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2021年  第51卷  第8期

绿色建筑的营建与优化
以节能为导向的住区形态布局及自动寻优方法研究
刘可, 徐小东, 王伟
2021, 51(8): 1-10,27. doi: 10.13204/j.gyjzG20111404
摘要:
在环境与能源面临严峻挑战的当下,住区节能备受关注,优化住区形态布局从而提升城市微气候环境是降低住宅能耗的有效手段。基于Grasshopper参数化平台,结合日照、微气候与能耗模拟插件Ladybug Tools,运用单目标遗传算法运算器Galapagos,提出以节能为导向的住区形态布局自动寻优方法。进而以南京市某高层住区规划为例,选取建筑位置、建筑朝向与建筑层高作为形态变量,住区建筑年均冷热负荷总能耗强度作为优化目标展开形态布局及其自动寻优,详细阐释其使用步骤和应用效果。结果表明:在早期方案阶段应用该方法优化住区布局形态能够取得较好的节能效果,可为设计师进行宏观层面的节能设计提供技术参考。
城市轨道交通绿色化发展要点解析
丁勇, 李文婧, 高浩然
2021, 51(8): 11-18. doi: 10.13204/j.gyjzG20040907
摘要:
城市轨道交通在快速发展的同时带来了一系列能耗、环境相关的社会问题,随着各行业绿色化发展工作的逐步推进,城市轨道交通的绿色化发展逐渐受到了人们的关注。结合城市轨道交通发展现状、发展过程中存在的问题及现场测试调研结果,提出了设计施工适宜化、环境保障健康化、能源系统高效化、运行维护智慧化、配套设施人性化的城市轨道交通绿色化发展要点,为其绿色化工作的进一步开展提供方向与思路。
健康人居视角下热环境诊治研究
李宾, 郭卫宏, 窦建奇, 刘骁, 张雨晴
2021, 51(8): 19-27. doi: 10.13204/j.gyjzG20103004
摘要:
随着对健康人居问题关注度的提升,对大量新建及已建成的人居环境,诊治其健康程度成为工程界关注的热点。健康人居同健康建筑有着密切的联系,其热环境成为健康人居中不可或缺的一环。通过梳理国内外健康建筑标准中热环境的相关要求,对岭南月岛住区进行实例研究。现场实测的同时,进行数值模拟的验证,进而对比分析。基于诊断结果提出了合理的优化方向,讨论了两种方法的真实有效及互补性,以期为健康人居热环境的诊治贡献理论内涵并构建合理的方法流程。
陕西关中村落空间形态设计量化研究
虞志淳, 邱一平
2021, 51(8): 28-33. doi: 10.13204/j.gyjzG20111203
摘要:
基于微气候研究理论,建筑空间形态与微气候密切相关,村落空间形态的规划设计具有较高的节能潜力。以陕西关中村落为研究对象,运用性能化设计方法,利用参数化平台整合建筑环境信息,实现理想村落模型的自动优化布局,并结合统计分析方法量化分析,提出疏密有致的团聚状形态、稳定错落状边界,控制合理的发展规模,小型线性开放空间,聚居单元为增长单元,形成层级化、向心性的村落空间组织体系等村落空间形态设计策略。探讨微气候影响下的村落空间形态的性能化量化设计方法,为村落绿色规划设计提供参考。
同里中达低碳住宅的设计实践
韩升升, 鞠晓磊, 庞鲁新
2021, 51(8): 34-38. doi: 10.13204/j.gyjzG20020705
摘要:
低碳住宅作为低碳经济的重要组成部分,成为房地产业发展的一种趋势,也将成为中国城市发展的未来选择。以"2011台达杯国际太阳能建筑设计竞赛"一等奖作品实地建设为案例,阐述低碳住宅设计中以建筑设计和低碳技术设计为主要内容,充分结合应用被动节能技术、可再生能源技术、生态可持续技术等低碳技术的绿色住宅设计体系。建筑在低碳节能基础上更好地实现舒适、便捷的室内居住体验。
城乡规划和建筑理论
高密度街区建筑附属开放空间公共性评价研究
梁锐, 梁挚呈, 江海燕, 邱韵烨
2021, 51(8): 39-44. doi: 10.13204/j.gyjzG21022002
摘要:
在高密度街区提供能够满足人们更高品质生活的公共开放空间,是新时期城市建设和管理的重要任务和挑战,建立开放空间公共性评价方法是快速、科学识别其质量高低及其影响因素的重要途径。选取广州市珠江新城核心区和纽约曼哈顿约克维尔街区为研究对象,采用层次分析法建立建筑附属开放空间(AOS)公共性评价体系、计算指标权重、建立评价标准。结果表明:1)六项评价指标重要性程度从大到小依次为:可达时间、休憩设施、开放程度、视觉感受、面积大小、监控影响;2)总体上曼哈顿约克维尔的公共性比珠江新城核心区略强,在单项指标上各有优劣。补充和发展了现有AOS公共性评价方法,该方法适用于各类城市街区AOS公共性质量比较,同时也能科学、快速识别影响AOS单项因子,为城市街区规划设计和建设管理提供优化方向和依据。
工程结构和结构防灾
主余震序列地震作用下一级抗震预应力型钢混凝土空腹桁架转换层框架结构抗震性能研究
陈勇, 简斌, 刘冲
2021, 51(8): 45-52,105. doi: 10.13204/j.gyjzG20071008
摘要:
基于"三道防线抗震设防"的设计方法,以2榀8度(0.2g)设防区的上抬层数不同的一级抗震预应力型钢混凝土(PSRC)空腹桁架转换层框架结构为研究对象,完成了罕遇烈度水准下不同余震主震强度比(ΔPGA=0,0.5,0.8,1.0)的系列弹塑性时程分析。然后,通过层间位移角、转动能力需求比和损伤指数等多个性能指标,对构件、防线以及结构整体等不同层次的抗震性能和损伤状况进行研究。结果表明:在主震及主余震序列地震作用下,结构均未发生整体破坏,当余震较强时,以损伤指数计算的个别上抬框架梁出现局部破坏;结构后续两道防线的损伤明显小于第一道防线,形成主要以第一道防线内梁铰耗能的"梁柱混合出铰机制","三道防线抗震设防"的设计原则得以实现;余震作用下,结构的整体损伤指数显著增加,且"二次损伤"明显;较大余震下,转换柱出铰普遍,甚至出现"层侧移机制",应加强转换柱柱端弯矩增大措施。
钢-聚丙烯混杂纤维锂渣混凝土剪力墙恢复力模型
张广泰, 刘诗拓, 王明阳, 李瑞祥, 郭俏君
2021, 51(8): 53-59,33. doi: 10.13204/j.gyjzG20053102
摘要:
为研究钢-聚丙烯混杂纤维锂渣混凝土剪力墙的抗震性能和恢复力特性,对三榀剪力墙试件进行拟静力试验,试件受力过程经过弹性阶段、弹塑性阶段、屈服阶段、破坏阶段,基于试验结果分析试件的受力形态和破坏状态,以开裂点、屈服点、峰值点、破坏点为特征点提出该新型剪力墙的四折线骨架曲线模型、刚度退化规律、恢复力模型。结果表明:相同轴压比时,混杂纤维可有效提升试件延性、极限变形能力等抗震性能;掺入混杂纤维的试件随着轴压比提高,承载力和延性有所提高、残余变形减小、刚度退化明显。根据试验结果建立的四折线骨架曲线模型与试验吻合度较高,可较好反映试件各阶段的受力状态,基于试验数据回归和理论分析建立的刚度退化方程可较好地描述试件各阶段的刚度退化规律,并结合滞回规则建立了恢复力模型。
基于修正压力场理论的超高性能混凝土梁抗剪承载力计算方法
苗建宝, 童汉元, 许冰, 李立峰
2021, 51(8): 60-67,18. doi: 10.13204/j.gyjzG20052801
摘要:
为研究超高性能混凝土梁的抗剪性能,基于修正压力场理论(MCFT),叠加弯矩效应并对该部分的超高性能混凝土(UHPC)的本构关系进行修正,同时考虑了UHPC开裂后的抗拉强度对抗剪的贡献,建立了预应力UHPC梁在弯剪复合作用下的截面分析模型并编制了计算程序。为验证该模型的正确性,以剪跨比为主要因素,设计3片预应力UHPC梁的抗剪试验,获得了梁的破坏形态、裂缝分布特征及承载能力大小等试验结果;并结合其他文献试验结果用此模型进行对比,结果吻合较好,且变异系数小。结合MCFT模型和大量已有文献的试验结果,综合考虑了剪跨比、配箍率、预应力以及UHPC强度等因素的影响提出了UHPC梁的抗剪计算式,计算值与试验值吻合良好。
基于不同贮料的筒仓侧压力试验与数值模拟
吴承霞, 徐志军, 庞照昆, 原方, 姜学佳
2021, 51(8): 68-73. doi: 10.13204/j.gyjzG20041307
摘要:
筒仓卸料动态压力是导致仓壁破坏的主要原因,贮料种类是影响动态压力的重要因素。采用大豆、小麦和砂子三种贮料进行筒仓卸料试验,并基于试验建立筒仓卸料颗粒流数值模拟模型。对筒仓卸料过程中不同贮料的动态侧压力和超压系数进行对比研究,探索不同贮料对动态压力的影响规律。结果表明:1)三种贮料的最大超压系数分别为2.27、1.52和1.24,位置在筒仓高度的1/3附近。2)筒仓侧壁的下落速度小于筒仓中部的,这是由于仓壁密集的力链网络抑制仓壁贮料的流动,并导致侧压力增大。3)观察颗粒力链网络,接近仓壁位置接触力集聚,筒仓中部稀疏,呈现动力拱的形式,拱脚的接触力作用于仓壁,这是动态压力增大的主要原因。
钢框架结构振动台试验及损伤分析
王书琪, 田石柱
2021, 51(8): 74-78,86. doi: 10.13204/j.gyjzG20041904
摘要:
为了研究在地震作用下的结构响应及损伤形式,选用非完全缩尺的两榀三跨三层的空间钢框架结构,以宁河波、El Centro波和Taft波为激励进行了振动台试验。分析了该模型框架的动力性能,从加速度响应、位移响应和应变响应等方面对结构开展了抗震性能研究和损伤分析。结果表明:随着地震强度增大和结构损伤累积,结构动力放大系数减小,位移反应增大,并基于动力增量分析方法对结构的抗震性能进行评估,为今后结构抗震子结构试验分析中子结构的选取提供参考依据。
基于悬挂连接的韧性钢框架梁柱节点抗震性能数值模拟
赵俊贤, 蔡泽鑫, 邵旭东, 张景程, 郝贵强, 石晓娜
2021, 51(8): 79-86. doi: 10.13204/j.gyjzG20012301
摘要:
为解决震后钢框架梁端因塑性损伤导致的残余变形过大而无法修复的问题,提出一种具有低损伤和易拆卸的新型韧性钢框架梁柱节点,在梁上翼缘顶部采用悬挂抗剪连接形成旋转中心,在梁下翼缘通过屈曲约束板拉压屈服耗散地震能量。通过ABAQUS有限元软件对该节点受力性能开展研究,提出悬挂栓接和悬挂焊接两种构造,并与传统焊接节点进行对比。结果表明:该节点与传统节点具有相同弹性刚度,屈服耗能主要集中在屈曲约束板,有效避免梁端塑性损伤、屈曲和断裂,显著提高节点的震后可恢复性;在弹塑性阶段,节点旋转中心基本位于梁上翼缘附近,节点弯矩主要由屈曲约束板和悬挂抗剪连接的拉压力偶提供,滞回环饱满稳定;悬挂栓接和悬挂焊接对节点性能无显著影响。
新型隔板贯通式钢梁-矩形管钢柱节点力学性能研究
赵文占, 郭剑云
2021, 51(8): 87-92,172. doi: 10.13204/j.gyjzG20012901
摘要:
针对居住类钢结构建筑面临的凸梁凸柱、梁柱节点处建筑包裹困难的问题,以实际工程为背景,提出一种具有新型贯通隔板的H型钢梁-矩形管钢柱节点。根据GB 50017—2017《钢结构设计标准》对节点进行设计后,使用有限元分析软件ABAQUS建立了5个节点模型,对新型节点与普通隔板贯通节点进行往复荷载作用下的弹塑性对比分析研究,对矩形管钢柱强、弱轴方向的节点力学性能进行对比分析。研究表明:新型节点的延性、刚度和耗能能力与普通节点基本相同;新型节点的塑性发展规律与普通节点有差异,主要体现在节点域和隔板上;与矩形管钢柱轴连接时,节点域的变形应引起足够重视,在结构变形计算时宜考虑其影响。建议在使用新型节点时做强节点域设计,并适当增加新型隔板的厚度。
锈损H型钢短柱偏心受压试验研究
徐善华, 邢振, 张宗星
2021, 51(8): 93-98. doi: 10.13204/j.gyjzG19112810
摘要:
为研究腐蚀损伤对H型钢压弯构件承载性能的影响,特别是局部屈曲性能,设计了6根不同锈蚀程度的H型钢短柱。首先进行最长达15个月的户外加速腐蚀试验、然后进行板材单调拉伸试验以及短柱的偏心受压试验,最后分析其力学性能参数、破坏模式、极限承载力和变形性能与锈蚀程度的关系。结果表明:随着锈蚀程度的增加,H型钢短柱试件的极限荷载和临界屈曲荷载呈逐渐下降的趋势;锈蚀导致局部屈曲半波长逐渐减小,削弱了试件的塑性变形能力,降低了试件的偏压承载力。
填充轻质浆料的预制冷弯型钢组合墙板轴压性能试验和承载力计算方法
王静峰, 张荣, 汪皖黔, 刘超, 张慧洁, 王灿
2021, 51(8): 99-105. doi: 10.13204/j.gyjzG20072110
摘要:

近年来我国大力推动绿色装配式农房发展,传统冷弯型钢墙板在农房中存在隔声差、承载力低、保温隔热弱等问题。为提高组合墙板性能和装配化程度,研发了一种填充轻质浆料的预制冷弯型钢组合墙板,进行了6片足尺组合墙板的轴压性能试验,对其破坏特征、轴压力-轴向位移关系曲线、轴压力-应变关系曲线、轴压承载力等进行分析,揭示了有无覆板、浆料类型、墙板厚度、钢丝网层数等参数的影响规律。试验结果表明:有无覆板、浆料类型、浆料厚度对组合墙板的轴压性能有较大影响;钢丝网层数对墙板轴压性能没有明显影响。同时提出了填充轻质浆料的预制冷弯型钢组合墙板轴压承载力计算方法,并验证了其准确性。

冷弯薄壁型钢承重组合墙体抗剪性能的试验
褚云朋, 罗萍, 周元
2021, 51(8): 106-113,136. doi: 10.13204/j.gyjzG20101908
摘要:
冷弯薄壁型钢组合墙体在国内外多层钢结构住宅体系中已有较多应用。当用作双层墙体时,其上、下层墙段的连接处往往成为抗剪破坏薄弱部位。在考虑不同轴压力、不同墙体截面高度及不同锚栓等因素的前提下设计了9片墙体,对其进行低周往复加载的抗剪性能试验。结果表明:1)按JGJ/T 421—2018《冷弯薄壁型钢多层住宅技术规程》的要求设计的墙体,抗拔件螺钉承受拉剪作用,轴压的存在加速了螺钉的失效,导致承载力快速降低;2)墙体截面高度及轴压力对墙体承载性能影响很大,设计时应严格限制墙体轴压力;3)墙体经历了多个部件的渐次损伤,承载力及刚度退化较为缓慢,破坏是累积损伤的结果;4)双螺帽锚栓的墙体加载初期抗拔件上螺钉承受剪力作用,加载到大位移阶段,锚栓倾斜,螺钉改为承受拉剪作用,螺钉失效导致锚栓快速破坏,二阶效应使得下层墙体易发生层间破坏;5)在楼层连接处增设桁架加强部件后,抗拔件上螺钉仅承受剪力作用,使得墙体抗破坏能力明显提高,能明显改善墙体承载性能。
蜂窝型抗震耗能挡块设计及试验研究
臧雪宇, 亓路宽
2021, 51(8): 114-119. doi: 10.13204/j.gyjzG20031704
摘要:
应用广泛的梁式桥在地震作用下易发生横向落梁破坏。为了提高挡块在地震作用下限位和耗能效果,基于蜂窝结构轴向压缩耗能的特性并结合双重挡块防落梁抗震构造思想,设计出蜂窝型抗震耗能挡块。应用ABAQUS软件对该挡块进行数值仿真分析,并进行足尺拟静力试验,将两者结果进行对比,发现数值仿真分析与试验结果吻合较好,结构滞回曲线饱满,力学模型清晰。得出以下结论:蜂窝型抗震耗能挡块承载能力强,并且在循环加载过程中没有出现明显的刚度退化现象;结构耗能效果好,结构形式简单,传力明确,可广泛应用到实际工程中。
考虑时变特性的自密实混凝土模板侧压力试验研究
吴淑康, 张文学, 计均, 卢祥韬
2021, 51(8): 120-125. doi: 10.13204/j.gyjzG21010409
摘要:
针对自密实混凝土模板侧压力计算研究不够完善的问题,基于Janssen理论建立了自密实混凝土模板侧压力计算模型并推导出侧压力计算式。通过自行设计的试验装置研究了自密实混凝土与模板间的摩擦系数μ、侧压力折减系数K所呈现的时变效应,并对推导式进行参数修正,依托侧压力实测数据对修正式有效性进行验证。研究表明:考虑时变效应的模板侧压力修正式计算值与实测值相对误差较小,可相对准确地预测模板侧压力。
直立锁边铝合金屋面系统温度效应试验研究
王明明, 辛志勇, 区彤, 汪大洋, 张永山, 朱勇
2021, 51(8): 126-136. doi: 10.13204/j.gyjzG20091602
摘要:
金属屋面系统常用于各种重要的地标建筑中,经常受到周期性的太阳辐射、温度变化和其他环境影响。通过试验研究温度场作用下直立锁边铝合金屋面系统的变形和应力分布规律,分析屋面板、支座和板肋在静力温度作用下的应力和变形特性,并通过循环温度加载测试评估屋面板的力学性能、变形和磨损特性。结果表明:随着温度的升高,板肋、支座、板底和板面的应力逐渐增加,应力集中现象明显,温度每增加1 ℃,屋面板温度应力最大增加约1.2 MPa。板肋应力最大,板面次之,板底应力最小,且各部分应力均在弹性阶段。屋面板热膨胀位移显著,屋面板纵向水平位移要明显大于板底竖向位移,最大纵向水平位移约20.4 mm。循环加载下,屋面板的磨损特性受循环次数的影响较大,最大磨损厚度约18.20 μm。
主题公园单体结构设计特点及发展趋势
刘宗全, 岳清瑞, 李荣, 曾昭波, 丁一
2021, 51(8): 137-140,218. doi: 10.13204/j.gyjzG20122104
摘要:
近年来随着人们对文化旅游需求的持续增长,主题公园工程在土木工程界开始得到关注。与常规的结构设计相比,主题公园中建筑单体的结构设计具有特殊性。首先通过介绍主体-包装整体分析模型阐明了包装材料、包装结构和主体结构之间的关系,然后分别归纳总结了主题公园单体结构的主体结构设计特点和包装结构设计特点,最后展望了在主题公园建设中对新型结构技术应用的发展趋势。对主题公园单体结构设计进行了系统的总结分析,可以为结构工程师提供借鉴并促进我国土木工程界对主题公园工程研究工作的开展。
岩土及地下工程
竹桩-土钉复合支护体系承载特性研究
邓友生, 彭程谱, 程志和, 杨瑞娟, 付云博, 李令涛
2021, 51(8): 141-147,38. doi: 10.13204/j.gyjzG20100902
摘要:
针对浅基坑工程中,单排桩或双排桩支护体系存在支护薄弱或过度支护的问题,通过室内模型试验,对比研究了常规单排桩和齿状竹桩分别与土钉组成的复合支护体系的受力特点,分析不同复合支护结构下桩体受力、地表沉降、桩顶水平位移和土钉轴力的分布及变化规律。研究发现:齿状排桩复合支护结构中桩体承担荷载较大,最大正弯矩为263.04 N·m,最大负弯矩为198.25 N·m,但仍远小于单排桩复合支护结构的弯矩最大值。同时齿状排桩支护结构对桩顶位移的约束能力要优于单排桩支护体系。而两种支护结构下的土钉轴向应力均呈"中间大,两边小"的分布规律,且新型支护结构中的土钉的极限抗拔力较大。初步表明齿状排桩-土钉复合支护体系可应用到浅基坑支护中,支护效果比传统单排桩复合支护体系好,满足基坑开挖的临时性支护要求。
北京城市绿心公共建筑及共享配套设施深基坑不同工艺水泥土墙的对比试验
徐寒, 张振, 田丁
2021, 51(8): 148-153. doi: 10.13204/j.gyjzG20080403
摘要:
针对北京城市副中心的标志性建筑及重点配套项目基坑周边有保护历史遗迹、国家大剧院台湖舞美艺术中心剧场下穿通道及地铁线路的情况,考虑到场地地下水位高、开挖工程量大、槽底标高变化大、工程地质和水文地质条件复杂等因素,在北京地区首次采用了渠式切割深层搅拌地下水泥土连续墙工法(TRD工法)施做止水帷幕。通过对深层铣削搅拌工法(SMC工法)止水帷幕与TRD工法止水帷幕的比较表明:TRD工法水泥土搅拌墙接缝处和转角处垂直度控制较好,止水效果能够达到预期,SMC水泥土搅拌墙接缝处和转角处控制垂直度仍待进一步研究和改进。
饱和灰砂岩水-力耦合松弛特性试验研究
冯聪, 余健, 徐云霞, 朱其志, 张瑨
2021, 51(8): 154-159. doi: 10.13204/j.gyjzG20122807
摘要:
岩石水-力耦合松弛特性是影响硐室围岩工程长期安全稳定的关键因素之一。采用岩石多场耦合三轴试验系统,对饱和灰砂岩在水力耦合条件下的有效围压规律及应力速率依存性开展应力松弛试验,并根据松弛特点选用三单元广义Maxwell松弛本构模型进行数值模拟验证。结果表明:1)水-力耦合条件下饱和砂岩具有非完全衰减松弛特性;2)相同有效围压条件下,无孔压试样的松弛程度略低于有孔压试样,而稳态松弛速率只有有孔压试样的45%左右;3)砂岩水-力耦合松弛具有显著的速率相关性,松弛程度和初始松弛速率均随加载速率升高而增大,最高加载速率试样的初始松弛速率几乎为最低加载速率试样的6倍,而稳态松弛速率没有明显差异;4)三单元广义Maxwell松弛本构模型能较为准确地描述砂岩水-力耦合松弛全过程。
膨润土-十六烷基三甲基溴化铵对黄土衬里材料可施工性的调控机理
朱会强, 张明, 杜耀晨, 张影
2021, 51(8): 160-165. doi: 10.13204/j.gyjzG20091004
摘要:
选取河南三门峡地区马兰黄土,掺加不同比例的膨润土与十六烷基三甲基溴化铵(HDTMA),开展界限含水率和标准击实试验,探讨膨润土-HDTMA对垃圾填埋场黄土衬里材料可施工性能的调控机理。研究表明:当膨润土的质量掺量超过10%时,黄土物理指标由粉土类过渡为黏土类;掺入质量掺量小于4%的HDTMA,有助于改善黄土的物理性质;此外,膨润土与HDTMA能够缓冲盐分对黄土衬里材料物理性质的消极影响。随着膨润土增加,改性黄土最大干密度和最优含水率分别增大和减小;HDTMA的掺入加剧了黄土最大干密度的减小趋势,但对最优含水率影响有限。从微观角度,HDTMA的掺入,改变了黏土颗粒层间结构;膨润土的掺入,导致包裹粗颗粒的黏土细颗粒占据了更多的空间。据此,建立了膨润土改性黄土最大干密度与最优含水率的线性函数关系。从可施工性角度而言,黄土作为垃圾填埋场衬里材料,膨润土掺量需不小于10%,HDTMA掺量建议不超过2%。
环向加筋灰土墩变形特性及其模量计算方法
赵泽宇, 高安荣, 郎瑞卿, 孙立强, 冯守中, 宋杨, 黄永杰
2021, 51(8): 166-172. doi: 10.13204/j.gyjzG20111903
摘要:
环向加筋灰土墩可用于处理湿陷性黄土以及软土地基,其模量计算方法是影响工程设计的重要参数。采用数值方法对环向加筋灰土墩变形特性和破坏模式进行了分析,研究了围压、灰土墩自身特性和环向加筋材料抗拉强度对环向加筋灰土墩弹性模量的影响规律;考虑环向加筋材料的侧向约束作用,推导了弹性模量的理论计算方法;通过对比理论与数值计算结果,对加筋灰土墩弹性模量理论计算方法进行了修正。
高性能建筑材料
钢纤维橡胶混凝土的静力和动冲击性能研究
赵修敏, 杨海峰, 李雪良, 杨鹏, 李冰溯
2021, 51(8): 173-178. doi: 10.13204/j.gyjzG20070301
摘要:
为研究钢纤维、橡胶粉掺量对混凝土拉、压和冲击性能的影响,制作了不同钢纤维掺量(0%、0.5%、1.0%、1.5%)与不同橡胶粉掺量(0%、5%、10%、15%)的钢纤维橡胶混凝土试件,其中8组48个立方体试块用于抗压、劈裂抗拉强度试验,8组24个棱柱体用于受压应力-应变全曲线试验,6块板试件用于抗冲击试验。试验结果表明:随着橡胶粉掺量增加,混凝土抗压强度下降;当橡胶粉掺量一定时,钢纤维掺量达到0.5%后对橡胶混凝土的抗压强度、抗冲击韧性影响不大,但能提高其抗拉强度,提高的幅值为7%~28%;1%钢纤维掺量和10%橡胶粉掺量为钢纤维橡胶混凝土性能最优的掺量;建议的钢纤维橡胶混凝土受压应力-应变关系与试验数据吻合较好。
碳化处理后再生混凝土抗盐侵蚀性能研究
黄开林, 薛垲, 李书进
2021, 51(8): 179-183. doi: 10.13204/j.gyjzG21010416
摘要:
通过改变碳化温度、相对湿度和碳化时间以确定再生骨料最佳碳化工艺参数;选取天然骨料、未碳化再生骨料和三种碳化骨料制备混凝土,探究碳化再生骨料对再生混凝土氯盐和硫酸盐侵蚀性能的影响规律。结果表明:碳化后再生骨料表观密度、吸水率和压碎值显著提升,确定的最佳碳化工艺参数为温度20 ℃、相对湿度55%和碳化时间24 h;相比再生混凝土,碳化骨料混凝土的抗氯离子渗透性能提升了5.1%~22.1%,但低于普通混凝土;碳化再生骨料的抗硫酸盐侵蚀性能不仅优于再生混凝土,而且高于普通混凝土。
海洋环境下锈蚀Q690高强钢力学性能退化研究
郭宏超, 张思嘉, 李彤宇, 张大伟, 李炎隆, 刘云贺
2021, 51(8): 184-189,125. doi: 10.13204/j.gyjzG19122508
摘要:
在周期性浸润和湿热环境下对Q690高强钢进行0~100 d的加速腐蚀试验,通过单轴拉伸试验研究了钢材力学性能的退化规律,采用二次塑流模型建立了锈蚀试件的应力-应变退化本构模型,得到了参数s1s2随腐蚀时间变化的关系,对锈蚀试件进行有限元模拟,并与试验结果进行对比分析。结果表明:由于腐蚀的不断增加,Q690高强钢的屈服强度、抗拉强度和断后伸长率等力学性能指标都有不同程度的下降,弹性模量在腐蚀前期变化不明显,而腐蚀后期最大下降10.2%。所采用的二次塑流模型能较好地反映腐蚀钢材的本构关系,有限元模拟锈坑对钢材的剥削能较好地反映锈蚀高强钢材的承载力退化规律,与试验结果吻合较好。
综述
矿业城市生态风险调控研究进展及空间规划响应途径
李绥, 吴尚遇, 周诗文, 周雪轲
2021, 51(8): 190-198,44. doi: 10.13204/j.gyjzG21020308
摘要:
当前我国矿业城市生态风险具有高度的复杂性和严峻性,构建完善的国土空间规划治理体系能够为矿业城市生态风险调控提供具体实施途径,两者具有内生性关联。通过对矿业城市生态风险调控相关研究的全面梳理,采用Citespace软件进行文献可视化分析。研究结果表明:矿业城市生态风险的研究对象与要素由单一向多元演变,风险调控与管理方法也相应呈现系统性、多样性趋势,涉及的学科及理论从独立分散走向多元融合;通过国土空间规划编制能够为矿业城市风险调控的实施提供规程保障与管控依据,但是当前尚未形成从风险机理分析、风险量化评估到风险过程干预的系统规划方法。从景观格局与生态过程相互作用的景观生态学视角出发,在多学科交叉技术支持与多目标寻优思路下,提出矿业城市生态风险调控的空间规划响应技术框架,为解决矿业城市生态风险调控与生态修复问题提供创新思路。
复材结构
复材结构冻融循环下玄武岩纤维增强复材混凝土的断裂损伤及软化本构关系
皇民, 段敬民, 张佳祥, 毛庆超, 元江浩, 孙龙堂
2021, 51(8): 199-205,178. doi: 10.13204/j.gyjzG21010507
摘要:
为探讨冻融循环下的玄武岩纤维增强混凝土(BFRC)断裂损伤和本构软化特性,以5种不同的玄武岩纤维体积百分比掺量(0%,0.1%、0.2%、0.3%和0.4%)设计5组试件,对BFRC试件进行不同次数(0,25,50,75,100,125次)的冻融循环试验,再对混凝土试件进行三点弯曲加载试验。试验结果表明:在0.3%体积掺量以内,玄武岩纤维掺量越高,BFRC的起裂韧度、失稳韧度和断裂能越高;纤维掺量超过0.3%后,BFRC起裂韧度增加不明显而失稳韧度和断裂能略有下降;混凝土冻融损伤降低了混凝土的断裂韧度和断裂能,但玄武岩纤维对混凝土的冻融损伤具有一定的抑制作用,纤维掺量越高,BFRC断裂韧度和断裂能的冻融损失越小。拟合试验数据得到了BFRC的冻融损伤计算模型,在Petersson混凝土双线性软化本构关系的基础上,进一步推导获得冻融循环下的BFRC双线性软化本构关系曲线。
纤维增强复合材料网格-环氧砂浆加固混凝土梁的抗剪性能试验
杜敏, 陈思远, 郭兢业, 郝汉, 郭瑞
2021, 51(8): 206-213,119. doi: 10.13204/j.gyjzG20110320
摘要:
通过对7根试验梁进行了四点弯曲静力加载试验,研究纤维增强复合材料(FRP)网格-砂浆加固钢筋混凝土梁在其受剪过程中的界面机理和破坏模式,深入分析不同加固参数下此种加固方法的抗剪加固效果以及FRP网格的实际受力行为;并通过收集到的试验数据对五种现有计算模型进行分析对比。研究结果表明:FRP网格加固试件可抑制斜裂缝的发展,大大提高试件的极限承载力和变形能力,加固效果显著;当原混凝土梁的剪切斜裂缝宽度过大或出现剪压破坏时,FRP网格-砂浆与原混凝土梁间易产生不同程度的界面剥离破坏;在一定范围内,FRP网格的抗剪贡献与混凝土强度、剪跨比呈负相关,与FRP网格加固量呈正相关;并且混凝土强度或剪跨比越大,加固层出现界面提前剥离的可能性越高。
环境作用下侧面内嵌碳纤维增强复材加固混凝土梁抗剪可靠度分析
朱泽文, 代力, 毛琳
2021, 51(8): 214-218. doi: 10.13204/j.gyjzG20081010
摘要:
为了评估环境作用对侧面内嵌碳纤维增强复材(CFRP)加固钢筋混凝土梁抗剪可靠度的影响,在考虑环境作用的情况下建立了加固梁极限状态抗剪承载力功能函数时变模型;基于当量正态化法(JC法)计算不同恒载标准值与活载标准值比值下混凝土梁加固前后的时变抗剪可靠度,继而评估加固梁的服役年限。结果表明:混凝土梁抗剪可靠度随服役时间在早期呈现缓慢下降,而后期呈线性快速下降的趋势;加固梁相比未加固梁,可靠度有一定程度的提高。抗剪梁在达到80%的服役基准期之后,采用侧面内嵌CFRP技术进行加固,可以延长梁体的抗剪服役寿命,约为服役基准期的8%。
海外科技交流
基于历史性思考的美国加利福尼亚州军事历史资产评估及启示
达婷, 魏星
2021, 51(8): 219-223,98. doi: 10.13204/j.gyjzG21012104
摘要:
为在城市更新和历史保护间寻求平衡,美国通过成熟的历史资产评估登录制度,来保护具有丰富积淀的历史资源。在厘清"历史性的"概念基础上,分析美国加利福尼亚州军事历史建筑物、构筑物登录,从时间性建构、完整性和重要性评估三个方面阐释军事历史资产评估各步骤的重点和评估方法的创新性。基于美国历史资产评估的经验,提出了增加保护规划编制中前期研究的综合性和完善历史资产认定和评估方法的建议,为我国的保护规划编制提供借鉴。