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2016年 第46卷 第7期
2016, 46(7): 1-9.
doi: 10.13204/j.gyjz201607001
摘要:
与普通结构钢相比,高性能钢具有更高的强度、延性、可焊性、断裂韧性以及耐火耐候性,至今已在国内外众多大型建筑和桥梁结构中得到应用。通过对国内外高性能钢的力学性能和相关工程应用的综述及与国外高性能钢材性能的对比,指出我国高性能钢发展和应用的瓶颈和亟待解决的问题。
与普通结构钢相比,高性能钢具有更高的强度、延性、可焊性、断裂韧性以及耐火耐候性,至今已在国内外众多大型建筑和桥梁结构中得到应用。通过对国内外高性能钢的力学性能和相关工程应用的综述及与国外高性能钢材性能的对比,指出我国高性能钢发展和应用的瓶颈和亟待解决的问题。
2016, 46(7): 10-15.
doi: 10.13204/j.gyjz201607002
摘要:
高强度结构钢材的弹塑性和延性断裂特性是工程应用的基础。通过材性试验、夏氏冲击试验、单调加载试验和相应的数值研究,考察日本高强钢SM570的屈服强度、屈强比、延伸率、延性断裂系数和夏氏冲击能量等相关特性。通过与日本普通强度结构钢SS400、SM490A的对比,发现:日本SM570高强钢虽然屈强比高、伸长率低,但其颈缩后的局部塑性变形能力大、延性断裂参数大和抗冲击韧性高。为更加准确表达在包含延性断裂过程的大变形数值计算中钢材颈缩后的真实应力-真实应变关系,研究提出了一种新的从名义应力-应变数据转化成真实应力-应变关系的换算方法。
高强度结构钢材的弹塑性和延性断裂特性是工程应用的基础。通过材性试验、夏氏冲击试验、单调加载试验和相应的数值研究,考察日本高强钢SM570的屈服强度、屈强比、延伸率、延性断裂系数和夏氏冲击能量等相关特性。通过与日本普通强度结构钢SS400、SM490A的对比,发现:日本SM570高强钢虽然屈强比高、伸长率低,但其颈缩后的局部塑性变形能力大、延性断裂参数大和抗冲击韧性高。为更加准确表达在包含延性断裂过程的大变形数值计算中钢材颈缩后的真实应力-真实应变关系,研究提出了一种新的从名义应力-应变数据转化成真实应力-应变关系的换算方法。
2016, 46(7): 16-21.
doi: 10.13204/j.gyjz201607003
摘要:
采用壁厚约为16 mm,强度等级为550 MPa的高强钢材,卷板并焊接制作3根圆钢管短柱,高度约为1 m,外直径约为550 mm。在钢管内填充C30强度等级混凝土,用4 000 t压力机对其进行轴心受压试验,并记录受力全过程曲线。运用3种规范的计算公式分别计算其承载力,并与试验结果进行对比。试验发现:3根高强圆钢管混凝土短柱的荷载-位移曲线非常接近,极限承载力约为30 000 k N,公式计算的承载力与试验结果吻合。
采用壁厚约为16 mm,强度等级为550 MPa的高强钢材,卷板并焊接制作3根圆钢管短柱,高度约为1 m,外直径约为550 mm。在钢管内填充C30强度等级混凝土,用4 000 t压力机对其进行轴心受压试验,并记录受力全过程曲线。运用3种规范的计算公式分别计算其承载力,并与试验结果进行对比。试验发现:3根高强圆钢管混凝土短柱的荷载-位移曲线非常接近,极限承载力约为30 000 k N,公式计算的承载力与试验结果吻合。
2016, 46(7): 22-31.
doi: 10.13204/j.gyjz201607004
摘要:
为研究标准屈服强度为460 MPa的高强度钢材工字形截面轴心受压柱的局部稳定受力性能,采用通用有限元软件ANSYS建立有限元模型,考虑残余应力和局部初始几何缺陷的影响,与已有的460 MPa高强度钢材工字形截面轴心受压柱试验进行对比分析,验证了有限元建模方法的正确性。利用经过验证的有限元模型,针对460 MPa高强度钢材工字形截面轴心受压柱的局部屈曲性能进行有限元参数分析,并将已有试验结果、有限元参数分析结果,与中国、美国和欧洲钢结构设计规范中的设计曲线进行对比,提出新的设计公式。结果表明:钢板厚度、钢板长宽比、局部初始几何缺陷幅值和残余压应力值对构件翼缘极限承载力的影响很小,但对翼缘局部屈曲承载力有较大影响;所提出的建议设计计算公式相对于中国、美国和欧洲钢结构设计规范中的设计计算方法,更加适用于460 MPa工字形截面轴心受压柱极限应力和局部屈曲应力的设计计算。
为研究标准屈服强度为460 MPa的高强度钢材工字形截面轴心受压柱的局部稳定受力性能,采用通用有限元软件ANSYS建立有限元模型,考虑残余应力和局部初始几何缺陷的影响,与已有的460 MPa高强度钢材工字形截面轴心受压柱试验进行对比分析,验证了有限元建模方法的正确性。利用经过验证的有限元模型,针对460 MPa高强度钢材工字形截面轴心受压柱的局部屈曲性能进行有限元参数分析,并将已有试验结果、有限元参数分析结果,与中国、美国和欧洲钢结构设计规范中的设计曲线进行对比,提出新的设计公式。结果表明:钢板厚度、钢板长宽比、局部初始几何缺陷幅值和残余压应力值对构件翼缘极限承载力的影响很小,但对翼缘局部屈曲承载力有较大影响;所提出的建议设计计算公式相对于中国、美国和欧洲钢结构设计规范中的设计计算方法,更加适用于460 MPa工字形截面轴心受压柱极限应力和局部屈曲应力的设计计算。
2016, 46(7): 32-40.
doi: 10.13204/j.gyjz201607005
摘要:
介绍了《高强钢设计规程》(征求意见稿)中关于压弯构件和受弯构件计算的相关条款,并与我国现行GB 50017—2003《钢结构设计规范》进行了比较。收集了目前高强钢压弯构件、受弯构件的试验,对试验进行了有限元模拟。在此基础上,应用有限元模型对高强钢焊接截面880组压弯构件、460组受弯构件的极限承载力进行了计算。将极限承载力的有限元计算结果和规范公式的计算值进行了比较,对高强钢焊接截面压弯构件和受弯构件的计算模式不定性做了数理统计分析,得到了高强钢压弯和受弯构件计算模式不定性的统计参数,为下一步提出高强度钢材材料设计指标提供了依据。
介绍了《高强钢设计规程》(征求意见稿)中关于压弯构件和受弯构件计算的相关条款,并与我国现行GB 50017—2003《钢结构设计规范》进行了比较。收集了目前高强钢压弯构件、受弯构件的试验,对试验进行了有限元模拟。在此基础上,应用有限元模型对高强钢焊接截面880组压弯构件、460组受弯构件的极限承载力进行了计算。将极限承载力的有限元计算结果和规范公式的计算值进行了比较,对高强钢焊接截面压弯构件和受弯构件的计算模式不定性做了数理统计分析,得到了高强钢压弯和受弯构件计算模式不定性的统计参数,为下一步提出高强度钢材材料设计指标提供了依据。
2016, 46(7): 41-46.
doi: 10.13204/j.gyjz201607006
摘要:
采用ANSYS软件建立的考虑初始几何缺陷和残余应力影响的有限元模型分析了板件宽厚比、构件长细比以及荷载相对偏心率对构件极限承载力的影响;提出了利用有效屈服强度系数来计算构件极限承载力的建议公式。研究表明:板件宽厚比(或构件长细比)增大均会导致构件无量纲极限承载力减小,且无量纲极限承载力的减幅会随偏心率的增大而减小;偏心率增大也会使构件无量纲极限承载力减小;构件弯矩-轴力相关曲线大致呈线性变化;建议公式计算结果与有限元计算结果吻合较好。
采用ANSYS软件建立的考虑初始几何缺陷和残余应力影响的有限元模型分析了板件宽厚比、构件长细比以及荷载相对偏心率对构件极限承载力的影响;提出了利用有效屈服强度系数来计算构件极限承载力的建议公式。研究表明:板件宽厚比(或构件长细比)增大均会导致构件无量纲极限承载力减小,且无量纲极限承载力的减幅会随偏心率的增大而减小;偏心率增大也会使构件无量纲极限承载力减小;构件弯矩-轴力相关曲线大致呈线性变化;建议公式计算结果与有限元计算结果吻合较好。
2016, 46(7): 47-51.
doi: 10.13204/j.gyjz201607007
摘要:
结合《高强钢结构设计规程》编制工作,针对3种不同强度的高强度钢材焊缝连接的力学性能进行试验研究。分别对9个对接接头焊缝进行拉伸试验,得到3种材料焊缝的拉伸应力-应变关系,通过对18个角焊缝搭接接头进行的拉伸试验观测其破坏形态,并依据平均焊脚尺寸计算了角焊缝的极限强度。试验结果表明,随着钢材强度的提高,焊缝连接受拉破坏形式依然呈延性破坏,但破坏程度逐渐增大且呈现出脆断倾向。数据分析表明,正面角焊缝接头的刚度大于侧面角焊缝,且正面角焊缝的极限强度至少可以达到侧面角焊缝的1.43倍。
结合《高强钢结构设计规程》编制工作,针对3种不同强度的高强度钢材焊缝连接的力学性能进行试验研究。分别对9个对接接头焊缝进行拉伸试验,得到3种材料焊缝的拉伸应力-应变关系,通过对18个角焊缝搭接接头进行的拉伸试验观测其破坏形态,并依据平均焊脚尺寸计算了角焊缝的极限强度。试验结果表明,随着钢材强度的提高,焊缝连接受拉破坏形式依然呈延性破坏,但破坏程度逐渐增大且呈现出脆断倾向。数据分析表明,正面角焊缝接头的刚度大于侧面角焊缝,且正面角焊缝的极限强度至少可以达到侧面角焊缝的1.43倍。
2016, 46(7): 52-56.
doi: 10.13204/j.gyjz201607008
摘要:
通过6个母材拉伸试验、6个对接焊缝拉伸试验、3个端面角焊缝连接试验和3个侧面角焊缝连接试验,对Q690高强钢焊缝连接承载性能进行了研究。试验结果表明:Q690高强钢对接焊缝的应力-应变曲线没有较为明显的屈服平台,其抗拉强度大于母材,能够满足与母材等强的设计要求;但是对接焊缝的延性比母材差,断后延伸率更小。Q690高强钢角焊缝的强度也接近甚至超过母材的抗拉强度;其中端面角焊缝的强度较高、延性较差;而侧面角焊缝的强度较低、塑性较好;侧面角焊缝的应力分布沿纵向为两端大、中间小。
通过6个母材拉伸试验、6个对接焊缝拉伸试验、3个端面角焊缝连接试验和3个侧面角焊缝连接试验,对Q690高强钢焊缝连接承载性能进行了研究。试验结果表明:Q690高强钢对接焊缝的应力-应变曲线没有较为明显的屈服平台,其抗拉强度大于母材,能够满足与母材等强的设计要求;但是对接焊缝的延性比母材差,断后延伸率更小。Q690高强钢角焊缝的强度也接近甚至超过母材的抗拉强度;其中端面角焊缝的强度较高、延性较差;而侧面角焊缝的强度较低、塑性较好;侧面角焊缝的应力分布沿纵向为两端大、中间小。
2016, 46(7): 57-60.
doi: 10.13204/j.gyjz201607009
摘要:
通过研究建筑高性能钢Q690GJC的力学、化学性能及组织结构,初步选定与之匹配的焊条,并对其进行力学性能的复检、化学成分分析、扩散氢试验,结果表明所选焊条满足要求。对钢材的冷裂敏感指数进行计算,研判其冷裂纹倾向;根据斜Y型坡口焊接裂纹试验确定最低预热温度为120℃。在此基础上,经焊接工艺评定试验,评定结果合格,满足GB 50661—2011《钢结构焊接规范》规定的要求。
通过研究建筑高性能钢Q690GJC的力学、化学性能及组织结构,初步选定与之匹配的焊条,并对其进行力学性能的复检、化学成分分析、扩散氢试验,结果表明所选焊条满足要求。对钢材的冷裂敏感指数进行计算,研判其冷裂纹倾向;根据斜Y型坡口焊接裂纹试验确定最低预热温度为120℃。在此基础上,经焊接工艺评定试验,评定结果合格,满足GB 50661—2011《钢结构焊接规范》规定的要求。
2016, 46(7): 61-67.
doi: 10.13204/j.gyjz201607010
摘要:
高强钢耐火性差,在火灾高温作用下强度和刚度急剧降低。因此,近年来,高强钢结构抗火设计的理论得到了较深入的研究,通过对高强钢结构抗火性能方面研究成果的总结,包括:高强钢高温力学性能、高强钢焊接截面高温后残余应力、高强钢柱抗火性能研究、高强钢梁抗火性能研究、高强钢节点抗火性能研究、受火后高强钢结构抗火性能等,讨论高强钢结构抗火设计理论方面值得注意的若干问题。已有的研究成果表明:高强钢的材料力学性能和结构抗火性能不同于普通钢和普通钢结构,现行设计标准关于抗火设计的方法不能直接应用于高强钢结构。
高强钢耐火性差,在火灾高温作用下强度和刚度急剧降低。因此,近年来,高强钢结构抗火设计的理论得到了较深入的研究,通过对高强钢结构抗火性能方面研究成果的总结,包括:高强钢高温力学性能、高强钢焊接截面高温后残余应力、高强钢柱抗火性能研究、高强钢梁抗火性能研究、高强钢节点抗火性能研究、受火后高强钢结构抗火性能等,讨论高强钢结构抗火设计理论方面值得注意的若干问题。已有的研究成果表明:高强钢的材料力学性能和结构抗火性能不同于普通钢和普通钢结构,现行设计标准关于抗火设计的方法不能直接应用于高强钢结构。
2016, 46(7): 68-73.
doi: 10.13204/j.gyjz201607011
摘要:
通过对Q460GJ钢板(厚度为8,10 mm)进行高温材料性能试验,重点对Q460GJ钢高温应力-应变关系、屈服强度、极限强度进行研究。试验发现:随着温度升高,结构钢强度在300℃之前变化并不明显,而在此之后强度呈下降趋势。将试验结果与不同强度结构钢及其他国家技术标准进行的比较发现:Q460GJ钢比Q235及Q345钢和国外同等强度钢S460具有更好耐火性能,CECS 200∶2006《建筑钢结构防火设计规范》和欧洲钢结构设计技术标准EN 1993所给出的强度折减系数可以用于Q460的抗火设计。还进一步提出了高温下Q460GJ钢的材料模型,为更深入地研究钢构件及结构的耐火性能提供了依据。
通过对Q460GJ钢板(厚度为8,10 mm)进行高温材料性能试验,重点对Q460GJ钢高温应力-应变关系、屈服强度、极限强度进行研究。试验发现:随着温度升高,结构钢强度在300℃之前变化并不明显,而在此之后强度呈下降趋势。将试验结果与不同强度结构钢及其他国家技术标准进行的比较发现:Q460GJ钢比Q235及Q345钢和国外同等强度钢S460具有更好耐火性能,CECS 200∶2006《建筑钢结构防火设计规范》和欧洲钢结构设计技术标准EN 1993所给出的强度折减系数可以用于Q460的抗火设计。还进一步提出了高温下Q460GJ钢的材料模型,为更深入地研究钢构件及结构的耐火性能提供了依据。
2016, 46(7): 74-80.
doi: 10.13204/j.gyjz201607012
摘要:
钢材在高温和荷载作用下产生明显的蠕变变形,从而对钢结构在火灾下的变形和受力性能产生较大的影响。为了研究高温蠕变对高强度Q460钢柱抗火性能的影响,采用ANSYS有限元程序建立了考虑蠕变的钢柱抗火分析模型,利用普通钢柱试验数据对其进行了验证。引入高强度Q460钢材在高温下的力学参数和高温蠕变参数,利用有限元方法进行了考虑蠕变效应的高强度Q460钢柱在多个参数下的抗火分析,与普通钢柱和现行CECS 200∶2006《建筑钢结构防火技术规范》的计算结果进行了对比。结果表明:长细比、荷载比、升温速率对考虑蠕变效应后高强度Q460钢柱的抗火性能有明显的影响。高强度Q460钢柱的抗火性能优于普通钢柱,CECS 200∶2006中钢柱的抗火设计结果不适用于高强度Q460钢柱。
钢材在高温和荷载作用下产生明显的蠕变变形,从而对钢结构在火灾下的变形和受力性能产生较大的影响。为了研究高温蠕变对高强度Q460钢柱抗火性能的影响,采用ANSYS有限元程序建立了考虑蠕变的钢柱抗火分析模型,利用普通钢柱试验数据对其进行了验证。引入高强度Q460钢材在高温下的力学参数和高温蠕变参数,利用有限元方法进行了考虑蠕变效应的高强度Q460钢柱在多个参数下的抗火分析,与普通钢柱和现行CECS 200∶2006《建筑钢结构防火技术规范》的计算结果进行了对比。结果表明:长细比、荷载比、升温速率对考虑蠕变效应后高强度Q460钢柱的抗火性能有明显的影响。高强度Q460钢柱的抗火性能优于普通钢柱,CECS 200∶2006中钢柱的抗火设计结果不适用于高强度Q460钢柱。
2016, 46(7): 81-86.
doi: 10.13204/j.gyjz201607013
摘要:
大庆石油工业历经60年的发展,积累了大量的工业遗存。通过实地调研和资料整理,从物质文化遗产和非物质文化遗产两方面对大庆工业遗存的构成进行分析,在此基础上,总结出大庆工业遗存在时间分布、空间分布以及类型结构三个方面的主要特征,为大庆工业遗存的保护和再利用工作提供参考。
大庆石油工业历经60年的发展,积累了大量的工业遗存。通过实地调研和资料整理,从物质文化遗产和非物质文化遗产两方面对大庆工业遗存的构成进行分析,在此基础上,总结出大庆工业遗存在时间分布、空间分布以及类型结构三个方面的主要特征,为大庆工业遗存的保护和再利用工作提供参考。
2016, 46(7): 87-92.
doi: 10.13204/j.gyjz201607014
摘要:
以南京绿洲船厂工业遗产改造再利用为例,分析工业遗产利用的影响因素,指出工业遗产利用需要在文化彰显、格局延续、新旧融合、绿色设计的原则下进行,从而保证在满足场所功能需求的同时又打造了具有工业文化特色的内部空间,探讨工业遗产利用与社区空间组织结合的新尝试。
以南京绿洲船厂工业遗产改造再利用为例,分析工业遗产利用的影响因素,指出工业遗产利用需要在文化彰显、格局延续、新旧融合、绿色设计的原则下进行,从而保证在满足场所功能需求的同时又打造了具有工业文化特色的内部空间,探讨工业遗产利用与社区空间组织结合的新尝试。
2016, 46(7): 93-96.
doi: 10.13204/j.gyjz201607015
摘要:
对德国鲁尔工业区的景观再生的4个具体改造案例进行介绍,4个案例分别通过景观再设计手段、文艺展览手段、植物营造手段、建筑新提升手段4个方面来重现景观生机,并列举我国一些大城市成功改造的案例,希望能为我国工业城市的复兴提供借鉴。
对德国鲁尔工业区的景观再生的4个具体改造案例进行介绍,4个案例分别通过景观再设计手段、文艺展览手段、植物营造手段、建筑新提升手段4个方面来重现景观生机,并列举我国一些大城市成功改造的案例,希望能为我国工业城市的复兴提供借鉴。
2016, 46(7): 97-101.
doi: 10.13204/j.gyjz201607016
摘要:
通过对两榀再生粗骨料取代率为100%,粉煤灰等量取代率为15%的改性再生混凝土框架中节点的试验,探讨粉煤灰作为外加剂的改性再生混凝土框架节点的破坏机制、滞回曲线、刚度退化、能耗性能、延性特征等抗震性能。试验表明:改性再生混凝土中节点破坏过程均经历初裂、通裂、极限、破坏四个特征阶段;节点核心区破坏时混凝土呈酥裂状破坏,表现出明显脆性性质;梁根部适量配置纵筋,在核心区发生剪切破坏前,能够充分发挥变形能力,滞回曲线较为丰满;轴向压力的施加,改变了核心区主拉应力方向,延缓了节点裂缝的开展;再生混凝土试件具有一定的延性和耗能能力,能够满足抗震性能要求。
通过对两榀再生粗骨料取代率为100%,粉煤灰等量取代率为15%的改性再生混凝土框架中节点的试验,探讨粉煤灰作为外加剂的改性再生混凝土框架节点的破坏机制、滞回曲线、刚度退化、能耗性能、延性特征等抗震性能。试验表明:改性再生混凝土中节点破坏过程均经历初裂、通裂、极限、破坏四个特征阶段;节点核心区破坏时混凝土呈酥裂状破坏,表现出明显脆性性质;梁根部适量配置纵筋,在核心区发生剪切破坏前,能够充分发挥变形能力,滞回曲线较为丰满;轴向压力的施加,改变了核心区主拉应力方向,延缓了节点裂缝的开展;再生混凝土试件具有一定的延性和耗能能力,能够满足抗震性能要求。
2016, 46(7): 102-107.
doi: 10.13204/j.gyjz201607017
摘要:
通过对采取不同抗震措施、竖向正应力、高宽比、内芯强度的6片新型复合墙体模型在低周往复荷载作用下的抗震性能试验,对比研究新型复合墙体在低周往复荷载作用下的破坏模式及受力特点、承载力、滞回特性、耗能、延性、刚度退化等抗震性能。试验结果表明:在水平低周往复荷载作用下,采取约束构造柱的新型复合墙体与普通墙体均具有较好的耗能性能。
通过对采取不同抗震措施、竖向正应力、高宽比、内芯强度的6片新型复合墙体模型在低周往复荷载作用下的抗震性能试验,对比研究新型复合墙体在低周往复荷载作用下的破坏模式及受力特点、承载力、滞回特性、耗能、延性、刚度退化等抗震性能。试验结果表明:在水平低周往复荷载作用下,采取约束构造柱的新型复合墙体与普通墙体均具有较好的耗能性能。
2016, 46(7): 108-113.
doi: 10.13204/j.gyjz201607018
摘要:
利用APDL参数化建模,对1 500个正交正放钢筋混凝土空腹夹层板模型进行模态分析。分析空腹夹层板的平面长宽比、跨度、空腹率、柱截面、层高等模型参数对其基频的影响规律。针对主要影响参数,采用多参数回归分析,得到基频的简化计算式。对回归方程的显著性检验表明,回归式吻合程度较好。最后以潍坊体育学校排球训练馆为工程算例,进一步验证该式的适用性。
利用APDL参数化建模,对1 500个正交正放钢筋混凝土空腹夹层板模型进行模态分析。分析空腹夹层板的平面长宽比、跨度、空腹率、柱截面、层高等模型参数对其基频的影响规律。针对主要影响参数,采用多参数回归分析,得到基频的简化计算式。对回归方程的显著性检验表明,回归式吻合程度较好。最后以潍坊体育学校排球训练馆为工程算例,进一步验证该式的适用性。
2016, 46(7): 114-117.
doi: 10.13204/j.gyjz201607019
摘要:
通过对两层密排框架装配式轻型木结构房屋施加侧向荷载,采用电测位移计记录了一层楼盖及房屋檐口处位移值,依据各测点记录的位移情况,对房屋抗侧移能力及侧向变形的机理进行了试验研究。研究表明:利用改性速生杉木所建造的装配式轻型木结构房屋具有较好的抗侧移能力,可以作为救灾临时房屋或长期居住房屋使用,试验结果能够为速生杉木在木结构工程中的应用提供理论依据和设计建议。
通过对两层密排框架装配式轻型木结构房屋施加侧向荷载,采用电测位移计记录了一层楼盖及房屋檐口处位移值,依据各测点记录的位移情况,对房屋抗侧移能力及侧向变形的机理进行了试验研究。研究表明:利用改性速生杉木所建造的装配式轻型木结构房屋具有较好的抗侧移能力,可以作为救灾临时房屋或长期居住房屋使用,试验结果能够为速生杉木在木结构工程中的应用提供理论依据和设计建议。
2016, 46(7): 118-123.
doi: 10.13204/j.gyjz201607020
摘要:
金属齿板连接节点由于施工方便近年来在木结构中越来越多地被采用。为探讨金属齿板在胶合竹GluBam结构中的适用性,根据GB 50005—2003《木结构设计规范》和JGJ/T 265—2012《轻型木桁架技术规范》制定试验方法,针对荷载与GluBam主纤维方向、齿板主轴方向的4种不同连接情况的节点进行了拉伸试验,得到其板齿极限强度值,同时利用统计学方法对试验数据进行分析,发现其分布特点接近正态分布。试验结果表明:齿板连接的GluBam节点具有良好的极限强度,与其他连接木材的进口齿板的极限强度接近,验证了GluBam胶合竹可用齿板进行连接,为现代竹结构的设计提供了一种新的选择。
金属齿板连接节点由于施工方便近年来在木结构中越来越多地被采用。为探讨金属齿板在胶合竹GluBam结构中的适用性,根据GB 50005—2003《木结构设计规范》和JGJ/T 265—2012《轻型木桁架技术规范》制定试验方法,针对荷载与GluBam主纤维方向、齿板主轴方向的4种不同连接情况的节点进行了拉伸试验,得到其板齿极限强度值,同时利用统计学方法对试验数据进行分析,发现其分布特点接近正态分布。试验结果表明:齿板连接的GluBam节点具有良好的极限强度,与其他连接木材的进口齿板的极限强度接近,验证了GluBam胶合竹可用齿板进行连接,为现代竹结构的设计提供了一种新的选择。
2016, 46(7): 124-128.
doi: 10.13204/j.gyjz201607021
摘要:
通过建立两个自由度结构的动力方程,推导其频率传递函数,并讨论主结构、调谐质量阻尼器(TMD)及外激励荷载三者频率的关系得到TMD的减震机理,其机理是在TMD与主结构的相对运动中由TMD对主结构施加方向作用力抑制其振动并利用阻尼器阻尼进行耗能。通过定义其动力放大系数,利用数值模拟研究主次结构的频率及阻尼比、次结构与主结构的质量比等动力参数对结构减震性能的影响。最后,利用有限元软件对一个12层的框架模型进行分析,对数值分析所得结论进行验证,二者得到基本一致的结论,并对误差进行分析。
通过建立两个自由度结构的动力方程,推导其频率传递函数,并讨论主结构、调谐质量阻尼器(TMD)及外激励荷载三者频率的关系得到TMD的减震机理,其机理是在TMD与主结构的相对运动中由TMD对主结构施加方向作用力抑制其振动并利用阻尼器阻尼进行耗能。通过定义其动力放大系数,利用数值模拟研究主次结构的频率及阻尼比、次结构与主结构的质量比等动力参数对结构减震性能的影响。最后,利用有限元软件对一个12层的框架模型进行分析,对数值分析所得结论进行验证,二者得到基本一致的结论,并对误差进行分析。
2016, 46(7): 129-133.
doi: 10.13204/j.gyjz201607022
摘要:
在修正剑桥模型屈服面基础上,对循环荷载作用下,压缩及张拉空间的剪胀应力比Mc,ed以相变状态参数表达,模型采用与应力路径无关的硬化参数来替代修正剑桥模型中的塑性体应变增量,采用随动硬化规则。经排水及不排水循环试验结果验证,该模型较适合模拟剪胀性饱和砂土在循环荷载作用下的力学行为,如剪胀、硬化及软化现象等。模型的10个参数,用常规三轴试验就可获取。
在修正剑桥模型屈服面基础上,对循环荷载作用下,压缩及张拉空间的剪胀应力比Mc,ed以相变状态参数表达,模型采用与应力路径无关的硬化参数来替代修正剑桥模型中的塑性体应变增量,采用随动硬化规则。经排水及不排水循环试验结果验证,该模型较适合模拟剪胀性饱和砂土在循环荷载作用下的力学行为,如剪胀、硬化及软化现象等。模型的10个参数,用常规三轴试验就可获取。
2016, 46(7): 134-139.
doi: 10.13204/j.gyjz201607023
摘要:
科学合理地确定各种桩基的设计承载力值一直是工程和学术界研究的重点。通过调整安全系数的取值,以获得安全有效的承载力设计值,将大大简化扩底桩的设计工作。通过对某工程2根"扩底桩"基础试验资料的分析,研究"扩底桩"受力过程中端阻力、侧摩阻力的发挥情况。研究表明:"扩底桩"桩长越大,侧摩阻力占总承载力比例越大,端阻力占总承载力比例越小。结合合肥地区95根"扩底桩"试验数据的分析统计结果,建议在合肥地区设计"扩底桩"基础时,可根据桩长的不同取不同的安全系数,并给出相应的安全系数设计建议值。
科学合理地确定各种桩基的设计承载力值一直是工程和学术界研究的重点。通过调整安全系数的取值,以获得安全有效的承载力设计值,将大大简化扩底桩的设计工作。通过对某工程2根"扩底桩"基础试验资料的分析,研究"扩底桩"受力过程中端阻力、侧摩阻力的发挥情况。研究表明:"扩底桩"桩长越大,侧摩阻力占总承载力比例越大,端阻力占总承载力比例越小。结合合肥地区95根"扩底桩"试验数据的分析统计结果,建议在合肥地区设计"扩底桩"基础时,可根据桩长的不同取不同的安全系数,并给出相应的安全系数设计建议值。
2016, 46(7): 140-144.
doi: 10.13204/j.gyjz201607024
摘要:
泥化夹层作为最常见的次生型软弱夹层,抗剪强度指标极低,常常是导致斜坡失稳的主控因素,泥化夹层强度参数对合理进行边坡稳定性分析至关重要。采用常规的直剪试验或三轴试验测试泥化夹层剪切强度参数均存在一定缺陷且可能导致测试结果失真。在泥化夹层应变破坏准则的基础上,通过无侧限压缩试验,结合ARAMIS数字散斑监测压缩过程中剪切带形成、发展和变化及压缩破坏后破坏面与水平面的夹角α,并基于土体极限平衡理论提出了一套对泥化夹层剪切强度参数试验预测的新方法。
泥化夹层作为最常见的次生型软弱夹层,抗剪强度指标极低,常常是导致斜坡失稳的主控因素,泥化夹层强度参数对合理进行边坡稳定性分析至关重要。采用常规的直剪试验或三轴试验测试泥化夹层剪切强度参数均存在一定缺陷且可能导致测试结果失真。在泥化夹层应变破坏准则的基础上,通过无侧限压缩试验,结合ARAMIS数字散斑监测压缩过程中剪切带形成、发展和变化及压缩破坏后破坏面与水平面的夹角α,并基于土体极限平衡理论提出了一套对泥化夹层剪切强度参数试验预测的新方法。
2016, 46(7): 145-153.
doi: 10.13204/j.gyjz201607025
摘要:
橡胶砂是一种具有潜在广泛应用价值的新型环保岩土材料。为研究橡胶砂在干燥击实、干燥未击实及掺水未击实3种不同初始状态下的直剪特征,对试样(橡胶颗粒、砂、橡胶砂)进行了一系列直接剪切试验,考虑了橡胶颗粒含量及竖向压力对其直剪特征的影响。结果表明:1)干燥击实橡胶砂的剪应力-剪切位移曲线随着橡胶含量的增大由软化型逐渐向硬化型转变;且随着橡胶砂密实性的降低,其剪应力-剪切位移曲线越来越多地表现为硬化型;掺水未击实橡胶砂的剪应力-剪切位移曲线均表现为硬化型。2)竖向压力小于50 k Pa且砂粒密实性较低时,橡胶颗粒可改善砂的强度,最优橡胶含量为20%~40%,且对掺水未击实砂的最优橡胶含量约为10%。3)橡胶砂越密实,越易产生剪胀,湿润橡胶砂比干燥橡胶砂越易产生剪缩。4)不同初始状态对橡胶砂的直剪特征如剪应力-剪切位移曲线、抗剪强度包线、竖向位移-剪切位移曲线的影响随橡胶含量的增大而减弱。
橡胶砂是一种具有潜在广泛应用价值的新型环保岩土材料。为研究橡胶砂在干燥击实、干燥未击实及掺水未击实3种不同初始状态下的直剪特征,对试样(橡胶颗粒、砂、橡胶砂)进行了一系列直接剪切试验,考虑了橡胶颗粒含量及竖向压力对其直剪特征的影响。结果表明:1)干燥击实橡胶砂的剪应力-剪切位移曲线随着橡胶含量的增大由软化型逐渐向硬化型转变;且随着橡胶砂密实性的降低,其剪应力-剪切位移曲线越来越多地表现为硬化型;掺水未击实橡胶砂的剪应力-剪切位移曲线均表现为硬化型。2)竖向压力小于50 k Pa且砂粒密实性较低时,橡胶颗粒可改善砂的强度,最优橡胶含量为20%~40%,且对掺水未击实砂的最优橡胶含量约为10%。3)橡胶砂越密实,越易产生剪胀,湿润橡胶砂比干燥橡胶砂越易产生剪缩。4)不同初始状态对橡胶砂的直剪特征如剪应力-剪切位移曲线、抗剪强度包线、竖向位移-剪切位移曲线的影响随橡胶含量的增大而减弱。
2016, 46(7): 154-158.
doi: 10.13204/j.gyjz201607026
摘要:
对直径20 mm的HRB500和HRB600高强钢筋进行一系列拉压往复荷载试验。考察不同长细比的两种高强钢筋在荷载幅值逐渐增大的往复荷载下的性能变化规律。试验结果表明:往复荷载下,HRB500和HRB600高强钢筋所能达到的最大应力和破坏前最大应变幅值均随试件长度的增加而减小;在拉压两个方向上,应力都随试验段长度增加而下降,且降幅逐渐加大。但由于屈曲效应的存在,受压方向更加明显。试验中HRB500钢筋表现出了较好的延性,但HRB600钢筋的所有试件都表现出脆性破坏特征,应该引起重视。
对直径20 mm的HRB500和HRB600高强钢筋进行一系列拉压往复荷载试验。考察不同长细比的两种高强钢筋在荷载幅值逐渐增大的往复荷载下的性能变化规律。试验结果表明:往复荷载下,HRB500和HRB600高强钢筋所能达到的最大应力和破坏前最大应变幅值均随试件长度的增加而减小;在拉压两个方向上,应力都随试验段长度增加而下降,且降幅逐渐加大。但由于屈曲效应的存在,受压方向更加明显。试验中HRB500钢筋表现出了较好的延性,但HRB600钢筋的所有试件都表现出脆性破坏特征,应该引起重视。
2016, 46(7): 159-162.
doi: 10.13204/j.gyjz201607027
摘要:
生土材料与水泥砂浆材料接触界面切向黏结性能是衡量两种材料共同作用效果的重要指标。设计一种推剪试验方法,以有效模拟生土与水泥砂浆接触界面的实际受力状态。基于此方法,通过4组20个试件的推剪试验,得到不同界面处理试件的黏结面剪切强度、破坏荷载及位移值。试验表明:界面粗糙度对界面黏结性能、强度、断裂能有一定影响。黏结界面增设抗剪键方法可以较大程度地增大界面破坏荷载值,提高两种材料界面黏结性能。试验研究表明:生土墙体表面略做粗糙处理后,与外贴水泥砂浆有一定的黏结力,基本能够满足水泥砂浆与生土墙体共同工作的要求。
生土材料与水泥砂浆材料接触界面切向黏结性能是衡量两种材料共同作用效果的重要指标。设计一种推剪试验方法,以有效模拟生土与水泥砂浆接触界面的实际受力状态。基于此方法,通过4组20个试件的推剪试验,得到不同界面处理试件的黏结面剪切强度、破坏荷载及位移值。试验表明:界面粗糙度对界面黏结性能、强度、断裂能有一定影响。黏结界面增设抗剪键方法可以较大程度地增大界面破坏荷载值,提高两种材料界面黏结性能。试验研究表明:生土墙体表面略做粗糙处理后,与外贴水泥砂浆有一定的黏结力,基本能够满足水泥砂浆与生土墙体共同工作的要求。
2016, 46(7): 163-166.
doi: 10.13204/j.gyjz201607028
摘要:
大跨空间结构的落架施工是将结构由支撑受力转换为结构自身受力(设计状态)的过程,其落架方案合理与否对结构受力过渡、施工安全具有直接影响。采用MIDAS/GTS软件对人行天桥落架过程进行模拟,通过调整临时支撑的弹性模量来模拟分级落架时的工况并制定出合理的落架方案。落架施工时,对桁架结构的变形和应变进行实时监测以保证结构平稳过渡。通过实测挠度、应变与计算挠度、应变的对比可知,整个落架过程结构受力过渡平缓;说明通过软件模拟来指导落架施工准确可行。
大跨空间结构的落架施工是将结构由支撑受力转换为结构自身受力(设计状态)的过程,其落架方案合理与否对结构受力过渡、施工安全具有直接影响。采用MIDAS/GTS软件对人行天桥落架过程进行模拟,通过调整临时支撑的弹性模量来模拟分级落架时的工况并制定出合理的落架方案。落架施工时,对桁架结构的变形和应变进行实时监测以保证结构平稳过渡。通过实测挠度、应变与计算挠度、应变的对比可知,整个落架过程结构受力过渡平缓;说明通过软件模拟来指导落架施工准确可行。
2016, 46(7): 167-172.
doi: 10.13204/j.gyjz201607029
摘要:
以温州奥体中心体育综合馆为例,介绍了一种大跨度体育馆中间区整体提升的施工方法。介绍了施工中设置的提升架的结构形式,并利用有限元分析技术对提升架典型节点进行数值分析,得出了类似节点设计的经验总结。根据合龙温差的概念,对结构应力和变形在合龙施工过程中受温度变化幅度的影响进行研究,并在此基础上给出一些关于合龙施工的建议和意见。
以温州奥体中心体育综合馆为例,介绍了一种大跨度体育馆中间区整体提升的施工方法。介绍了施工中设置的提升架的结构形式,并利用有限元分析技术对提升架典型节点进行数值分析,得出了类似节点设计的经验总结。根据合龙温差的概念,对结构应力和变形在合龙施工过程中受温度变化幅度的影响进行研究,并在此基础上给出一些关于合龙施工的建议和意见。
2016, 46(7): 173-177.
doi: 10.13204/j.gyjz201607030
摘要:
钢管钢骨混凝土柱与钢梁端板螺栓连接节点恢复力模型是描述往复荷载作用下节点弹塑性性能的基本要素,对节点抗震性能和计算机模拟具有十分重要的意义。结合试验数据,采用试验拟合法得到了无量纲化的骨架曲线、加卸载刚度退化规律以及滞回规则,并由此建立了此类新型节点的恢复力模型,为结构的弹塑性时程分析提供参考。
钢管钢骨混凝土柱与钢梁端板螺栓连接节点恢复力模型是描述往复荷载作用下节点弹塑性性能的基本要素,对节点抗震性能和计算机模拟具有十分重要的意义。结合试验数据,采用试验拟合法得到了无量纲化的骨架曲线、加卸载刚度退化规律以及滞回规则,并由此建立了此类新型节点的恢复力模型,为结构的弹塑性时程分析提供参考。
2016, 46(7): 178-182.
doi: 10.13204/j.gyjz201607031
摘要:
对4根具有不同长细比的无孔钢板连接式方钢管混凝土组合异形柱长柱进行轴压试验研究。结果表明:与单根方钢管混凝土柱相似,无孔钢板连接式钢管混凝土组合异形柱的极限承载力随着长细比的增大而减小,其破坏形态也随着长细比的变化而不同。由试验得到的异形柱的侧向挠度值及应变分布规律可知,试件绕着与X-X轴呈45°的X'-X'轴发生整体失稳破坏;通过对连接钢板的应变分析得到,连接钢板参与了整个异形柱的受力。
对4根具有不同长细比的无孔钢板连接式方钢管混凝土组合异形柱长柱进行轴压试验研究。结果表明:与单根方钢管混凝土柱相似,无孔钢板连接式钢管混凝土组合异形柱的极限承载力随着长细比的增大而减小,其破坏形态也随着长细比的变化而不同。由试验得到的异形柱的侧向挠度值及应变分布规律可知,试件绕着与X-X轴呈45°的X'-X'轴发生整体失稳破坏;通过对连接钢板的应变分析得到,连接钢板参与了整个异形柱的受力。
2016, 46(7): 183-187.
doi: 10.13204/j.gyjz201607032
摘要:
采用复材对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维布对不同箍筋锈蚀程度混凝土方柱进行外包加固。通过水平低周往复加载的方式,研究了PET纤维布外包损伤钢筋混凝土柱的约束机理,并通过试验结果分析了箍筋锈蚀对柱进行PET纤维布抗剪加固的影响。试验结果表明:随着箍筋锈蚀率的增大,柱的抗剪承载力下降;损伤钢筋混凝土柱在经过PET纤维布加固后,试验柱的极限承载力得到了明显提高,但PET纤维布的利用率随着箍筋锈蚀率的增大而降低。根据试验结果分析,提出考虑箍筋锈蚀率的PET纤维布抗剪折减系数k_(pf)和PET纤维布加固锈蚀钢筋混凝土柱受剪承载力计算模型,计算值与试验值吻合较好。
采用复材对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维布对不同箍筋锈蚀程度混凝土方柱进行外包加固。通过水平低周往复加载的方式,研究了PET纤维布外包损伤钢筋混凝土柱的约束机理,并通过试验结果分析了箍筋锈蚀对柱进行PET纤维布抗剪加固的影响。试验结果表明:随着箍筋锈蚀率的增大,柱的抗剪承载力下降;损伤钢筋混凝土柱在经过PET纤维布加固后,试验柱的极限承载力得到了明显提高,但PET纤维布的利用率随着箍筋锈蚀率的增大而降低。根据试验结果分析,提出考虑箍筋锈蚀率的PET纤维布抗剪折减系数k_(pf)和PET纤维布加固锈蚀钢筋混凝土柱受剪承载力计算模型,计算值与试验值吻合较好。
2016, 46(7): 188-193.
doi: 10.13204/j.gyjz201607033
摘要:
为了解碳纤维增强复材布加固后梁柱节点的受力性能,在试验的基础上,采用有限元方法以揭示加固节点的抗剪性能和机理。计算结果和试验的对比表明:所采用的仿真分析方法能够反映加固节点的实际受力性能。对节点破坏模式、核心区箍筋应变水平和核心区混凝土应力分布等的分析表明,所采用的加固方法能够有效提高低配箍节点的抗剪性能。根据仿真分析揭示的节点工作机制,建立了碳纤维复材布加固节点的压杆-拉杆受力分析模型。
为了解碳纤维增强复材布加固后梁柱节点的受力性能,在试验的基础上,采用有限元方法以揭示加固节点的抗剪性能和机理。计算结果和试验的对比表明:所采用的仿真分析方法能够反映加固节点的实际受力性能。对节点破坏模式、核心区箍筋应变水平和核心区混凝土应力分布等的分析表明,所采用的加固方法能够有效提高低配箍节点的抗剪性能。根据仿真分析揭示的节点工作机制,建立了碳纤维复材布加固节点的压杆-拉杆受力分析模型。
2016, 46(7): 194-197.
doi: 10.13204/j.gyjz201607034
摘要:
为了使经济发展成果惠及全体人民,保障孤残人员基本生活权益,在永嘉县社会福利中心项目建设实践中,采用"家"单元的组织模式、回归社会的教育,基于多层次人性化空间的塑造和生理、心理、认知等全面的无障碍设计理念,探索社会福利机构设计新模式,根据孤残人员的特点,塑造家庭生活的氛围,用服务街联系各功能单元,增强残障人员的可达性、便利性,把社会福利中心建设成为孤残人员的乐土,让他们真正能够融入社会。
为了使经济发展成果惠及全体人民,保障孤残人员基本生活权益,在永嘉县社会福利中心项目建设实践中,采用"家"单元的组织模式、回归社会的教育,基于多层次人性化空间的塑造和生理、心理、认知等全面的无障碍设计理念,探索社会福利机构设计新模式,根据孤残人员的特点,塑造家庭生活的氛围,用服务街联系各功能单元,增强残障人员的可达性、便利性,把社会福利中心建设成为孤残人员的乐土,让他们真正能够融入社会。
2016, 46(7): 198-201.
doi: 10.13204/j.gyjz201607035
摘要:
工业建筑是工业社会的必然产物,如果处理不当将会对环境产生较大的负面影响。通过对多米诺斯葡萄酒厂和阿普利克斯工厂的案例分析,探讨建筑与环境的关系,表明工业建筑设计受到环境美学的影响。在环境美学的影响下,建筑师在设计中应当充分尊重环境,利用环境,降低建筑活动对环境的影响,创造出新的景观,使建筑与环境相得益彰。
工业建筑是工业社会的必然产物,如果处理不当将会对环境产生较大的负面影响。通过对多米诺斯葡萄酒厂和阿普利克斯工厂的案例分析,探讨建筑与环境的关系,表明工业建筑设计受到环境美学的影响。在环境美学的影响下,建筑师在设计中应当充分尊重环境,利用环境,降低建筑活动对环境的影响,创造出新的景观,使建筑与环境相得益彰。
