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新刊精选 |《建筑结构学报》2019年第11期

日期:2020-02-28 点击量:


1隔震技术在大跨度复杂建筑中的应用现状及关键问题

丁洁民1,2,陈长嘉2,吴宏磊2

1. 同济大学 土木工程学院

2. 同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司

摘要:大跨度建筑一般为公共类型建筑,具有人流密集、重要性高、体型复杂等特点,对其抗震性能要求高,降低地震作用的需求大。同时结构高宽比一般较小,隔震技术的适用性强。对隔震技术在大跨度建筑中的应用现状进行梳理,将其划分为高位支承隔震和低位支承隔震两种类型,其中高位支承隔震又分为屋盖支承隔震和连体支承隔震两种,并总结其应用特点;对隔震技术在大跨度复杂建筑中应用的关键问题进行探讨,包括扭转控制、温度效应、抗风设计、边界约束条件、体育场馆类建筑中隔震层在比赛场地处的布置等,为相关工程应用提供参考。目前,隔震技术发展较为成熟,应用于大跨度复杂建筑中,可有效降低地震作用,提高结构抗震性能,是未来大跨度复杂建筑结构抗震设计可行的发展方向。


关键词:大跨度建筑;隔震扭转控制温度效应抗风设计边界约束隔震层布置


2三峡库区青草背长江大桥桥位风速非平稳特性研究

郭增伟1,袁航2,王小松1


1. 省部共建山区桥梁及隧道工程国家重点实验室
2. 长大桥梁建设施工技术交通行业重点实验室

摘要:为从定量上描述和评价山区峡谷风场的非平稳程度,利用三峡库区青草背长江大桥桥位处实测风速序列,分别采用轮次检验法和希尔伯特(Hilbert)变换分析了实测风速序列在幅值和频率上的非平稳程度,探讨了风速样本时长和窗口时距对基于Hilbert变换的非平稳度指标的影响,并与西堠门大桥桥位处12月份期间实测风速记录进行对比,实现了山区峡谷风的非平稳特征的定量评价。结果表明:非平稳度值可反映出风速序列在不同频率成分上的非平稳特性,且风速频率越高非平稳度指标越大,同时非平稳度值随风速样本总时长的增大、窗口时距的增大而减小;相比西堠门桥位处风速,青草背长江大桥桥位处山区风风场在幅值和频率均表现出更强的非平稳特性,且短时距高频段的风速分量非平稳特征更为明显;当某段风速序列在给定的窗口时距下的非平稳度值超过良态风速相应的非平稳度极值后,可认为该段风速序列具有较强的非平稳特征。


关键词:桥梁峡谷风希尔伯特变换轮次检验法现场实测非平稳特性


3雷暴冲击风作用下高层建筑风压幅值特性研究

方智远1,汪之松1,2,李正良1,2

1. 重庆大学 土木工程学院

2. 重庆大学 山地城镇建设与新技术教育部重点实验室

摘要:采用冲击射流装置模拟雷暴冲击风,对4个不同深宽比的高层建筑模型进行测压试验,分析了各模型8个不同径向位置处的风压幅值特性,并与大气边界层风作用下的建筑表面风压系数进行了对比。结果表明:雷暴冲击风作用下,建筑迎风面为正压,侧面和背风面均为负压;迎风面平均和脉动风压受模型深宽比影响较小,侧面和背风面受深宽比影响较大;随着径向距离的增加,迎风面平均风压系数逐渐减小,脉动风压系数先增大后减小,侧面平均风压系数绝对值以及脉动风压系数先增大后减小,背风面平均和脉动风压系数变化较为平缓;各模型迎风面风压系数沿高度呈“鼻子”状分布,最大风压出现在0.25 H 为模型高度);与大气边界层风作用下建筑表面风压幅值相比,雷暴冲击风作用下高层建筑模型的迎风面中下部区域以及侧面前缘部位风压系数较大,考虑雷暴冲击风作用的高层建筑设计时,应对这些区域的风荷载取值进行适当放大。


关键词:高层建筑;雷暴冲击风;冲击射流;风剖面;风压系数


4高延性混凝土加固剪力墙抗震性能试验研究

邓明科1,潘姣姣1,韩剑2,梁兴文1


1. 西安建筑科技大学 土木工程学院
2. 陕西建工集团有限公司


摘要:为研究高延性混凝土(HDC)加固剪力墙的抗震性能,设计了3个剪跨比为2.1的剪力墙试件,采用HDC面层和钢筋网HDC面层进行加固,通过低周往复加载试验,研究其破坏形态、变形能力、耗能能力及刚度退化特性。试验结果表明:未加固试件破坏时,墙体底部混凝土压碎剥落;采用HDC加固的试件,加固层对内部混凝土形成良好的约束作用,提高了试件的耐损伤能力,试件破坏时内部混凝土虽被压碎,但未出现面层剥落现象;与未加固试件相比,HDC面层加固试件的屈服荷载、位移延性系数和耗能能力分别提高12.8%、15.5%和22.0%;在加固层中配置钢筋网,可增加HDC面层与内部混凝土的协同工作能力,进一步提高剪力墙的变形能力和耗能能力,但对承载力的影响较小;加固试件的刚度提高不明显,但刚度退化较为缓慢。考虑HDC加固层作用,建立了HDC加固剪力墙压弯荷载的计算方法,且计算值与试验值均吻合较好。

关键词:剪力墙;高延性混凝土;加固;抗震性能;压弯荷载


5砖土混合结构抗震加固振动台试验研究

周铁钢1,刘博1,柯章亮1,赵祥1,朱立新2

1. 西安建筑科技大学 土木工程学院
2. 中国建筑科学研究院


摘要:针对我国西北农村地区砖土混合结构抗震性能差的问题,提出设置“弱框架”的加固方法,主要包括在土坯墙关键受力部位内外开槽,对称配置水平与竖向砂浆配筋带加固;角钢-砂浆面层加固四角承重砖柱;木屋盖与墙体顶部后设的砂浆配筋带通过粗铁丝可靠拉结。通过对1/2缩尺模型进行加固及振动台试验,分析其地震反应及损伤情况以验证上述加固措施的有效性。结果表明:9度罕遇地震烈度下,模型仍表现出足够的承载力和变形能力;模型XY向刚度下降达到67.72%和77.77%,加固措施有效;模型墙顶XY向最大位移角达到1/22、1/19,房屋结构延性得到改善,增强了罕遇地震下结构的抗倒塌性能。


关键词:混合结构;抗震加固;砂浆配筋带;振动台试验;地震反应


6预应力全索系整体张拉结构设计研究

葛家琪,刘邦宁,王树,张国军,张曼生,黄季阳,刘鑫刚


中国航空规划设计研究总院有限公司

摘要:预应力全索系整体张拉结构是具有“内部没有压杆的全索系拉杆海洋”特点的结构体系,该结构体系结构稳定承载力和变形性能是工程设计的关键。为研究全索系整体张拉结构的弹塑性发展规律,进行了基于材料非线性和几何非线性的结构承载全过程分析,得到典型单元荷载-应力、关键节点荷载-竖向位移全过程曲线。分析结果表明:建议全索系整体张拉结构索构件在弹性阶段的应力比应小于0.40,内环索竖向变形应小于悬挑跨度的1/40~1/50。全索系整体张拉结构的屈服荷载系数及延性性能高于有钢压杆的预应力钢结构体系;增大预应力度是改善谷索排雪水功能的有效措施之一。

关键词:全索系整体张拉结构;承载全过程分析;屈服荷载延性;排雪水设计方法


7方钢管混凝土柱-组合梁框架抗连续倒塌性能试验研究

玄伟1,2,王来1,陈惠荣1,3,陈海涛1,杨宁4


1. 山东科技大学 山东省土木工程防灾减灾重点实验室
2.潍坊学院 建筑工程学院
3.青岛农业大学 建筑工程学院
4.江苏建筑职业技术学院 建筑工程学院


摘要:为了研究组合梁对方钢管混凝土柱-组合梁框架抗连续倒塌性能的影响,设计了带有混凝土现浇楼板方钢管混凝土柱-组合梁框架(CFSTCBF)及不带楼板的方钢管混凝土柱-钢梁框架(CFSTSBF),采用拆除构件法对两个试件的抗连续倒塌性能进行竖向加载试验研究,对其在中柱失效工况下的破坏模式、受力机理以及主要的抗力机制进行分析,同时对现浇混凝土楼板和节点在连续倒塌过程中的性能进行探讨。研究表明:两个试件的破坏均是由正弯矩区钢梁破坏引起,结构的倒塌阶段可分为弹塑性阶段、塑性阶段、过渡阶段和悬链线阶段,压拱机制和悬链线机制均能改善结构的抗倒塌性能;混凝土楼板可以有效增强结构的承载能力,提高结构的初始转动刚度,但在改善结构变形能力方面的作用较弱。

关键词:方钢管混凝土柱-组合梁框架;混凝土现浇楼板;静力加载试验;抗连续倒塌性能


8考虑全填充墙作用的钢筋混凝土-框架抗连续倒塌性能分析

喻君1,甘艺平1,李爽2


1. 河海大学 土木与交通学院

2. 哈尔滨工业大学 结构工程灾变与控制教育部重点实验室


摘要:为探究钢筋混凝土(RC)全填充墙框架在边中柱失效情况下的抗连续倒塌性能及其承载力计算方法,基于已有试验和有限元程序OpenSees建立宏观有限元数值模型展开研究。数值模型中的梁柱采用基于力的纤维梁单元模拟,填充墙则转化为等效斜撑并用桁架单元进行表征。填充墙宏观模型涉及等效斜撑的宽度、数量和相应材料属性的确定,为此对比了不同等效斜撑模型的适用性,确定了一种连续倒塌工况下全填充墙的宏观模拟方案。进而利用验证的数值模型,揭示全填充墙框架防倒塌的荷载传递机制,并研究了层数和填充墙砌体抗压强度对抗倒塌性能的影响。结果表明:全填充墙框架荷载主要通过墙体对角传递且全填充墙会与周围框架形成一种桁架机制;随填充墙砌体抗压强度降低,结构抗力峰值呈下降趋势。最后,以填充墙和周边框架竖向承载刚度比为基本参数,建立了通过求得填充墙和框架刚度以及纯框架理论弯曲承载力,便可快速评估规则RC填充墙框架防倒塌能力的回归模型。

关键词:钢筋混凝土框架;填充墙;等效斜撑;有限元分析;抗连续倒塌性能


9框架中钢-混凝土组合梁等效弯曲刚度分析

周琪亮1,许立言2,陶慕轩3


1. 清华大学 土木工程安全与耐久教育部重点实验室

2. 清华大学 城市轨道交通绿色与安全建造技术国家工程实验室

3. 清华大学 北京市钢与混凝土组合结构工程技术研究中心


摘要:框架体系中钢-混凝土组合梁在竖向荷载作用下的弯矩分布与其端部受到的转动约束条件密切相关,而在不同方向的弯矩作用下钢-混凝土组合梁截面的抗弯刚度又差异显著,要准确计算竖向荷载作用下组合梁的等效弯曲刚度必须充分考虑与其相连的梁柱变形对其端部产生的转动约束刚度。为此,采用分段刚度建立了框架中组合梁在竖向荷载作用下的等效刚度理论模型,以考虑不同梁端转动约束刚度和楼板开裂前后截面特性差异对组合梁等效刚度的影响。基于该理论模型进行大量参数分析,识别了影响组合梁等效弯曲刚度的两个关键参数:转动约束刚度与组合梁开裂后截面线刚度比和梁开裂前后截面刚度比,得到了随梁端转动约束刚度变化的组合梁在竖向荷载作用下等效弯曲刚度的计算式,在框架设计时可方便地用于组合梁的变形和内力计算。对比讨论了建议算式和现有公式的计算精度,并通过结构体系的非线性全过程分析对建议算式的合理性做了进一步的验证。理论分析和设计方法表明,组合梁在竖向均布荷载作用下的负弯矩区长度和等效弯曲刚度随梁端转动约束刚度变化显著,必须在设计中准确考虑。


关键词:框架结构;钢-混凝土组合梁;理论模型;等效弯曲刚度;端部转动约束


10滨海含软土夹层粉细砂地基高能级强夯加固试验研究

贾敏才1,2,刘波1,2,周训军3


1.同济大学 地下建筑与工程系

2.同济大学 岩土及地下工程教育部重点实验室

3.中国石油天然气华东勘察设计研究院


摘要:滨海粉细砂场地地基常分布有软土夹层或淤泥包且地下水位较高,地基处理难度大。目前采用高能级强夯加固滨海粉细砂场地的工程案例较少。结合具体工程研究了某地下水位较高且含软土夹层的滨海粉细砂场地上开展的5、8、12、15 MN·m能级强夯加固试验。除5 MN·m能级强夯试验区外,其余试验区均先采取高能级点夯加固深层土体,然后采用中等能级点夯加固夯点间土,最后利用低能级满夯加固地基浅层。对比分析了夯沉量和强夯前后的旁压、静力触探测试数据,发现夯击7~8击后夯沉量变化明显减小,每遍的单点夯击击数宜控制在8~9;在有效加固深度范围内,土体的旁压模量和静力触探锥尖阻力均明显提升,高能级强夯能有效消除滨海粉细砂的液化势。试验场地内上述各个能级的有效加固深度分别为7.5、9、10.5、10 m,在有效加固深度范围内,表征土体相对加固程度的提升系数沿深度大致呈直线下降。现场试验数据还表明,将地下水位降低到距地表以下2.5 m有助于提高加固效果;软土夹层的存在会明显影响加固效果及限制有效加固深度的发展,因受软土夹层的影响,场地15 MN·m能级强夯的有效加固深度明显偏小。建议在级配不良的滨海粉细砂场地上按照规范JGJ79—2012中细颗粒土的标准来确定高能级强夯的有效加固深度。


关键词:粉细砂地基;软土夹层;地基加固;现场试验;高能级强夯;有效加固深度

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