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2007年  第37卷  第9期

大型复杂钢结构施工新技术
大型复杂钢结构施工力学问题及分析方法
郭彦林, 刘学武
2007, 37(9): 1-8. doi: 10.13204/j.gyjz200709001
摘要:
结构施工过程的力学分析属于施工力学的范畴,是力学理论与土木工程实践相结合而交汇发展起来的新型交叉学科,主要特征在于研究对象的几何参数、物理参数、边界参数,是时间的函数,是耦合时间与空间的四维力学问题。施工过程路径和时间效应直接影响施工阶段及使用阶段结构的受力性能。现代大型项目的建设要求设计人员须对结构的施工过程进行分析,同时施工人员须预测和控制施工过程中结构内力和变形的发展和变化,以保证施工过程中结构的安全性以及竣工状态结构的内力和位形满足设计要求。通过对大型复杂钢结构施工过程中表现出的诸多亟待解决的施工力学问题及其求解思路与分析方法的探讨,为施工力学学科的研究与发展奠定一定的基础。
钢结构施工变形预调值及分析方法
刘学武, 郭彦林
2007, 37(9): 9-15. doi: 10.13204/j.gyjz200709002
摘要:
一般情况下钢结构的设计位形只是施工的目标位形,不能作为确定构件加工和安装位形的直接依据。为保证施工的顺利进行以及竣工时结构的位形满足设计要求,施工过程中需对结构设置变形预调值。介绍了钢结构施工变形预调值的概念,构造了钢结构施工变形预调值计算的一般迭代法、正装迭代法、倒拆迭代法和分阶段综合迭代法。其中,一般迭代法可用来计算采用满堂脚手架法施工的钢结构变形预调值。正装迭代法可用来计算各种施工方法下钢结构的变形预调值,但当结构复杂杆件比较多时,分析过程中常出现算法不收敛的问题。倒拆迭代法收敛性高,但计算工作量较大。分阶段综合迭代法可以用来计算闭环复杂结构的变形预调值,克服迭代不收敛问题,其计算工作量较小。
CCTV新台址主楼钢结构施工变形预调值计算的分阶段综合迭代法
郭彦林, 刘学武, 刘禄宇, 张庆林
2007, 37(9): 16-21. doi: 10.13204/j.gyjz200709003
摘要:
CCTV新台址主楼两塔楼双向倾斜6,顶部通过L形大悬臂相连,整体结构形成一个不规则的空间门式结构体系,具有塔楼倾斜、空间连体及大悬臂的构成特点。主楼钢结构安装采用无支撑胎架的施工方案,悬臂段合拢前两塔楼不断地向倾斜方向内侧独立变形,合拢后二者相互支撑,协调变形。施工过程中必须对两塔楼及大悬臂结构和构件的安装位形设置预调值,使其施工完成后的结构位形满足设计位形或目标位形的要求,否则成型位形将不满足设计及施工要求,甚至会导致大悬臂结构无法顺利安装。针对CCTV新台址主楼,提出一种精确计算其钢结构施工变形预调值的分析方法分阶段综合迭代法。分析给出了结构在施工过程中的变形预调值,作为实际结构施工及安装的重要定位依据。
CCTV新台址主楼施工过程结构内力和变形分析
刘学武, 郭彦林, 张庆林, 刘禄宇
2007, 37(9): 22-29. doi: 10.13204/j.gyjz200709004
摘要:
CCTV新台址主楼具有塔楼倾斜、空间连体及大悬臂的构成特点。施工过程中路径效应对建造过程中以及竣工时结构内力和变形的影响较大,与一次成型下的分析结果存在较大差别,需在结构设计中加以考虑。同时需采取合理的施工方法和措施,以保证施工过程中结构的安全性以及竣工时结构的内力和变形满足设计要求。为此,建立CCTV新台址主楼施工过程分析的有限元模型,对其进行施工全过程跟踪模拟分析,给出施工过程结构的内力发展和变形变化的过程,供设计和施工参考。
CCTV新台址主楼地基与基础的建模及参数取值研究
田广宇, 郭彦林, 刘学武
2007, 37(9): 30-34,108. doi: 10.13204/j.gyjz200709005
摘要:
CCTV新台址主楼的特殊造型设计使得施工过程结构的变形发展异常复杂。在施工过程中,上部结构除了在自身荷载作用下产生变形外,还会随着地基沉降而发生变形。针对该主楼结构含基础的一体化建模,对地基部分考虑群桩效应的建模方法以及参数取值给予介绍,并对施工过程结构的变形进行分析,其结果为评价两塔楼水平变形以及大悬臂的垂直变位提供了依据。
首都国际机场A380机库屋盖整体提升一体化建模分析
郭彦林, 王永海, 刘学武, 游大江
2007, 37(9): 35-40,15. doi: 10.13204/j.gyjz200709006
摘要:
介绍首都国际机场A380机库屋盖整体提升方案,深入剖析屋盖提升过程中的力学问题,提出基于一体化模型的提升全过程分析方法。该方法综合考虑拼装胎架、提升结构、提升塔架以及提升索四者之间的相互作用,考虑风荷载及温度变化的影响。对A380机库整体提升的全过程起提、提升、合拢、落架进行跟踪分析,给出施工过程中提升屋盖、提升塔架以及提升索内力和变形的变化情况,分析结果可为工程的顺利实施提供技术支持。
哈尔滨国际会展体育中心大跨张弦桁架结构的安装技术
黄明鑫, 钱卫军, 黄开龙, 陈冰, 茆诚
2007, 37(9): 41-44. doi: 10.13204/j.gyjz200709007
摘要:
对哈尔滨国际会展体育中心大跨张弦桁架结构的工程安装实践进行介绍,详细阐述该工程实施中的详细安装技术,包括主体钢屋盖的安装方法与流程、大跨度和大重量张弦桁架拼装与整体吊装技术、支座不等标高液压同步牵引滑移技术、预应力拉索安装与张拉过程分析技术等。这些技术的成功应用可为今后钢结构的安装提供参照和借鉴。
住宅部件化发展与住宅设计
孙志坚
2007, 37(9): 45-47. doi: 10.13204/j.gyjz200709008
摘要:
日本住宅部件化的发展在很大程度上解决了住宅多样化和标准化之间的矛盾,提高了住宅产业的工业化水平。通过对日本住宅在各住宅发展阶段部件化发展的目的、方式及问题的分析,明确了住宅部件化发展的作用,初步分析了住宅部件化高度发展对建筑师设计工作的影响。
住宅设计的多样化对应手法——日本从住宅标准设计到支撑体住宅
孙志坚
2007, 37(9): 48-50,72. doi: 10.13204/j.gyjz200709009
摘要:
分析了日本住宅设计中居住要求多样化的设计对应手法,阐明支撑体住宅是实现住宅多样化对应的一种有效手法,并通过对支撑体住宅的典型实例NEXT21的分析,进一步明确了住宅支撑体与填充体的区分条件,明确了住宅支撑体设计的问题与课题。
沈阳工业建筑遗产保护与利用
王肖宇, 陈伯超, 张艳锋
2007, 37(9): 51-54. doi: 10.13204/j.gyjz200709010
摘要:
工业建筑遗产的保护与利用越来越受到大家的关注。作为历史名城的沈阳有着大量的工业建筑遗产,这些宝贵的遗产正面临着破坏。抢救工业建筑遗产,已是刻不容缓。通过对沈阳工业建筑遗产概况和特征的介绍,提出保护与利用工业建筑遗产的具体措施和方法。希望加大人们保护工业建筑遗产的力度,为沈阳乃至全国的工业建筑遗产提供一些参考和启示。
基地环境特征的建筑表达——河南大学新校区研究生综合楼群创作
许继清
2007, 37(9): 55-56,61. doi: 10.13204/j.gyjz200709011
摘要:
通过河南大学新校区研究生综合楼群的建筑创作,探讨基地环境特征的内部自然要素和周边环境限制要素在建筑群体设计中的作用。
再生混凝土无腹筋梁抗剪性能试验研究
张雷顺, 张晓磊, 闫国新
2007, 37(9): 57-61. doi: 10.13204/j.gyjz200709012
摘要:
通过13根再生混凝土梁与普通混凝土梁的对比试验,对再生粗骨料取代率、剪跨比等因素对再生混凝土梁斜截面受力和变形性能的影响进行探讨。试验结果表明:再生混凝土梁比普通混凝土梁变形和斜裂缝宽度稍大;随着再生粗骨料取代率的增加,再生混凝土梁的抗剪承载力略有下降的趋势;随着剪跨比的增加,抗剪承载力减小。根据13根再生混凝土梁的剪切破坏结果,依据极限平衡理论,提出再生混凝土梁受剪承载力的计算公式。
上海科维大厦结构动力模态测试分析
贾水钟, 楼梦麟
2007, 37(9): 62-65. doi: 10.13204/j.gyjz200709013
摘要:
结合上海科维大厦结构动力模态测试分析的工程实例,针对测试数据的现场布点、采集、时域到频域的转换过程进行简要阐述。对测试数据中判别出的结构低阶自振频率与有限元计算结果进行对比,分析误差的合理原因。重点就计算模型中需要修正的参数进行探讨,以供类似的工程设计参考。
配重不足时结构试验模型与原型的相似关系
王刚, 王琼梅
2007, 37(9): 66-68. doi: 10.13204/j.gyjz200709014
摘要:
采用量纲分析法,推导在配重不足条件下模型和原型的相似关系。通过对一个1/2.8和一个1/3.0剪力墙模型试验结果的分析,验证相似关系的正确性,并对配重不足时一些物理量的偏差进行讨论,提出修正方法。
新型节能复合墙体保温性能及连接构造研究
姚谦峰, 张旭峰, 魏晓
2007, 37(9): 69-72. doi: 10.13204/j.gyjz200709015
摘要:
新型节能复合墙体结构是一种轻质、高强、节能、抗震的建筑结构新体系,它主要由新型节能复合墙板、楼板及隐形框架装配整浇而成。结合课题组的前期研究成果,阐述了节能复合墙体结构的受力特点;研究了复合外墙板传热、保温机理,提出了外墙板的局部热桥处理和结构整体外保温处理相结合的工艺方法;最后就本结构体系中各受力构件之间的水平及竖向连接问题进行了探讨。
压弯构件恢复力模型骨架曲线的研究
赵忠虎, 张国庆
2007, 37(9): 73-76. doi: 10.13204/j.gyjz200709016
摘要:
恢复力模型选择是结构抗震中一个很重要的问题。将截面的内力与变形看作广义的应力与应变,运用塑性位势理论、流动法则、强化模型和混凝土屈服准则,从理论上推导出压弯构件力和变形之间的关系,即恢复力模型的骨架曲线。结合建筑规范得到方程需要的参数。经验证本文模型和试验能够较好地吻合。
振动荷载对厦门地区红黏土抗剪强度影响的试验与分析
胡华, 顾恒星, 俞登荣
2007, 37(9): 77-79,88. doi: 10.13204/j.gyjz200709017
摘要:
以厦门某建筑工地红黏土为试样,进行振动荷载作用前、后三轴剪切对比试验。通过对试验数据的分析,对振动荷载对试样的黏聚力、内摩擦角、抗剪强度方程、抵抗侧向变形能力等的影响特性进行研究。研究结果显示,在其他试验条件相同的情况下,经振动荷载作用后的红黏土试样黏聚力降低51.72%,内摩擦角减少50%,抗剪强度线向下显著偏移,表明振动荷载不利于红黏土的稳定和承载。研究结论对防治岩土工程和地质灾害等具有一定的理论和现实意义。
偏心荷载下双层饱和黏土地基承载特性
詹云刚, 袁凡凡, 栾茂田
2007, 37(9): 80-83. doi: 10.13204/j.gyjz200709018
摘要:
在海洋与近海工程中,海洋建筑物地基受到水平荷载、竖向荷载和弯矩荷载的共同作用,地基土体非均质成层分布。因而,复合加载模式下层状地基的极限承载力与破坏机理研究是海洋工程设计的关键问题。针对竖向荷载(V)和弯矩荷载(M)共同作用下双层饱和黏土地基的极限承载力与破坏机理进行有限元分析。土体采用理想弹塑性模型,屈服准则为Mohr-Coulomb准则;基础与地基间假定切向完全黏结、竖向可分离。通过有限元计算,得到双层地基在V-M荷载空间的破坏(极限)荷载包络线,归纳得出地基的破坏模式。计算结果表明,双层地基的破坏包络线随着上层土体的厚度与基础宽度比值、上下土层的抗剪强度指标比值的增大而不断扩大,最终达到一个稳定值;在V-M复合加载条件下,地基可能发生深层整体剪切破坏或浅层局部剪切破坏。
抗滑桩计算的确定性计算模型
杨涛, 周德培, 冯君
2007, 37(9): 84-88. doi: 10.13204/j.gyjz200709019
摘要:
现有抗滑桩力学计算模型中锚固段采用弹性地基梁,滑坡推力的大小通过计算确定,这二者都是确定的,而滑坡推力的分布形式则采用某种理想形式,包含较多的不确定因素。以定点剪出稳定性核算为基础,提出滑坡推力分布形式分析计算方法,该法假定自指定点剪出的潜在滑面由坡体中通过指定剪出点的圆弧滑面或部分原滑坡滑面与圆弧面组合而成,按照反力法计算设计滑坡推力,桩前土体考虑设计安全系数并按照相同的方法确定抗力。获得全桩若干点处的计算结果以后,可以得到相邻两点间的坡体压力增量,据此按照自上而下的次序确定桩身坡体压力的分布形式。在此基础上建立的抗滑桩计算模型,各种条件皆可通过计算确定,为一种确定性计算模型。
试件获取方法对RCM混凝土氯离子扩散试验结果的影响
吴朝晖, 李跃明, 干伟忠
2007, 37(9): 89-92,29. doi: 10.13204/j.gyjz200709020
摘要:
对比试验表明,混凝土实体试验芯样试件获取方法会对RCM混凝土氯离子扩散系数试验结果产生一定的影响,鉴于此,对产生影响的原因进行分析,并提出合理的RCM试验芯样试件的获取方法。
用高性能灌浆剂配制灌浆材料的性能与工程应用研究
郭蕾, 鲁统卫, 谷强, 刘志国
2007, 37(9): 93-96. doi: 10.13204/j.gyjz200709021
摘要:
对高性能灌浆剂以及用灌浆剂配制的灌浆材料的性能展开研究,试验证明,利用P.O 52.5R(或P.O 42.5R)水泥、河砂、细石,掺加所开发的灌浆剂,配制出的灌浆材料技术性能优异,施工方便,成本低廉。可以根据实际情况配制灌浆材料以满足不同工程的需要,该产品已在几十项工程中得到了应用。
路面橡胶集料混凝土抗折强度的试验研究
杨林虎, 朱涵, 王庆余
2007, 37(9): 97-100,112. doi: 10.13204/j.gyjz200709022
摘要:
橡胶集料混凝土作为一种新型混凝土材料具有极好的抗裂性能,良好的抗冲击载荷和能量耗散能力,作新型的路面材料非常适用。通过对掺入较高比例的橡胶集料混凝土(最高可达150kg/m3)的抗折试验,分析了橡胶集料混凝土抗折强度的主要影响因素,建立抗折强度的经验公式,并对公式的合理性进行验证。然后对橡胶集料混凝土的抗折强度与抗压强度之间的相关关系进行讨论。
锈蚀钢筋疲劳后静力力学性能试验研究
易伟建, 孙晓东
2007, 37(9): 101-103. doi: 10.13204/j.gyjz200709023
摘要:
通过对疲劳试验后的锈蚀钢筋混凝土梁中锈蚀钢筋的静力拉伸试验,获取相应锈蚀钢筋的力学性能参数,经分析得到钢筋锈蚀率与疲劳寿命和名义屈服强度之间的定性关系以及钢筋静力力学性能随疲劳应力幅和锈蚀率的变化规律。
鉴定·加固·改造
FRP加固木结构的研究进展
许清风, 朱雷
2007, 37(9): 104-108. doi: 10.13204/j.gyjz200709024
摘要:
通过对已有FRP加固木结构研究的总结,分析FRP加固木梁受弯承载力、受剪承载力,木柱受压承载力、徐变性能、延性性能的研究成果,并指出需进一步研究的重点。
降低CFRP板加固梁界面应力集中方法的研究
邓军, 黄培彦
2007, 37(9): 109-112. doi: 10.13204/j.gyjz200709025
摘要:
粘接技术作为传统的焊接、铆接、螺栓连接等技术的替代已经被广泛地应用于土木工程中。为减少粘接层的应力集中,采用端部为楔形的CFRP板及保留板端溢出的胶水为工程中常用的方法。通过有限元对一般板端、板端楔形、板端反楔形及板端溢胶等情况进行了界面应力分析。结果显示,由于梁与胶层界面端部奇异点的影响,胶层底部和顶部的最大界面应力有很大差别;而板端溢胶能降低奇异点处的剪应力和正应力集中,并且使得应力的分布更平缓,这也造成板端溢胶情况的裂缝开展不在奇异点,而在溢出胶的斜面;板端正、反楔形均能降低应力集中,而反楔形的效果要好于正楔形;板端溢胶降低正应力的效果要好于板端楔形,但板端反楔形对降低剪应力的效果则要好于板端溢胶。这些结论与搭接头研究的结果一致,但加固梁的最大界面应力减小幅度要远小于搭接头。
某高层建筑加层钢框架柱脚节点的抗震构造
杨晓明, 周东明, 李海峰
2007, 37(9): 113-114,118. doi: 10.13204/j.gyjz200709026
摘要:
为保证加层钢框架结构的抗震性能以及新旧结构的整体性,钢框架柱脚节点能否达到设计要求是关键。目前常采用的节点构造抗震性能不足。分析了钢筋混凝土框架的钢加层柱脚节点的一般做法,提出了一种柱脚刚性连接构造,该构造能有效地提高柱脚节点的抗震性能。
砖石古塔抗震加固对策探讨
姚谦峰, 卢俊龙, 张荫
2007, 37(9): 115-118. doi: 10.13204/j.gyjz200709027
摘要:
砖石古塔为古代高层建筑的杰出代表,由于建造年代久远,大多数古塔都遭受过地震的破坏;为了对其进行有效的抗震保护,需要结合其震害形成机制,探讨相应的加固对策。以时程分析法,对国家级重点文物陕西西安兴教寺塔在水平和竖向地震共同作用下的地震反应进行分析。结合计算结果,分析其震害形成机制,并提出现存砖石古塔的抗震加固措施。
工程实录
以相邻基坑桩锚支护体系为支护背拉体系的某基坑的设计及监测
刘波, 陈国强, 杨松, 王力生, 李玉
2007, 37(9): 119-123. doi: 10.13204/j.gyjz200709028
摘要:
介绍与周边地下室相距较近的某24m深的基坑支护。通过利用相邻基坑的桩锚支护体系作为新基坑排桩支护的背拉结构体系,不仅可解决新基坑支护难题,也可大大节省工程造价。从基坑开挖到回填的整个施工过程中(10个月),对该基坑的桩顶位移、桩身钢筋应力及锚杆拉力进行监测,建立有效的基坑变形预警系统,以指导在基坑围护中采取积极有效的措施,保证基坑在桩背后消防水管意外漏水和台风暴雨等突发事件中的安全。
互动空间
某空间桁架结构的受力分析
韩振林
2007, 37(9): 124-125. doi: 10.13204/j.gyjz200709029
摘要:
一个空间管桁架, 请大家看看是否合理。由于建筑设计的要求, 结构上不允许加斜杆, 给空间结构设计带来难度。目前的设计是采用单向空间三角桁架受力方式, 通过下弦杆间连杆产生的拉力来抵消结构自重及受荷后所产生的水平及竖向变形。