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进行了8个钢筋混凝土框架顶层端节点试件的低周反复加载试验。重点研究了梁、柱配置500MPa纵筋的框架顶层端节点,当梁、柱负弯矩钢筋采用带锚固板的不同搭接方案时的抗震性能。试验结果表明:采用带锚固板钢筋梁内搭接方案试件的抗震性能与采用规范GB50010—2002规定的梁内搭接方案试件的抗震性能基本相当,而采用带锚固板柱内搭接方案试件的抗震性能相对较差;与梁正弯矩钢筋采用90°弯折锚固的试件相比,在梁正弯矩钢筋中使用锚固板锚固的试件,其梁筋的滑移量相对要小;试验所用锚固板方案的锚固性能可以满足试件抗震性能的要求。最后给出了带锚固板负弯矩钢筋梁内搭接方案以及使用锚固板锚固的设计建议。
以抗震设防烈度为9度的某高层建筑结构为实例,基于结构构件间的线刚比概念,从结构计算分析和抗震延性措施两个方面,论述了构件之间的相对"强弱"关系。在抗震概念设计方面,延伸了"强柱弱梁"的含义,扩展了竖向构件"强剪强弯"以及剪力墙连梁"弱连梁不弱"、"强连梁不强"等结构概念。在结构设计分析阶段,应同时注重结构的整体控制与局部协调;强调协同工作是提高结构综合抗震能力的根本;即使结构在遭遇罕遇地震时发生破坏,此破坏也应是一个延性的塑化过程。
结合实际工程,从结构方案、性能设计及节点设计等方面对超限复杂钢-混凝土混合结构设计进行了详细论述,并采用多种结构计算程序对其进行弹性、弹塑性分析,评价钢结构、混凝土结构间的相互影响及其抗震性能。同时,钢结构支座均采用可靠性较高的成品支座,并对钢结构关键节点强度进行有限元分析,采取必要的构造措施保证结构的安全可靠。计算表明,对于超限复杂混合结构,当采用合理的结构布置、采取适当的构造措施时,其抗震性能可以满足规范要求。
基于村镇砌体结构房屋的造价水平及施工条件,提出了2种预制式构造柱技术。进行了5个预制式构造柱约束墙体试件(3个预制式构造柱1约束墙和2个预制式构造柱2约束墙)的低周反复加载试验。对比分析了两种预制式构造柱与现浇构造柱在改善墙体破坏特征、滞回耗能特性、变形能力及刚度退化特征等方面的作用。试验结果表明,两种预制式构造柱可使墙体的裂缝发展更充分,能够提高墙体的耗能能力及变形能力,对刚度退化特征的影响不大。作为经济实用的构造柱技术,可在村镇建筑中使用。
既有钢筋混凝土构件的特性不同于拟建构件,除了可能存在设计构造方面的不足之外,还受到所经受的荷载历程和环境腐蚀的影响。根据5根既有钢筋混凝土梁的低周往复加载试验,得到了既有钢筋混凝土梁的破坏特征。根据试验中得到的滞回曲线计算既有钢筋混凝土梁的耗能能力和延性,分析了不同的加载制度对其耗能能力的影响。结论表明,既有构件所经历的最大荷载及最大荷载出现的相对时序均会影响到既有构件的抗震性能。
采用基于性能的抗震设计方法,应用SATWE,ETABS,MIDAS/Gen,ABAQUS6.5等软件对一栋高度约265m超B级高度的超限高层建筑进行抗震超限分析,介绍了该结构超限抗震设计情况和技术措施。
结构失效模式对应结构整体抗震能力,结构失效时所对应的最小地震作用作为结构的整体抗震能力。通过推覆分析(Pushover)找到结构的失效模式,从而为布置失效填充墙提供信息,通过布置失效填充墙,可改变并消除原有结构的最弱失效模式,从而提高结构的整体抗震能力;通过增量动力时程分析,可最终确定失效填充墙的最佳布置方案及结构的整体抗震能力指标,但填充墙的大量破坏会影响到结构的使用功能。通过在梁下部和填充墙顶部之间布置铅阻尼器既可有效地保护失效填充墙,又能使结构的整体抗震能力得以提高。算例说明了本文提出的分析方法的先进性和可行性,研究结果表明,考虑失效填充墙的作用能够使结构的整体抗震能力得到提高,铅阻尼器能够使失效填充墙的破坏得到有效控制。
在高烈度地震区,相邻框架梁跨度相差过大时,可以将短跨框架梁按照连梁设计。通过工程实例,分析了将短跨框架梁按照连梁设计的准确性和可行性,并指出了设计时应注意的事项。
以某火力发电厂主厂房为原型,建立整体结构的空间计算模型,对其分别进行模态分析和水平双向地震作用下的弹塑性时程分析。结合拟动力和伪静力试验研究,探讨框排架结构的空间变形性能及塑性铰的分布特点。针对此类结构特点引起的严重地震扭转效应,提出减小扭转的措施,改善了火力发电厂主厂房在高烈度地震作用下的动力性能,为工程设计提供参考依据。
超高层建筑塔楼施工中存在的较大技术难点是结构竖向变形差的调整。以上海汇丰银行大厦为背景,研究了在竖向重力荷载作用下,钢-混凝土混合结构的外围巨型柱与核心筒之间的竖向变形差。分析表明,整体结构模型与施工阶段模型的分析结果存在着较大的差异,在实际运用中应采用考虑混凝土时变特性的施工阶段模型;施工速率对结构竖向变形的影响不大,可以忽略不计;结构中刚度很大的桁架层对减小巨型柱与核心筒之间的竖向变形差作用显著。最后根据仿真分析的结果,并考虑了施工中的标高补偿之后,确定了符合实际施工情况的构件预抛高值。从而规避了施工质量风险,达到了设计预期要求。
介绍了某三等甲级医院辅诊楼的加层改造设计过程中,在方案、计算、构造、施工等多方面遇到的问题及解决方法。通过增设钢筋混凝土支撑和加固原有剪力墙的方式,解决原有结构因剪力墙设置不当造成的地震作用下扭转超限问题。简述了对此种类型的钢-混凝土混合结构采用多种计算模型和阻尼比进行的分析比较。针对加固改造工程中应注意的设计和施工方面的问题提出建议,供类似工程设计时借鉴参考。
对无锡创意产业园A栋高层结构在扩初设计的基础上进行深入设计和优化,介绍了抽柱、核心筒布置、楼面梁设置等优化内容,说明了超长楼面、地下室顶板错层等处理措施;对剪力墙平面外设环梁的节点受力情况进行了有限元分析,结果表明这种节点处理措施有足够的安全性能。优化结果不但改进了设计,也节约了工程造价。
<正>由天津大学主办,清华大学等单位协办的第十一届全国现代结构工程学术研讨会于2011年7月22日～25日在天津成功召开。来自全国各地的建筑结构领域的200多位专家和学者汇聚天津
<正>中国建筑学会抗震防灾分会高层建筑抗震专业委员会定于2011年12月上旬在广东省深圳市召开第十三届高层建筑抗震技术交流会,欢迎广大工程设计、施工、科研人员、高等院校和抗震管理部门的学者和专家踊跃撰稿并参加会议。会议期间还将召
钢支撑滞回曲线主要有三种模拟方法:现象描述法、有限元法和塑性铰法。在分析了各模拟方法优劣的基础上,提出一种新型的基于现象描述法的支撑模型。该模型通过一系列控制参数来包络钢支撑复杂的滞回曲线,并根据已有的同类型支撑试验结果标定控制参数。研究表明,该模型具有较高的模拟精度及计算效率,解决了早期基于现象描述法支撑模型模拟结果较为粗糙的问题。此外,为研究通用性更高的支撑模型,还提出了一种纤维支撑模型。该模型在跨中引入初始几何缺陷以模拟钢支撑的屈曲及屈曲后滞回特性,模型参数仅涉及支撑的几何及材料特性而易于确定。分析表明,该模型能满足多尺度整体结构分析的精度要求。两种模拟方法可应用于带支撑结构的地震反应分析和设计。
以最简形式的功能函数描述平面屈曲约束支撑钢框架在静力荷载作用下的体系极限承载力状态,利用对偶变数抽样法与指数多项式近似概率密度法对结构整体抗力的概率密度函数及其统计特征进行了估计。考虑两种基本荷载组合,在对平面屈曲约束支撑钢框架结构整体可靠度评价的基础上,给出了在一定目标可靠度下的基于结构体系极限承载力可靠度的实用设计公式。通过一个具体算例表明,该设计方法既比传统的基于构件可靠度的设计方法经济,又能保证结构体系的可靠度。
根据框架-支撑结构的受力特点,将其分解成纯框架体系和纯支撑体系,这两部分相互协同工作。分别从纯框架体系和纯支撑体系的层间位移求解方法入手,通过这两部分的变形协调推导得到框架-支撑结构体系在水平荷载作用下的层间位移计算公式。并将此简化求解方法的计算结果与有限元法的计算结果进行了对比,结果表明,所用简化算法准确有效,计算步骤清晰明了。
对各国规范以及Winter公式关于工字形截面构件有效宽度的计算公式进行简要介绍,并采用各国规范方法和有限元数值模拟对腹板不同宽厚比和构件不同长细比的工字形截面轴压构件有效面积进行计算和分析。结果表明:《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS102:2002)在腹板宽厚比较大时有效面积过于保守,《钢结构设计规范》(GB50017—2003)、欧洲规范(E3-1.5:2006)对于长细比较大构件有效面积过于保守,《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB50018—2002)、美国规范(AISC:2005)以及Winter公式与数值结果吻合较好,且有一定的安全度,建议对于薄腹工字形截面轴压构件有效面积可采用《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB50018—2002)计算方法进行计算。
以矩形钢管为弦杆、圆管为支杆的混合空间钢管结构因形式新颖、相贯线切割简单而在大跨空间结构中逐渐得以应用,但因支杆的几何效应和荷载效应,导致混合型钢管空间相贯节点承载力计算比较复杂。采用非线性有限元方法,应用自动步长增量法研究了主方支圆空间KT节点的空间几何效应和荷载效应。理论分析表明:相比杆件的几何效应,荷载效应对节点极限承载力的影响更为明显,T形支杆上较大的轴力将使K形支管处极限承载力显著下降。通过对空间KT形节点极限承载力的分析,绘制平面K形、T形节点和空间KT形节点承载力相关曲线,并提出计算公式供设计人员参考。
为避免钢结构露出型柱脚在地震中发生破坏,研究一种新的减震装置。该装置通过楔块滑动、弹簧变形和螺杆的塑性伸长来控制柱脚位移,同时消耗地震能量,达到消能减震的效果。采用方形空心钢管柱,分别对普通螺栓柱脚和带减震装置的柱脚进行低周往复加载试验,研究其恢复力特性。试验表明:普通螺栓连接的柱脚呈滑移型滞回特征;由于弹簧恢复和楔块切入,新型柱脚连接每次加载卸载均以原点为始终,呈无滑移型滞回特征。根据试验结果,得到了带楔块装置钢柱脚的无滑移型恢复力模型。研究结果表明,无滑移型减震连接的钢柱脚具有良好的抗震性能且简单易用。
进行了9根方钢管钢骨混凝土双向偏压柱试验,研究其破坏形态,分析荷载与纵向应变关系及长细比、加载方向等参数变化对双偏压柱受力性能的影响。结果表明:当荷载达到极限荷载的50%～70%,钢管的受压区开始屈服;当荷载达到极限荷载的80%～90%,钢骨的受压区开始屈服。在试验参数范围内,加载角度的变化对偏压柱的受力性能影响不大。通过有限元法建立计算模型,模型计算结果与试验结果吻合很好。在此基础上,通过变化计算参数,分析了不同长细比、偏心距条件下,加载角度对偏压柱受力性能的影响。结果表明,随着长细比及偏心距的增大,加载角度的变化对双偏压柱受力性能的影响也越来越大。
通过5根角钢加强的钢筋混凝土十字形截面异形柱的低周反复加载试验,分析了不同的配钢率、配钢形式下试件承受压、弯、剪复合作用时的破坏形态。对比ANSYS分析结果,阐述了构件的延性、滞回特性、刚度退化以及耗能能力,证明了构件形式的优异性。
为了尽量减小组合梁界面滑移,提出在不增加剪切连接件数量的情况下,剪切连接件采用分段均匀布置方式。基于弹性理论的分析方法,分段建立组合梁单元体力学模型,推导了组合梁界面滑移的计算公式,并得出了工程中常见4种荷载作用下,剪切连接件分段均匀布置时简支组合梁界面滑移的解析解。通过实例对连接件均匀和分段布置2种情况下组合梁滑移进行了对比计算分析。结果表明,连接件分段布置方法可有效减小组合梁界面滑移,从而减小由于滑移引起的组合梁附加挠度和混凝土板的裂缝,提高结构的耐久性。
通过8根组合柱的试验,分析了影响GFRP管劲性钢筋混凝土组合柱的轴心受压承载力主要因素。试验结果表明,组合柱的承载力随着GFRP管壁厚度的增加而提高;内部型钢约束混凝土并与钢筋共同承担一定荷载,提高了组合柱的承载力。基于极限平衡理论和统一理论,分别建立了GFRP管劲性钢筋混凝土组合柱和GFRP管钢筋混凝土组合柱的轴压承载力计算公式,计算结果与试验结果吻合良好。统一理论的计算结果与试验结果更为接近,且计算公式简单。
已有的混凝土受热力学性能研究重点集中于500℃以上的高温区段,小于500℃的亚高温区段的混凝土强度则直接按常温处理,这不符合实际温度作用的受力情况。长期处于亚高温作用下的混凝土结构也需要了解其材料受力性能的变化规律。通过亚高温区段混凝土的受压强度试验,考察了不同亚高温及温度持续时间对其的影响。结果表明,不同温度持续时间的混凝土受压强度随温度升高的变化趋势相似,在100～250℃波动较大,且在100℃附近形成一个强度的低谷,250℃后则呈急剧下降趋势。而当试件温度分布均匀后,温度持续时间对混凝土受压强度的影响很小。通过试验还给出了亚高温下混凝土受压强度的计算公式。
通过4根足尺的钢筋混凝土简支梁(3根采用HRB500级钢筋、1根采用HRB335级钢筋)受弯性能试验,研究HRB500级钢筋混凝土梁的受弯性能和裂缝开展规律。试验结果表明,短期荷载下的HRB500级钢筋混凝土梁具有良好的受弯性能;采用大直径(32mm)HRB500级钢筋配筋的混凝土简支梁的最大裂缝宽度实测值小于《混凝土结构设计规范》(GB50010—2002)公式的预测值,但大于混凝土规范规定的最大裂缝宽度容许值。试验梁的挠度、裂缝间距和最大裂缝宽度与钢筋应力、钢筋直径和配筋率等因素的关系基本上可用现有模型预测。为满足正常使用极限状态的要求,建议对正常使用极限状态的荷载代表值和规范公式的相关参数进行适当调整。
通过建立竖向振动舒适度长期监测系统,测试了青岛体育中心综合训练馆大跨度混凝土楼盖在主体结构完成、木地板铺设完成、整体结构完成等4个典型阶段的动力特性;实测了在单人行走、多人齐步行走、多人跳跃、多人随机及正常比赛训练等多种激励情况下结构楼面的加速度反应,并与有限元分析及英国混凝土协会建议的计算方法(CCIP-016)进行了比较。结果表明,大跨度楼盖具有典型的模态密集特性,本例中木地板的刚度贡献可以忽略。人致激励的类型和行走路线对楼盖动力响应影响显著。CCIP-016的动力响应计算结果比实测值小。上述结果可为全面了解大跨度预应力楼盖的实际动力性态、验证现有计算方法的合理性及类似建筑的舒适度评估提供依据。
针对单一纤维的FRP筋延性较差的缺点,在采用碳/玻混杂纤维复合材料(C/G-HFRP)筋的同时,引进预应力技术。通过对2根预应力HFRP筋混凝土梁、1根普通钢筋混凝土梁和1根普通HFRP筋混凝土梁的受弯性能试验研究,分析预应力HFRP筋混凝土梁的受力过程、破坏形态、抗弯承载力和变形等,提出了等效抗弯刚度的计算模型,为HFRP筋的工程应用提供了依据。
提出一种新型混凝土横孔连锁空心砌块,通过在新型砌块墙体中设置构造柱和水平钢筋混凝土带,形成对墙体的约束。进行了3片新型混凝土横孔连锁空心砌块承重墙体的拟静力试验,得到了其破坏形态、滞回特性、变形能力、刚度退化等情况。试验结果表明:设置构造柱和水平钢筋混凝土带能有效提高墙体的开裂荷载和极限荷载,该新型砌块墙体具有较好的抗震性能。
对再生混凝土小型空心砌块砌体进行抗压性能试验,研究不同砂浆强度对其受压性能的影响,分析了砌体的破坏特征和变形过程。研究结果表明:再生混凝土小型空心砌块砌体的受压性能和普通混凝土砌块砌体的受压性能基本相似,极限状态均为砌体被贯通的裂缝分隔成小立柱后被压坏。通过对试验数据的分析得出,再生混凝土小型空心砌块的受压强度可采用《砌体结构设计规范》(GB50003—2001)建议的公式进行计算。
通过植物纤维增强砌块砌体轴心抗压强度试验,研究了其破坏特征、抗压强度、应力-应变关系、弹性模量及泊松比。基于试验研究,运用有限元方法,研究其承载力水平、裂缝发展和应力-应变分布及位移变形情况,特别是其微观层面的裂缝演化机制,从理论上深入分析其破坏机理,阐明了砌体各组成材料间的相互作用及其影响、受力薄弱区,得出了横向拉应力不足和弹性地基作用是其破坏根本原因等许多有益的结论。研究成果为植物纤维增强砌块的推广应用以及相关规程的编制、修改提供依据,为类似的试验研究提供参考。
为了研究深基坑桩锚支护结构中锚杆的内力与变形的影响因素,采用理论推导、现场试验与数值模拟相对比的方法。运用半无限边界上一点作用垂直力的布辛涅斯克(Boussinesq)问题的位移解,推导出锚杆锚固段的轴力分布的公式。运用有限差分法,采用岩土软件FLAC3D建立深基坑桩锚支护结构的仿真模型,并对支护结构中锚杆的内力与变形进行数值模拟。分析结果表明:理论计算、现场试验与数值模拟得到的结果基本吻合,表明由布辛涅斯克问题推导出锚杆锚固段轴力分布函数是正确的,为锚杆的计算提供了一种理论依据;用FLAC3D数值模拟深基坑支护结构中锚杆的内力与变形是可行的。在锚杆的张拉过程中,锚杆在自由段的轴力和变形量最大,从锚固段开始,锚杆的轴力和变形量逐渐减小,最后趋于零。
<正>1工程概况辽宁省盘锦市某化工有限公司14万t/年ABS扩建项目,该项目中有一个35m×20m×8m的地下水池。因地下水位较高(最高静止水位在2.2m左右),设计该地下水池的桩基础时,须考虑水池的抗浮问题,设计要求单桩竖向承载力fk=1 000kN,单桩抗拔力Nk=200kN。勘察场地自然地面以下
阐述了《混凝土结构设计规范》(GB50010—2010)修订中承载能力极限状态计算的相关问题,主要包括受压构件二阶效应(P-δ)的规定;受剪承载力、受冲切承载力计算公式的调整;补充了复合受力构件承载力及应力设计的相关规定。