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通过三组共6个钢筋混凝土L形截面柱的低周反复加载试验,研究了不同水平加载角的L形柱的破坏特征、滞回曲线、耗能及变形性能。试验结果表明加载角对L形柱的承载力及延性影响较大。在此基础上,利用自编的反复加载截面非线性分析程序,对试件进行了弯矩-曲率滞回曲线的计算分析,参考有限单元法中的平面等参元积分方法,把笛卡尔坐标系下的任意形状截面变换为自然坐标系下的规则形状,用高斯积分法计算截面内力。程序考虑了钢筋混凝土的粘结滑移对构件滞回性能的影响。分析结果与试验结果吻合较好。
对某模型工程在底部侧边不同楼层局部开洞,采用SATWE程序分析了开洞后形成的单边梁、跨层柱的内力和配筋的变化。计算结果表明,单边梁不是一般的受弯构件,而是有扭矩存在的拉弯构件,故除按计算结果配筋外,应符合拉弯构件的构造要求。跨层柱由于计算高度的增大,柱纵筋将增大,尤其是跨越层数较多的跨层柱,柱纵筋增大幅度很大。文中给出了单边梁和跨层柱的设计建议。
L形楼板的受力分析较为复杂,采用先分块再组装,综合运用薄板理论和边界协调方程,推导出解析解。算例表明文中方法可靠,为L形板内力分析提供了一种精确的理论方法,也为设计提供了方便的计算程序和图表。
推导了考虑弯矩重分布后的GFRP筋混凝土连续梁跨中挠度的计算公式,通过6根GFRP筋混凝土连续梁试验验证了公式的适用性,为进一步研究GFRP筋混凝土连续梁的受弯性能提供了参考。
详细介绍了钢筋混凝土非线性有限元分析中剪力传递系数η的意义及其在有限元分析中的作用。在总结一些学者提出的取值建议之后,深入分析了决定剪力传递系数取值的因素。最后针对两个不同类型的试验,进行了非线性有限元数值模拟,将在选取各种剪力传递系数的情况下所得到的数值结果与试验结果对比。在以上分析与总结的基础之上提出了在非线性有限元分析中,剪力传递系数的选取原则。
将对称平直线加腋梁简化为以横截面形心的连线为中性轴的空间曲杆,推导了其解析解。给出了这种加腋梁在均布荷载作用下的计算参考表格,并通过实例和三维有限元的数值解进行了对比,提出了对称平直线加腋梁解析解的修正方法。将对称平直线加腋梁和对称斜直线加腋梁进行了对比和分析,得出了一些有意义的结论。
哈尔滨某地下游泳馆采用预应力混凝土结构。考虑到游泳馆顶盖上广场绿化区和允许消防车通行的道路区荷载差异较大,分荷载区域对预应力混凝土框架进行了设计计算。考虑到由于留设了后浇带,结构在施工阶段和使用阶段的计算模型不同,对结构内力的计算方法进行了说明。结合工程介绍了预应力混凝土梁及框架柱的计算方法,着重对框架梁中附加受压钢筋的确定、预应力混凝土梁变形的验算、预应力筋张拉方案、柱纵筋与预应力筋的位置关系、两梁相交处非预应力纵筋的布置方法、预应力工艺选择及灌浆处理、后浇带处梁顶非预应力纵筋的布置及锚头构造等问题进行了论述,可供同类工程参考。
集中荷载法能有效地分析混凝土圆形池在环向对称、沿池壁高度非线性荷载作用下的变形和内力。对配置环向预应力钢筋的混凝土圆形池,通过预应力钢筋各张拉阶段池壁径向变形的计算,能较为准确地确定不同区段预应力钢筋的分批张拉应力损失。该方法简便适用,弥补了这类特种结构理论计算方法的不足。
在超大跨度预应力梁设计时,为增加跨中区段预应力筋主弯矩的作用,通常将预应力筋布置为直线和抛物线的组合线形。研究表明,这种组合线形不能按等效荷载法来计算预应力的作用,而应采用约束次弯矩法来计算。推导了该种组合线形产生的约束次弯矩的计算公式,可方便运用到工程设计中,从而提高预应力的计算精度。
对于部分预应力混凝土受弯构件在使用阶段的抗裂问题,《混凝土结构设计规范》给出了相应的裂缝宽度计算公式,但此公式较为复杂,尤其是消压后钢筋应力增量的计算。用名义拉应力法进行裂缝控制简单方便,但往往不能直接用于裂缝宽度计算或精度较差。以规范裂缝宽度计算思路为基础,加以修改,引入名义拉应力,建立以名义拉应力表示的裂缝宽度计算公式,大大简化计算,且具有较高的精度。
结合某客运专线双线整孔简支箱梁的孔道摩阻损失试验,介绍了预应力束摩阻损失的试验方法,利用最小二乘法对测试数据进行处理,得到了摩阻损失系数μ和κ的计算公式及其实测结果。结果表明曲线梁的κ值比直线梁的大,我国桥涵施工规范关于μ值的规定过于严格,预应力损失参数μ,κ值应在正式施加预应力之前由现场试验确定,以此作为预应力混凝土结构的设计和施工的参考依据。
利用有限单元法对无解析解的中部具有等截面部分的箱形管截面及圆管截面轴心受压梭形薄壁钢管柱的弹性屈曲荷载进行了数值计算,给出了适用于计算这类截面的轴心受压梭形钢管柱弹性屈曲荷载的拟合公式,并对9 742根这类柱子的弹性屈曲荷载用拟合公式和有限单元法的计算结果进行了对比。误差对比表明,拟合公式的计算结果与有限单元法计算结果的误差非常小,拟合公式具有足够的精度,为设计人员提供了一个简单可靠的计算公式。
通过对钢框架梁柱四角钢连接节点的理论分析,根据节点弹性阶段不滑移和弹性阶段不破坏的设计准则,提出了该类节点的抗震设计方法和步骤,并给出了其连接节点中的角钢厚度、螺栓数量等的计算公式和具体算例,弥补了我国有关规范的空白,也为工程设计提供了一种参考。
结合工程实例,对平面尺度指标超限结构体系的抗震性能进行分析。在建筑功能对结构竖向构件布置存在限制的前提下,提出改善结构抗侧刚度和抗扭能力的措施,并对最大弹性层间位移角接近混凝土高规限值规定进行可行性研究。对转换层位于层2,且层高较高的特殊情况,应同时验算3项刚度比指标方能达到控制转换层刚度突变的目的。采用屈服判别法研究结构在中震作用下的抗震性能,可在宏观上把握结构薄弱部位,有针对性地采取加强措施,以确保结构具备良好的抗震性能。
依照工程设计图纸,按照相似比关系制作了1∶25的模型结构,选择两条场地天然波和一条人工波,进行了模拟振动台试验研究。研究了结构在7度小震~7度半大震下的地震响应,揭示了结构的抗震薄弱部位,并采用动力弹塑性分析进行了验证。试验和计算结果表明,结构满足小震不坏、大震不倒的抗震设防水准要求,转换结构以及框支柱为抗震薄弱部位,建议进行加强。
明城府工程为一栋超高层商住楼,地上48层,建筑高度152.90m,部分框支剪力墙结构,属超限高层建筑。介绍了工程的特点和结构设计情况,并针对高位转换和结构高度超限,采取了基于性能的抗震设计和比现行规范要求更为严格的抗震措施。经对结构进行多模型、多软件及线性和非线性结构分析,结果表明,结构的工作状态和性能均能达到设计的预期性能目标和规范要求。
户内式变电站由于电气设备工艺的要求,表现为典型的非对称结构形式。以往对该类变电站结构进行地震响应分析时常采用反应谱分析方法,仅考虑单向地震波输入时的情况,采用地震时程分析方法并考虑材料的非线性因素,对某变电站结构在多维地震作用下的非线性动力反应进行研究,并把计算结果与单向地震作用的结果进行分析比较。所得结论可为同类电力建筑物的抗震设计提供建议和参考。
通过对西安市及周边地区、宝鸡市的若干建筑物进行的震害调查,介绍了各种结构形式的建筑在5.12地震中的破坏现象,进行了震害分析,并对今后的工程设计提出一些需要关注的问题和改进的建议,也为研究地震的科研人员提供了很好的素材。
介绍一种新的由单排树形大悬臂墩柱支承的桥建合建结构体系,该体系是将桥梁设计中温度应力的处理方法与独特的墩柱造型相结合,实现了城市主干道上高架轻轨车站设计三要素即城市景观设计、建筑功能和结构力学的完美统一,已成功应用于广州地铁四号线黄阁汽车城站的结构设计,创造了较好的经济效益和社会效应。
天津大学仁爱学院图书馆建筑平面形状复杂,层1~2有局部不规则曲线形状的清水混凝土外墙,上部立面为清水混凝土带形窗。结构设计时,根据使用功能合理设置结构缝将整个建筑划分为4个结构单元。结合各单元特点,优化结构体系。针对清水混凝土外墙刚度对整体结构的不利影响,提出了弱化墙体刚度的措施,并对清水混凝土的设计、施工提出了相应的处理方案。
阐述了湖州垃圾焚烧发电工程主厂房的结构方案选择、计算软件应用、垃圾储存池设计、混凝土结构超长无缝施工技术、地基基础设计等问题,论述了垃圾焚烧发电厂主厂房结构的特点及设计要点。
软土地区多高层建筑在竣工后沉降长期缓慢发展,严重的将影响建筑物的正常使用甚至造成破坏。通常加固区的沉降在施工过程中基本完成,长期发展的沉降主要是桩基础软弱下卧层固结造成的。将桩基的承载体系进行简化,利用修正的荷载传递法计算加固区沉降,并将桩端荷载作为下卧层的附加应力,通过求解固结方程计算下卧层沉降,将两者所计算的沉降迭加作为高层建筑桩基础沉降,使其能反映沉降的长期发展趋势,并利用工程实例对计算方法的准确性进行了验证。
通过室内大型模型试验,对圆形框筒高层结构大底盘框筏基础与地基的共同作用问题进行了试验研究,得出基底反力和基础变形的分布规律及主楼竖向荷载向外框柱转移的特征。大底盘框筏基础的设计,应考虑共同作用引起的主楼荷载向外框柱转移的现象,满足核心筒、主楼整体及外框柱的抗冲切承载力要求;主楼与裙房交界处的基础、基础四角及裙房顶层是这类结构的薄弱环节,需加强。
针对某一工程特殊的地质条件和对地基的具体要求,采用CFG桩复合地基,并对施工方面可能出现的问题进行了分析,提出了具体的解决措施。现场载荷试验及反射波法低应变动力检测试验表明,CFG桩桩身完整性很好,复合地基的承载力提高显著,证明该工程的CFG桩复合地基设计及施工是成功的。
某下沉式广场根据地勘部门口头提出的抗浮水位进行了抗浮设计,由于地下水位的波动性及抗浮桩设计施工中的不足,导致下沉广场出现上浮,结构开裂,并将给相邻的主体建筑带来不利影响。在现场施工条件有限的情况下,设计方面选用了钻孔锚杆桩作为抗浮事故处理措施,经过工艺试验及承载力试验,达到了设计要求,锚杆实施后效果明显,保证了工程安全和使用功能。
根据地基规范中柱下单独基础设计方法,通过理论推导,给出了这类基础底面尺寸、基础高度、基础底板弯矩的直接计算公式。按文中计算方法确定的基础底面尺寸、基础高度,能够充分发挥地基承载力和混凝土的强度,避免反复试算,使基础设计既经济又合理。
对因混凝土强度不足而需加固的框架柱,采用高强材料置换其外周截面是一种简便、实用的方法。结合加固设计与施工经验,研究了该方法的基本原理、应用条件与施工技术,推导了保留芯柱截面的计算方法,并给出了工程应用实例。
通过33根素混凝土圆柱的单独加固与复合加固的对比试验,对不同加固形式下素混凝土柱轴心受压下的极限承载力、应力-应变关系以及延性等方面进行了研究和分析。结果表明,复合加固素混凝土圆柱充分发挥了CFRP加固和增大截面加固的各自优点,有效地提高了圆柱的承载力和延性,同时大幅度降低了加固成本。
采用一种新方法——后锚固拔出法对结构混凝土强度进行检测,通过对后锚固拔出法检测混凝土强度试验混凝土孔壁与胶体界面处微元体应力进行分析可知,后锚固拔出法在反力环直径一定的情况下,存在界限破坏深度。进一步推导理论拔出力并总结经验拔出力公式,在此基础上讨论后锚固拔出法检测混凝土强度的影响因素,利用此研究结果可较准确地检测混凝土强度,最后通过大量的试验建立了后锚固拔出法检测混凝土强度的测强曲线。
为了研究芳纶布(AFRP)对改善腐蚀混凝土桥梁疲劳性能的效果,试验研究了不同腐蚀率对混凝土梁疲劳性能的影响;并对未加固腐蚀梁和AFRP加固腐蚀梁进行了试验对比,分析了AFRP加固不同腐蚀率钢筋混凝土梁的疲劳特性。结果表明AFRP布能显著提高腐蚀混凝土梁的疲劳寿命;加固中度腐蚀梁的疲劳寿命比其未加固梁提高约10倍,加固重度腐蚀梁的疲劳寿命比中度腐蚀未加固梁提高了20%。
用速生杨木LVL制作了一批试验柱并外贴碳纤维布箍对柱增强,进行轴心受压试验,通过试验选择了合理的柱截面形式。结果表明采用碳纤维布箍可以提高杨木LVL柱的承载力,改善柱的延性。试验还表明合适的碳纤维布体积配箍率是必要的,可以保证破坏形式最佳,获得最大承载力。分析试验结果给出了承载力计算方法。
在分析木材材性试验和木梁弯曲试验结果的基础上,提出了考虑弹塑性变形的矩形截面木梁和碳纤维布加固木梁抗弯承载力的计算方法。该方法提供一个判断破坏模式的指标和相应于不同破坏模式的弯曲承载力计算公式,计算结果与试验结果吻合良好。还提供了加固木梁弯曲刚度提高倍数的经验公式。
2004年平遥古城墙南门的局部垮塌,使得平遥古城墙的安全性、可靠性成为人们关注的焦点。在查明平遥古城墙存在的损伤情况以及分析损伤产生原因的基础上,针对古城墙可能出现的各种实际工况,建立计算模型进行了稳定性验算分析,探讨了保证城墙安全性及防止进一步损伤的方法,为古城墙的维修加固技术决策和编制保护规划提供了科学的依据。
通过风洞试验对某银行大厦建筑表面的风荷载进行了研究,主要分析了典型测点风压系数随风向角的变化特性,阐述了周边高层建筑对大厦风压分布的干扰效应;并对两种极值风压计算结果进行了比较和分析,指出由于存在周边建筑的空气动力干扰效应,按统计方法计算的极值风压值比按规范方法更加合理。