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主要针对高强度钢材及其焊缝连接的疲劳性能进行研究。通过对Q460C母材及其焊缝连接进行的一系列常规轴向拉伸疲劳试验,测出同一类疲劳试件的S-N曲线。试验结果表明,该批次的Q460C母材及焊缝连接的抗疲劳破坏性能对荷载初值较敏感且试验结果离散性较大;200万次循环荷载下Q460C母材及焊缝连接的疲劳强度均大于《钢结构设计规范》(GB 50017—2003)公式的计算值;Q460C母材焊缝连接的疲劳强度因焊缝的构造细节不同并没有太大差异。由于钢材的生产及焊接工艺种类较多,仅对该种高强度钢材及焊缝连接的疲劳性能进行了分析和比较,对于其他种类的钢材及焊缝连接的疲劳性能还有待进一步的研究。
对一个单层单跨剪切屈服型高强钢组合K型偏心支撑框架试件的滞回性能进行了低周往复循环试验研究,并且建立了多个层数不同的高强钢组合K型偏心支撑框架和Q345钢K型偏心支撑框架有限元模型,对其滞回性能进行了非线性数值分析,对两种结构的承载力、强度退化、刚度退化、延性、耗能能力以及用钢量进行了对比。研究表明:在满足抗震要求的前提下,高强钢组合K型偏心支撑框架的抗震性能良好,略差于相同设计条件下Q345钢K型偏心支撑框架的,但是构件截面较小,可以节省钢材、降低造价,具有较高的经济效益。
建立了双支撑杆的主材或斜材横向位移稍大时的失稳模式,寻找出双支撑杆的两种失稳模式与结构尺寸、主材或斜材横向位移的关系,给出两种失稳模式间的转换临界值,该值的准确性得到了试验的验证。研究成果对于指导双支撑杆的尺寸设计、提高输电铁塔主材或斜材的抗失稳能力均具有应用价值。
针对现代建筑结构分析中常见的因梯形压型钢板几何形状复杂而导致建模工作量和计算量大的工程实际问题,提出梯形压型钢板的正交各向异性等效模型,推导了相关弹性常数计算公式,并通过典型结构有限元计算验证了模型和公式的精度。结果表明,该等效模型可在保证精度的前提下大幅提高有限元计算效率。
根据三个水准抗震设防目标研究大型显示屏支撑结构的抗震特性,提出相应水准目标下的设计原则。采用SAP2000软件分析三个水准目标下支撑结构的变形及应力特性,研究支撑结构单体计算时与考虑主体结构影响进行整体计算时的差别。结合"强节点弱构件"的失效机制采用ANSYS软件进行节点深化分析。结果表明,支撑结构平面变形受主体结构的影响较大,计算时应考虑主体结构的影响,支撑结构的竖向变形采用底层支撑节点变形控制,其竖向布置应避开主体结构薄弱层,支撑节点构件可通过在内部设置十字形加劲肋提高承载力。
为研究钢框架梁柱弱轴栓焊连接翼缘削弱型节点的力学性能,设计了3个翼缘削弱节点试件及1个普通节点试件(对比试件)。对4个试件进行低周往复荷载试验。结果表明,4个试件的破坏形态相似;焊缝通过孔的大小和加工对试件破坏形态及塑性铰的出现有重要影响,由于焊缝通过孔的影响,削弱试件没有实现塑性铰外移。为有效实现塑性铰外移,建议将焊缝通过孔设置在削弱位置外侧,或者不设焊缝通过孔。
<正>《建筑结构》创刊于1971年,是由住房和城乡建设部主管,亚太建设科技信息研究院(原建设部科技情报所)、中国建筑设计研究院和中国土木工程学会主办的中文核心期刊,是建设部优秀科技期刊,同时也是中国科技论文统计源期刊(中国科技核心期刊)、中国科学引文数据库、《中国学术期刊文摘》等著名数据库检索系统收录的中文科技期刊,是许可《中国学术期刊网络出版总库》独家出版期刊。报道内容包括:工业与民用建筑结构的设计、施工与研究;房屋改造、
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基于杭州奥体中心主体育场扩大地下室及上部看台混凝土结构体系复杂、体型超长、受环境温差作用影响显著等问题,介绍了一套综合考虑后浇带优化设置和模型底部有限约束刚度取值及混凝土徐变、收缩效应模拟等问题、结合施工进度的合理规划及各阶段温差作用的合理取值、考虑时间效应及施工全过程的温差效应仿真分析方法。分析表明,该方法能较简便合理地探寻混凝土结构自施工开始至使用阶段环境温差效应的发展变化规律,有助于找到结构在温差作用下受力较不利或变形较大的部位或构件,进而可有针对性地提出有效的设计优化建议,并能有效地指导施工进度安排及施工控制。
钢筋混凝土空腹网架楼盖和空腹夹层板楼盖是基于大跨度楼盖需要产生的新型楼盖形式。详细介绍了几种大跨度钢筋混凝土楼盖的构造特点,推导了考虑剪切变形的钢筋混凝土空腹网架楼盖和空腹夹层板楼盖的等效剪切刚度。以25m×25m大跨度楼盖工程为例,利用ANSYS和PKPM软件对钢筋混凝土密肋井字梁楼盖、空腹网架楼盖和空腹夹层板楼盖的力学性能和经济指标进行了对比分析。结果表明:三种形式的楼盖在均布荷载10kN/m2作用下的挠度均能满足《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)要求,其中钢筋混凝土空腹网架楼盖和空腹夹层板楼盖经济性能更好,具有明显的优势。
基于4个高强混凝土剪力墙试件抗震性能的试验结果,将ABAQUS软件提供的混凝土损伤塑性模型参数与已有的混凝土本构关系结合起来,在基于能量等效原理的基础上引入损伤因子概念,模拟其加载全过程和受力性能,模拟曲线与试验曲线吻合较好。在此基础上,分析了影响高强混凝土剪力墙变形能力的主要因素,包括混凝土强度、竖向分布钢筋配筋率、水平分布钢筋配筋率、边柱箍筋体积配箍率、边柱纵筋配筋率、轴压比和剪跨比,并与试验结果进行了对比。
基于采用高性能水泥复合砂浆钢筋网薄层(HPFL)加固的6根足尺轴心受压RC柱力学性能试验研究结果,进行有限元数值模拟分析,研究加固层中钢筋的类型、直径和网格尺寸几个变化参数对柱加固效果的影响。模拟分析中对单元的选取、材料本构关系、数值模拟相关参数的设置、构件有限元模型的建立等进行了研究,并对数值模拟结果与试验结果进行了比较和分析,二者符合程度较高。利用所建模型对一工程实例进行了模拟,模拟结果与采用相应规程理论公式计算的结果有很好的一致性,验证了所建立的有限元模型的正确性和合理性。试验研究和数值模拟结果均表明,加固后的柱子承载力和刚度得到了相应提高、延性得到了相应改善,进一步证实HPFL加固法是一种加固效果显著、加固后构件工作性能优良、施工方便、投资节约的加固方法。
基于邻近运营地铁隧道的苏州财富广场深基坑工程,从基坑支护结构设计、深层承压水处理等方面采取了一系列针对性措施来保护地铁隧道。首次在苏州地区采用超深TRD工法等厚度水泥土搅拌墙,有效地隔断了深层承压含水层,避免了承压水降水对地铁隧道的影响,相比采用地下连续墙隔断方案,大大节省了工程投资。建立三维有限元模型对基坑开挖过程进行了模拟分析,结果表明:基坑围护体和地铁隧道位移计算值和实测值较吻合,地铁隧道位移的分布和发展与基坑围护体的位移及开挖进程密切相关,地铁隧道水平和竖向位移主要产生在邻近基坑开挖的范围内,隧道底部埋深与基坑挖深较接近时隧道产生隆起。该基坑工程成功实施,基坑开挖和降水满足保护地铁隧道的要求。
通过对西宁火车站深基坑桩锚支护结构桩身内力进行现场实测,分析了不同工况下桩锚式支护桩的受力特性及其变化规律。结果表明:冠梁不仅能使桩顶部分受力特性不同于上端自由的直立杆件,而且可以有效减小桩身内力;桩锚式支护桩桩身钢筋应力实测值远小于钢筋强度设计值;悬臂支护阶段桩身最大弯矩位于基坑底面附近,桩锚支护阶段桩身最大弯矩位于基坑底面以上至1/3基坑深度的区域内;支护桩嵌固深度过长并不能改善支护桩的受力特性;对于桩锚支护结构,用极限平衡法与弹性支点法进行计算都是偏于安全的,在基坑底面以上,设计时采用极限平衡法比弹性支点法更为经济,而在基坑底面以下采用弹性支点法得出的结果与实测值更加吻合;支护桩桩顶侧向位移随基坑开挖深度的增大而增大,设置预应力锚杆能有效控制基坑顶部侧向位移的发展。
为研究变截面工字形钢筋混凝土桩在水平荷载作用下的受力特性,对其进行了单桩水平静载缩尺模型试验,实测得到了水平荷载作用下变截面工字形钢筋混凝土桩与土共同作用的工作性能,分析了变截面工字形钢筋混凝土桩受水平荷载作用时的内力、变形、极限承载力。结果表明,垂直翼缘方向的水平临界荷载近似为垂直腹板方向水平临界荷载的3倍,桩身最大弯矩分布在距桩顶0.34m处,桩身弯矩影响深度约为0.96m。
通过群桩负摩擦力室内模型试验,探讨负摩擦力的群桩效应。结果表明:桩身轴力随着土载的增大而逐步增大,砂土固结完成后,随土载增大桩中性点位置逐步下移,最终基本位于距桩顶0.8~0.9倍桩长处;负摩擦力群桩效应系数随着桩间距的增大而增大,当桩间距达到6倍的桩外径时,群桩效应系数接近1.0。
为了提高桩与承台连接节点的承载力,对管桩进行劲性填芯,并对劲性填芯管桩及普通填芯管桩进行室内节点抗震性能试验,对比分析了两种管桩在水平往复荷载作用下的荷载-位移曲线、荷载-应变曲线、裂缝发展情况及抗弯能力。结果表明,劲性填芯能够使锚固钢筋和管桩更好地发挥其性能,且能大幅度提高桩与承台连接节点的水平承载力、位移及延性。
充分考虑筏板基础的特点,基于现行基础设计规范相关条款和优化设计理论,结合某高层剪力墙结构筏板基础的设计,提出了一个适合于筏板基础的高效实用优化设计方法。在筏板基础优化设计中,就筏板厚度、混凝土强度、钢筋强度对基础沉降、基底反力和基础造价的影响进行详细的研究。实例分析表明,所提出的优化设计方法是有效的、可行的。研究结果可为筏板基础设计提供参考。
针对既有结构鉴定加固中楼面活荷载概率模型中统计参数取值变化较大的现状,以可靠度理论为基础,分析了基于剩余寿命的既有结构楼面活荷载标准值的确定方法。通过对比我国与美国住宅楼面活荷载统计参数的区别,分别建立了楼面持久性活荷载和临时性活荷载统计参数与人均占有建筑面积之间的关系式;以等超越概率为原则,建立了不同后续服役期内活荷载标准值与设计值之间的关系;并给出了活荷载概率分布函数中不同分位值与保证率系数的数值对应关系。分析结果表明,按照本文方法确定的结构楼面活荷载标准值准确可靠,能为工程设计人员提供参考。
《建筑结构荷载规范》(GB 50009—2012)中对于汽车库双向板跨度小于3m×3m时的楼面等效均布活荷载值并未做出明确规定。在进行汽车库设计时,可能出现在柱距不变的条件下改变次梁间距的情况,导致楼块尺寸减小后产生楼面梁活荷载显著增大的异常情况。而且近年来的新车型对机动车等效活荷载值的影响尚缺乏相应的研究。通过收集国内外新型小客车型号,对其外形尺寸、轴距、轮压等相关参数进行统计分析,得到用于结构设计的标准小客车计算参数。对不同跨度的单向板、双向板、楼面次梁与主梁的机动车等效均布活荷载进行了深入研究,考虑了不同柱网尺寸、次梁布置方式以及荷载不利布置的影响。根据计算分析结果,提出了相应的设计建议。
雪荷载是低矮屋盖的重要设计荷载,风雪的联合作用对结构的破坏较为严重。对地面及典型屋盖表面的雪密度进行实测研究,具体考察了温度、雪厚度、沉积时间等因素对雪密度的影响规律,并对各影响因素进行了详细分析。此外,对平屋盖、拱形屋盖上雪荷载的沉积和分布特征进行实测,并与中国、美国、欧洲等国家荷载规范中相关条款对比分析,为雪荷载实用计算方法的确定提供依据。