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2015年 第45卷 第4期
2015, 45(4): 1-6.
doi: 10.13204/j.gyjz201504001
摘要:
现代竹结构是一种新型的结构体系,相比于钢结构和混凝土结构体系,其最大的不同在于采用天然竹材为原材料,与北美等工业化国家和地区广泛使用的木结构类似,更加低碳、环保。现代竹结构主要采用现代胶合技术使空心圆竹成为基于竹纤维的复合材料,从而适合采用类似现代木结构的设计和施工方法,且材料和结构性能可以通过现代试验方法进行检测验证。国内外不少研究者在现代竹结构的研究方面做了比较系统的工作,现代竹结构作为一种新型结构体系的轮廓逐渐显现。通过分析该体系的发展过程,总结相关研究内容,对现在竹结构体系在装配式活动板房、轻型竹结构房屋、大空间框架体系和桥梁方面的应用实例进行介绍,并对现代竹结构的发展现状及其优缺点进行分析和总结。现代竹结构的发展进展表明现代竹结构体系在土木工程这一领域将大有可为。
现代竹结构是一种新型的结构体系,相比于钢结构和混凝土结构体系,其最大的不同在于采用天然竹材为原材料,与北美等工业化国家和地区广泛使用的木结构类似,更加低碳、环保。现代竹结构主要采用现代胶合技术使空心圆竹成为基于竹纤维的复合材料,从而适合采用类似现代木结构的设计和施工方法,且材料和结构性能可以通过现代试验方法进行检测验证。国内外不少研究者在现代竹结构的研究方面做了比较系统的工作,现代竹结构作为一种新型结构体系的轮廓逐渐显现。通过分析该体系的发展过程,总结相关研究内容,对现在竹结构体系在装配式活动板房、轻型竹结构房屋、大空间框架体系和桥梁方面的应用实例进行介绍,并对现代竹结构的发展现状及其优缺点进行分析和总结。现代竹结构的发展进展表明现代竹结构体系在土木工程这一领域将大有可为。
2015, 45(4): 7-12.
doi: 10.13204/j.gyjz201504002
摘要:
针对4∶1典型纤维配比的格鲁斑胶合竹材进行面内剪切与面外剪切试验,通过研究相关的规范和结合材料本身的特性以及参考《木材物理力学试验方法》、ASTM D 143-94《木材无疵小试件的试验方法》等制定了剪切试验的夹具与试验方法,并得到面内剪切与面外剪切的强度平均值,同时利用统计学相关知识对剪切试验数据进行分析,发现:Weibull分布能较好地描述面外剪切的分布规律,正态分布能较好地满足面内剪切的分布特点。试验结果表明:加载方式与纤维的排列对格鲁斑胶合竹材的剪切强度影响较大。通过与其他几种常见建筑材料比较,表明格鲁斑胶合竹材能够满足剪切强度的要求。
针对4∶1典型纤维配比的格鲁斑胶合竹材进行面内剪切与面外剪切试验,通过研究相关的规范和结合材料本身的特性以及参考《木材物理力学试验方法》、ASTM D 143-94《木材无疵小试件的试验方法》等制定了剪切试验的夹具与试验方法,并得到面内剪切与面外剪切的强度平均值,同时利用统计学相关知识对剪切试验数据进行分析,发现:Weibull分布能较好地描述面外剪切的分布规律,正态分布能较好地满足面内剪切的分布特点。试验结果表明:加载方式与纤维的排列对格鲁斑胶合竹材的剪切强度影响较大。通过与其他几种常见建筑材料比较,表明格鲁斑胶合竹材能够满足剪切强度的要求。
2015, 45(4): 13-17.
doi: 10.13204/j.gyjz201504003
摘要:
介绍格鲁斑胶合竹柱在不同长细比下的轴心受压试验,并把试验结果与GB 500052003《木结构设计规范》和美国《National Design Specification for Wood Construction》中木结构设计的理论结果进行比较分析,提出胶合竹柱设计的一些建议。
介绍格鲁斑胶合竹柱在不同长细比下的轴心受压试验,并把试验结果与GB 500052003《木结构设计规范》和美国《National Design Specification for Wood Construction》中木结构设计的理论结果进行比较分析,提出胶合竹柱设计的一些建议。
2015, 45(4): 18-25.
doi: 10.13204/j.gyjz201504004
摘要:
组合界面剪力连接件的选择和性能是决定胶合竹-混凝土组合梁性能的关键因素。设计一种胶合竹梁与混凝土板的复合式凹槽连接方式,进行15组植筋锚固抗拔试验和3组剪切-滑移试验,测量植筋锚固承载力、荷载-滑移曲线、抗滑刚度等主要力学指标。研究表明:液体胶黏剂对格鲁斑的渗透性更好,植筋锚固强度也更高,但植入的螺杆存在一个最优直径,且其锚固力的标准化强度基本不随植入深度变化;抵承面是否设置倾角,对胶合竹-混凝土组合试件的抗滑移性能无实质性影响,胶合竹-混凝土组合梁无需设置倾角;在胶合竹梁侧面打钉,可以有效防止组合试件的分层开裂,并显著提高承载力;与同类型胶合木-混凝土组合梁比较,采用复合式凹槽连接的胶合竹-混凝土组合试件,在延性得到提高的同时,具有较高的抗滑移性能,但破坏模式具有其自身特点,需要进一步的研究。
组合界面剪力连接件的选择和性能是决定胶合竹-混凝土组合梁性能的关键因素。设计一种胶合竹梁与混凝土板的复合式凹槽连接方式,进行15组植筋锚固抗拔试验和3组剪切-滑移试验,测量植筋锚固承载力、荷载-滑移曲线、抗滑刚度等主要力学指标。研究表明:液体胶黏剂对格鲁斑的渗透性更好,植筋锚固强度也更高,但植入的螺杆存在一个最优直径,且其锚固力的标准化强度基本不随植入深度变化;抵承面是否设置倾角,对胶合竹-混凝土组合试件的抗滑移性能无实质性影响,胶合竹-混凝土组合梁无需设置倾角;在胶合竹梁侧面打钉,可以有效防止组合试件的分层开裂,并显著提高承载力;与同类型胶合木-混凝土组合梁比较,采用复合式凹槽连接的胶合竹-混凝土组合试件,在延性得到提高的同时,具有较高的抗滑移性能,但破坏模式具有其自身特点,需要进一步的研究。
2015, 45(4): 26-32.
doi: 10.13204/j.gyjz201504005
摘要:
格鲁斑胶合竹(Glu Bam)是一种新型竹质工程材料,在使用环境中的耐久性对竹结构建筑的安全性有重要影响,但目前这方面的研究还处于空白。为此提出了一种适用于Glu Bam材料耐候性研究的人工气候加速老化试验方法及设备,并对Glu Bam经历不同等效老化时间后的变形和基本力学性能进行试验和分析。研究结果表明:干湿循环导致Glu Bam老化后厚度显著增大,产生不同程度的分层开裂,是其基本力学性能降低的主要原因。所有的力学指标都随老化时间的增加而单调下降,且内结合强度对老化时间最为敏感。基于老化影响因子、内结合强度相关系数和厚度变化相关系数,提出了一种基于厚度测试的Glu Bam老化后的力学性能评估方法,但这种方法的准确性还需要进行大量试验。对于直接暴露于干湿循环环境中的Glu Bam,需要采取必要的防护措施,这方面需要进行专门研究。
格鲁斑胶合竹(Glu Bam)是一种新型竹质工程材料,在使用环境中的耐久性对竹结构建筑的安全性有重要影响,但目前这方面的研究还处于空白。为此提出了一种适用于Glu Bam材料耐候性研究的人工气候加速老化试验方法及设备,并对Glu Bam经历不同等效老化时间后的变形和基本力学性能进行试验和分析。研究结果表明:干湿循环导致Glu Bam老化后厚度显著增大,产生不同程度的分层开裂,是其基本力学性能降低的主要原因。所有的力学指标都随老化时间的增加而单调下降,且内结合强度对老化时间最为敏感。基于老化影响因子、内结合强度相关系数和厚度变化相关系数,提出了一种基于厚度测试的Glu Bam老化后的力学性能评估方法,但这种方法的准确性还需要进行大量试验。对于直接暴露于干湿循环环境中的Glu Bam,需要采取必要的防护措施,这方面需要进行专门研究。
2015, 45(4): 33-41.
doi: 10.13204/j.gyjz201504006
摘要:
圆竹材因其特殊的外形和结构性不适应建筑工程的要求,因而在建筑结构领域内的研究和应用基本上处于空白状态。以我国丰富的毛竹作为结构材料,对其进行大量的材性试验和分析。研究结果表明,经过合理选材,圆竹的基本力学指标高于TC13级针叶木材,可以作为结构材料使用。通过设计的几种圆竹构件和结构的金属连接件,基本实现了圆竹构件加工的标准化和施工的预制化。对2个圆竹墙体进行抗侧力试验,圆竹墙体的抗侧向承载能力约为同类型轻型木结构墙体的65%。对3个圆竹屋架进行了静载试验,屋架的极限承载力由变形控制,平均值为12.3 k N。根据试验结果和GB/T 503292002《木结构设计规范》,设计和建造了一个约50 m2的圆竹预制房屋示范建筑,验证了圆竹预制房屋技术的可行性和适用性。
圆竹材因其特殊的外形和结构性不适应建筑工程的要求,因而在建筑结构领域内的研究和应用基本上处于空白状态。以我国丰富的毛竹作为结构材料,对其进行大量的材性试验和分析。研究结果表明,经过合理选材,圆竹的基本力学指标高于TC13级针叶木材,可以作为结构材料使用。通过设计的几种圆竹构件和结构的金属连接件,基本实现了圆竹构件加工的标准化和施工的预制化。对2个圆竹墙体进行抗侧力试验,圆竹墙体的抗侧向承载能力约为同类型轻型木结构墙体的65%。对3个圆竹屋架进行了静载试验,屋架的极限承载力由变形控制,平均值为12.3 k N。根据试验结果和GB/T 503292002《木结构设计规范》,设计和建造了一个约50 m2的圆竹预制房屋示范建筑,验证了圆竹预制房屋技术的可行性和适用性。
2015, 45(4): 42-47.
doi: 10.13204/j.gyjz201504007
摘要:
胶合竹结构墙体的抗火性能是竹结构房屋抗火性能的重要影响因素,但这方面的研究还处于空白。对1片胶合竹结构非承重墙体进行大尺寸的标准耐火试验,按照ISO 834标准升温曲线进行升温,获得竹胶合墙体构件火灾过程中的升温特点、破坏现象和破坏模式,得到各测点的升温曲线、分布情况及耐火极限。并采用火灾动态模拟软件FDS模拟该胶合竹结构墙体的火灾试验过程。研究结果表明:胶合竹结构墙体构件背火面的最高升温不超过90℃,且温度分布与测点位置密切相关;墙体破坏模式为E类,耐火极限超过60 min,超过了GB 500052003《木结构设计规范》对该类墙体耐火极限的要求;火灾动力学模拟器FDS能较好地模拟胶合竹结构墙体构件火灾下的温度变化过程,模拟结果与实测结果的温升趋势和分布情况基本吻合。由于胶合竹结构墙体的抗火性能影响因素复杂,还需要进行系统研究。
胶合竹结构墙体的抗火性能是竹结构房屋抗火性能的重要影响因素,但这方面的研究还处于空白。对1片胶合竹结构非承重墙体进行大尺寸的标准耐火试验,按照ISO 834标准升温曲线进行升温,获得竹胶合墙体构件火灾过程中的升温特点、破坏现象和破坏模式,得到各测点的升温曲线、分布情况及耐火极限。并采用火灾动态模拟软件FDS模拟该胶合竹结构墙体的火灾试验过程。研究结果表明:胶合竹结构墙体构件背火面的最高升温不超过90℃,且温度分布与测点位置密切相关;墙体破坏模式为E类,耐火极限超过60 min,超过了GB 500052003《木结构设计规范》对该类墙体耐火极限的要求;火灾动力学模拟器FDS能较好地模拟胶合竹结构墙体构件火灾下的温度变化过程,模拟结果与实测结果的温升趋势和分布情况基本吻合。由于胶合竹结构墙体的抗火性能影响因素复杂,还需要进行系统研究。
2015, 45(4): 48-51.
doi: 10.13204/j.gyjz201504008
摘要:
从介绍贵州省三线建设概况入手,分析贵州三线工业建筑遗址现状,并对三线工业建筑遗产的价值评价和保护的困境进行深入的思考,提出贵州三线工业建筑遗产保护和再利用的方法。
从介绍贵州省三线建设概况入手,分析贵州三线工业建筑遗址现状,并对三线工业建筑遗产的价值评价和保护的困境进行深入的思考,提出贵州三线工业建筑遗产保护和再利用的方法。
2015, 45(4): 52-55.
doi: 10.13204/j.gyjz201504009
摘要:
工业遗产具有独特的文化内涵,是工矿城市重要的组成部分,其保护和再利用有着同等重要的意义。基于工业遗产保护,通过对新河矿区独特的工业文化以及文革文化景观的挖掘,结合地块的资源禀赋和城市发展对地块的驱动,以生态修复为先导、文化再现为灵魂、适宜改造为支撑,提出适合新河矿区的转型发展新模式,促进矿区及周边地块的复兴及发展。
工业遗产具有独特的文化内涵,是工矿城市重要的组成部分,其保护和再利用有着同等重要的意义。基于工业遗产保护,通过对新河矿区独特的工业文化以及文革文化景观的挖掘,结合地块的资源禀赋和城市发展对地块的驱动,以生态修复为先导、文化再现为灵魂、适宜改造为支撑,提出适合新河矿区的转型发展新模式,促进矿区及周边地块的复兴及发展。
2015, 45(4): 56-61.
doi: 10.13204/j.gyjz201504010
摘要:
沅水中上游区域是我国东部地区与西南地区经济技术及物资流转的必经之地,起着引东接西、连南通北的重要作用,客观上造就了该区域多种文化的交融和整合,并深刻地反映在各类营造活动中,形成了该地域建筑文化的特殊性。通过归纳该流域的一类典型建筑窨子屋的平面基本类型和建筑特征,分析其形成的原因,认为窨子屋是当地社会、经济、历史乃至自然环境共同作用下形成的典型的地域性建筑。
沅水中上游区域是我国东部地区与西南地区经济技术及物资流转的必经之地,起着引东接西、连南通北的重要作用,客观上造就了该区域多种文化的交融和整合,并深刻地反映在各类营造活动中,形成了该地域建筑文化的特殊性。通过归纳该流域的一类典型建筑窨子屋的平面基本类型和建筑特征,分析其形成的原因,认为窨子屋是当地社会、经济、历史乃至自然环境共同作用下形成的典型的地域性建筑。
2015, 45(4): 62-66.
doi: 10.13204/j.gyjz201504011
摘要:
高层工业煤气厂房在地震作用下振动较为剧烈,故对其在不同地震作用下的振动控制,也成为了当下研究的重点。通过运用ANSYS有限元软件构建了三维高层工业煤气厂房有限元模型。模态分析显示,结构扭转模态出现较早。施加减振措施时,不但对弯曲振动还要对扭转振动加以控制,故对其层间位移、顶层位移加速度及角加速度进行振动控制分析。为此,在结构上分别加设钢支撑、多重调谐质量阻尼器(MTMD)、黏滞流体阻尼器及MTMD与黏滞流体阻尼器混合单元后,施加地震作用,进行动力时程对比分析,进而研究4种减振措施对地震控制效果的有效性。结果表明:多数情况下,运用MTMD与黏滞流体阻尼器混合单元进行控制效果较好。
高层工业煤气厂房在地震作用下振动较为剧烈,故对其在不同地震作用下的振动控制,也成为了当下研究的重点。通过运用ANSYS有限元软件构建了三维高层工业煤气厂房有限元模型。模态分析显示,结构扭转模态出现较早。施加减振措施时,不但对弯曲振动还要对扭转振动加以控制,故对其层间位移、顶层位移加速度及角加速度进行振动控制分析。为此,在结构上分别加设钢支撑、多重调谐质量阻尼器(MTMD)、黏滞流体阻尼器及MTMD与黏滞流体阻尼器混合单元后,施加地震作用,进行动力时程对比分析,进而研究4种减振措施对地震控制效果的有效性。结果表明:多数情况下,运用MTMD与黏滞流体阻尼器混合单元进行控制效果较好。
2015, 45(4): 67-71.
doi: 10.13204/j.gyjz201504012
摘要:
填充墙作为非结构构件,仍然参与结构抗震作用。综合考虑填充墙与主体结构之间的相互作用,采用修正等效斜撑压杆模拟填充墙,在Open SEES平台上建立填充墙框架简化模型。以最大层间位移角为地震需求参数,对简化模型进行增量动力分析,确定与填充墙框架极限状态相协调的抗震性能目标,并与纯框架性能及GB 500112001《建筑抗震设计规范》的3个性能水平进行比较,结果表明,填充墙的存在能显著提高主体结构的抗侧刚度,进而改善结构的抗震性能。
填充墙作为非结构构件,仍然参与结构抗震作用。综合考虑填充墙与主体结构之间的相互作用,采用修正等效斜撑压杆模拟填充墙,在Open SEES平台上建立填充墙框架简化模型。以最大层间位移角为地震需求参数,对简化模型进行增量动力分析,确定与填充墙框架极限状态相协调的抗震性能目标,并与纯框架性能及GB 500112001《建筑抗震设计规范》的3个性能水平进行比较,结果表明,填充墙的存在能显著提高主体结构的抗侧刚度,进而改善结构的抗震性能。
2015, 45(4): 72-76.
doi: 10.13204/j.gyjz201504013
摘要:
通过6根混凝土梁的抗弯静力加载试验,对碳纤维预应力棱柱体复合筋(CFRP-PCPs)混凝土梁在使用荷载作用下裂缝的分布及发展进行研究。考虑到CFRP-PCPs复合筋的影响,在我国现有《混凝土结构设计规范》相关计算方法的基础上,对CFRP-PCPs复合筋混凝土梁的裂缝间距和最大裂缝宽度计算式进行修正,并将所提出的算式的计算结果与试验结果进行了对比,分析结果表明计算值与试验值吻合程度较好。
通过6根混凝土梁的抗弯静力加载试验,对碳纤维预应力棱柱体复合筋(CFRP-PCPs)混凝土梁在使用荷载作用下裂缝的分布及发展进行研究。考虑到CFRP-PCPs复合筋的影响,在我国现有《混凝土结构设计规范》相关计算方法的基础上,对CFRP-PCPs复合筋混凝土梁的裂缝间距和最大裂缝宽度计算式进行修正,并将所提出的算式的计算结果与试验结果进行了对比,分析结果表明计算值与试验值吻合程度较好。
2015, 45(4): 77-82.
doi: 10.13204/j.gyjz201504014
摘要:
借助有限元分析软件,考虑核心混凝土在三轴状态下的非线性行为以及聚氯乙烯(PVC)管与核心混凝土的相互作用,建立聚氯乙烯(PVC)-纤维增强材料(FRP)管混凝土短柱轴压有限元模型。结果表明,PVC-FRP管明显提高了核心混凝土的延性,非线性有限元分析结果与试验结果吻合较好。在此基础上,利用建立的有限元模型,分析在加载过程中核心混凝土、PVC管和FRP条带内力变化规律,探讨混凝土强度等级、FRP条带层数、PVC管厚度、FRP条带宽度等因素对PVC-FRP管混凝土短柱应力-应变关系的影响规律。
借助有限元分析软件,考虑核心混凝土在三轴状态下的非线性行为以及聚氯乙烯(PVC)管与核心混凝土的相互作用,建立聚氯乙烯(PVC)-纤维增强材料(FRP)管混凝土短柱轴压有限元模型。结果表明,PVC-FRP管明显提高了核心混凝土的延性,非线性有限元分析结果与试验结果吻合较好。在此基础上,利用建立的有限元模型,分析在加载过程中核心混凝土、PVC管和FRP条带内力变化规律,探讨混凝土强度等级、FRP条带层数、PVC管厚度、FRP条带宽度等因素对PVC-FRP管混凝土短柱应力-应变关系的影响规律。
2015, 45(4): 83-87.
doi: 10.13204/j.gyjz201504015
摘要:
在试验研究基础上,利用有限元软件ABAQUS,选取碳纤维增强材料CFRP、聚氯乙烯PVC管、钢筋及混凝土合理的本构关系,对有限元模型单元进行网格划分,将边界条件和荷载施加到有限元模型上,选择合适加载方式、定义收敛准则,建立PVC-FRP管钢筋混凝土柱有限元分析模型,并验证该分析模型的正确性。利用该模型分析偏压PVC-FRP管钢筋混凝土柱的受力性能,揭示FRP条带、PVC管和混凝土在受荷过程中的工作机理。
在试验研究基础上,利用有限元软件ABAQUS,选取碳纤维增强材料CFRP、聚氯乙烯PVC管、钢筋及混凝土合理的本构关系,对有限元模型单元进行网格划分,将边界条件和荷载施加到有限元模型上,选择合适加载方式、定义收敛准则,建立PVC-FRP管钢筋混凝土柱有限元分析模型,并验证该分析模型的正确性。利用该模型分析偏压PVC-FRP管钢筋混凝土柱的受力性能,揭示FRP条带、PVC管和混凝土在受荷过程中的工作机理。
2015, 45(4): 88-91.
doi: 10.13204/j.gyjz201504016
摘要:
针对某预应力混凝土连续刚构桥腹板的预应力损失进行研究,通过现场预埋锚索测力计对3号墩腹板束钢筋预应力损失进行分阶段精确测量,并采用理论计算方法进行预应力损失的分析,将测量值与理论分析值进行对比分析。结果表明:预应力损失的实测值均高于理论计算值,证明在设计阶段预应力损失预估不足,加之施工阶段人、物方面的因素影响,造成实际预应力损失偏大,这对桥梁的后期使用性能是不利的,需要做好该类桥梁的后期变形观测。
针对某预应力混凝土连续刚构桥腹板的预应力损失进行研究,通过现场预埋锚索测力计对3号墩腹板束钢筋预应力损失进行分阶段精确测量,并采用理论计算方法进行预应力损失的分析,将测量值与理论分析值进行对比分析。结果表明:预应力损失的实测值均高于理论计算值,证明在设计阶段预应力损失预估不足,加之施工阶段人、物方面的因素影响,造成实际预应力损失偏大,这对桥梁的后期使用性能是不利的,需要做好该类桥梁的后期变形观测。
2015, 45(4): 92-97.
doi: 10.13204/j.gyjz201504017
摘要:
为研究双向地震作用下预制板砖砌体房屋结构的抗震性能评价方法,进行1∶2比例模型的双向拟动力试验。通过介绍试验中结构刚度和频率的变化,提出基于频率变化的抗震性能评价方法,评价结果与基于刚度退化的方法接近,但计算过程更加简捷。基于频率的评价结果与实际破坏状态也较吻合,说明该方法可以应用于预制板砖砌体房屋结构的抗震性能评价。
为研究双向地震作用下预制板砖砌体房屋结构的抗震性能评价方法,进行1∶2比例模型的双向拟动力试验。通过介绍试验中结构刚度和频率的变化,提出基于频率变化的抗震性能评价方法,评价结果与基于刚度退化的方法接近,但计算过程更加简捷。基于频率的评价结果与实际破坏状态也较吻合,说明该方法可以应用于预制板砖砌体房屋结构的抗震性能评价。
2015, 45(4): 98-102.
doi: 10.13204/j.gyjz201504018
摘要:
为了建立砖石古塔在地震作用下的风险评估体系,基于砖石古塔抗震性能和震害调查,选取易损性评判指标,绘制其易损性曲线,然后将砖石古塔建筑的易损性分析与场地的地震危险性分析相结合,考虑结构的破坏概率和地震损失,建立砖石古塔建筑的地震风险评估数学模型,量化砖石古塔的地震风险。以小雁塔为例运用该方法对其进行概率风险分析,确定小雁塔的风险值。
为了建立砖石古塔在地震作用下的风险评估体系,基于砖石古塔抗震性能和震害调查,选取易损性评判指标,绘制其易损性曲线,然后将砖石古塔建筑的易损性分析与场地的地震危险性分析相结合,考虑结构的破坏概率和地震损失,建立砖石古塔建筑的地震风险评估数学模型,量化砖石古塔的地震风险。以小雁塔为例运用该方法对其进行概率风险分析,确定小雁塔的风险值。
2015, 45(4): 103-106.
doi: 10.13204/j.gyjz201504019
摘要:
针对岩体水力压裂的裂纹扩展问题,基于Cohesive单元建立了孔压黏聚型裂纹模型,采用二次应力失效断裂准则及临界能量释放率裂纹扩展准则,判断裂纹起裂扩展规律,建立一种新的岩体水力压裂数值分析方法,并对在不同压裂液黏度和岩体弹性模量条件下的裂纹扩展形态进行模拟,分析压裂液黏度对裂纹面压力梯度及裂纹形态的影响以及不同弹性模量岩体中裂纹的扩展形态。
针对岩体水力压裂的裂纹扩展问题,基于Cohesive单元建立了孔压黏聚型裂纹模型,采用二次应力失效断裂准则及临界能量释放率裂纹扩展准则,判断裂纹起裂扩展规律,建立一种新的岩体水力压裂数值分析方法,并对在不同压裂液黏度和岩体弹性模量条件下的裂纹扩展形态进行模拟,分析压裂液黏度对裂纹面压力梯度及裂纹形态的影响以及不同弹性模量岩体中裂纹的扩展形态。
2015, 45(4): 107-112.
doi: 10.13204/j.gyjz201504020
摘要:
目前对基坑开挖对邻近建筑物影响的研究,大多没有考虑建筑物模型的存在而直接用均布荷载代替建筑物超载,且常忽略了建筑物基础埋置深度对基坑开挖变形的影响。基于此,以青岛土岩组合地区桩-内支撑式深基坑工程为例,模拟了土岩组合型基坑一侧存在建筑物时,建筑物超载深度的变化对基坑开挖变形的影响。计算结果表明:对远离建筑物超载作用一侧基坑的变形,建筑物的存在是有利的,建筑物超载作用深度及其距基坑边距离的变化对该侧基坑变形影响较小。对于建筑物超载作用侧的基坑变形存在一个建筑物超载作用的临界深度,当建筑物基础埋深小于该临界深度时,建筑物的存在对基坑变形不利,反之则对基坑变形有利;该临界深度与超载大小及建筑物距基坑边距离相关,随着超载数值减小以及建筑物距基坑边距离的增大,建筑物超载作用的临界深度有减小的趋势。同时,对不同超载深度下建筑物距基坑边距离的变化对近超载侧基坑开挖变形的影响规律进行分析,以探讨建筑物超载深度变化对基坑开挖变形的影响机制。
目前对基坑开挖对邻近建筑物影响的研究,大多没有考虑建筑物模型的存在而直接用均布荷载代替建筑物超载,且常忽略了建筑物基础埋置深度对基坑开挖变形的影响。基于此,以青岛土岩组合地区桩-内支撑式深基坑工程为例,模拟了土岩组合型基坑一侧存在建筑物时,建筑物超载深度的变化对基坑开挖变形的影响。计算结果表明:对远离建筑物超载作用一侧基坑的变形,建筑物的存在是有利的,建筑物超载作用深度及其距基坑边距离的变化对该侧基坑变形影响较小。对于建筑物超载作用侧的基坑变形存在一个建筑物超载作用的临界深度,当建筑物基础埋深小于该临界深度时,建筑物的存在对基坑变形不利,反之则对基坑变形有利;该临界深度与超载大小及建筑物距基坑边距离相关,随着超载数值减小以及建筑物距基坑边距离的增大,建筑物超载作用的临界深度有减小的趋势。同时,对不同超载深度下建筑物距基坑边距离的变化对近超载侧基坑开挖变形的影响规律进行分析,以探讨建筑物超载深度变化对基坑开挖变形的影响机制。
2015, 45(4): 113-116.
doi: 10.13204/j.gyjz201504021
摘要:
黄土自重湿陷量计算值与实测值往往存在较大差异,黄土自重湿陷系数室内测定方法存在理论上的不足是产生这种差异的主要原因之一,改进和完善黄土自重湿陷系数测定理论和方法已成为正确评价黄土地基的迫切要求。在前期研究的基础上,以土的干密度、含水量、粒间作用和天然自重压力等为因素,对影响黄土自重湿陷系数的因素进行试验研究。将改进法与现行室内方法测定的自重湿陷系数的比值Rc与因地区土质而异的修正系数0进行比较,分析改进法的合理性,探索各因素对二者测定结果差异的作用规律。研究表明:上覆土压力、土的干密度、含水量和粒间作用对Rc均有不同程度的影响,干密度是最重要的影响因素,含水量和上覆土压力次之,粒间作用最小。改进法可减小土样扰动对自重湿陷系数测定值的影响。
黄土自重湿陷量计算值与实测值往往存在较大差异,黄土自重湿陷系数室内测定方法存在理论上的不足是产生这种差异的主要原因之一,改进和完善黄土自重湿陷系数测定理论和方法已成为正确评价黄土地基的迫切要求。在前期研究的基础上,以土的干密度、含水量、粒间作用和天然自重压力等为因素,对影响黄土自重湿陷系数的因素进行试验研究。将改进法与现行室内方法测定的自重湿陷系数的比值Rc与因地区土质而异的修正系数0进行比较,分析改进法的合理性,探索各因素对二者测定结果差异的作用规律。研究表明:上覆土压力、土的干密度、含水量和粒间作用对Rc均有不同程度的影响,干密度是最重要的影响因素,含水量和上覆土压力次之,粒间作用最小。改进法可减小土样扰动对自重湿陷系数测定值的影响。
2015, 45(4): 117-119.
doi: 10.13204/j.gyjz201504022
摘要:
对不对称布桩时桩顶荷载效应的计算式进行推导。通过分析发现,JGJ 942008《建筑桩基技术规范》给出的算式为文中推导式的特殊情况,JGJ 942008的算式仅在对称布桩时成立;实际使用时,应注意坐标原点的选取,取群桩的形心作为计算原点而不是承台的形心。同时对文中算式和JGJ 942008的算式的计算结果进行比较,得到JGJ 942008的算式在计算不对称布桩时存在较大的误差。设计人员在计算桩顶荷载效应时,应分析群桩基础的布桩情况,合理选择算式。
对不对称布桩时桩顶荷载效应的计算式进行推导。通过分析发现,JGJ 942008《建筑桩基技术规范》给出的算式为文中推导式的特殊情况,JGJ 942008的算式仅在对称布桩时成立;实际使用时,应注意坐标原点的选取,取群桩的形心作为计算原点而不是承台的形心。同时对文中算式和JGJ 942008的算式的计算结果进行比较,得到JGJ 942008的算式在计算不对称布桩时存在较大的误差。设计人员在计算桩顶荷载效应时,应分析群桩基础的布桩情况,合理选择算式。
2015, 45(4): 120-126.
doi: 10.13204/j.gyjz201504023
摘要:
高延性纤维混凝土(ECC)具有应变硬化和多裂缝开展性能,能明显改善混凝土结构的抗裂性能和耐损伤能力。通过对9组不同配比的高延性纤维混凝土的抗压性能进行试验研究,并与砂浆基体和混凝土进行比较,得出以下结论:1)高延性纤维混凝土试块受压破坏过程中表现出良好的抗压韧性,与普通混凝土和砂浆基体的破坏明显不同;2)第2次加载时,裂缝截面处的纤维承担了大部分拉力,纤维受拉和拔出过程中试块内部形成多而细密的裂缝,使材料在破坏过程中逐渐释放能量;3)在保证纤维分散性和拌合物流动性的情况下,水胶比越低,抗压强度越高,粉煤灰掺量增大可以改善纤维和基体的界面特性、提高材料的延性;4)高延性纤维混凝土的第2次抗压强度与第1次抗压强度接近,受损后强度在一定程度上仍继续保持增长,其耐损伤能力明显优于普通混凝土。
高延性纤维混凝土(ECC)具有应变硬化和多裂缝开展性能,能明显改善混凝土结构的抗裂性能和耐损伤能力。通过对9组不同配比的高延性纤维混凝土的抗压性能进行试验研究,并与砂浆基体和混凝土进行比较,得出以下结论:1)高延性纤维混凝土试块受压破坏过程中表现出良好的抗压韧性,与普通混凝土和砂浆基体的破坏明显不同;2)第2次加载时,裂缝截面处的纤维承担了大部分拉力,纤维受拉和拔出过程中试块内部形成多而细密的裂缝,使材料在破坏过程中逐渐释放能量;3)在保证纤维分散性和拌合物流动性的情况下,水胶比越低,抗压强度越高,粉煤灰掺量增大可以改善纤维和基体的界面特性、提高材料的延性;4)高延性纤维混凝土的第2次抗压强度与第1次抗压强度接近,受损后强度在一定程度上仍继续保持增长,其耐损伤能力明显优于普通混凝土。
2015, 45(4): 127-131.
doi: 10.13204/j.gyjz201504024
摘要:
分别在大气与氯离子浸泡环境下,测试不同试验周期下玻璃纤维增强不饱和树脂基复合材料(GFRP)片材的蠕变,分析不同环境和应力水平对GFRP蠕变的影响。研究结果表明:GFRP的蠕变率在试验前期增长较快,后期较慢;GFRP蠕变特性与加载应力水平、环境有关,相同环境下加载应力越大,蠕变应变增量越大;在相同应力水平作用下,氯离子环境下GFRP蠕变应变大于大气环境;水分的吸收和扩散使得树脂体积膨胀产生剪应力,与玻璃纤维发生脱黏,引起界面破坏,从而降低GFRP的黏弹性能;树脂与水分子发生化学反应,导致树脂中的化学介质解析出来,其基体中出现坑洼,破坏纤维与树脂界面的完整性,进而降低GFRP的黏弹性能。基于Kelvin标准线固性蠕变模型,考虑环境、应力变化幅值,提出GFRP蠕变预测模型及其适用性。
分别在大气与氯离子浸泡环境下,测试不同试验周期下玻璃纤维增强不饱和树脂基复合材料(GFRP)片材的蠕变,分析不同环境和应力水平对GFRP蠕变的影响。研究结果表明:GFRP的蠕变率在试验前期增长较快,后期较慢;GFRP蠕变特性与加载应力水平、环境有关,相同环境下加载应力越大,蠕变应变增量越大;在相同应力水平作用下,氯离子环境下GFRP蠕变应变大于大气环境;水分的吸收和扩散使得树脂体积膨胀产生剪应力,与玻璃纤维发生脱黏,引起界面破坏,从而降低GFRP的黏弹性能;树脂与水分子发生化学反应,导致树脂中的化学介质解析出来,其基体中出现坑洼,破坏纤维与树脂界面的完整性,进而降低GFRP的黏弹性能。基于Kelvin标准线固性蠕变模型,考虑环境、应力变化幅值,提出GFRP蠕变预测模型及其适用性。
2015, 45(4): 132-135.
doi: 10.13204/j.gyjz201504025
摘要:
为探明硅灰对活性粉末混凝土(RPC)力学性能的影响,通过对RPC立方体和梁试件的抗压、劈裂和抗折试验,研究5种不同硅灰掺量下RPC的抗压、劈裂和弯折强度。结果表明:硅灰掺量的增加有效改善了RPC的力学性能,但存在一个最优掺量。在满足高性能、和易性和经济要求的前提下,硅灰掺量在12%时,能够获得性能较好的RPC200,并给出了RPC强度随硅灰掺量变化的经验表达式。
为探明硅灰对活性粉末混凝土(RPC)力学性能的影响,通过对RPC立方体和梁试件的抗压、劈裂和抗折试验,研究5种不同硅灰掺量下RPC的抗压、劈裂和弯折强度。结果表明:硅灰掺量的增加有效改善了RPC的力学性能,但存在一个最优掺量。在满足高性能、和易性和经济要求的前提下,硅灰掺量在12%时,能够获得性能较好的RPC200,并给出了RPC强度随硅灰掺量变化的经验表达式。
2015, 45(4): 136-142.
doi: 10.13204/j.gyjz201504026
摘要:
为满足当今建筑行业新型结构施工的需求,提出了一种新型悬挑支撑形式。基于该新型悬挑支撑,建立考虑节点半刚性连接和广义初始缺陷的有限元模型,分析和验证其正确性、实用性和安全性;对该新型悬挑支撑形式在工程实际中的应用进行架体杆件应力-应变监测和试验,以便预知和应对施工过程中的突发情况、对该新型悬挑支撑架体进行必要的优化和设计;通过有限元分析与试验结果对比分析,验证有限元模型的准确性以及考虑节点半刚性连接和广义初始缺陷进行有限元分析的必要性,为后续该新型悬挑支撑体系的设计及工程应用提供重要的参考依据。
为满足当今建筑行业新型结构施工的需求,提出了一种新型悬挑支撑形式。基于该新型悬挑支撑,建立考虑节点半刚性连接和广义初始缺陷的有限元模型,分析和验证其正确性、实用性和安全性;对该新型悬挑支撑形式在工程实际中的应用进行架体杆件应力-应变监测和试验,以便预知和应对施工过程中的突发情况、对该新型悬挑支撑架体进行必要的优化和设计;通过有限元分析与试验结果对比分析,验证有限元模型的准确性以及考虑节点半刚性连接和广义初始缺陷进行有限元分析的必要性,为后续该新型悬挑支撑体系的设计及工程应用提供重要的参考依据。
2015, 45(4): 143-146.
doi: 10.13204/j.gyjz201504027
摘要:
选取直径均为30 m的空间钢管桁架与辐射梁水平支撑结构作对比,对两个模型分别施加0,800,1 600,2 400 k N的荷载,通过ANSYS有限元软件分析不同荷载作用下的两种结构体系,结果表明:两个有限元模型的位移都随着荷载的增大而增大,在相同荷载作用下,辐射梁支撑体系与空间钢管桁架竖向位移相差不大。杆件受力在弹性范围时,两种结构体系的最大竖向位移随荷载呈明显的线性关系。钢管桁架支撑体系比辐射梁支撑体系承受荷载能力更好。
选取直径均为30 m的空间钢管桁架与辐射梁水平支撑结构作对比,对两个模型分别施加0,800,1 600,2 400 k N的荷载,通过ANSYS有限元软件分析不同荷载作用下的两种结构体系,结果表明:两个有限元模型的位移都随着荷载的增大而增大,在相同荷载作用下,辐射梁支撑体系与空间钢管桁架竖向位移相差不大。杆件受力在弹性范围时,两种结构体系的最大竖向位移随荷载呈明显的线性关系。钢管桁架支撑体系比辐射梁支撑体系承受荷载能力更好。
2015, 45(4): 151-155.
doi: 10.13204/j.gyjz201504029
摘要:
为增加型钢混凝土(SRC)柱在高轴压比下的抗震性能,提出一种对角线布置的十字形SRC柱。由于其承载力计算不能直接采用JGJ 1382001《型钢混凝土组合结构技术规程》或YB 90822006《钢骨混凝土结构设计规程》中的相关公式,采用强度叠加法和极限平衡法对其正截面受压承载力进行研究。先按强度叠加法分别计算约束混凝土、型钢翼缘和型钢腹板的承载力,再按照叠加理论得到最大轴力和极限弯矩;极限平衡法从材料力学的思路出发并进行推导,通过统计分析大量双向偏压十字形SRC柱的数值模拟结果,进而得到柱正截面受压承载力简化计算式。采用所提算式对3根试验柱和16根有限元模拟对角线布置十字形型钢混凝土柱进行计算,理论结果与柱实际承载力符合良好,验证了所提算式的正确性和适用性。
为增加型钢混凝土(SRC)柱在高轴压比下的抗震性能,提出一种对角线布置的十字形SRC柱。由于其承载力计算不能直接采用JGJ 1382001《型钢混凝土组合结构技术规程》或YB 90822006《钢骨混凝土结构设计规程》中的相关公式,采用强度叠加法和极限平衡法对其正截面受压承载力进行研究。先按强度叠加法分别计算约束混凝土、型钢翼缘和型钢腹板的承载力,再按照叠加理论得到最大轴力和极限弯矩;极限平衡法从材料力学的思路出发并进行推导,通过统计分析大量双向偏压十字形SRC柱的数值模拟结果,进而得到柱正截面受压承载力简化计算式。采用所提算式对3根试验柱和16根有限元模拟对角线布置十字形型钢混凝土柱进行计算,理论结果与柱实际承载力符合良好,验证了所提算式的正确性和适用性。
2015, 45(4): 156-160.
doi: 10.13204/j.gyjz201504030
摘要:
采用二阶分析方法计算钢框架结构时,得到的内力及位移比一阶分析的结果要大。如一个结构同时采用一阶分析方法和二阶分析方法进行分析计算,当一阶分析方法计算得到的顶点侧移满足GB500172003《钢结构设计规范》中顶点侧移容许值要求时,其二阶分析方法计算得到的顶点侧移就有可能超出该顶点侧移容许值的规定。为此,在规范中补充二阶分析时顶点侧移限值的规定尤为必要。针对钢框架结构考虑二阶效应后顶点侧移限值的取值进行研究,结合规范中的二阶分析方法及可靠度理论,提出钢框架结构二阶顶点侧移限值,供规范修订及工程应用参考。
采用二阶分析方法计算钢框架结构时,得到的内力及位移比一阶分析的结果要大。如一个结构同时采用一阶分析方法和二阶分析方法进行分析计算,当一阶分析方法计算得到的顶点侧移满足GB500172003《钢结构设计规范》中顶点侧移容许值要求时,其二阶分析方法计算得到的顶点侧移就有可能超出该顶点侧移容许值的规定。为此,在规范中补充二阶分析时顶点侧移限值的规定尤为必要。针对钢框架结构考虑二阶效应后顶点侧移限值的取值进行研究,结合规范中的二阶分析方法及可靠度理论,提出钢框架结构二阶顶点侧移限值,供规范修订及工程应用参考。
2015, 45(4): 161-167.
doi: 10.13204/j.gyjz201504031
摘要:
对电除尘器壳体顶梁提出了一种优化设计思路:即将保温层与原壳体小顶梁组合成一个桁架梁系,以增加梁系的整体截面高度,使桁架梁系的抗弯承载能力比原壳体小顶梁大幅提高,从而可以增大顶梁跨度,将两个小跨顶梁做成一个大跨桁架梁系,撤除原先的隔墙,以节省钢材。为此,采用一维梁杆结构体系计算方法和壳单元有限元方法对大跨桁架梁系的设计方案和内力计算方法进行研究,并着重用壳单元有限元方法对下弦箱形构件的承载性能进行研究,提出大跨桁架梁系的构件截面初选方法、优化构形方案以及内力计算方法,得到下弦箱形构件支承加劲肋端面承压计算方法、敏感的局部屈曲形式、最不利的初始几何缺陷模态,并对其横向加劲肋尺寸和纵向加劲肋高度位置提出优化建议。
对电除尘器壳体顶梁提出了一种优化设计思路:即将保温层与原壳体小顶梁组合成一个桁架梁系,以增加梁系的整体截面高度,使桁架梁系的抗弯承载能力比原壳体小顶梁大幅提高,从而可以增大顶梁跨度,将两个小跨顶梁做成一个大跨桁架梁系,撤除原先的隔墙,以节省钢材。为此,采用一维梁杆结构体系计算方法和壳单元有限元方法对大跨桁架梁系的设计方案和内力计算方法进行研究,并着重用壳单元有限元方法对下弦箱形构件的承载性能进行研究,提出大跨桁架梁系的构件截面初选方法、优化构形方案以及内力计算方法,得到下弦箱形构件支承加劲肋端面承压计算方法、敏感的局部屈曲形式、最不利的初始几何缺陷模态,并对其横向加劲肋尺寸和纵向加劲肋高度位置提出优化建议。
2015, 45(4): 168-172.
doi: 10.13204/j.gyjz201504032
摘要:
提出采用后张预应力筋对砖砌体结构进行抗震加固的新技术。为验证加固效果,采用MSC.MARC通用有限元分析软件建立后张预应力加固无筋砖墙墙片的有限元模型,进行在水平低周反复荷载下的数值仿真计算,并与试验结果进行对比验证。结果表明,后张预应力加固技术可以显著提高无筋墙体的开裂能力和抗剪承载力,改善墙体抗震性能。
提出采用后张预应力筋对砖砌体结构进行抗震加固的新技术。为验证加固效果,采用MSC.MARC通用有限元分析软件建立后张预应力加固无筋砖墙墙片的有限元模型,进行在水平低周反复荷载下的数值仿真计算,并与试验结果进行对比验证。结果表明,后张预应力加固技术可以显著提高无筋墙体的开裂能力和抗剪承载力,改善墙体抗震性能。
2015, 45(4): 173-176.
doi: 10.13204/j.gyjz201504033
摘要:
通过介绍中新天津生态城热源厂工业建筑设计的案例,从绿色工业建筑设计理念出发,结合热源厂项目的选址、功能需求、建筑结构等特点,对热源厂绿色工业建筑的方案设计生成,特别是节能环保方面的设计进行研究。以倡导绿色工业建筑设计的应用,并逐渐形成对于现代及未来社会发展有益的绿色工业建筑设计模式。
通过介绍中新天津生态城热源厂工业建筑设计的案例,从绿色工业建筑设计理念出发,结合热源厂项目的选址、功能需求、建筑结构等特点,对热源厂绿色工业建筑的方案设计生成,特别是节能环保方面的设计进行研究。以倡导绿色工业建筑设计的应用,并逐渐形成对于现代及未来社会发展有益的绿色工业建筑设计模式。
2015, 45(4): 177-180.
doi: 10.13204/j.gyjz201504034
摘要:
通过对亳州大剧院和广电中心建筑设计过程的介绍和解析,探讨大型场馆的建筑特点体现出的城市文化根基:提炼当地传统的文化元素及符号,力图用现代设计手法展现城市的经典建筑;同时结合场地现状的自然水系及绿地的格局,很好地协调与周边环境的关系,实现建筑功能与自然环境的有机融合。
通过对亳州大剧院和广电中心建筑设计过程的介绍和解析,探讨大型场馆的建筑特点体现出的城市文化根基:提炼当地传统的文化元素及符号,力图用现代设计手法展现城市的经典建筑;同时结合场地现状的自然水系及绿地的格局,很好地协调与周边环境的关系,实现建筑功能与自然环境的有机融合。
