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2019年 第49卷 第4期
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2019, 49(4): 1-7.
doi: 10.13204/j.gyjz201904001
摘要:
输电线路杆塔是一类典型的风敏感结构,准确估计输电塔上的风荷载显得尤为重要。体型系数是计算输电塔风荷载的重要参数,通过应用高频测力天平技术,以某1 000 k V输电线路为工程背景,设计制作了塔身和横担的刚性节段模型并进行了风洞试验,得到了作用在塔身和横担上的风荷载体型系数,并将试验结果与国内外相应的荷载设计标准进行比较,研究了角度风荷载的分配问题。研究结果表明:15°和75°是输电塔塔身的最不利风向角; 85°～90°是横担的最不利风向角。试验得到的塔身的体型系数比相应的荷载设计标准给出的值小,横担的试验值与国外相应的荷载设计标准值较接近,但比我国的大。因此,建议我国相应的荷载设计标准在计算角度风荷载时,适当放大横担的体型系数,并重新考虑最不利风向角的选取。
输电线路杆塔是一类典型的风敏感结构,准确估计输电塔上的风荷载显得尤为重要。体型系数是计算输电塔风荷载的重要参数,通过应用高频测力天平技术,以某1 000 k V输电线路为工程背景,设计制作了塔身和横担的刚性节段模型并进行了风洞试验,得到了作用在塔身和横担上的风荷载体型系数,并将试验结果与国内外相应的荷载设计标准进行比较,研究了角度风荷载的分配问题。研究结果表明:15°和75°是输电塔塔身的最不利风向角; 85°～90°是横担的最不利风向角。试验得到的塔身的体型系数比相应的荷载设计标准给出的值小,横担的试验值与国外相应的荷载设计标准值较接近,但比我国的大。因此,建议我国相应的荷载设计标准在计算角度风荷载时,适当放大横担的体型系数,并重新考虑最不利风向角的选取。
2019, 49(4): 8-14.
doi: 10.13204/j.gyjz201904002
摘要:
1100 kV长悬臂输电塔结构第一振型为扭转振型,结构的力学特征与传统输电铁塔有较大差异,其风致响应和风振系数具有研究意义。在论证DL/T 5154—2012《架空输电线路杆塔结构设计技术规定》忽略结构物外形、质量沿高度突变的影响,未能准确反映整塔风振系数的基础上,基于MATLAB采用线性滤波法中的自回归法对大气边界层的脉动风速进行了模拟,利用ABAQUS软件对该输电塔进行动力时程分析。根据结构的动力响应,计算输电塔结构塔身和横担部分的风振系数,并进行安全性验证。经分析可知:风振系数沿高度呈线性分布,但在横担附近存在较大突变,且沿长悬臂方向变化幅度不大。
1100 kV长悬臂输电塔结构第一振型为扭转振型,结构的力学特征与传统输电铁塔有较大差异,其风致响应和风振系数具有研究意义。在论证DL/T 5154—2012《架空输电线路杆塔结构设计技术规定》忽略结构物外形、质量沿高度突变的影响,未能准确反映整塔风振系数的基础上,基于MATLAB采用线性滤波法中的自回归法对大气边界层的脉动风速进行了模拟,利用ABAQUS软件对该输电塔进行动力时程分析。根据结构的动力响应,计算输电塔结构塔身和横担部分的风振系数,并进行安全性验证。经分析可知:风振系数沿高度呈线性分布,但在横担附近存在较大突变,且沿长悬臂方向变化幅度不大。
2019, 49(4): 15-20.
doi: 10.13204/j.gyjz201904003
摘要:
偶然荷载作用下,钢塔架连续倒塌是近年来钢结构领域研究的热点问题。通过采用显式动力分析方法对钢塔架的连续倒塌过程进行了数值模拟分析,考察关键杆件失效时的位移及结构倒塌过程中能量随时间的变化规律,再现钢塔架发生连续倒塌的动力过程,揭示了钢塔架倒塌的破坏机制。基于数值模拟分析结果,给出了不同杆件失效时位移-时间曲线与结构倒塌过程中能量-时间曲线,通过对比分析,给出了相关设计建议:在输电塔塔架结构设计时,应加强主杆件的设计,同时应避免截面突变,以提高结构的抗连续倒塌能力。
偶然荷载作用下,钢塔架连续倒塌是近年来钢结构领域研究的热点问题。通过采用显式动力分析方法对钢塔架的连续倒塌过程进行了数值模拟分析,考察关键杆件失效时的位移及结构倒塌过程中能量随时间的变化规律,再现钢塔架发生连续倒塌的动力过程,揭示了钢塔架倒塌的破坏机制。基于数值模拟分析结果,给出了不同杆件失效时位移-时间曲线与结构倒塌过程中能量-时间曲线,通过对比分析,给出了相关设计建议:在输电塔塔架结构设计时,应加强主杆件的设计,同时应避免截面突变,以提高结构的抗连续倒塌能力。
2019, 49(4): 21-25.
doi: 10.13204/j.gyjz201904004
摘要:
通过对不同规格、材质、螺栓端距、螺栓间距等情况下受拉角钢构件的承载力试验,研究块剪的破坏特征。结果表明:单排螺栓连接情况下块剪对构件受拉承载力起控制作用,必须验算块剪,特别是对于一些小规格构件,而双排螺栓连接构件一般可不验算块剪。同时通过试验结果与DL/T 5154—2012《架空输电线路杆塔结构设计技术规定》计算方法及其修正方法的计算结果的对比,推荐采用修正方法进行受拉角钢构件的块剪计算,其计算结果与试验结果更为相符,也更能有效提高构件的安全性能。
通过对不同规格、材质、螺栓端距、螺栓间距等情况下受拉角钢构件的承载力试验,研究块剪的破坏特征。结果表明:单排螺栓连接情况下块剪对构件受拉承载力起控制作用,必须验算块剪,特别是对于一些小规格构件,而双排螺栓连接构件一般可不验算块剪。同时通过试验结果与DL/T 5154—2012《架空输电线路杆塔结构设计技术规定》计算方法及其修正方法的计算结果的对比,推荐采用修正方法进行受拉角钢构件的块剪计算,其计算结果与试验结果更为相符,也更能有效提高构件的安全性能。
2019, 49(4): 26-31.
doi: 10.13204/j.gyjz201904005
摘要:
各国现行钢结构规范中,对螺栓连接钢管节点的极限承载力均未提及具体的构造措施及计算方法。通过对8个带加劲肋的螺栓连接钢管节点试件进行了单轴受压承载力试验研究,探讨了该类节点在单轴受压条件下的承载力-变形曲线和破坏模式,并对环板、主管及支管的应力-应变情况进行了分析。研究表明:仅通过单轴试验就推出所有破坏模式过于武断,建议限定说明,使其更合理;采用环板、十字连接板对支管与主管进行螺栓连接并设置加劲肋的钢管节点,其破坏模式为环板局部面外失稳,设置加劲肋能有效抑制整体的面外失稳;其次,加劲肋板贯穿主管可以提高节点的整体刚度和极限承载力,且施工方便,是值得采用的节点设计方法之一。
各国现行钢结构规范中,对螺栓连接钢管节点的极限承载力均未提及具体的构造措施及计算方法。通过对8个带加劲肋的螺栓连接钢管节点试件进行了单轴受压承载力试验研究,探讨了该类节点在单轴受压条件下的承载力-变形曲线和破坏模式,并对环板、主管及支管的应力-应变情况进行了分析。研究表明:仅通过单轴试验就推出所有破坏模式过于武断,建议限定说明,使其更合理;采用环板、十字连接板对支管与主管进行螺栓连接并设置加劲肋的钢管节点,其破坏模式为环板局部面外失稳,设置加劲肋能有效抑制整体的面外失稳;其次,加劲肋板贯穿主管可以提高节点的整体刚度和极限承载力,且施工方便,是值得采用的节点设计方法之一。
2019, 49(4): 32-36.
doi: 10.13204/j.gyjz201904006
摘要:
目前,在国内外钢结构及输电塔的设计标准中,均未涉及采用螺栓连接的无加劲肋钢管节点极限承载力的计算方法。针对4个无加劲肋的螺栓连接X型钢管节点试件,对其进行了单轴拉、压承载力试验研究,并对中国Q/GDW 391—2009《输电线路钢管塔构造设计规定》、日本JSTA-1995《输电线路钢管塔制作基准》的承载力计算结果与有限元计算结果进行比较。此外,对该类节点的破坏模式、荷载-变形关系及环板应力-应变关系进行了分析。结果表明:无加劲肋螺栓连接钢管节点在受拉、受压条件下的破坏模式为环板面外失稳,采用Q/GDW 391—2009计算的极限承载力偏保守,特别是在受拉条件下富裕度较大,而有限元计算结果显示出较好的一致性。
目前,在国内外钢结构及输电塔的设计标准中,均未涉及采用螺栓连接的无加劲肋钢管节点极限承载力的计算方法。针对4个无加劲肋的螺栓连接X型钢管节点试件,对其进行了单轴拉、压承载力试验研究,并对中国Q/GDW 391—2009《输电线路钢管塔构造设计规定》、日本JSTA-1995《输电线路钢管塔制作基准》的承载力计算结果与有限元计算结果进行比较。此外,对该类节点的破坏模式、荷载-变形关系及环板应力-应变关系进行了分析。结果表明:无加劲肋螺栓连接钢管节点在受拉、受压条件下的破坏模式为环板面外失稳,采用Q/GDW 391—2009计算的极限承载力偏保守,特别是在受拉条件下富裕度较大,而有限元计算结果显示出较好的一致性。
2019, 49(4): 37-43.
doi: 10.13204/j.gyjz201904007
摘要:
近年来我国沿海地区频繁发生台风等自然灾害,造成输电线路不同程度的受损。因此,研究输电塔原位加固方法,提高在役输电塔抗风承载能力,具有十分重要的研究意义和价值。对于输电塔薄弱杆件为斜材的情况,提出了采用T形组合角钢的加固方法,分别设计了构件试验与塔段试验进行验证。结果表明:采用该种方法可以有效提高输电塔刚度与承载能力,构件承载能力提高97. 06%,塔段抗侧向位移刚度提高24. 7%,塔段承载能力提高88. 7%,塔段的破坏方式发生变化,薄弱部位发生转移。
近年来我国沿海地区频繁发生台风等自然灾害,造成输电线路不同程度的受损。因此,研究输电塔原位加固方法,提高在役输电塔抗风承载能力,具有十分重要的研究意义和价值。对于输电塔薄弱杆件为斜材的情况,提出了采用T形组合角钢的加固方法,分别设计了构件试验与塔段试验进行验证。结果表明:采用该种方法可以有效提高输电塔刚度与承载能力,构件承载能力提高97. 06%,塔段抗侧向位移刚度提高24. 7%,塔段承载能力提高88. 7%,塔段的破坏方式发生变化,薄弱部位发生转移。
2019, 49(4): 44-51.
doi: 10.13204/j.gyjz201904008
摘要:
目前输电铁塔工程开始采用十二颗地脚螺栓塔脚节点,此类节点的设计尚无国家标准可依,且研究较少。通过研究塔脚节点的受力机制和传力路径,提出了反映螺栓荷载分配的系数k(螺栓荷载比)及十二颗地脚螺栓塔脚节点设计方法。为验证该系数和方法的正确性,建立了十二颗地脚螺栓塔脚节点的有限元模型并进行不同荷载条件的上拔计算,对结果进行了分析;同时也对k进行了参数分析以验证其通用性。计算结果表明:该方法设计的塔脚节点具有更好的安全性与经济性,提出的螺栓荷载比k具有较好的通用性。
目前输电铁塔工程开始采用十二颗地脚螺栓塔脚节点,此类节点的设计尚无国家标准可依,且研究较少。通过研究塔脚节点的受力机制和传力路径,提出了反映螺栓荷载分配的系数k(螺栓荷载比)及十二颗地脚螺栓塔脚节点设计方法。为验证该系数和方法的正确性,建立了十二颗地脚螺栓塔脚节点的有限元模型并进行不同荷载条件的上拔计算,对结果进行了分析;同时也对k进行了参数分析以验证其通用性。计算结果表明:该方法设计的塔脚节点具有更好的安全性与经济性,提出的螺栓荷载比k具有较好的通用性。
2019, 49(4): 52-57.
doi: 10.13204/j.gyjz201904009
摘要:
对《预应力混凝土管桩图集》中的管桩与承台的接桩节点进行了改进,提出了取消填芯混凝土、将锚固钢筋安装于端板并增设下锚钢筋的接桩节点形式。利用数值模型验证了上锚钢筋与下锚钢筋的作用及接桩节点的抗拔承载力。计算结果表明:所提出的上锚钢筋布置方案是合理的,提出的下锚钢筋可以延缓管桩端部的开裂,取消填芯混凝土的接桩节点具有充足的抗拔承载力。
对《预应力混凝土管桩图集》中的管桩与承台的接桩节点进行了改进,提出了取消填芯混凝土、将锚固钢筋安装于端板并增设下锚钢筋的接桩节点形式。利用数值模型验证了上锚钢筋与下锚钢筋的作用及接桩节点的抗拔承载力。计算结果表明:所提出的上锚钢筋布置方案是合理的,提出的下锚钢筋可以延缓管桩端部的开裂,取消填芯混凝土的接桩节点具有充足的抗拔承载力。
2019, 49(4): 58-63.
doi: 10.13204/j.gyjz201904010
摘要:
针对架空输电线路工程杆塔基础的荷载特点和软土地区的特殊地质条件,开展了微型沉井基础在上拔、下压、水平、上拔与水平联合荷载工况下的承载特性真型试验研究,将得到的微型沉井基础极限承载力与理论设计值进行了对比分析,两者结果比较接近,表明相关理论计算公式和参数取值是可行的,分析结果验证了微型沉井基础设计选型的合理性和可靠性。
针对架空输电线路工程杆塔基础的荷载特点和软土地区的特殊地质条件,开展了微型沉井基础在上拔、下压、水平、上拔与水平联合荷载工况下的承载特性真型试验研究,将得到的微型沉井基础极限承载力与理论设计值进行了对比分析,两者结果比较接近,表明相关理论计算公式和参数取值是可行的,分析结果验证了微型沉井基础设计选型的合理性和可靠性。
2019, 49(4): 64-68.
doi: 10.13204/j.gyjz201904011
摘要:
通过分析理查德·巴克敏斯特·富勒(Richard Buckminster Fuller,简称富勒)的三个建筑原型:测地线穹隆(Geodesic Dome)、戴美克森氏装配式住宅(Dymaxion House)、张力球(Tensegrity Sphere),展现富勒的设计系统观:通过建立新的设计科学研究系统来推进设计创新的产出。同时,这三个建筑原型也是富勒留给我们继续探索建筑学未来性的三座桥梁,通过这三个原型可以探索建筑学领域更多的可能性,从而扩充建筑理论的边界。
通过分析理查德·巴克敏斯特·富勒(Richard Buckminster Fuller,简称富勒)的三个建筑原型:测地线穹隆(Geodesic Dome)、戴美克森氏装配式住宅(Dymaxion House)、张力球(Tensegrity Sphere),展现富勒的设计系统观:通过建立新的设计科学研究系统来推进设计创新的产出。同时,这三个建筑原型也是富勒留给我们继续探索建筑学未来性的三座桥梁,通过这三个原型可以探索建筑学领域更多的可能性,从而扩充建筑理论的边界。
2019, 49(4): 69-75.
doi: 10.13204/j.gyjz201904012
摘要:
建筑作为城市最重要的组成部分,它们的成长驱动着城市的进步,而城市中既有的旧工业建筑因其特定功能而滞后于城市发展,它的更新是由城市公共需求所驱动的。建筑表皮作为连接城市公共空间与建筑内部空间的媒介,在很大程度上影响着旧工业建筑更新的效果,表皮更新是建筑全生命周期内的重要维护,能很好地连接城市的现在与建筑的过去。基于透明性理论与建筑表皮之间的关系,从物理透明和现象透明两个层面探讨旧工业建筑的表皮更新,并结合案例研究,提出从材料特性、建构形式、新旧共存、原真修复着手的4个旧工业建筑表皮更新基本策略。
建筑作为城市最重要的组成部分,它们的成长驱动着城市的进步,而城市中既有的旧工业建筑因其特定功能而滞后于城市发展,它的更新是由城市公共需求所驱动的。建筑表皮作为连接城市公共空间与建筑内部空间的媒介,在很大程度上影响着旧工业建筑更新的效果,表皮更新是建筑全生命周期内的重要维护,能很好地连接城市的现在与建筑的过去。基于透明性理论与建筑表皮之间的关系,从物理透明和现象透明两个层面探讨旧工业建筑的表皮更新,并结合案例研究,提出从材料特性、建构形式、新旧共存、原真修复着手的4个旧工业建筑表皮更新基本策略。
2019, 49(4): 76-80.
doi: 10.13204/j.gyjz201904013
摘要:
通过对洛阳市涧西区2号街坊的工业发展背景和特征进行分析,按照工业遗产评价标准,从历史价值、文化价值、科学价值、艺术价值和社会价值等方面的影响因子对其进行价值评估;针对工业类历史文化街区2号街坊的法定身份,提出活态保护、宜人街区塑造、生态低碳利用等策略,深入研究工业遗产类历史街区更新设计。
通过对洛阳市涧西区2号街坊的工业发展背景和特征进行分析,按照工业遗产评价标准,从历史价值、文化价值、科学价值、艺术价值和社会价值等方面的影响因子对其进行价值评估;针对工业类历史文化街区2号街坊的法定身份,提出活态保护、宜人街区塑造、生态低碳利用等策略,深入研究工业遗产类历史街区更新设计。
2019, 49(4): 81-87.
doi: 10.13204/j.gyjz201904014
摘要:
采用普通无缝钢管为基本材料,设计了一种内部有螺纹或浮锈的新型钢筋连接用半灌浆套筒。通过12 mm钢筋灌浆套筒连接接头的力学性能试验,研究接头在静力拉伸、往复荷载下的承载能力。由试验结果得出:所有试件都是在套筒外的钢筋处产生颈缩或拉断,证明两种内部处理的连接都可靠。依据试验结果,采用ABAQUS有限元软件进行了接头静力拉伸模拟分析,通过对比得到了计算精度较好且单元数目适中的套筒接头建模方法,此方法中灌浆料、钢筋和钢管套筒分别采用C3D8、B31、S4单元建立,模拟结果与试验值吻合较好。因此,建议在进行此类型接头性能分析时可以选用这种建模方法。
采用普通无缝钢管为基本材料,设计了一种内部有螺纹或浮锈的新型钢筋连接用半灌浆套筒。通过12 mm钢筋灌浆套筒连接接头的力学性能试验,研究接头在静力拉伸、往复荷载下的承载能力。由试验结果得出:所有试件都是在套筒外的钢筋处产生颈缩或拉断,证明两种内部处理的连接都可靠。依据试验结果,采用ABAQUS有限元软件进行了接头静力拉伸模拟分析,通过对比得到了计算精度较好且单元数目适中的套筒接头建模方法,此方法中灌浆料、钢筋和钢管套筒分别采用C3D8、B31、S4单元建立,模拟结果与试验值吻合较好。因此,建议在进行此类型接头性能分析时可以选用这种建模方法。
2019, 49(4): 88-94.
doi: 10.13204/j.gyjz201904015
摘要:
通过24个高强耐蚀钢筋与普通混凝土黏结锚固试验,分析了混凝土抗拉强度、锚固长度、配箍率、保护层厚度及钢筋直径对其黏结性能的影响,拟合了新型钢筋混凝土黏结锚固强度公式。结果表明:该种新型钢筋混凝土与普通钢筋混凝土的黏结锚固性能及影响因素基本相同;但是由于钢筋外形参数的改变使得其黏结强度高于普通钢筋;同时运用中心点法对该种高强耐蚀钢筋混凝土进行了临界锚固长度可靠度分析,为该新型钢筋临界锚固长度提供建议。
通过24个高强耐蚀钢筋与普通混凝土黏结锚固试验,分析了混凝土抗拉强度、锚固长度、配箍率、保护层厚度及钢筋直径对其黏结性能的影响,拟合了新型钢筋混凝土黏结锚固强度公式。结果表明:该种新型钢筋混凝土与普通钢筋混凝土的黏结锚固性能及影响因素基本相同;但是由于钢筋外形参数的改变使得其黏结强度高于普通钢筋;同时运用中心点法对该种高强耐蚀钢筋混凝土进行了临界锚固长度可靠度分析,为该新型钢筋临界锚固长度提供建议。
2019, 49(4): 95-100.
doi: 10.13204/j.gyjz201904016
摘要:
采用考虑基本变量概率分布类型的一次二阶矩方法,对GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》、ACI 318-14《混凝结构建筑规范要求和说明》和EN 1992-1-1∶2004《混凝土结构的设计》中钢筋混凝土梁受剪承载力计算式进行可靠度分析比较,结果表明:对于剪跨比不小于2. 0的集中荷载作用下有腹筋梁受剪承载力,GB 50010—2010算式的可靠指标最大且能满足GB 50068—2001《建筑结构可靠度设计统一标准》的要求,而EN 1992-1-1∶2004算式的可靠指标低于目标可靠指标。对于均布荷载作用下有腹筋梁的受剪承载力,几部标准算式的可靠指标都明显高于目标可靠指标。
采用考虑基本变量概率分布类型的一次二阶矩方法,对GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》、ACI 318-14《混凝结构建筑规范要求和说明》和EN 1992-1-1∶2004《混凝土结构的设计》中钢筋混凝土梁受剪承载力计算式进行可靠度分析比较,结果表明:对于剪跨比不小于2. 0的集中荷载作用下有腹筋梁受剪承载力,GB 50010—2010算式的可靠指标最大且能满足GB 50068—2001《建筑结构可靠度设计统一标准》的要求,而EN 1992-1-1∶2004算式的可靠指标低于目标可靠指标。对于均布荷载作用下有腹筋梁的受剪承载力,几部标准算式的可靠指标都明显高于目标可靠指标。
2019, 49(4): 101-107.
doi: 10.13204/j.gyjz201904017
摘要:
为研究加气摇摆减震节点连接下混凝土单元体外墙板的抗震性能,检验不同类型板缝嵌缝材料和外墙装饰面在地震作用下的变形状况,对一榀加气混凝土单元体内嵌外墙板进行拟静力试验。单元体板缝分别采用4种不同的嵌缝材料,饰面分别采用3种不同的施工工艺。试验结果表明:单元体外墙板可以提高围护结构的整体性,减小单个加气混凝土条板间的相对位移;摇摆减震节点能有效减小单元体外墙板在地震时的变形,降低围护结构受到的地震损伤;单元体外墙板和摇摆减震节点的结合,可以提高此类围护结构的抗震性能,保证墙体嵌缝材料和饰面在设防烈度地震作用下不裂。
为研究加气摇摆减震节点连接下混凝土单元体外墙板的抗震性能,检验不同类型板缝嵌缝材料和外墙装饰面在地震作用下的变形状况,对一榀加气混凝土单元体内嵌外墙板进行拟静力试验。单元体板缝分别采用4种不同的嵌缝材料,饰面分别采用3种不同的施工工艺。试验结果表明:单元体外墙板可以提高围护结构的整体性,减小单个加气混凝土条板间的相对位移;摇摆减震节点能有效减小单元体外墙板在地震时的变形,降低围护结构受到的地震损伤;单元体外墙板和摇摆减震节点的结合,可以提高此类围护结构的抗震性能,保证墙体嵌缝材料和饰面在设防烈度地震作用下不裂。
2019, 49(4): 108-113.
doi: 10.13204/j.gyjz201904018
摘要:
为了使木桁架能用作大截面木梁,在木桁架两侧采用定向结构刨花板(OSB)来增强木桁架。增强型木桁架的抗弯承载性能试验表明:采用OSB增强木桁架能有效提高其抗弯承载能力;采用OSB,通过螺纹钉连接及联合胶结方式补强木桁架,结合牢靠,有较好的协同性及整体稳定性,其初始抗弯刚度及抗弯极限荷载分别提高203. 20%、234. 39%;增强型木桁架截面宽度对极限抗弯荷载及初始抗弯刚度贡献较小;增强型木桁架相比传统普通齿板连接木桁架,连接方式简单、木材用料少、不需齿板辊压机械、便于现场施工,可应用于木结构工程。
为了使木桁架能用作大截面木梁,在木桁架两侧采用定向结构刨花板(OSB)来增强木桁架。增强型木桁架的抗弯承载性能试验表明:采用OSB增强木桁架能有效提高其抗弯承载能力;采用OSB,通过螺纹钉连接及联合胶结方式补强木桁架,结合牢靠,有较好的协同性及整体稳定性,其初始抗弯刚度及抗弯极限荷载分别提高203. 20%、234. 39%;增强型木桁架截面宽度对极限抗弯荷载及初始抗弯刚度贡献较小;增强型木桁架相比传统普通齿板连接木桁架,连接方式简单、木材用料少、不需齿板辊压机械、便于现场施工,可应用于木结构工程。
2019, 49(4): 121-126.
doi: 10.13204/j.gyjz201904020
摘要:
衡重式桩板挡墙利用减荷板的减荷作用,减小了挡墙下部的土压力,改善了结构的受力状态,优化了挡墙的内力分布。从模型材料的选取、模型结构和尺寸的确定、模型加载和测量系统的布置等方面设计了相似比为7∶1的试验模型,对比分析不同减荷板宽度与埋深以及有、无减荷板时挡墙上土压力的测试数据,结果表明:1)减荷板对挡墙主动区土压力具有显著的减荷效应,减荷板埋深附近减荷程度最为明显; 2)减荷板对桩前上部(0～0. 5L,L为桩长)被动区土压力具有明显的减荷效应,最大减荷超过一半,对桩前下部(0. 7～0. 88) L至桩底被动区土压力不产生减荷效应; 3)相同板埋深时,主动区土压力合力的减荷比随板宽的变化发生较大变化,被动区土压力合力的减荷比随板宽的变化呈波状变化; 0. 6 m板宽时,两者减荷比均达到最大,试验最佳板宽取0. 6 m,板宽有上限值; 4)相同板宽条件下,板埋深0. 9 m时,主动区土压力合力的减荷比最大;最佳板宽条件下,板埋深0. 9 m时,被动区土压力合力的减荷比最大,减荷板最佳板埋深取0. 9 m。
衡重式桩板挡墙利用减荷板的减荷作用,减小了挡墙下部的土压力,改善了结构的受力状态,优化了挡墙的内力分布。从模型材料的选取、模型结构和尺寸的确定、模型加载和测量系统的布置等方面设计了相似比为7∶1的试验模型,对比分析不同减荷板宽度与埋深以及有、无减荷板时挡墙上土压力的测试数据,结果表明:1)减荷板对挡墙主动区土压力具有显著的减荷效应,减荷板埋深附近减荷程度最为明显; 2)减荷板对桩前上部(0～0. 5L,L为桩长)被动区土压力具有明显的减荷效应,最大减荷超过一半,对桩前下部(0. 7～0. 88) L至桩底被动区土压力不产生减荷效应; 3)相同板埋深时,主动区土压力合力的减荷比随板宽的变化发生较大变化,被动区土压力合力的减荷比随板宽的变化呈波状变化; 0. 6 m板宽时,两者减荷比均达到最大,试验最佳板宽取0. 6 m,板宽有上限值; 4)相同板宽条件下,板埋深0. 9 m时,主动区土压力合力的减荷比最大;最佳板宽条件下,板埋深0. 9 m时,被动区土压力合力的减荷比最大,减荷板最佳板埋深取0. 9 m。
2019, 49(4): 127-136.
doi: 10.13204/j.gyjz201904021
摘要:
将孔周围的土体应力分布分为两个区域,结合陇东非饱和黄土黏聚力与基质吸力的关系,在弹性区采用小变形理论,在塑性区采用大变形理论和一般强度准则。考虑大变形与排水条件,根据应力平衡方程、应力-应变连续边界条件推导出非饱和黄土扩孔问题的塑性区半径、极限扩孔压力的理论解及孔周围土体的应力-应变分布规律,并采用MATLAB对理论解进行参数分析,最后结合Vesic解析解及工程算例进行论证。结果表明:排水条件下,不同屈服准则对应的计算值均不同,现场实测值在计算范围之内。其中以SMP准则计算的理论值与实测值较为接近,采用Lade-Duncan准则计算的理论值偏大,采用Mohr-Coulomb准则计算的理论值偏小。
将孔周围的土体应力分布分为两个区域,结合陇东非饱和黄土黏聚力与基质吸力的关系,在弹性区采用小变形理论,在塑性区采用大变形理论和一般强度准则。考虑大变形与排水条件,根据应力平衡方程、应力-应变连续边界条件推导出非饱和黄土扩孔问题的塑性区半径、极限扩孔压力的理论解及孔周围土体的应力-应变分布规律,并采用MATLAB对理论解进行参数分析,最后结合Vesic解析解及工程算例进行论证。结果表明:排水条件下,不同屈服准则对应的计算值均不同,现场实测值在计算范围之内。其中以SMP准则计算的理论值与实测值较为接近,采用Lade-Duncan准则计算的理论值偏大,采用Mohr-Coulomb准则计算的理论值偏小。
2019, 49(4): 137-141.
doi: 10.13204/j.gyjz201904022
摘要:
附着式塔吊在传统现浇混凝土结构中的研究与应用较多。由于目前缺乏相关规范规定,采用预制墙板现场拼装的装配式混凝土结构高层住宅施工中,出现塔吊附墙系统受力不明确、连接构造措施无依据等突出问题。依托合肥滨湖润园装配式混凝土结构高层住宅,通过现场实测、数值分析等方法,揭示了附墙支座处各部件的受力分布规律,检验了该工程施工关键措施的合理性。基于有限元软件ABAQUS进行了参数分析,研究了混凝土强度、转向块角度等参数对附墙支座及预制墙体受力情况的影响。
附着式塔吊在传统现浇混凝土结构中的研究与应用较多。由于目前缺乏相关规范规定,采用预制墙板现场拼装的装配式混凝土结构高层住宅施工中,出现塔吊附墙系统受力不明确、连接构造措施无依据等突出问题。依托合肥滨湖润园装配式混凝土结构高层住宅,通过现场实测、数值分析等方法,揭示了附墙支座处各部件的受力分布规律,检验了该工程施工关键措施的合理性。基于有限元软件ABAQUS进行了参数分析,研究了混凝土强度、转向块角度等参数对附墙支座及预制墙体受力情况的影响。
2019, 49(4): 142-146.
doi: 10.13204/j.gyjz201904023
摘要:
南昌体育中心游泳馆屋盖采用大跨度空间钢桁架结构,为了对其施工拆撑过程中的应力和挠度进行研究,确保拟定的施工方案满足施工要求,基于等效杆端位移法,采用MIDAS/Gen有限元软件对其拆撑全过程进行仿真分析。根据实际施工方案,将拆撑过程分为4个阶段,详细分析了屋盖及临时支撑结构的应力、应变变化及分布规律。结果表明:该施工方案不会引起钢结构挠度和应力的突变,满足设计及GB50017—2003《钢结构设计规范》的要求。
南昌体育中心游泳馆屋盖采用大跨度空间钢桁架结构,为了对其施工拆撑过程中的应力和挠度进行研究,确保拟定的施工方案满足施工要求,基于等效杆端位移法,采用MIDAS/Gen有限元软件对其拆撑全过程进行仿真分析。根据实际施工方案,将拆撑过程分为4个阶段,详细分析了屋盖及临时支撑结构的应力、应变变化及分布规律。结果表明:该施工方案不会引起钢结构挠度和应力的突变,满足设计及GB50017—2003《钢结构设计规范》的要求。
2019, 49(4): 147-156.
doi: 10.13204/j.gyjz201904024
摘要:
混合联肢墙结构具有抗震性能好、震后便于修复等特点,能够较好地适用于高烈度地区的建筑。钢连梁与剪力墙的连接节点承担着传递墙肢间内力的作用,是混合联肢墙结构体系的重要组成部分,其中的嵌入式节点是最常用的连接方式。通过总结嵌入式连接节点的7种力学模型,包括基本假定、节点承载力与钢梁嵌入计算长度间的关系、影响节点承载力因素、钢梁的有效计算宽度等,梳理了相关文献对钢梁嵌入设计长度及节点细部构造的建议,指出了既有研究成果及存在的不足之处。基于以上研究,给出了将钢梁段与剪力墙的连接在工厂进行预制的新思路,提出了装配式混合联肢墙结构体系,并为新型节点的研究明确了方向。
混合联肢墙结构具有抗震性能好、震后便于修复等特点,能够较好地适用于高烈度地区的建筑。钢连梁与剪力墙的连接节点承担着传递墙肢间内力的作用,是混合联肢墙结构体系的重要组成部分,其中的嵌入式节点是最常用的连接方式。通过总结嵌入式连接节点的7种力学模型,包括基本假定、节点承载力与钢梁嵌入计算长度间的关系、影响节点承载力因素、钢梁的有效计算宽度等,梳理了相关文献对钢梁嵌入设计长度及节点细部构造的建议,指出了既有研究成果及存在的不足之处。基于以上研究,给出了将钢梁段与剪力墙的连接在工厂进行预制的新思路,提出了装配式混合联肢墙结构体系,并为新型节点的研究明确了方向。
2019, 49(4): 157-163.
doi: 10.13204/j.gyjz201904025
摘要:
提出了带拉杆PBL加劲型钢箱-混凝土组合梁并分析了其优点,通过试验方法研究了该梁的抗弯性能,并用有限元软件模拟计算,将计算值与试验值进行对比分析。结果表明,拉杆和PBL加劲肋的设置能有效提高钢箱对混凝土的约束程度、防止钢箱发生局部屈曲、减小钢箱与混凝土脱空面积、有效阻止钢箱与混凝土接触面的滑移,明显改善了钢箱-混凝土组合梁的抗弯能力和变形能力。另外,用有限元软件拓展参数,分析了PBL加劲肋宽度与厚度、拉杆沿纵向间距与直径等4个关键参数对该梁抗弯能力的影响。结果发现,影响最显著的参数是PBL加劲肋宽度,其次为拉杆间距,PBL加劲肋厚度与拉杆直径影响不明显,可按构造确定。
提出了带拉杆PBL加劲型钢箱-混凝土组合梁并分析了其优点,通过试验方法研究了该梁的抗弯性能,并用有限元软件模拟计算,将计算值与试验值进行对比分析。结果表明,拉杆和PBL加劲肋的设置能有效提高钢箱对混凝土的约束程度、防止钢箱发生局部屈曲、减小钢箱与混凝土脱空面积、有效阻止钢箱与混凝土接触面的滑移,明显改善了钢箱-混凝土组合梁的抗弯能力和变形能力。另外,用有限元软件拓展参数,分析了PBL加劲肋宽度与厚度、拉杆沿纵向间距与直径等4个关键参数对该梁抗弯能力的影响。结果发现,影响最显著的参数是PBL加劲肋宽度,其次为拉杆间距,PBL加劲肋厚度与拉杆直径影响不明显,可按构造确定。
2019, 49(4): 164-168.
doi: 10.13204/j.gyjz201904026
摘要:
对六边形钢管混凝土柱在双向偏压荷载作用下的力学性能进行研究。在确定钢和混凝土本构模型基础上,运用有限元软件ABAQUS模拟典型六边形钢管混凝土双向偏压构件的荷载-变形曲线,开展工作机理分析和参数分析。机理分析表明:在双向偏压荷载作用下,六边形钢管混凝土柱表现出较高的极限承载力和延性;钢管对混凝土可起到有效约束作用,角部区钢管对混凝土的约束效果高于平直段钢管。参数分析表明:在小轴压比情况下,六边形钢管混凝土双向偏压构件的弯矩相关曲线呈1/4圆形;否则呈1/4椭圆形。最后提出该类双向偏压构件承载力的简化计算式。与有限元计算结果对比,简化计算结果偏于保守,可供工程设计参考。
对六边形钢管混凝土柱在双向偏压荷载作用下的力学性能进行研究。在确定钢和混凝土本构模型基础上,运用有限元软件ABAQUS模拟典型六边形钢管混凝土双向偏压构件的荷载-变形曲线,开展工作机理分析和参数分析。机理分析表明:在双向偏压荷载作用下,六边形钢管混凝土柱表现出较高的极限承载力和延性;钢管对混凝土可起到有效约束作用,角部区钢管对混凝土的约束效果高于平直段钢管。参数分析表明:在小轴压比情况下,六边形钢管混凝土双向偏压构件的弯矩相关曲线呈1/4圆形;否则呈1/4椭圆形。最后提出该类双向偏压构件承载力的简化计算式。与有限元计算结果对比,简化计算结果偏于保守,可供工程设计参考。
2019, 49(4): 169-173.
doi: 10.13204/j.gyjz201904027
摘要:
为研究高温滑移对方钢管混凝土柱的剩余极限承载力的影响,以高温条件,径厚比作为参数对方钢管混凝土柱的轴压性能进行了试验研究。通过试验得到了试件的失效模式、剩余极限承载力以及荷载-位移曲线,并分析了高温、径厚比对方钢管混凝土柱的剩余极限承载力、延性以及刚度的影响。研究结果表明:高温滑移后,方钢管混凝土柱的端部受损最为严重,且最终因变形过大而导致构件的破坏;方钢管混凝土柱的极限承载力会随着温度的升高而降低;方钢管混凝土柱的延性以及刚度都有明显的下降,且当径厚比较大时,延性和刚度的下降幅度更大;此外,提出了高温滑移后钢管混凝土柱剩余极限承载力的折减系数,通过试验证实了该折减系数可以较好地预测高温滑移后钢管混凝土柱剩余极限承载力。
为研究高温滑移对方钢管混凝土柱的剩余极限承载力的影响,以高温条件,径厚比作为参数对方钢管混凝土柱的轴压性能进行了试验研究。通过试验得到了试件的失效模式、剩余极限承载力以及荷载-位移曲线,并分析了高温、径厚比对方钢管混凝土柱的剩余极限承载力、延性以及刚度的影响。研究结果表明:高温滑移后,方钢管混凝土柱的端部受损最为严重,且最终因变形过大而导致构件的破坏;方钢管混凝土柱的极限承载力会随着温度的升高而降低;方钢管混凝土柱的延性以及刚度都有明显的下降,且当径厚比较大时,延性和刚度的下降幅度更大;此外,提出了高温滑移后钢管混凝土柱剩余极限承载力的折减系数,通过试验证实了该折减系数可以较好地预测高温滑移后钢管混凝土柱剩余极限承载力。
2019, 49(4): 174-179.
doi: 10.13204/j.gyjz201904028
摘要:
对直径16 mm玻璃纤维增强复合材料(GFRP)筋单调一次拉伸及在应力上限水平为0. 3σ_b、0. 6σ_b(σ_b为筋体的极限抗拉强度)的9次循环加载拉伸损伤后的一次拉伸进行破坏试验,分析GFRP筋体损伤前后的力学性能变化规律。结果表明:筋材的极限抗拉强度随循环拉伸应力的增加呈下降趋势,折点处强度随循环拉伸应力的增加呈上升趋势。0. 6σ_b循环拉伸损伤后筋体纵向应力-应变曲线呈线性关系,随着荷载重复次数的增加,残余变形逐渐减小。0. 3σ_b循环拉伸后GFRP筋的纵向应力-应变曲线呈双折线。简化计算出0. 3σ_b、0. 6σ_b循环拉伸后的筋材损伤程度为0、0. 135。
对直径16 mm玻璃纤维增强复合材料(GFRP)筋单调一次拉伸及在应力上限水平为0. 3σ_b、0. 6σ_b(σ_b为筋体的极限抗拉强度)的9次循环加载拉伸损伤后的一次拉伸进行破坏试验,分析GFRP筋体损伤前后的力学性能变化规律。结果表明:筋材的极限抗拉强度随循环拉伸应力的增加呈下降趋势,折点处强度随循环拉伸应力的增加呈上升趋势。0. 6σ_b循环拉伸损伤后筋体纵向应力-应变曲线呈线性关系,随着荷载重复次数的增加,残余变形逐渐减小。0. 3σ_b循环拉伸后GFRP筋的纵向应力-应变曲线呈双折线。简化计算出0. 3σ_b、0. 6σ_b循环拉伸后的筋材损伤程度为0、0. 135。
2019, 49(4): 180-186.
doi: 10.13204/j.gyjz201904029
摘要:
在介绍内嵌光纤光栅传感器(OFBG)的碳纤维复材板(CFRP)制作工艺和基本性能指标的基础上,结合大窑湾六号桥的病害检查评估工作,给出了相应的加固方案以及OFBG-CFRP智能板布设工艺,成功监测了后张预应力CFRP板加固施工阶段智能板的实时应力状态,并预测放张后锚具变形导致的短期预应力损失值。结果表明,埋入的光纤光栅(FBG)可以连续实时地监测CFRP板的应力状态,这种新型OFBG-CFRP智能板为桥梁结构加固施工阶段的健康诊断提供有效手段,同时,光纤光栅的稳定性与耐久性满足钢筋混凝土桥梁结构长期健康监测的要求。
在介绍内嵌光纤光栅传感器(OFBG)的碳纤维复材板(CFRP)制作工艺和基本性能指标的基础上,结合大窑湾六号桥的病害检查评估工作,给出了相应的加固方案以及OFBG-CFRP智能板布设工艺,成功监测了后张预应力CFRP板加固施工阶段智能板的实时应力状态,并预测放张后锚具变形导致的短期预应力损失值。结果表明,埋入的光纤光栅(FBG)可以连续实时地监测CFRP板的应力状态,这种新型OFBG-CFRP智能板为桥梁结构加固施工阶段的健康诊断提供有效手段,同时,光纤光栅的稳定性与耐久性满足钢筋混凝土桥梁结构长期健康监测的要求。
2019, 49(4): 187-190.
doi: 10.13204/j.gyjz201904030
摘要:
为减小施工难度及减小新梁植筋对旧柱的损伤,提出了一种钢筋混凝土旧柱新梁连接的新型环梁式节点。通过1个采用新型环梁式节点连接的旧柱新梁试件、1个采用植筋连接的旧柱新梁试件和1个整体浇筑的梁柱试件的对比试验,分析了低周反复荷载作用下新型环梁式节点连接的有效性,测试了各试件节点的抗震承载力、延性、破坏形态及其滞回特性,讨论了节点处纵向钢筋的不同锚固方式对节点抗震性能的影响。结果表明:1)新型环梁式节点中的界面筋有效地传递了梁端剪力,梁端未出现新旧混凝土间的剪切破坏。2)新型环梁式节点中的环向纵筋有效地传递了梁端的拉力,环向纵筋屈服后梁端出现塑性铰,梁端发生延性破坏。3)采用新型环梁式节点的梁端极限承载力相比植筋连接节点及现浇节点显著提高。4)虽然采用新型环梁式节点的梁端延性系数相比植筋连接节点及现浇节点略小一些,但仍大于3,能够满足工程应用的需要。
为减小施工难度及减小新梁植筋对旧柱的损伤,提出了一种钢筋混凝土旧柱新梁连接的新型环梁式节点。通过1个采用新型环梁式节点连接的旧柱新梁试件、1个采用植筋连接的旧柱新梁试件和1个整体浇筑的梁柱试件的对比试验,分析了低周反复荷载作用下新型环梁式节点连接的有效性,测试了各试件节点的抗震承载力、延性、破坏形态及其滞回特性,讨论了节点处纵向钢筋的不同锚固方式对节点抗震性能的影响。结果表明:1)新型环梁式节点中的界面筋有效地传递了梁端剪力,梁端未出现新旧混凝土间的剪切破坏。2)新型环梁式节点中的环向纵筋有效地传递了梁端的拉力,环向纵筋屈服后梁端出现塑性铰,梁端发生延性破坏。3)采用新型环梁式节点的梁端极限承载力相比植筋连接节点及现浇节点显著提高。4)虽然采用新型环梁式节点的梁端延性系数相比植筋连接节点及现浇节点略小一些,但仍大于3,能够满足工程应用的需要。
2019, 49(4): 191-199.
doi: 10.13204/j.gyjz201904031
摘要:
为优化传统混凝土柱加固方法的加固效应,提出了自密实混凝土与外包钢联合加固钢筋混凝土受压柱的新型加固方法,并设计23根受压加固柱的加载破坏试验,考虑缀板间距、角钢型号和偏心距等影响因素,测试加固效果。结果表明:联合加固方法不仅很好地解决了传统加固方法的不足,进一步提高了柱的极限受压承载力,而且产生的套箍效应极大地提高了缀板和角钢的利用率,通过试验推导了缀板间距、角钢型号和偏心距等因素对柱承载力的影响关系。
为优化传统混凝土柱加固方法的加固效应,提出了自密实混凝土与外包钢联合加固钢筋混凝土受压柱的新型加固方法,并设计23根受压加固柱的加载破坏试验,考虑缀板间距、角钢型号和偏心距等影响因素,测试加固效果。结果表明:联合加固方法不仅很好地解决了传统加固方法的不足,进一步提高了柱的极限受压承载力,而且产生的套箍效应极大地提高了缀板和角钢的利用率,通过试验推导了缀板间距、角钢型号和偏心距等因素对柱承载力的影响关系。
2019, 49(4): 200-205.
doi: 10.13204/j.gyjz201904032
摘要:
以西安交通大学人居环境与建筑工程学院科研楼为例,阐述当下我国装配式建筑设计中存在的装配单元类型较多及拆分不干净的现象。基于开放建筑理论、模度理论给出的设计启示,从水平方向、竖直方向进行分析,最终得出能够操控装配式建筑设计的方法,并对西安交通大学人居环境与建筑工程学院科研楼进行了优化。
以西安交通大学人居环境与建筑工程学院科研楼为例,阐述当下我国装配式建筑设计中存在的装配单元类型较多及拆分不干净的现象。基于开放建筑理论、模度理论给出的设计启示,从水平方向、竖直方向进行分析,最终得出能够操控装配式建筑设计的方法,并对西安交通大学人居环境与建筑工程学院科研楼进行了优化。
2019, 49(4): 206-211.
doi: 10.13204/j.gyjz201904033
摘要:
为梳理日本东京站建筑遗产保护和修复的全过程,通过对文献的研究、归纳总结和案例分析等,挖掘并梳理了日本东京站的历史背景、保护的基本策略和修复的过程。通过研究日本建筑遗产的保护手法、修复手段和相关法律法规,为中国建筑遗产的保护和修复提供参考和启发。
为梳理日本东京站建筑遗产保护和修复的全过程,通过对文献的研究、归纳总结和案例分析等,挖掘并梳理了日本东京站的历史背景、保护的基本策略和修复的过程。通过研究日本建筑遗产的保护手法、修复手段和相关法律法规,为中国建筑遗产的保护和修复提供参考和启发。
2019, 49(4): 212-214.
doi: 10.13204/j.gyjz201904034
摘要:
紫禁城古建筑的传统防火方法包含迷信方法和科学方法。前者主要包括采用藻井、"门"字不带勾、正吻等方式来达到防火的愿望;而后者主要包括使用封护檐墙、采用石材及钢材代替木材、金水河弯弯曲曲的布局,以及水缸的使用等实用方法,达到隔火或灭火目的。
紫禁城古建筑的传统防火方法包含迷信方法和科学方法。前者主要包括采用藻井、"门"字不带勾、正吻等方式来达到防火的愿望;而后者主要包括使用封护檐墙、采用石材及钢材代替木材、金水河弯弯曲曲的布局,以及水缸的使用等实用方法,达到隔火或灭火目的。
