复合环氧树脂涂层作为钢筋的传感元件,通过两组机敏梁试验的开展,研究了机敏梁的压阻效应。试验结果表明,在梁的纯弯段,传感元件的压阻效应明显,且在梁的弯剪段,压阻效应也同样存在。
2014, 44(07): 124-127.
摘要:
西藏会展中心工程地处高海拔、低含氧量的拉萨地区,屋盖空间形状复杂,高度、跨度大及杆件数量较多,施工中开发和应用了屋盖外围部分采用组合单元吊装、屋盖内部部分采用整体提升技术。通过非线性施工过程分析验证该施工技术的可行性,对屋盖桁架进行同步和不同步提升状态结构分析、提升支架受力分析,为结构的安全施工提供理论依据。
西藏会展中心工程地处高海拔、低含氧量的拉萨地区,屋盖空间形状复杂,高度、跨度大及杆件数量较多,施工中开发和应用了屋盖外围部分采用组合单元吊装、屋盖内部部分采用整体提升技术。通过非线性施工过程分析验证该施工技术的可行性,对屋盖桁架进行同步和不同步提升状态结构分析、提升支架受力分析,为结构的安全施工提供理论依据。
2014, 44(07): 128-131.
摘要:
低位提升是指上提升平台设计高度低,结构安装高度高于上提升平台,在提升过程中需穿出上提升平台。低位提升的显著特点是提升平台的位置要比结构安装到位的位置低;第一次提升时,桁架结构只安装完成了中弦以上部分,结构刚度未达到设计要求;为此,须在桁架区域内临时增加两处提升吊点,以保证桁架结构在整体提升过程中的稳定。待桁架下弦安装完成后,需拆除桁架区域内两处临时吊点,并将该处的提升设备置换至第二次提升的其他吊点;同时桁架区域内的下吊点都将由原来的中弦置换至下弦,吊点的置换成为第二次提升的重点。结合提升实际情况,利用MIDAS软件进行了两次提升的数字化模似分析,得到了提升全过程中结构的偏移值,并通过施工预调整网架起供值,成功实现了网架低位两次提升。
低位提升是指上提升平台设计高度低,结构安装高度高于上提升平台,在提升过程中需穿出上提升平台。低位提升的显著特点是提升平台的位置要比结构安装到位的位置低;第一次提升时,桁架结构只安装完成了中弦以上部分,结构刚度未达到设计要求;为此,须在桁架区域内临时增加两处提升吊点,以保证桁架结构在整体提升过程中的稳定。待桁架下弦安装完成后,需拆除桁架区域内两处临时吊点,并将该处的提升设备置换至第二次提升的其他吊点;同时桁架区域内的下吊点都将由原来的中弦置换至下弦,吊点的置换成为第二次提升的重点。结合提升实际情况,利用MIDAS软件进行了两次提升的数字化模似分析,得到了提升全过程中结构的偏移值,并通过施工预调整网架起供值,成功实现了网架低位两次提升。
2014, 44(07): 132-136.
摘要:
模板工程在混凝土施工中占有较大的比例,然而近年来模板事故频发,造成较大的人员伤亡及财产损失,这不完全是由于施工操作不当所致,还与目前相关混凝土模板侧压力设计标准取值不合理有关。以某工程为背景,从环境温度、混凝土坍落度、初凝时间和浇筑速度等参数对混凝土模板侧压力的影响对国内外不同计算公式进行对比分析,从中揭示目前混凝土模板侧压力设计计算中存在的问题,以引起工程界重视。
模板工程在混凝土施工中占有较大的比例,然而近年来模板事故频发,造成较大的人员伤亡及财产损失,这不完全是由于施工操作不当所致,还与目前相关混凝土模板侧压力设计标准取值不合理有关。以某工程为背景,从环境温度、混凝土坍落度、初凝时间和浇筑速度等参数对混凝土模板侧压力的影响对国内外不同计算公式进行对比分析,从中揭示目前混凝土模板侧压力设计计算中存在的问题,以引起工程界重视。
2014, 44(07): 137-140.
摘要:
阐述了预制钢筋混凝土框架结构抗震性能研究的重要性。介绍预制钢筋混凝土框架结构整体抗震性能研究的最新进展,所介绍的结构包括预制预应力拼接钢筋混凝土结构、后浇整体式钢筋混凝土结构、装配式钢筋混凝土结构等。介绍国内外预制钢筋混凝土结构设计规范及设计方法的研究进展。最后指出,设置有耗能减震元件的预制钢筋混凝土结构及预制钢筋混凝土隔震结构的抗震性能是今后需要进一步研究的重要内容。
阐述了预制钢筋混凝土框架结构抗震性能研究的重要性。介绍预制钢筋混凝土框架结构整体抗震性能研究的最新进展,所介绍的结构包括预制预应力拼接钢筋混凝土结构、后浇整体式钢筋混凝土结构、装配式钢筋混凝土结构等。介绍国内外预制钢筋混凝土结构设计规范及设计方法的研究进展。最后指出,设置有耗能减震元件的预制钢筋混凝土结构及预制钢筋混凝土隔震结构的抗震性能是今后需要进一步研究的重要内容。
2014, 44(07): 141-145.
摘要:
以长细比和偏心率为主要参数,对24个碳纤维(CFRP)增强方钢管混凝土(S-CF-CFRP-ST)压弯构件进行静力性能的试验研究。试验结果表明,构件的轴力-中截面挠度曲线可以分为3个阶段:弹性段、弹塑性段和下降段。通过分析试验结果发现,钢管与CFRP可以协同工作;构件的挠曲线近似为正弦半波曲线。应用ABAQUS软件模拟了试件的轴力-中截面挠度曲线和变形模态,模拟结果与试验结果吻合良好。
以长细比和偏心率为主要参数,对24个碳纤维(CFRP)增强方钢管混凝土(S-CF-CFRP-ST)压弯构件进行静力性能的试验研究。试验结果表明,构件的轴力-中截面挠度曲线可以分为3个阶段:弹性段、弹塑性段和下降段。通过分析试验结果发现,钢管与CFRP可以协同工作;构件的挠曲线近似为正弦半波曲线。应用ABAQUS软件模拟了试件的轴力-中截面挠度曲线和变形模态,模拟结果与试验结果吻合良好。
2014, 44(07): 146-150.
摘要:
应用ABAQUS软件对碳纤维增强方钢管混凝土(S-CF-CFRP-ST)压弯构件的工作机理进行分析,分析结果表明:随着荷载的增加,S-CF-CFRP-ST压弯构件从全截面受压到部分截面受拉;钢管在柱中截面首先屈服,然后向端板发展;横向受拉的CFRP对试件起到了很好的约束作用。钢管与核心混凝土的相互作用力沿纵向在试件中截面最大,向两端部逐渐减小;沿截面边长在转角处最大,向中点逐渐减小。黏结强度对试件弹性阶段的刚度、承载力及钢管与混凝土之间的相互作用力影响不大。不同加载路径对试件静力性能的影响也不显著。提出了S-CF-CFRP-ST压弯构件的承载力相关方程,计算结果与试验结果吻合良好。
应用ABAQUS软件对碳纤维增强方钢管混凝土(S-CF-CFRP-ST)压弯构件的工作机理进行分析,分析结果表明:随着荷载的增加,S-CF-CFRP-ST压弯构件从全截面受压到部分截面受拉;钢管在柱中截面首先屈服,然后向端板发展;横向受拉的CFRP对试件起到了很好的约束作用。钢管与核心混凝土的相互作用力沿纵向在试件中截面最大,向两端部逐渐减小;沿截面边长在转角处最大,向中点逐渐减小。黏结强度对试件弹性阶段的刚度、承载力及钢管与混凝土之间的相互作用力影响不大。不同加载路径对试件静力性能的影响也不显著。提出了S-CF-CFRP-ST压弯构件的承载力相关方程,计算结果与试验结果吻合良好。
2014, 44(07): 151-154.
doi: 10.13204/j.gyjz2001407031
摘要:
基于双剪统一强度理论,分析了钢管以及处于三向受压的核心混凝土的受力状态,建立了内配双圆钢管的钢骨混凝土短柱的轴压极限承载力计算公式,并对影响因素进行了分析。将公式计算结果与相应文献试验结果对比,吻合良好;同时将该公式应用于工程实例,并将其计算结果、相应文献公式计算结果与有限元模拟结果进行对比后发现该公式计算结果吻合度较好。
基于双剪统一强度理论,分析了钢管以及处于三向受压的核心混凝土的受力状态,建立了内配双圆钢管的钢骨混凝土短柱的轴压极限承载力计算公式,并对影响因素进行了分析。将公式计算结果与相应文献试验结果对比,吻合良好;同时将该公式应用于工程实例,并将其计算结果、相应文献公式计算结果与有限元模拟结果进行对比后发现该公式计算结果吻合度较好。
2014, 44(07): 155-158.
doi: 10.13204/j.gyjz2001407032
摘要:
从方钢管混凝土柱的约束特点出发,将核心混凝土划分为强约束区和弱约束区,类比配置螺旋箍筋的钢筋混凝土柱计算公式,推导出方钢管混凝土柱的承载力公式,并与已有试验结果进行比较,对比结果表明,计算值与试验值吻合较好。
从方钢管混凝土柱的约束特点出发,将核心混凝土划分为强约束区和弱约束区,类比配置螺旋箍筋的钢筋混凝土柱计算公式,推导出方钢管混凝土柱的承载力公式,并与已有试验结果进行比较,对比结果表明,计算值与试验值吻合较好。
2014, 44(07): 159-163.
doi: 10.13204/j.gyjz2001407033
摘要:
组合楼板作为钢框架结构的主要构件,对结构的抗连续倒塌能力产生较大影响,但现有的结构抗连续倒塌研究大多没有考虑楼板的影响。基于组合楼板的双向受拉模型,分析组合楼板在钢框架结构连续倒塌过程中的受力,提出考虑楼板拉结力作用的失效点竖向承载力简便计算方法。基于简化模型,通过有限元分析软件进行框架连续倒塌分析,验证计算方法的准确性,探讨楼板对塑性铰机制、极限承载力、失效点动态反应的振幅和周期的影响。研究表明,楼板能有效地提高结构抗连续倒塌性能。
组合楼板作为钢框架结构的主要构件,对结构的抗连续倒塌能力产生较大影响,但现有的结构抗连续倒塌研究大多没有考虑楼板的影响。基于组合楼板的双向受拉模型,分析组合楼板在钢框架结构连续倒塌过程中的受力,提出考虑楼板拉结力作用的失效点竖向承载力简便计算方法。基于简化模型,通过有限元分析软件进行框架连续倒塌分析,验证计算方法的准确性,探讨楼板对塑性铰机制、极限承载力、失效点动态反应的振幅和周期的影响。研究表明,楼板能有效地提高结构抗连续倒塌性能。
2014, 44(07): 164-169.
doi: 10.13204/j.gyjz2001407034
摘要:
鉴于目前土木工程的结构抗震优化设计方法尚未考虑到结构设计与控制设计之间的耦合相关性,极有可能丧失系统最优解,故运用协同优化策略对钢结构与控制系统进行一体化设计。首先建立耦合地震作用下含磁流变阻尼器(MRD)的运动方程,采用瞬时最优控制策略对其进行地震响应控制;进一步建立钢结构和MRD的优化模型,采用鱼群算法处理结构和MRD的多目标优化问题。优化结果表明:经协同优化设计后的受控结构性能优于串行设计的;耦合地震作用的优化结果稍大于只考虑水平地震作用的。
鉴于目前土木工程的结构抗震优化设计方法尚未考虑到结构设计与控制设计之间的耦合相关性,极有可能丧失系统最优解,故运用协同优化策略对钢结构与控制系统进行一体化设计。首先建立耦合地震作用下含磁流变阻尼器(MRD)的运动方程,采用瞬时最优控制策略对其进行地震响应控制;进一步建立钢结构和MRD的优化模型,采用鱼群算法处理结构和MRD的多目标优化问题。优化结果表明:经协同优化设计后的受控结构性能优于串行设计的;耦合地震作用的优化结果稍大于只考虑水平地震作用的。
2014, 44(07): 170-174.
doi: 10.13204/j.gyjz2001407035
摘要:
结合某多层"自定义"钢结构住宅工程,采用基础隔震体系及非隔震体系,对结构抗震性能进行综合对比分析。分别以El centro波、天津波(南北向)、合成人工波为地震动输入求解结构的动力响应;对结构延性需求进行分析,用两个自由度的Bouc-Wen滞回模型进行非线性动力分析,对其生命周期成本进行简要分析。结果表明:渐于成熟的隔震技术同样适用于钢结构体系。该钢结构住宅考虑隔震设计后,在满足承载力要求的前提下,隔震层有效控制了上部结构振动,结构地震响应有效降低,层间加速度反应大大减小,建筑物的安全性能得到保证,满足了住宅结构对舒适性的更高要求。
结合某多层"自定义"钢结构住宅工程,采用基础隔震体系及非隔震体系,对结构抗震性能进行综合对比分析。分别以El centro波、天津波(南北向)、合成人工波为地震动输入求解结构的动力响应;对结构延性需求进行分析,用两个自由度的Bouc-Wen滞回模型进行非线性动力分析,对其生命周期成本进行简要分析。结果表明:渐于成熟的隔震技术同样适用于钢结构体系。该钢结构住宅考虑隔震设计后,在满足承载力要求的前提下,隔震层有效控制了上部结构振动,结构地震响应有效降低,层间加速度反应大大减小,建筑物的安全性能得到保证,满足了住宅结构对舒适性的更高要求。
2014, 44(07): 175-177.
doi: 10.13204/j.gyjz2001407036
摘要:
通过对加固与未加固节点的加载对比试验,分析碳纤维布距离梁边的远近以及碳纤维布加固量的不同对梁柱节点负弯矩区加固效果的影响规律。试验结果表明:粘贴的碳纤维布离梁边越近,其加固效果越好;反之效果越差。碳纤维布粘贴的层数越多,加固效果越好。但是当粘贴层数大于3层时,梁的极限抗弯承载力增大不再明显。
通过对加固与未加固节点的加载对比试验,分析碳纤维布距离梁边的远近以及碳纤维布加固量的不同对梁柱节点负弯矩区加固效果的影响规律。试验结果表明:粘贴的碳纤维布离梁边越近,其加固效果越好;反之效果越差。碳纤维布粘贴的层数越多,加固效果越好。但是当粘贴层数大于3层时,梁的极限抗弯承载力增大不再明显。
2014, 44(07): 178-182.
doi: 10.13204/j.gyjz2001407037
摘要:
全球首批三代核电AP1000核岛采用模块化施工技术,可产生巨大的经济效益,大件吊装技术是其关键技术之一。针对AP1000核岛的吊装施工过程存在的吊装方案制订、吊装过程动态模拟、吊装过程吊件等结构分析、以及吊装运输碰撞检测等多重问题,指出运用建筑信息模型(BIM)技术实现大件吊装仿真的必要性。在简要介绍BIM技术的基础上,提出基于BIM技术的吊装施工动画仿真模拟平台;给出了吊车的BIM模型的定义方法;并介绍了利用BIM模型来进行基于3DS Max软件的三维动画模拟和基于ANSYS有限元软件对吊件等进行结构分析的方法。
全球首批三代核电AP1000核岛采用模块化施工技术,可产生巨大的经济效益,大件吊装技术是其关键技术之一。针对AP1000核岛的吊装施工过程存在的吊装方案制订、吊装过程动态模拟、吊装过程吊件等结构分析、以及吊装运输碰撞检测等多重问题,指出运用建筑信息模型(BIM)技术实现大件吊装仿真的必要性。在简要介绍BIM技术的基础上,提出基于BIM技术的吊装施工动画仿真模拟平台;给出了吊车的BIM模型的定义方法;并介绍了利用BIM模型来进行基于3DS Max软件的三维动画模拟和基于ANSYS有限元软件对吊件等进行结构分析的方法。
2014, 44(07): 183-186.
doi: 10.13204/j.gyjz2001407038
摘要:
目前屋顶绿化的研究大多集中于平屋顶,而坡屋顶的较少;相对平屋顶,水土流失是坡屋顶绿化存在的主要问题。通过研究坡屋顶绿化的防滑措施、灌溉方式、蓄排水系统及结合雨水收集等关键技术来推广和普及坡屋顶绿化的设计。
目前屋顶绿化的研究大多集中于平屋顶,而坡屋顶的较少;相对平屋顶,水土流失是坡屋顶绿化存在的主要问题。通过研究坡屋顶绿化的防滑措施、灌溉方式、蓄排水系统及结合雨水收集等关键技术来推广和普及坡屋顶绿化的设计。
