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以一个实际高层框架-多子筒核心筒混合结构为例,通过静力弹塑性计算和弹塑性动力时程计算,分析了在地震作用下框架-核心筒结构体系的受力特点,讨论了该结构体系的合理破坏模式,提出将控制概念引入结构设计中,有目的地引导作为主要抗侧力体系的核心筒的屈服机制和破坏模式,同时对外框架进行合理的设计使其具有足够的承载力和延性,可以使框架-核心筒结构具备多道抗震防线,提高其抗震性能。结果表明:经过合理设计,框架-核心筒结构可以具备三道抗震防线:连梁、子筒(或墙肢)、框架,并且结构同时具有足够的耗能能力,能形成合理的破坏模式,提高抗震性能。
采用MIDAS有限元分析模型对型钢混凝土(SRC)构件的塑性铰进行了分析和确定,采用静力弹塑性分析方法对3跨5层框架在不同线刚度比的情况下进行了分析。结果表明,合理的梁柱线刚度比可使SRC柱-钢梁框架表现出更优越的抗震性能。
对钢筋混凝土平面夹心节点(核心区混凝土强度与梁相同)与传统节点(核心区混凝土强度与柱相同)的抗震性能进行了对比分析,内容涉及裂缝开展及试件损伤过程、失效模式、位移延性、核心区抗压承载力、核心区抗剪承载力、滞回耗能性能、梁筋粘结锚固性能、核心区剪切变形等方面。研究显示夹心节点综合抗震性能接近传统节点,但抗剪承载力、梁筋粘结锚固性能等相对较弱。
采用均布和倒三角两种不同的侧向荷载分布模式,以顶点位移、层间位移、结构塑性铰分布等作为性能评估的参数,对不同柱-梁抗弯强度比值的矩形柱框架结构进行抗震性能分析,并对其计算结果进行了分析和比较。研究发现,考虑到楼板翼缘及其钢筋对梁端抗弯承载力的贡献,要保证强柱弱梁的实现,矩形柱框架结构柱-梁抗弯强度比值应不小于2.0。
进行了四个整体式及四个带缝分体式空心钢筋混凝土剪力墙试件在低周反复水平荷载下的试验,研究了试件的承载力、刚度及衰减过程、延性、耗能性能、滞回特性、破坏特征、钢筋的应变情况。结果表明:整体式空心剪力墙的裂缝分布形态主要以剪切斜裂缝为主,呈现出剪切破坏形态;带缝分体式空心钢筋混凝土剪力墙以弯剪裂缝为主,呈现出延性的弯剪破坏形态;改变带缝空心钢筋混凝土剪力墙竖缝两侧暗柱配筋,可使墙体抗剪承载力不降低而其延性与变形能力得到提高。
基于不同类型的工程实例和模型,讨论连梁设计中的一些问题。分析连梁对结构整体性能的影响和作用,随着结构形式的不同,连梁的数量和位置不同,其影响也不同,一般来说,连梁所在的联肢墙对结构抗侧刚度贡献较大时,连梁的内力也较大,对结构刚度的影响也较大,因而此时对连梁的作用应充分重视。同时,对高烈度区连梁容易出现的超筋超限问题讨论一些实际工程中的处理方案,并对其适用性进行分析,以供类似工程参考。
在某高层剪力墙约束边缘构件设计中,根据美国UBC-97规范的设计方法,并结合我国规范的有关规定,以大震作用下结构顶点的最大弹塑性位移为目标位移,确定墙肢的变形能力要求,进而采取与其变形能力要求相一致的抗震构造措施。
为研究空心砖体系的抗震性能,对3种砌筑形式的6片页岩空心砖墙体进行了低周反复荷载试验。阐述了试件的破坏过程,探讨了墙体的破坏特征、承载能力、滞回性能、刚度退化、延性、能量耗散等问题。研究结果表明:配置水平钢筋不仅可以提高墙体的承载能力,而且可以大大提高墙体的抗震能力和变形性能。水平钢筋对墙体可起到有效的约束作用,使破坏的墙体不倒塌,在实际工程中设置水平钢筋是非常必要的。
石家庄农业科技研发中心工程地下2层,地上分为主楼和裙楼两部分,主楼地上26层,主体高度97.450m,框架-核心筒结构,裙楼地上4层,主体高度20.450m,框架结构。主裙楼地上部分设变形缝,地下连为一体,在主裙楼连接处采用了Y形分叉柱。重点介绍了主楼结构地震动计算参数的确定和主要计算指标、主楼裙楼基础连为一体的设计、Y形分叉柱的设计等内容,可作为类似工程的参考。
对一栋超高层建筑采用三种不同结构体系进行比较,最终确定采用钢框架-支撑结构体系,其中层1～4为型钢混凝土结构。采用SATWE,ETABS程序对结构进行多遇地震作用下的计算,各项计算指标均满足规范要求。并对整体结构进行了弹性动力时程分析补充计算和罕遇地震作用下静力弹塑性分析。计算结果表明,该结构体系是安全可行的。
大跨度预应力次梁对主梁产生的扭矩与结构施工顺序有关。对武汉国际会展中心主楼32.0m×17.0m跨构成的双向正交部分预应力混凝土梁进行各个施工阶段的内力计算,表明主梁的抗扭设计不能简单地对主梁的扭矩乘以扭矩折减系数后进行配筋,而应先计算次梁在每个施工阶段对主梁产生的扭矩,然后进行叠加。同时也提出主梁所施加的预压力Np0对主梁抗扭是有利的,在设计中可考虑这一有利因素。
某商业中心地下汽车库采用了宽扁梁和平板柱多层预应力混凝土结构,在可利用的地下建筑空间内比普通混凝土结构多建了1层车库。其人防、消防等偶然荷载远大于正常使用荷载,使得预应力混凝土构件抗裂设计在这两种荷载下很难同时满足设计要求,以优先满足正常使用荷载,辅以普通钢筋增强构件的延性来满足偶然荷载下的设计要求。采用塑胶管、直线形布筋方式减小预应力摩擦损失。宽扁梁结构的梁柱节点予以加强,以保证楼面荷载的顺利传递。
分析了框架梁柱端弯矩调整的有关问题,推导出了框架结构柱端组合弯矩设计值的计算式,考虑了框架梁端负弯矩调幅的影响,并与直接增大柱端弯矩的简化方法进行了比较。通过算例证明简化方法误差不大,具有可行性与合理性。
原设计为展览功能的大跨度楼板改造为文艺演出场地后,楼板振动过大,无法满足舒适安全使用要求。通过对该部位楼板模拟演出激振实际检测,并进行有限元分析,得出楼板的振动频率和动荷放大系数,在舞台部位采用橡胶隔振器,大幅度降低楼板振动反应。经过演出现场测试,隔振效果明显,满足了安全和舒适使用要求。
组合肋壳是一种新型的空间结构形式,采用组合结构有限单元法对组合肋壳结构的静力特性及其影响因素进行了系统分析,并与带肋钢筋混凝土薄壳以及光滑混凝土壳体进行了比较。分析结果表明,随着矢跨比和截面尺寸的增大,边界条件接近刚性,组合肋壳的极限承载力增大;与其它两类壳体相比,由于组合肋中钢肋的存在,使得组合肋壳整体刚度增大,承载能力提高,结构的薄膜压力分布更为合理。
通过对三种不同强度等级的高性能水泥复合砂浆基材中的植筋拉拔试验,研究普通钢筋在无机植筋胶的作用下与高性能水泥复合砂浆的粘结锚固性能。归纳出典型的破坏形态,用双因素分析法分析钢筋直径、锚固深度和高性能水泥复合砂浆强度对植筋极限承载力的影响程度,对试验数据用tablecurve3D软件进行回归,拟合出实用的极限承载力计算公式。
采用8字形新老砂浆抗拉粘结强度的试验方法,研究了丁苯聚合物乳液水泥基界面粘结材料在不同养护制度、不同粘结方法、不同龄期、不同配比条件下的粘结性能,同时研究其本体强度变化规律,对其粘结改性机理进行初步探讨,并利用扫描电镜对界面粘结微观结构进行了分析。结果表明,其粘结性能良好,抗折强度可以提高,抗压强度不显著下降。
通过对4根三分点加载方式下加固梁的抗弯静力和疲劳试验,研究了钢纤维自应力混凝土叠合层对加固梁的正截面疲劳性能影响。通过分析梁的开裂弯矩、跨中挠度、拉区钢筋应变以及梁裂缝的发展规律,考察了钢纤维自应力加固梁在弯曲重复荷载作用下的疲劳损伤过程。试验结果表明,钢纤维自应力混凝土叠合层可延缓加固梁的开裂,显著降低裂缝宽度,明显提高梁的疲劳性能,采用钢纤维自应力混凝土进行旧混凝土简支梁桥变连续体系加固是一种有效的方法。
钢筋混凝土薄腹梁体外预应力下撑式钢拉杆加固中,测量张拉高度v不易实现。利用张拉高度与钢拉杆的几何关系,将张拉高度转换为钢拉杆轴向应变和薄腹梁跨中竖向位移,在加固施工时对应变和位移双重监控,效果良好,对同类结构加固有参考价值。
制作碳纤维布试件,并对试件进行了为期7d的应力松弛试验,试验结果表明:碳纤维布存在应力松弛现象;随时间增长,松弛应力增加,总的趋势是初期发展快,后期发展慢;张拉初始应力越高,松弛应力越大,但碳纤维布最终留存的应力仍较大;初始应力持荷时间对试验结果影响较大,持荷一定时间后,碳纤维布应力松弛率明显降低。试验结果对分析、计算碳纤维布的预应力损失有一定的指导意义。
采用有限元数值分析得出了防火涂料局部破损后钢构件的温度分布规律,提出了临界破损长度的概念。分析了柱长、防火涂料厚度、截面形状系数,以及标准火灾升温时间对防火涂料局部破损后钢构件温度分布的影响。给出了破损长度和其影响区域内温度分布的计算公式,可供结构抗火性能分析和设计参考。
为了研究冷弯型钢受弯构件平面内的稳定性能,对直卷边和斜卷边的冷弯型钢C形截面受弯构件分别进行了试验研究和有限元参数分析。试验研究和有限元分析均包含构件纯弯和非纯弯两部分。研究结果表明,多数构件在非纯弯作用下的抗弯承载力高于纯弯作用下的,但也有部分以局部和畸变相关屈曲为主的构件在纯弯作用下的抗弯承载力略高。屈曲模式是影响构件抗弯承载力的重要因素,构件以畸变屈曲为主时,非纯弯作用下的抗弯承载力明显高于纯弯作用下的。
对25个结构钢V形缺口板试件进行断裂试验。试验表明:裂纹起始于受三轴强约束的V形缺口厚度心部,随后沿厚度方向扩展,裂纹贯通后迅速沿宽度发展,宏观裂纹大致垂直于载荷方向,单缺口试件断裂延性略高于双缺口试件,薄板断裂延性明显高于厚板。断口呈暗灰色,断口大量韧窝显示出明显的剪切断裂痕迹,断裂类型为正断和剪断混合型断裂,显示了断裂的定性规律。从整体上看,试验数据离散性较小,为研究结构钢断裂机理及抗断理论提供了可靠的试验依据。
提出一种预应力巨型网格结构形式即张弦巨型网格结构,通过在巨型网格结构的横向引入预应力钢索和格构式撑杆来提高结构的横向刚度。对比分析两种结构的自振频率和若干低阶振型特征,计算研究了矢跨比、横向大网格数量、钢索的初始预应力等不同参数对张弦巨型网格结构动力特性的影响,得出了提高结构横向刚度措施的重要结论,为该结构的设计和参数选择提供参考依据。
首先对《混凝土结构设计规范》(GB50010—2002)深受弯构件的抗剪设计进行了探讨,指出了其主要不足之处。改进的拉-压杆模型的提出有效地克服了上述问题,其不仅使预应力及非预应力深受弯构件的抗剪设计得到了协调,同时将压杆劈裂破坏、压杆或节点区压溃和拉杆屈服受弯破坏三种主要破坏模式统一了起来。引用文献中39根预应力和71根非预应力深受弯构件的试验数据对改进的拉压杆模型进行了验证,表明其预测结果协调、精确、连续而又偏于安全。
比较了均匀锈蚀和坑蚀对锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力的影响,定义了描述钢筋均匀锈蚀和坑蚀的两种参数。用试验数据比较了两种参数和锈蚀钢筋混凝土梁剩余抗弯承载力的关系,指出仅仅用均匀锈蚀描述锈蚀钢筋混凝土梁的抗弯承载力是不够的,还应考虑坑蚀的影响。研究了不同坑蚀系数下均匀锈蚀率和坑蚀锈蚀率的关系,指出确定钢筋坑蚀量的关键在于确定坑蚀系数的值,对坑蚀系数的选取应当慎重。给出了同时考虑协同工作系数和坑蚀系数的锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力的计算公式,公式的计算结果与14根梁的试验结果可以很好吻合,表明所提出的公式可用于既有混凝土梁剩余抗弯承载力的评估。
进行了从某公路桥拆下的两根空心板梁现场足尺试验,采用裂缝宽度测试仪、应变片和导杆引伸仪三种方法来确定消压荷载,采用简化弹性方法计算现存预应力,以受压区混凝土破坏为破坏准则来确定极限荷载。采用应变片方法来确定消压荷载最具有重复性和可靠性,采用裂缝宽度测试仪方法来确定消压荷载偏于不安全;按现行公路桥规(JTGD62—2004)中确定预应力损失的方法计算预应力筋相应的各种损失,对试件的开裂荷载、消压荷载、现存预应力和极限荷载进行理论计算;实测结果与理论计算结果基本吻合,可为既有预应力混凝土梁现存预应力和极限荷载的确定提供参考。
广州西塔是广州双塔的西塔楼,目前为华南地区第一高楼,高宽比超过6.5,主塔楼结构采用钢管混凝土斜交网格外筒+钢筋混凝土内筒的筒中筒体系。由于广州为台风多发地区,风荷载为其结构设计的控制荷载,故对其抗风设计进行了详尽的介绍。通过风气候分析确定了区域风况和设计风参数,以及与风响应有关的结构参数,并通过模型风洞试验确定了大楼的等效风荷载取值,并对大楼舒适度进行了判别。