建筑科学与工程学报 /oa 中国3D打印混凝土技术应用历程与趋势 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202105001 为了全面分析中国3D打印混凝土技术的研究现状,从“油墨”材料、施工工艺和应用场景等方面对3D打印混凝土技术的研究进展进行了回顾,从时间和逻辑2条线路分析了该技术的发展历程,介绍了主要的施工工艺及在建筑物和基础设施上的应用案例,并分析了3D打印混凝土技术在生态“油墨”材料、仿生设计、大型打印设备开发及施工工艺、3D打印混凝土技术标准与验收规范等发展趋势。最后分析总结了目前中国3D打印混凝土技术所面临的问题,并结合实际应用场景给出了部分研究思路。结果表明:3D打印材料是影响混凝土性能最根本的因素,混凝土须具有更好的流变性能,并能够在环境中快速凝固; 现有3D打印混凝土设备还不能够完全满足不同应用环境的特殊性要求,需要在机械设计和施工流程方面进行协调开发,促进面向建筑领域新型3D打印设备的精细化与自动化发展; 3D打印混凝土结构和普通混凝土结构形式不同,现有的混凝土结构设计施工标准和国家规程并不适合3D打印混凝土技术,缺乏面向3D打印建筑的标准和验收规范; 企业、高校和科研机构需加强合作,以工程应用为导向指引3D打印混凝土的研究和发展。 2021年09月15 00:00 2021年05期 1 14 4607016 肖建庄<sup>1</sup>,柏美岩<sup>1</sup>,唐宇翔<sup>1</sup>,马义和<sup>2</sup>,陈 寒<sup>2</sup>,刘浩然<sup>1</sup> 不同尺寸钢筋混凝土短柱高温后抗震性能分析 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202105002 为了研究不同尺寸钢筋混凝土短柱在高温和地震耦合作用下的力学行为,建立了火灾高温后钢筋混凝土(RC)短柱抗震性能研究的三维数值模型,对12个几何形状相似、尺寸大小不同的RC柱进行不同受火时间后的水平反复加载试验。在验证模型有效性的基础上,研究了受火时间和截面尺寸对RC柱温度场分布、破坏模式、低周反复荷载下的骨架曲线、位移延性、刚度退化、抗剪承载力等的影响规律和失效机制; 基于模拟数据和经典的Bazant尺寸效应思想,提出了考虑混凝土强度尺寸效应影响及受火时间、尺寸影响的双参数修正的钢筋混凝土柱抗剪承载力实用计算公式。结果表明:火灾后截面尺寸越大的RC柱温度差异越大,受热越不均匀,角筋比其他纵筋升温快,保护层有助于延缓钢筋温度的升高; 构件高温后刚度退化较常温时平缓; 高温后构件尺寸越大,刚度退化越迅速; 构件抗剪承载力随受火时间增长而降低,并受构件截面尺寸的影响; 提出的钢筋混凝土柱抗剪承载力实用计算公式可供火灾后大尺寸钢筋混凝土柱安全性鉴定作参考。 2021年09月15 00:00 2021年05期 15 25 4689043 金 浏,林曼芳,李潇雅,张仁波 塔楼结构及其支护体系抗震性能分析 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202105003 为了研究塔楼结构及其支护体系的动力稳定性、抗震性能,并分析支护结构对塔楼抗震性能的影响,以西安市某塔楼结构及其排桩挡墙为研究对象,基于ABAQUS软件建立三维仿真模型进行分析。结果表明:在0.2<i>g(g</i>为重力加速度)的El Centro波作用下,支护结构整体侧向位移划分为2个时间段,0 s≤<i>t</i>≤5 s支护结构在初始平衡位置往复振动,5 s&lt;<i>t</i>≤30 s支护结构位移急剧增大,背土侧的水平位移达到10 mm后发生破坏; 动弯矩峰值出现在桩身高度16 m处,地震波幅值为0.1<i>g</i>时最大动弯矩为6 200 kN·m,当地震波幅值变化到0.2<i>g</i>时,最大动弯矩增加了3 900 kN·m,当地震波幅值变化到0.4<i>g</i>时,最大动弯矩增加了9 100 kN·m,随着地震波幅值增加,最大动弯矩增长幅度越来越大,说明地震波幅值对桩身弯矩的影响较大; 支护后的塔楼在8度设防烈度下各层最大水平位移在整体上小于支护前,小震作用下最大水平位移比支护前减小了2.27 mm,中震作用下最大水平位移与支护前基本持平,大震作用下最大水平位移比支护前减小了22.63 mm,支护后的层间位移角也略有减小,说明排桩挡墙有效保障了塔楼的抗震性能。 2021年09月15 00:00 2021年05期 26 37 5318915 黄 华<sup>1</sup>,何 山<sup>1</sup>,柳明亮<sup>1,2</sup>,薛春亮<sup>1</sup> 复杂立面形状砌体墙抗震性能试验 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202105004 为研究立面形状复杂砌体墙的抗震性能,选取4片不同立面形状的砌体墙进行了1:1比例低周反复荷载试验,介绍了砌体墙试件的主要破坏过程及破坏形态,分析了不同立面形状砌体墙的裂缝开展规律,对比了各片墙体的承载力、抗侧刚度、延性等抗震性能差异。结果表明:砌体墙立面形状(门窗洞口尺寸、位置)、墙端约束、加载方向等因素均会影响裂缝开展及墙体破坏形态,加载过程中砌体墙伴有明显的转动变形现象; 4片砌体墙均为非对称立面形状,正负向转动变形主体不同,砌体墙承载力、等效抗侧刚度的正负向差异较大,立面形状复杂的砌体墙受力全过程具有明显的方向性特征,试验中个别试件的正负向极限承载力相差约60%; 试验结论为进一步研究复杂立面形状砌体墙的抗震设计方法提供了试验数据与参考。 2021年09月15 00:00 2021年05期 38 46 1636058 郭 猛<sup>1</sup>,李薇薇<sup>2</sup>,贾英杰<sup>2</sup> 带构造边缘构件的L形双面叠合剪力墙抗震性能试验研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202105005 为研究装配整体式叠合剪力墙结构体系中带构造边缘构件的L形截面双面叠合剪力墙的抗震性能,开展了轴压比为0.2的1片L形双面叠合剪力墙足尺试件和1片现浇剪力墙足尺对比试件的拟静力抗震试验,根据试验数据对比分析了试件的各项抗震性能指标。结果表明:叠合剪力墙与现浇剪力墙均呈现典型的弯剪破坏特征; 极限破坏时,L形剪力墙腹板墙肢构造边缘构件的底部区域混凝土被压碎,纵筋屈服或被拉断; 叠合剪力墙翼缘受拉时的正向受弯承载力比现浇墙低14.6%,翼缘受压时的反向受弯承载力比现浇墙低9.2%; 正向加载时,叠合剪力墙的初始刚度比现浇墙大,屈服后刚度退化速度快; 反向加载时,叠合剪力墙的初始刚度及刚度退化规律与现浇墙基本一致; L形现浇构造边缘构件与叠合墙板交界处采用的另设钢筋搭接连接方式具有良好的传力性能; L形双面叠合剪力墙的抗震性能与现浇墙相比有一定差距,建议提高构造边缘构件的配筋率。 2021年09月15 00:00 2021年05期 47 55 4165020 谷 倩<sup>1</sup>,余 纲<sup>1</sup>,谭 园<sup>2</sup>,赵端锋<sup>1</sup>,高洪远<sup>3</sup> Q690D钢材十字形焊接接头高温后的断裂破坏试验研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202105006 为研究Q690D高强度钢材及焊缝连接件在常温和高温后的断裂性能,选取代表实际梁柱节点局部焊接构造的十字形焊接节点试样,完成了常温和一系列高温后Q690D钢材和ER80-G焊缝金属的单轴拉伸试验,得到了钢材和焊缝金属在不同高温后的弹性模量、屈服强度、极限强度和延伸率。开展了常温和高温后十字形焊接接头的单调拉伸试验和超低周循环试验,研究了Q690D高强度焊接接头的断裂机理,探讨了过火温度、加载制度对焊接接头断裂性能的影响。结果表明:当钢材和焊接接头的过火温度高于600 ℃时,钢材和十字形焊接接头的强度降低,其变形能力开始增大; 800 ℃高温后Q690D钢材的强度降低,但ER80-G焊缝金属的力学性能无明显变化,导致焊接接头经受800 ℃高温后,在单调荷载作用下,其断裂破坏未发生在焊缝处,而发生在母材位置; 循环荷载作用下焊接接头的承载能力和变形能力都低于单调荷载的情况; 试验得到钢材、焊缝金属和焊接接头的力学性能指标,为发展考虑火灾后效应的断裂分析模型提供了基础试验数据。 2021年09月15 00:00 2021年05期 56 65 2620166 黄学伟,张潇舸,魏晨晨,赵 军,葛建舟 废弃纤维再生混凝土黏结性能试验 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202105007 为了研究废弃纤维再生混凝土与钢筋的黏结性能,选取再生骨料替代率(0%,25%,50%,75%,100%)、废弃纤维体积掺量(0%,0.12%,0.24%)为试验变量,制备7组共14个试件,进行半梁式单向拔出试验。根据试验结果,分析了再生骨料替代率和废弃纤维体积掺量对混凝土极限黏结应力和极限滑移量的作用机理。结果表明:再生骨料的加入降低了混凝土的黏结性能,但并未改变混凝土与钢筋原有的破坏方式,其黏结应力随再生骨料替代率的增加而下降,滑移量随再生骨料替代率的增加先降低后升高; 废弃纤维的加入优化了再生混凝土与钢筋的黏结接触界面,提升了再生混凝土与钢筋的黏结性能; 体积掺量0.12%的废弃纤维对黏结性能的提升效果最为明显; 建立的废弃纤维再生混凝土极限黏结应力预测公式的计算结果与试验结果拟合良好,为进一步研究废弃纤维再生混凝土与钢筋的黏结性能和黏结应力预测奠定了基础。 2021年09月15 00:00 2021年05期 66 73 3500688 周静海<sup>1</sup>,刘 昱<sup>1</sup>,康天蓓<sup>1</sup>,刘爱霞<sup>2</sup> 纤维掺量对再生砖粉ECC流动性能及力学性能的影响 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202105008 为更好地掌握再生砖粉超高韧性水泥基复合材料(ECC)的工作性能和力学性能,为再生砖粉ECC的研究与推广提供依据与参考,通过试验研究了不同聚乙烯醇(PVA)纤维体积掺量对再生砖粉ECC流动性能及力学性能的影响。结果表明:再生砖粉全取代石英砂会在一定程度上削弱ECC的力学性能; 随着PVA纤维体积掺量在1.25%~2.0%范围内不断增加,再生砖粉ECC拌合物流动性不断下降; 再生砖粉ECC抗折强度先增大后减小,纤维体积掺量为1.75%时抗折强度最大; 抗压强度随纤维掺量的增加而减小,在纤维体积掺量1.5%~1.75%范围内下降幅度最为明显; 压折比不断下降,材料柔韧性增加; 抗弯强度、弯曲开裂挠度与极限挠度随纤维掺量的增加而增大,试件表现出更好的韧性; 拉伸开裂应变与极限应变随纤维掺量的增加不断增大,拉应变硬化特征明显; 再生砖粉ECC四点弯曲试验中的极限跨中挠度和单轴拉伸试验中的极限应变具有较好的线性相关关系。 2021年09月15 00:00 2021年05期 74 82 3265659 元成方,王 娣,李好飞,张 哲 掺粉煤灰再生混凝土反向湿度响应规律与预测模型研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202105009 在模拟人工气候环境条件下,开展了再生粗骨料取代率和粉煤灰掺量对再生混凝土力学性能及其在干燥过程中反向湿度响应的影响研究。基于传质学的相关理论,提出了粉煤灰再生混凝土反向湿度响应的预测模型并验证了其可行性。试验结果表明:混凝土28 d抗压强度随着再生粗骨料取代率和粉煤灰掺量的增大均呈现先增大后减小的趋势; 粉煤灰掺量一定时,再生粗骨料取代率为25%的混凝土抗压强度达到最大; 再生粗骨料取代率一定时,粉煤灰掺量(质量分数)为10%的抗压强度最大; 在同一反向湿度响应时刻,再生粗骨料取代率为25%时混凝土反向湿度响应速率最低,取代率为0%,50%,75%,100%的混凝土湿度响应速率依次增大; 粉煤灰掺量为10%的混凝土反向湿度响应速率最低,掺量为0%,20%和30%的湿度响应速率依次增大; 在反向湿度响应的早期,2种影响因素对混凝土的反向响应速率影响更大; 随着湿度响应的进行,影响逐渐减小,且随着粉煤灰掺量的增大,不同时间段的反向湿度响应速率差距逐渐增大。 2021年09月15 00:00 2021年05期 83 90 2330426 蒋建华,吴 琦,付用全,眭 源,林明益 重组竹受弯短期蠕变性能试验 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202105010 为研究重组竹的受弯蠕变性能,对9个不同荷载水平下的重组竹试件进行受弯蠕变试验,得到了重组竹蠕变位移-时间的关系曲线,分析了蠕变增长率和受弯相对蠕变的变化规律。根据试验结果分析了重组竹受弯蠕变的弹性变形、黏弹性变形和黏性变形的变化规律,确定了不同荷载水平下Burgers模型的参数,进一步推导了Burgers模型参数随荷载水平的变化规律,提出了考虑荷载水平的重组竹受弯蠕变预测模型,模型预测结果与试验曲线趋势吻合较好。研究结果表明:重组竹受弯蠕变试件的蠕变变形随着时间的推移而增加,在较低的荷载水平作用下,变形速率较低,曲线整体较平缓稳定,在较高的荷载水平作用下,蠕变变形速率较快; 重组竹受弯蠕变增长率随着时间的增加而逐渐增大,其增长速率则呈现减速状态。 2021年09月15 00:00 2021年05期 91 98 2197902 陈 思,魏 洋,赵鲲鹏,杭 晨,赵 康 埋深条件下含承台能量桩基础换热效率及热力响应现场试验 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202105011 依托埋深条件下低承台2&#215;2群桩基础,在钻孔灌注桩钢筋笼上绑扎换热管形成能量桩,布置振弦式应变计/温度计以测试桩身温度及热致应变。开展恒定水温(35 ℃)输入情况下,单根能量桩运行对邻近桩基、承台的热力响应特性试验; 实测进/出口水温随时间变化、桩身热致应变等变化规律,分析埋深条件对单根能量桩的换热效率及其对承台和邻近桩体热力响应特性的影响规律,并与无埋深条件下的换热效率、热力响应特性展开对比分析。结果表明:试验条件下,3 m埋深条件下的换热效率为2.65 kW,较无埋深条件下提升了约68%,体现出上覆回填土存在一定的持热能力; 有/无埋深条件下,桩身热致应力最大值分别出现在桩身中部及桩顶,分别为1.66 MPa和2.14 MPa; 随加热过程的进行,桩端阻力呈现先增大后逐渐下降至稳定值的变化趋势,在加热24 h后达到最大值约20 kPa,与进/出口温度差变化趋势一致; 有/无埋深条件下承台在加热工况均出现了细微的差异变形,在设计承台能量桩结构时应给予一定的考虑; 有/无埋深条件下承台最大热致应力值分别为0.65 MPa和2.34 MPa,对应的最大温度升幅分别为3.6 ℃和11.0 ℃。 2021年09月15 00:00 2021年05期 99 106 1991623 陈 玉<sup>1</sup>,孔纲强<sup>1,2</sup>,孟永东<sup>1</sup>,王乐华<sup>1</sup>,刘红程<sup>1</sup> 高寒地区组合梁斜拉桥施工阶段温度效应研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202105012 以青海地区主跨560 m的海黄大桥为依托工程,基于桥位附近气象站近5年气象数据,采用热传导原理对海黄大桥的钢梁、混凝土桥面板、斜拉索和桥塔温度场进行模拟,提取并分析了不同部件温度作用。基于此,采用杆系模型计算了组合梁斜拉桥在最大双悬臂和最大单悬臂2个关键工况下的温度效应。结合施工误差控制范围,给出了各部件施工控制的最佳时间段。研究结果表明:不同季节太阳辐射作用下,钢梁、桥面板、斜拉索和桥塔的有效温度和等效竖向线性温差变化规律相似,但数值相差较大,夏季最高,冬季最低; 部件温差较大,混凝土桥面板与与斜拉索最大温差为10.8 ℃,在斜拉桥设计细则规定的范围内; 拉索与主塔的最大温差为10.2 ℃,大于规范建议的温差值; 组合梁的等效竖向线性温差可达14.9 ℃,超过中国规范取值; 温度作用下,主梁位移日变化最大可达87 mm,主梁标高控制宜在19:00—6:00进行; 塔顶偏位可达54 mm,塔顶偏位监测宜选择凌晨2:00—10:00; 索力变化值达施工控制索力的4.4%,在施工控制中应当避开8:00—20:00; 在海黄大桥施工控制过程中,充分考虑了温度作用的影响,取得了良好的施工控制效果。 2021年09月15 00:00 2021年05期 107 117 5960884 韩 石<sup>1,2</sup>,刘永健<sup>2</sup>,王振华<sup>3</sup>,白永新<sup>2</sup>,刘 江<sup>2</sup>,王志祥<sup>4</sup> 黄土隧道洞口浅埋段塌方冒顶处治及效果分析 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202105013 针对十天高速公路某黄土隧道左线出口发生塌方冒顶事故的处治工程,分析隧道发生塌方冒顶的主要原因,提出采用小导管注浆加固围岩、洞内与地表共同治理的综合处治措施,并结合塌方段原设计初期支护强度不足的工程实际提出了3种初期支护方案; 利用数值分析软件FLAC 3D,对3种初期支护方案下隧道在开挖过程中围岩及支护结构的受力和变形情况进行分析。结果表明:采用工况1(I25a型钢钢架+厚30 cm喷射混凝土)初期支护体系刚度偏大,初期支护承载力存在富余,工况3(I20a型钢钢架+厚25 cm喷射混凝土)初期支护体系刚度偏小,为了保证隧道施工安全,并考虑到施工成本,应采用工况2(I22a型钢钢架+厚28cm喷射混凝土)初期支护体系; 现场监测数据表明,经过处治后隧道变形较小,最大拱顶沉降为16.4 mm,最大拱顶沉降速率为2.2 mm·d<sup>-1</sup>,最大周边收敛为11.3 mm,最大周边收敛速率为1.6 mm·d<sup>-1</sup>,且最大地表沉降为46.6 mm,相关变化值都在标准范围内,说明处治效果良好; 研究结果可为黄土隧道塌方冒顶的预防与处治提供借鉴。 2021年09月15 00:00 2021年05期 118 126 3975867 杨晓华<sup>1</sup>,肖 靖<sup>1</sup>,辛延甫<sup>2</sup>,王安乐<sup>3</sup>,郑坤隆<sup>1</sup>