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2022年 第52卷 第5期
2022, 52(5): 1-8,33.
doi: 10.13204/j.gyjzG22011506
摘要:
广钢公园是处于广州荔湾区高密度居住区中心的工业遗产公园,相比其他处于人口稀疏的城市郊区工业遗产公园,其面临着更为突出的城市生态矛盾和需求。广钢公园除了应满足一般社区公园的休闲游憩的功能需求,还应着重考虑以人为核心的城市生态问题,包括公园内工业遗产对周边人群的视觉影响,带状公园带来的小气候影响和自然教育的需求等。本研究用生态设计的视角,基于仿真模拟技术提出适应湿热气候的水体和植物布局方案,视线屏蔽和引导方案,以及基于动物友好原理提出的斑块景观设计和动物生境营造方案,为面向高密度社区的工业遗产公园生态设计提供参考。
广钢公园是处于广州荔湾区高密度居住区中心的工业遗产公园,相比其他处于人口稀疏的城市郊区工业遗产公园,其面临着更为突出的城市生态矛盾和需求。广钢公园除了应满足一般社区公园的休闲游憩的功能需求,还应着重考虑以人为核心的城市生态问题,包括公园内工业遗产对周边人群的视觉影响,带状公园带来的小气候影响和自然教育的需求等。本研究用生态设计的视角,基于仿真模拟技术提出适应湿热气候的水体和植物布局方案,视线屏蔽和引导方案,以及基于动物友好原理提出的斑块景观设计和动物生境营造方案,为面向高密度社区的工业遗产公园生态设计提供参考。
2022, 52(5): 9-15,76.
doi: 10.13204/j.gyjzG22011505
摘要:
近年来伴随着国家城市化发展不断进步,遗产保护的理念不断加深,工业遗产作为工业化时代的象征和城市历史文化的重要组成部分成为城市更新的主要内容之一。以广东省广州市珠江沿岸的工业遗产为研究对象,剖析其分布特点和内在价值,并针对其现状特征及现存问题,引入工业遗产保护与利用的遗产廊道模式,提出在江河沿岸工业遗产保护利用中,可以通过构建工业遗产利用体系、划分廊道等级、细化内部结构、完善廊道内部空间建设的方式,形成多元化发展保护与利用策略,并加大保护管理力度,加强与城市的良性互动,以期为同类型工业遗产的活化利用提供参考和借鉴。
近年来伴随着国家城市化发展不断进步,遗产保护的理念不断加深,工业遗产作为工业化时代的象征和城市历史文化的重要组成部分成为城市更新的主要内容之一。以广东省广州市珠江沿岸的工业遗产为研究对象,剖析其分布特点和内在价值,并针对其现状特征及现存问题,引入工业遗产保护与利用的遗产廊道模式,提出在江河沿岸工业遗产保护利用中,可以通过构建工业遗产利用体系、划分廊道等级、细化内部结构、完善廊道内部空间建设的方式,形成多元化发展保护与利用策略,并加大保护管理力度,加强与城市的良性互动,以期为同类型工业遗产的活化利用提供参考和借鉴。
2022, 52(5): 16-23.
doi: 10.13204/j.gyjzG22011504
摘要:
在生态文明转型和高质量发展背景下,解决存量空间"三生"互斥矛盾和用地高效配置成为关注重点。佛山市顺德区发源于传统桑基鱼塘集体协作生产的村级工业园模式,因土地利用的"碎片、混合、低效、无序"等问题面临更新转型。以顺德区两个万亩公园规划建设为契机,综合景观连接度和美景度评价方法,识别场地内影响生态网络结构完整性的断点和堵点,进一步结合各断点、堵点斑块所在的工业园区本底条件和资源特征,以及万亩公园总体发展目标和策略,提出复绿示范、产游互动和遗址博览三种因地制宜的转型更新模式,为生态修复目标导向下场地生态结构优化和工业更新规划设计提供借鉴。
在生态文明转型和高质量发展背景下,解决存量空间"三生"互斥矛盾和用地高效配置成为关注重点。佛山市顺德区发源于传统桑基鱼塘集体协作生产的村级工业园模式,因土地利用的"碎片、混合、低效、无序"等问题面临更新转型。以顺德区两个万亩公园规划建设为契机,综合景观连接度和美景度评价方法,识别场地内影响生态网络结构完整性的断点和堵点,进一步结合各断点、堵点斑块所在的工业园区本底条件和资源特征,以及万亩公园总体发展目标和策略,提出复绿示范、产游互动和遗址博览三种因地制宜的转型更新模式,为生态修复目标导向下场地生态结构优化和工业更新规划设计提供借鉴。
2022, 52(5): 24-33.
doi: 10.13204/j.gyjzG22011509
摘要:
乡村景观是由自然环境、人文景观及其中的社会结构所组成的生态综合体,对维系乡村人地关系与地域风貌具有重要意义。引入"三生"功能理论,运用ArcGIS技术对顺德杏坛北七乡1988—2018年土地利用类型转换、"三生空间"功能转换与乡村景观时空演变的关系进行分析,阐述乡村"三生"景观时空演变下的变化特征及其影响机制。结果表明,研究区域乡村景观经历了从缓慢变化、急剧变化到平缓变化三个阶段,景观结构呈现从"乡村聚落斑块—江河水道通廊—基塘基质"到"乡村聚落和工业区斑块—江河水道和道路通廊—基塘基质"的转变。在此基础上从城乡区域时空全过程、景观过程全要素和生态文明体制改革三方面提出优化策略,以期对城乡建设绿色发展和历史文脉保护传承等工作提供理论与实践参考。
乡村景观是由自然环境、人文景观及其中的社会结构所组成的生态综合体,对维系乡村人地关系与地域风貌具有重要意义。引入"三生"功能理论,运用ArcGIS技术对顺德杏坛北七乡1988—2018年土地利用类型转换、"三生空间"功能转换与乡村景观时空演变的关系进行分析,阐述乡村"三生"景观时空演变下的变化特征及其影响机制。结果表明,研究区域乡村景观经历了从缓慢变化、急剧变化到平缓变化三个阶段,景观结构呈现从"乡村聚落斑块—江河水道通廊—基塘基质"到"乡村聚落和工业区斑块—江河水道和道路通廊—基塘基质"的转变。在此基础上从城乡区域时空全过程、景观过程全要素和生态文明体制改革三方面提出优化策略,以期对城乡建设绿色发展和历史文脉保护传承等工作提供理论与实践参考。
2022, 52(5): 34-41.
doi: 10.13204/j.gyjzG22011502
摘要:
运用CiteSpace软件对Web of Science核心合集1998—2020年国外工业遗产保护与再利用领域的相关文献进行量化分析,梳理从事该研究的主要国家、机构和作者信息,归纳工业遗产保护理论和实践的国际前沿热点,分析可持续性保护发展与适应性再利用的方法,将国际工业遗产保护与再利用划分为萌芽期、探索期、完善期、提升期等4个发展阶段;并通过关键词聚类量化分析提出当前"基于风险评估防控的预防性保护、基于多领域融合的补救性保护、基于可持续性的保护和管理、基于当代价值实现的"工业遗产+"再利用模式"等主要研究热点,最后从建立完整的工业遗产科学体系、完善修复技术、重视棕地生态修复、创新再利用模式等方面指出未来适合我国工业遗产保护与再利用的研究方向。
运用CiteSpace软件对Web of Science核心合集1998—2020年国外工业遗产保护与再利用领域的相关文献进行量化分析,梳理从事该研究的主要国家、机构和作者信息,归纳工业遗产保护理论和实践的国际前沿热点,分析可持续性保护发展与适应性再利用的方法,将国际工业遗产保护与再利用划分为萌芽期、探索期、完善期、提升期等4个发展阶段;并通过关键词聚类量化分析提出当前"基于风险评估防控的预防性保护、基于多领域融合的补救性保护、基于可持续性的保护和管理、基于当代价值实现的"工业遗产+"再利用模式"等主要研究热点,最后从建立完整的工业遗产科学体系、完善修复技术、重视棕地生态修复、创新再利用模式等方面指出未来适合我国工业遗产保护与再利用的研究方向。
2022, 52(5): 42-50.
doi: 10.13204/j.gyjzG21052409
摘要:
掌握城市空间形态特征对热环境的影响机理是提升城市气候适应性的关键,构建科学的热环境效应预测模型是改善城市气候环境的有效途径。以沈阳市为研究对象,建立表征空间容量和形态特征的参数集,通过与地表温度的相关性分析识别了关键参数,采用主成分分析法构建了面向城市规划的热环境指数评估模型。研究结果表明:在不同的形态参数中,分别以叶面积指数、建筑容积率、天空开阔度与城市热环境的相关显著性更高,由热环境指数评估模型形成的沈阳市热环境空间分布图,较好地反映了研究区热环境效应分布现状。由此划分了沈阳市热环境空间单元,根据模型的参数构成及空间单元分布的情况,有针对性地提出了城市尺度的热环境格局优化和场地尺度的形态量化导控策略,为改善城市热环境效应提供了可操作性强的规划指标。
掌握城市空间形态特征对热环境的影响机理是提升城市气候适应性的关键,构建科学的热环境效应预测模型是改善城市气候环境的有效途径。以沈阳市为研究对象,建立表征空间容量和形态特征的参数集,通过与地表温度的相关性分析识别了关键参数,采用主成分分析法构建了面向城市规划的热环境指数评估模型。研究结果表明:在不同的形态参数中,分别以叶面积指数、建筑容积率、天空开阔度与城市热环境的相关显著性更高,由热环境指数评估模型形成的沈阳市热环境空间分布图,较好地反映了研究区热环境效应分布现状。由此划分了沈阳市热环境空间单元,根据模型的参数构成及空间单元分布的情况,有针对性地提出了城市尺度的热环境格局优化和场地尺度的形态量化导控策略,为改善城市热环境效应提供了可操作性强的规划指标。
2022, 52(5): 51-59,23.
doi: 10.13204/j.gyjzG21040601
摘要:
为研究竖向分布钢筋部分连接的装配整体式剪力墙的抗震性能,完成1个预制墙板部分分布钢筋采用预埋件焊接连接试件和1个预制墙板分布钢筋不连接试件的拟静力试验。试验结果表明:采用预埋件焊接连接试件裂缝分布均匀,滞回曲线相对饱满,承载力较高,抗震性能表现良好。采用ABAQUS软件对2榀试件进行有限元分析,得到试件的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线且与试验结果吻合较好。研究竖向边缘构件纵筋配筋率、连接钢筋直径、高宽比、轴压比、预埋焊板数量及位置等参数对试件抗震性能的影响,结果表明:竖向边缘构件配筋率、高宽比、轴压比对墙体承载力影响较大;预制墙板内连接钢筋直径对墙体承载力影响较小;预制墙板底部两侧合理布置预埋件可有效提升墙体的承载力及延性。
为研究竖向分布钢筋部分连接的装配整体式剪力墙的抗震性能,完成1个预制墙板部分分布钢筋采用预埋件焊接连接试件和1个预制墙板分布钢筋不连接试件的拟静力试验。试验结果表明:采用预埋件焊接连接试件裂缝分布均匀,滞回曲线相对饱满,承载力较高,抗震性能表现良好。采用ABAQUS软件对2榀试件进行有限元分析,得到试件的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线且与试验结果吻合较好。研究竖向边缘构件纵筋配筋率、连接钢筋直径、高宽比、轴压比、预埋焊板数量及位置等参数对试件抗震性能的影响,结果表明:竖向边缘构件配筋率、高宽比、轴压比对墙体承载力影响较大;预制墙板内连接钢筋直径对墙体承载力影响较小;预制墙板底部两侧合理布置预埋件可有效提升墙体的承载力及延性。
2022, 52(5): 60-69,193.
doi: 10.13204/j.gyjzG21121407
摘要:
提出了一种针对于新型干连接装配式节点的设计方法,该方法基于传统的自复位节点设计方法,结合螺栓连接的设计方法进行节点设计,设计中引入自复位比,通过迭代法计算节点承载力,形成了一种装配式结构和自复位结构结合的设计方法,并通过ABAQUS有限元模拟验证设计结果的准确性,有限元模拟结果与理论计算结果基本吻合,误差都在5%以内。
提出了一种针对于新型干连接装配式节点的设计方法,该方法基于传统的自复位节点设计方法,结合螺栓连接的设计方法进行节点设计,设计中引入自复位比,通过迭代法计算节点承载力,形成了一种装配式结构和自复位结构结合的设计方法,并通过ABAQUS有限元模拟验证设计结果的准确性,有限元模拟结果与理论计算结果基本吻合,误差都在5%以内。
2022, 52(5): 70-76.
doi: 10.13204/j.gyjzG22032113
摘要:
主要介绍某特别不规则地铁上盖TOD项目的结构设计难点及处理措施,分析了相邻地铁对结构设计的诸多影响。为最大程度避免新建结构与地铁间的相互影响,该项目局部采用长悬挑型钢混凝土托换方案,针对结构平面与竖向的不规则性,提出相应的计算与设计措施。分析结果表明:长悬挑型钢混凝土托换方案切实可行,悬挑区域楼盖舒适度验算满足要求,通过合理的桩基设计可解决因托换引起的结构倾覆,通过控制桩基沉降来降低对相邻地铁的影响;局部设置剪力墙的少墙框架结构体系能明显增加结构刚度,改善结构的扭转效应。
主要介绍某特别不规则地铁上盖TOD项目的结构设计难点及处理措施,分析了相邻地铁对结构设计的诸多影响。为最大程度避免新建结构与地铁间的相互影响,该项目局部采用长悬挑型钢混凝土托换方案,针对结构平面与竖向的不规则性,提出相应的计算与设计措施。分析结果表明:长悬挑型钢混凝土托换方案切实可行,悬挑区域楼盖舒适度验算满足要求,通过合理的桩基设计可解决因托换引起的结构倾覆,通过控制桩基沉降来降低对相邻地铁的影响;局部设置剪力墙的少墙框架结构体系能明显增加结构刚度,改善结构的扭转效应。
2022, 52(5): 77-82.
doi: 10.13204/j.gyjzG20112604
摘要:
为了探究大跨空间结构需考虑行波效应的最小平面尺寸,采用时程分析法对不同平面尺寸双层柱面网壳进行多点输入与一致输入的对比分析,研究了一致输入下地震内力峰值不小于10 kN且行波效应系数不小于1.1的特殊杆件的分布规律。结果表明:特殊杆件主要出现在上弦纵杆中,改变结构平面尺寸会影响特殊杆件的数量和比例;当跨度达到60 m且长度达到90 m时,上弦纵杆中特殊杆件占比达到10%,继续增大结构长度会使特殊杆件比例增大,继续增加结构跨度则会使特殊杆件比例减小。可见,跨度60 m与长度90 m是需对此类结构上弦纵杆考虑行波效应的最小平面尺寸。
为了探究大跨空间结构需考虑行波效应的最小平面尺寸,采用时程分析法对不同平面尺寸双层柱面网壳进行多点输入与一致输入的对比分析,研究了一致输入下地震内力峰值不小于10 kN且行波效应系数不小于1.1的特殊杆件的分布规律。结果表明:特殊杆件主要出现在上弦纵杆中,改变结构平面尺寸会影响特殊杆件的数量和比例;当跨度达到60 m且长度达到90 m时,上弦纵杆中特殊杆件占比达到10%,继续增大结构长度会使特殊杆件比例增大,继续增加结构跨度则会使特殊杆件比例减小。可见,跨度60 m与长度90 m是需对此类结构上弦纵杆考虑行波效应的最小平面尺寸。
2022, 52(5): 83-89,225.
doi: 10.13204/j.gyjzG21070802
摘要:
为获得X型圆钢管相贯节点的超低周疲劳裂纹萌生寿命,对9个不同几何参数的X型圆钢管相贯节点进行数值模拟分析。采用钢材混合强化模型和循环孔穴增长模型(CVGM)对X型圆钢管相贯节点进行有限元分析,并运用ABAQUS子程序预测节点在不同等幅往复荷载作用下的超低周疲劳裂纹萌生寿命;根据正交设计试验理论,对X型圆钢管相贯节点的疲劳裂纹萌生寿命影响因素——支管与主管管径比β、主管径厚比γ进行参数化分析。研究结果表明:β越小,X型圆钢管相贯节点的裂纹萌生寿命越大;γ越大,X型圆钢管相贯节点的裂纹萌生寿命越大。最后基于裂纹萌生寿命的参数化分析结果,提出预测X型圆钢管相贯节点超低周疲劳裂纹萌生寿命的经验公式。
为获得X型圆钢管相贯节点的超低周疲劳裂纹萌生寿命,对9个不同几何参数的X型圆钢管相贯节点进行数值模拟分析。采用钢材混合强化模型和循环孔穴增长模型(CVGM)对X型圆钢管相贯节点进行有限元分析,并运用ABAQUS子程序预测节点在不同等幅往复荷载作用下的超低周疲劳裂纹萌生寿命;根据正交设计试验理论,对X型圆钢管相贯节点的疲劳裂纹萌生寿命影响因素——支管与主管管径比β、主管径厚比γ进行参数化分析。研究结果表明:β越小,X型圆钢管相贯节点的裂纹萌生寿命越大;γ越大,X型圆钢管相贯节点的裂纹萌生寿命越大。最后基于裂纹萌生寿命的参数化分析结果,提出预测X型圆钢管相贯节点超低周疲劳裂纹萌生寿命的经验公式。
2022, 52(5): 90-97.
doi: 10.13204/j.gyjzG20072206
摘要:
目前国内外尚缺乏巨型钢框架悬挂结构体系的组合楼板振动试验与舒适度评价方法。为了揭示人致荷载激励下巨型钢框架悬挂结构体系组合楼板的振动特性及舒适度,依托中科院量子科研楼,开展了现场振动实测与分析。通过动力特性试验获悉楼板的频率分布,对楼板施加人致荷载激励和节律跳跃激励,着重分析了步频、人行数量、行走路线等主要因素对新型悬挂结构体系楼板振动舒适度的影响规律。试验结果表明:随着步频增大和行走人数的增加,楼板的峰值加速度逐渐增大;沿楼板宽度方向行走会引起明显振动响应;节律跳跃激励对楼板舒适度影响较大,使用时应避免过多的跳跃激励。结合国内外规范,对此楼板振动舒适度进行了评价与分析。研究建议,可采用主振频率和振动强度来评价该新型结构的楼板振动舒适度,即主振频率不小于3 Hz,振动强度不大于0.015 m/s2。
目前国内外尚缺乏巨型钢框架悬挂结构体系的组合楼板振动试验与舒适度评价方法。为了揭示人致荷载激励下巨型钢框架悬挂结构体系组合楼板的振动特性及舒适度,依托中科院量子科研楼,开展了现场振动实测与分析。通过动力特性试验获悉楼板的频率分布,对楼板施加人致荷载激励和节律跳跃激励,着重分析了步频、人行数量、行走路线等主要因素对新型悬挂结构体系楼板振动舒适度的影响规律。试验结果表明:随着步频增大和行走人数的增加,楼板的峰值加速度逐渐增大;沿楼板宽度方向行走会引起明显振动响应;节律跳跃激励对楼板舒适度影响较大,使用时应避免过多的跳跃激励。结合国内外规范,对此楼板振动舒适度进行了评价与分析。研究建议,可采用主振频率和振动强度来评价该新型结构的楼板振动舒适度,即主振频率不小于3 Hz,振动强度不大于0.015 m/s2。
2022, 52(5): 98-105,146.
doi: 10.13204/j.gyjzG22011912
摘要:
锁铆连接具有力学性能好、连接效率高等突出优势,在冷弯薄壁型钢结构中具有较好的应用前景。采用等效面域偶合、约束单元和连接单元三大类8种简化方法,建立了冷弯型钢锁铆连接受剪时的有限元简化模型;对比分析了简化模拟结果与试验结果,探明了各简化模型的适用范围;完成了不同板厚比下锁铆连接抗剪性能的参数分析,提出了适用于冷弯薄壁型钢结构的锁铆连接有限元非线性简化分析方法。研究结果表明:锁铆连接的主要受剪破坏模式为铆钉腿拔出下层钢板和铆钉头剪脱上层钢板;龙骨框架中冷弯型钢构件间的锁铆连接可采用约束单元Pin或紧固件单元Fastener进行简化模拟,龙骨框架与面板间的锁铆连接可采用连接器单元Cartesian或弹簧单元Spring2进行简化模拟;笛卡尔连接器单元可精确模拟出不同板厚比下锁铆连接的荷载-变形曲线和抗剪性能指标,且计算效率高,在冷弯薄钢型钢结构的非线性有限元分析中优先考虑。
锁铆连接具有力学性能好、连接效率高等突出优势,在冷弯薄壁型钢结构中具有较好的应用前景。采用等效面域偶合、约束单元和连接单元三大类8种简化方法,建立了冷弯型钢锁铆连接受剪时的有限元简化模型;对比分析了简化模拟结果与试验结果,探明了各简化模型的适用范围;完成了不同板厚比下锁铆连接抗剪性能的参数分析,提出了适用于冷弯薄壁型钢结构的锁铆连接有限元非线性简化分析方法。研究结果表明:锁铆连接的主要受剪破坏模式为铆钉腿拔出下层钢板和铆钉头剪脱上层钢板;龙骨框架中冷弯型钢构件间的锁铆连接可采用约束单元Pin或紧固件单元Fastener进行简化模拟,龙骨框架与面板间的锁铆连接可采用连接器单元Cartesian或弹簧单元Spring2进行简化模拟;笛卡尔连接器单元可精确模拟出不同板厚比下锁铆连接的荷载-变形曲线和抗剪性能指标,且计算效率高,在冷弯薄钢型钢结构的非线性有限元分析中优先考虑。
2022, 52(5): 106-112,139.
doi: 10.13204/j.gyjzG21031004
摘要:
为研究轴心受压状态下新型抗剪连接件对型钢混凝土柱力学性能的影响,以抗剪连接件形式、间距为变化参数,对6根采用新型抗剪连接件的型钢混凝土短柱进行了轴心受压试验,分析了试件的破坏形态、荷载-位移曲线、荷载-应变曲线、延性系数以及轴力分配规律。研究结果表明:设置栓钉、π形开孔板、π形CR抗剪连接件对强约束区混凝土承担荷载的比例影响较大,且试件延性均有所提高,其中设置π形CR抗剪连接件的试件SRCDC-1延性最好,与无抗剪连接件试件相比,其延性系数提高了8.4%。最后,在考虑箍筋、型钢对混凝土约束作用的基础上,对布置新型抗剪连接件的型钢混凝土柱轴压承载力进行了计算,并给出了相关计算建议。
为研究轴心受压状态下新型抗剪连接件对型钢混凝土柱力学性能的影响,以抗剪连接件形式、间距为变化参数,对6根采用新型抗剪连接件的型钢混凝土短柱进行了轴心受压试验,分析了试件的破坏形态、荷载-位移曲线、荷载-应变曲线、延性系数以及轴力分配规律。研究结果表明:设置栓钉、π形开孔板、π形CR抗剪连接件对强约束区混凝土承担荷载的比例影响较大,且试件延性均有所提高,其中设置π形CR抗剪连接件的试件SRCDC-1延性最好,与无抗剪连接件试件相比,其延性系数提高了8.4%。最后,在考虑箍筋、型钢对混凝土约束作用的基础上,对布置新型抗剪连接件的型钢混凝土柱轴压承载力进行了计算,并给出了相关计算建议。
2022, 52(5): 113-119.
doi: 10.13204/j.gyjzG20122411
摘要:
通过对八角形中空钢管混凝土组合柱与八角形中空钢筋混凝土柱对比试件进行了轴心受压试验与有限元分析,重点研究了八角形中空钢管混凝土组合柱的试验现象、试验全曲线、受力全过程以及试件各部分接触作用,并基于修正的GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》计算并对比分析了试件的承载力与轴压刚度。结果表明:轴压荷载作用下,混凝土、纵筋与内钢板能够协同工作;中空方形高强RC短柱表现出较高的承载力和刚度;截面尺寸与混凝土强度对构件承载力、轴压刚度和延性影响显著,内钢板厚度对其承载力、刚度和延性影响不明显;采用修正的《混凝土结构设计规范》对该类构件承载力预测结果较为保守,对轴压刚度预测较好。
通过对八角形中空钢管混凝土组合柱与八角形中空钢筋混凝土柱对比试件进行了轴心受压试验与有限元分析,重点研究了八角形中空钢管混凝土组合柱的试验现象、试验全曲线、受力全过程以及试件各部分接触作用,并基于修正的GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》计算并对比分析了试件的承载力与轴压刚度。结果表明:轴压荷载作用下,混凝土、纵筋与内钢板能够协同工作;中空方形高强RC短柱表现出较高的承载力和刚度;截面尺寸与混凝土强度对构件承载力、轴压刚度和延性影响显著,内钢板厚度对其承载力、刚度和延性影响不明显;采用修正的《混凝土结构设计规范》对该类构件承载力预测结果较为保守,对轴压刚度预测较好。
2022, 52(5): 120-125.
doi: 10.13204/j.gyjzG21030807
摘要:
为解决基坑钢支撑体系中型钢-混凝土组合梁的承载力计算问题,基于塑性设计理论及若干假定,推导出考虑轴力作用下的钢-混凝土组合梁的抗弯承载力计算公式,公式具有普遍适用性,并与试验结果对比,两者吻合较好,表明本文给出的计算公式是可靠的。对计算公式进行归纳、统一,表明当轴力变化时,Mu-δ(轴力作用点和塑性中和轴之间的距离)是一条或由多条二次抛物线组成的曲线,且抛物线开口向下。δ越小,Mu越大,当δ等于零时,承载力最大,并给出相应的轴力计算公式。Mu-N曲率主要由组合梁宽度、材料强度决定,其值越大,曲率越小,曲线越平。
为解决基坑钢支撑体系中型钢-混凝土组合梁的承载力计算问题,基于塑性设计理论及若干假定,推导出考虑轴力作用下的钢-混凝土组合梁的抗弯承载力计算公式,公式具有普遍适用性,并与试验结果对比,两者吻合较好,表明本文给出的计算公式是可靠的。对计算公式进行归纳、统一,表明当轴力变化时,Mu-δ(轴力作用点和塑性中和轴之间的距离)是一条或由多条二次抛物线组成的曲线,且抛物线开口向下。δ越小,Mu越大,当δ等于零时,承载力最大,并给出相应的轴力计算公式。Mu-N曲率主要由组合梁宽度、材料强度决定,其值越大,曲率越小,曲线越平。
2022, 52(5): 126-139.
doi: 10.13204/j.gyjzG21011504
摘要:
通过对4个十字形外隔板连接钢管混凝土柱-H型钢梁节点试件进行低周反复荷载试验研究了该类型节点的抗剪性能,节点试件的核心区钢管厚度进行了一定程度的削弱。试验中研究的参数包括核心区钢管厚度、外隔板宽度和轴压比大小。4个试件的变形发生于核心区钢管翼缘和外隔板的弯曲、核心混凝土的压碎、钢管腹板的剪切变形甚至屈曲开裂,钢管腹板屈曲开裂是主要的剪切破坏形式。试验和有限元参数化分析均表明抗剪承载力与节点核心区钢管厚度正相关,外隔板宽度和轴压比对抗剪承载力的影响不大。对现有的3种针对于钢管混凝土柱-H型钢梁连接节点的抗剪承载力计算方法进行了对比评价,并结合混凝土核心区的剖切试验观测结果,提出了外隔板连接节点的抗剪承载力计算公式。新计算方法考虑了钢管翼缘和外隔板对抗剪承载力的贡献,其结果与试验值吻合良好,该方法的适用性得以验证,可用于外隔板连接节点的设计应用。
通过对4个十字形外隔板连接钢管混凝土柱-H型钢梁节点试件进行低周反复荷载试验研究了该类型节点的抗剪性能,节点试件的核心区钢管厚度进行了一定程度的削弱。试验中研究的参数包括核心区钢管厚度、外隔板宽度和轴压比大小。4个试件的变形发生于核心区钢管翼缘和外隔板的弯曲、核心混凝土的压碎、钢管腹板的剪切变形甚至屈曲开裂,钢管腹板屈曲开裂是主要的剪切破坏形式。试验和有限元参数化分析均表明抗剪承载力与节点核心区钢管厚度正相关,外隔板宽度和轴压比对抗剪承载力的影响不大。对现有的3种针对于钢管混凝土柱-H型钢梁连接节点的抗剪承载力计算方法进行了对比评价,并结合混凝土核心区的剖切试验观测结果,提出了外隔板连接节点的抗剪承载力计算公式。新计算方法考虑了钢管翼缘和外隔板对抗剪承载力的贡献,其结果与试验值吻合良好,该方法的适用性得以验证,可用于外隔板连接节点的设计应用。
2022, 52(5): 140-146.
doi: 10.13204/j.gyjzG20100803
摘要:
采用通用有限元软件ABAQUS建立组合梁-方钢管柱刚接节点在中柱失效条件下的精细化有限元模型,研究节点在失效柱处(中柱节点)和相邻柱处(边柱节点)两种状态下的抗连续倒塌性能,考察两个节点的破坏机制和力学性能等。结果表明,中柱节点的承载力由弯曲机制、压拱效应和悬索机制共同组成,边柱节点的承载力由弯曲机制和悬索机制共同组成。其中,压拱效应显著提升了中柱节点在抗弯阶段的承载力并且延迟了悬索机制发挥作用的时间。根据能量原理将两个节点的静力性能曲线转化为更符合实际工况下的动力响应曲线,采用简化评估方法证明两个节点具有足够的抗连续倒塌能力。
采用通用有限元软件ABAQUS建立组合梁-方钢管柱刚接节点在中柱失效条件下的精细化有限元模型,研究节点在失效柱处(中柱节点)和相邻柱处(边柱节点)两种状态下的抗连续倒塌性能,考察两个节点的破坏机制和力学性能等。结果表明,中柱节点的承载力由弯曲机制、压拱效应和悬索机制共同组成,边柱节点的承载力由弯曲机制和悬索机制共同组成。其中,压拱效应显著提升了中柱节点在抗弯阶段的承载力并且延迟了悬索机制发挥作用的时间。根据能量原理将两个节点的静力性能曲线转化为更符合实际工况下的动力响应曲线,采用简化评估方法证明两个节点具有足够的抗连续倒塌能力。
2022, 52(5): 147-153,82.
doi: 10.13204/j.gyjzG21122206
摘要:
钢-混凝土组合梁在桥梁结构和吊车梁应用中的疲劳问题引起了人们的重视。通过对叠合板组合梁进行等幅荷载作用下的疲劳试验,对发生相同疲劳破坏形态的组合梁疲劳寿命采用双对数模型进行数据拟合,得到了发生栓钉剪坏疲劳破坏的叠合板组合梁的S-N曲线。结果表明:与欧洲钢结构协会(ECCS)规定十分接近,可用于组合桥梁的设计;叠合板组合梁与现浇板组合梁表现出了几乎相同的疲劳性能。
钢-混凝土组合梁在桥梁结构和吊车梁应用中的疲劳问题引起了人们的重视。通过对叠合板组合梁进行等幅荷载作用下的疲劳试验,对发生相同疲劳破坏形态的组合梁疲劳寿命采用双对数模型进行数据拟合,得到了发生栓钉剪坏疲劳破坏的叠合板组合梁的S-N曲线。结果表明:与欧洲钢结构协会(ECCS)规定十分接近,可用于组合桥梁的设计;叠合板组合梁与现浇板组合梁表现出了几乎相同的疲劳性能。
2022, 52(5): 154-162,168.
doi: 10.13204/j.gyjzG21070117
摘要:
以珠海市情侣路香炉湾城市阳台项目为背景,对大跨度曲线钢-混凝土组合结构人行天桥进行分析与设计,介绍了异型复杂人行桥采用多重调谐质量阻尼器(MTMD)进行人致振动响应控制的方法。首先利用通用有限元软件ANSYS,建立了全桥空间精细化有限元模型,然后合理设计全桥的施工工序并在有限元程序中定义了相应施工阶段,分析了组合桥在施工全过程及正常运营阶段的受力性能。采用避开敏感频率和限制结构动力响应的方法对人行天桥进行了舒适度分析,并按照国内外规范对结构人行舒适度进行评估,进而提出了增设多重调谐质量阻尼器进行人致振动控制的方案。结果表明:设置MTMD可有效控制曲线人行桥结构的人致竖向振动响应。
以珠海市情侣路香炉湾城市阳台项目为背景,对大跨度曲线钢-混凝土组合结构人行天桥进行分析与设计,介绍了异型复杂人行桥采用多重调谐质量阻尼器(MTMD)进行人致振动响应控制的方法。首先利用通用有限元软件ANSYS,建立了全桥空间精细化有限元模型,然后合理设计全桥的施工工序并在有限元程序中定义了相应施工阶段,分析了组合桥在施工全过程及正常运营阶段的受力性能。采用避开敏感频率和限制结构动力响应的方法对人行天桥进行了舒适度分析,并按照国内外规范对结构人行舒适度进行评估,进而提出了增设多重调谐质量阻尼器进行人致振动控制的方案。结果表明:设置MTMD可有效控制曲线人行桥结构的人致竖向振动响应。
2022, 52(5): 163-168.
doi: 10.13204/j.gyjzG20110703
摘要:
西藏地区受地理条件的限制多采用传统的石木房屋结构体系,且没有进行抗震设计,在地震灾害下受损严重。为了解藏式石木结构民居在地震作用下的薄弱环节,选择拉萨郊区的一典型石木结构民居为研究对象,通过ANSYS建模分析其在3组多遇地震作用下的位移和加速度响应,以及在El Centro波罕遇地震作用下的加速度响应、位移响应和应力云图,计算得到层间位移角以及加速度放大系数;此外,结合结构剪应力的分布情况,对比发现该结构在地震荷载作用下的主要薄弱部位为女儿墙、二层柱节点、门窗洞口附近墙体以及墙角处;最后,根据分析结果给出了加固和改良该类结构的建议。
西藏地区受地理条件的限制多采用传统的石木房屋结构体系,且没有进行抗震设计,在地震灾害下受损严重。为了解藏式石木结构民居在地震作用下的薄弱环节,选择拉萨郊区的一典型石木结构民居为研究对象,通过ANSYS建模分析其在3组多遇地震作用下的位移和加速度响应,以及在El Centro波罕遇地震作用下的加速度响应、位移响应和应力云图,计算得到层间位移角以及加速度放大系数;此外,结合结构剪应力的分布情况,对比发现该结构在地震荷载作用下的主要薄弱部位为女儿墙、二层柱节点、门窗洞口附近墙体以及墙角处;最后,根据分析结果给出了加固和改良该类结构的建议。
2022, 52(5): 169-173,218.
doi: 10.13204/j.gyjzG21030818
摘要:
运用GDS真/动三轴仪和PQ001型低磁场核磁共振分析仪探究纳米SiO2改良水泥土的动力特性及其内部孔隙变化。动力特性试验结果表明:水泥土的动应力-动应变曲线随纳米SiO2掺量增加先上移后下降,动变形模量-动应变曲线、同级荷载滞回曲线圈面积、阻尼比-动应变曲线随着纳米SiO2掺量增加先下降后上移,在纳米SiO2掺量为2.5%时,水泥土抵抗动荷载能力最强;孔结构分析得出纳米SiO2改良水泥土的内部孔隙结构得到改善,强度提高。推荐纳米SiO2最优掺量为2.5%。
运用GDS真/动三轴仪和PQ001型低磁场核磁共振分析仪探究纳米SiO2改良水泥土的动力特性及其内部孔隙变化。动力特性试验结果表明:水泥土的动应力-动应变曲线随纳米SiO2掺量增加先上移后下降,动变形模量-动应变曲线、同级荷载滞回曲线圈面积、阻尼比-动应变曲线随着纳米SiO2掺量增加先下降后上移,在纳米SiO2掺量为2.5%时,水泥土抵抗动荷载能力最强;孔结构分析得出纳米SiO2改良水泥土的内部孔隙结构得到改善,强度提高。推荐纳米SiO2最优掺量为2.5%。
2022, 52(5): 174-178.
doi: 10.13204/j.gyjzG21042505
摘要:
针对邻近长短桩复合地基基坑土压力,通过室内模型试验,研究邻近长-短桩复合地基基坑开挖过程中,随着基坑侧壁水平位移的发展,基坑土压力分布曲线的变化规律。研究表明:挡墙发生位移时,短桩加固深度范围内,邻近长-短桩复合地基挡墙土压力小于天然地基条件下的土压力,短桩桩端下部挡墙土压力则显著大于天然地基条件下的土压力;在计算邻近长-短桩复合地基挡墙土压力时需考虑短桩桩端附加荷载的影响;邻近长-短桩复合地基条件下的基坑土压力可近似等效为桩间土附加应力、短桩附加应力与长桩附加应力分别产生的基坑土压力的代数和,据此建立了邻近长-短桩复合地基基坑土压力的简化计算方法。
针对邻近长短桩复合地基基坑土压力,通过室内模型试验,研究邻近长-短桩复合地基基坑开挖过程中,随着基坑侧壁水平位移的发展,基坑土压力分布曲线的变化规律。研究表明:挡墙发生位移时,短桩加固深度范围内,邻近长-短桩复合地基挡墙土压力小于天然地基条件下的土压力,短桩桩端下部挡墙土压力则显著大于天然地基条件下的土压力;在计算邻近长-短桩复合地基挡墙土压力时需考虑短桩桩端附加荷载的影响;邻近长-短桩复合地基条件下的基坑土压力可近似等效为桩间土附加应力、短桩附加应力与长桩附加应力分别产生的基坑土压力的代数和,据此建立了邻近长-短桩复合地基基坑土压力的简化计算方法。
2022, 52(5): 179-186.
doi: 10.13204/j.gyjzG21012103
摘要:
为研究竖向-水平组合荷载作用下桩筏基础的受力特性,开展了室内模型试验,考虑桩长、桩数、竖向荷载及桩间距对桩筏基础承载性能的影响,并分析了桩身弯矩、剪力及桩侧土压力的变化规律。试验结果表明:桩筏基础的水平承载力随着竖向荷载、桩数、桩长、桩间距的增大而增大,水平位移相应减小;桩身最大弯矩位于0.3倍桩长处,且前桩桩身最大弯矩较大,约为后桩的1.14倍;桩身弯矩及剪力均随着竖向荷载的增大而减小,桩身最大弯矩随着桩间距的增大而减小,但桩顶及桩端弯矩几乎保持不变;增大桩间距可以调整最大负剪力位置,桩顶剪力随桩间距的增大而减小,而桩端剪力值则随桩间距增大而增大;增大桩间距可以带动更大范围的桩间土,桩身内力分布规律保持相同且变化值较小;桩筏基础受组合荷载作用下的破坏模式符合刚性桩破坏规律,桩身水平极限承载力主要由桩侧土体的抗压强度控制。
为研究竖向-水平组合荷载作用下桩筏基础的受力特性,开展了室内模型试验,考虑桩长、桩数、竖向荷载及桩间距对桩筏基础承载性能的影响,并分析了桩身弯矩、剪力及桩侧土压力的变化规律。试验结果表明:桩筏基础的水平承载力随着竖向荷载、桩数、桩长、桩间距的增大而增大,水平位移相应减小;桩身最大弯矩位于0.3倍桩长处,且前桩桩身最大弯矩较大,约为后桩的1.14倍;桩身弯矩及剪力均随着竖向荷载的增大而减小,桩身最大弯矩随着桩间距的增大而减小,但桩顶及桩端弯矩几乎保持不变;增大桩间距可以调整最大负剪力位置,桩顶剪力随桩间距的增大而减小,而桩端剪力值则随桩间距增大而增大;增大桩间距可以带动更大范围的桩间土,桩身内力分布规律保持相同且变化值较小;桩筏基础受组合荷载作用下的破坏模式符合刚性桩破坏规律,桩身水平极限承载力主要由桩侧土体的抗压强度控制。
2022, 52(5): 187-193.
doi: 10.13204/j.gyjzG21022506
摘要:
运用数值分析法或试验手段建立不同加载模式下的地基承载力包络线是评价地基稳定性的重要途径。根据工程地质条件,采用有限元法建立吸力桶-地层的三维大型数值模型,进行桶型基础在水平荷载、竖向荷载、弯矩复合加载下的变形和承载力计算。结果表明,随着荷载的逐渐增大,复合桶型基础的位移初期呈线性增大,后期呈指数型增大、突变、失稳的变化规律,且适当的竖向荷载有利于提高复合桶型基础的水平和弯矩承载能力,过大的竖向荷载则会不利于基础的稳定。桶型基础的破坏包络线,对结构设计、基础稳定性的判定和整体安全的评价有重要作用。
运用数值分析法或试验手段建立不同加载模式下的地基承载力包络线是评价地基稳定性的重要途径。根据工程地质条件,采用有限元法建立吸力桶-地层的三维大型数值模型,进行桶型基础在水平荷载、竖向荷载、弯矩复合加载下的变形和承载力计算。结果表明,随着荷载的逐渐增大,复合桶型基础的位移初期呈线性增大,后期呈指数型增大、突变、失稳的变化规律,且适当的竖向荷载有利于提高复合桶型基础的水平和弯矩承载能力,过大的竖向荷载则会不利于基础的稳定。桶型基础的破坏包络线,对结构设计、基础稳定性的判定和整体安全的评价有重要作用。
2022, 52(5): 194-198.
doi: 10.13204/j.gyjzG21040602
摘要:
地表不透气的覆盖层使土体表面蒸发受阻,引起水分在覆盖层下集聚,导致覆盖层下土体含水率升高的现象被称为"锅盖效应"。" "锅盖效应" "会引起一系列的工程病害。目前在计算"锅盖效应"水汽迁移量时,大多采用多场耦合的数值计算方法,计算繁琐不便于使用。根据工程实际条件,推导并得到了可以预测不同埋深位置土体温度的计算式;基于Fick定律,推导得出能反映气态水迁移量的计算式;进而提出一种简单的"锅盖效应"水汽迁移量计算方法。对该计算方法得到的计算值与现场试验的实测值对比显示,变化趋势较为接近;表明该方法能够反映出土体不同埋深位置含水率变化趋势,有效、可行。
地表不透气的覆盖层使土体表面蒸发受阻,引起水分在覆盖层下集聚,导致覆盖层下土体含水率升高的现象被称为"锅盖效应"。" "锅盖效应" "会引起一系列的工程病害。目前在计算"锅盖效应"水汽迁移量时,大多采用多场耦合的数值计算方法,计算繁琐不便于使用。根据工程实际条件,推导并得到了可以预测不同埋深位置土体温度的计算式;基于Fick定律,推导得出能反映气态水迁移量的计算式;进而提出一种简单的"锅盖效应"水汽迁移量计算方法。对该计算方法得到的计算值与现场试验的实测值对比显示,变化趋势较为接近;表明该方法能够反映出土体不同埋深位置含水率变化趋势,有效、可行。
2022, 52(5): 199-207.
doi: 10.13204/j.gyjzG20091704
摘要:
通过改变冻融循环次数,研究了普通混凝土和粗骨料取代率100%的再生混凝土力学性能及抗冻性能的影响规律,以抗压强度损失率、质量损失率和动弹性模量损失率作为损伤变量建立冻融损伤模型,并针对内蒙地区对再生混凝土抗冻性进行寿命预测。研究结果表明:再生混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度与冻融循环次数呈反比关系,冻融循环每增加50次,抗压强度平均下降33.1%,劈裂抗拉强度平均下降33.0%;在冻融前期,普通混凝土与再生混凝土力学性能相差不大,但随着冻融次数的增加,二者性能均出现劣化且再生混凝土劣化程度大于普通混凝土,根据动弹性模量损失率建立的冻融损伤模型拟合精度更高,冻融损伤模型的建立可以直观清晰地反映再生混凝土宏观的力学性能变化。
通过改变冻融循环次数,研究了普通混凝土和粗骨料取代率100%的再生混凝土力学性能及抗冻性能的影响规律,以抗压强度损失率、质量损失率和动弹性模量损失率作为损伤变量建立冻融损伤模型,并针对内蒙地区对再生混凝土抗冻性进行寿命预测。研究结果表明:再生混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度与冻融循环次数呈反比关系,冻融循环每增加50次,抗压强度平均下降33.1%,劈裂抗拉强度平均下降33.0%;在冻融前期,普通混凝土与再生混凝土力学性能相差不大,但随着冻融次数的增加,二者性能均出现劣化且再生混凝土劣化程度大于普通混凝土,根据动弹性模量损失率建立的冻融损伤模型拟合精度更高,冻融损伤模型的建立可以直观清晰地反映再生混凝土宏观的力学性能变化。
2022, 52(5): 208-218.
doi: 10.13204/j.gyjzG21072405
摘要:
3D打印混凝土因具有无模化、智能化施工的显著优势,应用潜力巨大,已逐渐成为世界各地快速上升的研究热点。目前国内外研究人员已对其工作性能和力学性能展开了研究,前者主要包括流动性、可挤出性和建造性能,后者主要包括抗压强度、抗折强度和层间粘结强度。为此基于国内外3D打印混凝土的研究现状,首先对其工作性能和力学性能展开具体评述,着重介绍了现阶段对此采取的研究方法和获得的研究成果;然后概述了3D打印混凝土在性能研究和实际应用中存在的主要问题,同时针对其普遍存在的抗拉强度低和延性不足问题总结和分析了目前的解决方法,并指出未来的研究方向,有助于推动3D混凝土打印技术的研究和应用。
3D打印混凝土因具有无模化、智能化施工的显著优势,应用潜力巨大,已逐渐成为世界各地快速上升的研究热点。目前国内外研究人员已对其工作性能和力学性能展开了研究,前者主要包括流动性、可挤出性和建造性能,后者主要包括抗压强度、抗折强度和层间粘结强度。为此基于国内外3D打印混凝土的研究现状,首先对其工作性能和力学性能展开具体评述,着重介绍了现阶段对此采取的研究方法和获得的研究成果;然后概述了3D打印混凝土在性能研究和实际应用中存在的主要问题,同时针对其普遍存在的抗拉强度低和延性不足问题总结和分析了目前的解决方法,并指出未来的研究方向,有助于推动3D混凝土打印技术的研究和应用。
2022, 52(5): 219-225.
doi: 10.13204/j.gyjzG21062704
摘要:
层析技术是一种桥梁无损检测的新兴技术,但是传统层析反演使用矩形网格来剖分模型,并且需要大量的检波设备来确保精确度。为改善桥梁层析检测的效果,在反演中引入了菲涅尔带技术,增大反演射线的覆盖范围,改善了检波设备不足导致的射线稀疏问题;利用时差法,提高了初至数据的准确性,减小了初至拾取误差在小尺度测量中的影响。此外使用了三角网格对桥梁模型进行剖分,比起矩形网格能够更好地贴合边缘不规则的桥梁模型。模型试算和实际测量的结果表明:菲涅尔带方法可以较好地反演出速度异常区的位置、形状和大小;对有拾取误差的数据使用时差法处理后,反演结果接近于准确数据的反演结果;该算法提升了反演的准确性,可以有效运用于桥梁检测项目中。
层析技术是一种桥梁无损检测的新兴技术,但是传统层析反演使用矩形网格来剖分模型,并且需要大量的检波设备来确保精确度。为改善桥梁层析检测的效果,在反演中引入了菲涅尔带技术,增大反演射线的覆盖范围,改善了检波设备不足导致的射线稀疏问题;利用时差法,提高了初至数据的准确性,减小了初至拾取误差在小尺度测量中的影响。此外使用了三角网格对桥梁模型进行剖分,比起矩形网格能够更好地贴合边缘不规则的桥梁模型。模型试算和实际测量的结果表明:菲涅尔带方法可以较好地反演出速度异常区的位置、形状和大小;对有拾取误差的数据使用时差法处理后,反演结果接近于准确数据的反演结果;该算法提升了反演的准确性,可以有效运用于桥梁检测项目中。
