建筑科学与工程学报 /oa RC框架子结构连续倒塌动力响应分析 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202003001 采用ABAQUS有限元软件的Explicit和Standard模块分别对RC梁柱子结构中柱失效的动力试验和静力试验进行了数值模拟,验证了模型的正确性,并在原动力试验的基础上做了进一步的计算,分析了中柱失效时间和梁上荷载值对剩余结构动力响应的影响。为得到该动力试验试件在不同静力荷载下的中柱位移,对该试件采用静力方式进行了加载,通过动力位移与静力位移的比值得到动力放大系数,随后讨论了失效时间和荷载大小对动力放大系数的影响。结果表明:失效时间越短,中柱的最大竖向位移和振幅越大,且动力放大系数随着失效时间的增大而减小; 梁上荷载越大,中柱节点的最大竖向位移越大,当荷载大于某一临界值时,位移将随时间持续发散增长,该临界点的荷载值可称作剩余结构的动态极限承载力; 剩余结构的动态极限承载力随着中柱失效时间的增大有所增加; 梁上荷载对动力放大系数值影响较小。 2020年05月30 00:00 2020年03期 1 9 1866775 易伟建,黄义谋 长耗能梁-偏心支撑机制对中心支撑钢框架结构抗震性能的影响 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202003002 为研究地震作用下人字形中心支撑钢框架结构因支撑的部分失效导致的长耗能梁-偏心支撑机制对结构抗震性能的影响,基于ABAQUS建立了6层人字形中心支撑钢框架结构数值模型,开展了增量动力分析与易损性分析,对比了考虑与不考虑长耗能梁-偏心支撑机制时结构抗倒塌性能的差异,分析了结构的损伤演化过程。结果表明:长耗能梁-偏心机制改变了结构的失效过程,抑制了薄弱层的产生与发展,对结构抗震性能具有显著影响,算例结构的倒塌富余度提高20%以上; 梁的抗弯刚度对长耗能梁-偏心支撑机制具有一定影响,较大的刚度将不利于该机制的形成,降低了结构的抗倒塌能力; 在人字形中心支撑钢框架结构体系的设计与分析中,宜考虑长耗能梁-偏心支撑机制,否则将低估结构的抗倒塌性能。 2020年05月30 00:00 2020年03期 10 17 1396660 李 钢,张天昊,董志骞 圆端形钢管混凝土中长柱轴压性能 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202003003 为研究圆端形钢管混凝土中长柱的轴压性能,考虑了构件千分之一杆长的初弯曲,使用有限元软件ABAQUS建立了圆端形钢管混凝土中长柱精细化有限元分析模型,利用已有试验数据验证有限元模型的合理性与精确性,在此基础上分析了试件的变形模式和承载能力状态,比较短柱、中长柱与长柱性能的不同,得出了圆端形钢管混凝土界限长细比。综合分析了长细比、钢管厚度、混凝土强度、钢材强度、高宽比等参数,提出了圆端形钢管混凝土中长柱极限承载力简化计算公式,并对简化计算公式的准确性进行了验证。结果表明:短柱为强度破坏,中长柱发生弹塑性失稳破坏,长柱发生弹性失稳破坏; 在其他条件相同的情况下,圆端形钢管混凝土中长柱的极限承载力、延性与长细比呈负相关,与钢材强度、钢管厚度呈正相关,混凝土强度的变化对承载力和延性的影响不大; 短柱与中长柱界限长细比<i>λ</i><sub>0</sub>=10~11,中长柱与长柱界限长细比<i>λ</i><sub>p</sub>=86.4~96.0; 与试验数据及有限元计算结果相比,承载力公式具有足够精度,可为圆端形钢管混凝土中长柱研究与工程应用提供理论依据。 2020年05月30 00:00 2020年03期 18 27 2107336 任志刚,张 铭,魏 巍,王丹丹 PC隔震框架预制单元拆分及整体结构地震损伤分析 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202003004 为研究不同预制单元拆分方式对装配式混凝土(PC)隔震框架抗震性能的影响,考虑预制构件节点拼接位置的不同,选取了3种PC隔震框架预制构件的拆分方式,即梁柱节点与梁柱整体预制的拆分方式1、多层柱与节点整体预制的拆分方式2以及传统梁柱节点区后浇的拆分方式3。利用有限元软件ABAQUS分别建立了采用3种不同拆分方式的5层装配式隔震框架PCIF-1,PCIF-2,PCIF-3及对应的现浇隔震框架RCIF,并对地震作用下结构变形、层间位移角和结构损伤耗能等进行了对比分析。结果表明:相较现浇结构,装配式结构刚度较弱,罕遇地震作用下,装配式隔震框架层间位移和隔震支座变形增大,上部结构损伤更为严重,隔震层损伤略微增加; 不同拆分方式下,装配式隔震框架损伤程度和位置分布不同,现浇结构集中于底层柱端,装配式结构连接界面处较为薄弱,应力较大; 采用拆分方式1,2的装配式隔震框架PCIF-1和PCIF-2均满足抗震需求,受力性能良好; 综合考虑结构受力和施工方便,建议采用拆分方式1对装配式隔震框架进行预制构件拆分。 2020年05月30 00:00 2020年03期 28 36 2335359 杜永峰<sup>1,2</sup>,池佩红<sup>1</sup> 基于空腔楼板的RTMD减震技术及试验研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202003005 利用目前在建筑物上得到广泛应用的钢筋混凝土空腔楼板结构所具有的空腔特征,提出了一种可置入空腔楼板内部的滚动式调谐质量阻尼装置(RTMD)。对这种减震装置进行了理论与试验研究,建立了该装置与结构相互作用的计算模型,利用Lagrange原理推导得到了受控结构的运动微分方程。对装有该装置的单层框架进行了振动台试验,采用自由振动、简谐激励和地震激励3种动力作用形式试验研究了设置有该阻尼装置下的结构减震情况。通过数值计算和试验研究对其进行了动力特性和减震性能分析。结果表明:所提装置可以有效减小结构的动力响应,特别是对结构的共振反应具有明显的抑制作用,能大幅减小结构的共振效应; 该装置不额外占用建筑的使用空间,不影响结构使用功能,可有效解决控制装置设置与建筑功能相冲突的矛盾,对结构的地震反应也有一定的减震作用,应用前景广阔。 2020年05月30 00:00 2020年03期 37 44 2444110 李书进,丁注秋,孙 磊,孔 凡 混合钢U肋加劲板受压整体稳定承载力数值模拟与计算方法 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202003006 建立受压混合钢U肋加劲板梁单元有限元模型并进行整体稳定分析,通过在梁单元模型中施加等效应力模拟U肋和被加劲板的不同强度,以5种不同强度组合的U肋加劲板试验试件的破坏模式和荷载-位移曲线对数值模拟方法进行验证。采用经试验验证的有限元模型,变化U肋高度、U肋与被加劲板强度与厚度、构件长度,得到混合钢U肋加劲板整体稳定系数,并与各国规范的柱曲线进行比较。结果表明:在压力荷载作用下,由于非等强钢U肋加劲板中钢材强度较低部分较早达到屈服,这将使得构件整体偏心受压,从而导致构件整体稳定系数均小于1; 等强钢M345-U345柱子曲线位于JTG D64—2015中的a,b类柱子曲线之间,并随着相对长细比的增大逐渐向b类柱子曲线靠近; 非等强钢柱子曲线在相对长细比较小时均低于等强钢M345-U345柱子曲线,而在相对长细比较大时的走势基本一致,其中M345-U420和M420-U345两条柱子曲线与JTG D64—2015中的b类柱子曲线接近; M345-U390和M390-U345两种柱子曲线随着相对长细比的增大逐步与等强钢M345-U345柱子曲线重合接近。 2020年05月30 00:00 2020年03期 45 54 2119480 赵 秋<sup>1</sup>,张骏超<sup>1</sup>,林 楚<sup>1</sup>,翟战胜<sup>2</sup> 基于模态挠度的斜交桥静载试验数值方法 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202003007 为了探讨不中断交通情况下进行桥梁静载试验的可行性,以斜交简支空心板桥龙山桥为研究对象,研究基于模态挠度的静载试验应用于斜交板桥承载力评估的计算精度问题。首先利用环境激励获得桥梁在运营状态下的模态参数,再采用附加质量法对桥梁模态振型进行质量归一化,计算桥梁的位移柔度矩阵,最后利用位移柔度矩阵和等效荷载分配的方法计算桥梁的模态挠度。建立龙山桥的有限元梁格计算模型,根据荷载试验规程设计了静载试验中载和偏载2个加载工况,利用龙山桥的前5阶模态参数计算位移柔度矩阵,预测桥梁在2个加载工况下各控制截面的模态挠度,并与有限元模型计算挠度和实测挠度相对比。结果表明:中载工况下模态挠度与计算挠度相比,相对误差均小于5%,控制截面最大计算相对误差为3.55%; 偏载工况下模态挠度与计算挠度相比,相对误差均小于6%,控制截面最大相对误差为5.15%,能够满足工程精度要求; 模态挠度能够有效代替桥梁静载试验的实测静载挠度,利用模态挠度评估桥梁承载力具有较强的有效性和可行性。 2020年05月30 00:00 2020年03期 55 62 1849840 亓兴军<sup>1,2</sup>,赵 越<sup>1,2</sup>,赵 奇<sup>1,2</sup> 基于钢板连接的夹芯墙板-钢框架装配式体系抗震性能 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202003008 为了研究基于钢板连接的夹芯墙板-钢框架体系的抗震性能,首先对钢板连接下的夹芯墙板与钢框架进行了抗剪性能试验,研究了连接钢板的抗剪性能,然后进行了1榀连接钢板厚度为3 mm夹芯墙板钢框架体系、1榀连接钢板厚度为6 mm夹芯墙板钢框架体系和1榀对比空框架体系的低周往复试验,分析了各试件的失效模式、滞回性能、耗能能力以及刚度退化规律等,最后综合评价其抗震性能。结果表明:连接钢板的平均抗剪承载力为59.8 kN,并且连接钢板的焊接质量会影响其受力性能,造成墙板框架体系正负向极限承载力的不对称,最大相差达到25.1%; 当连接钢板较薄时,连接件撕裂与开焊,除连接件附近混凝土开裂外,墙板基本完好; 当连接钢板较厚时,连接件基本完好,墙板斜对角开裂破坏,加厚钢板虽能提高体系的初始刚度,但延性有所降低; 增设墙板能提高主体框架的承载力、延性与耗能能力等,并且墙板与钢框架之间协调变形,表现出良好的整体性; 当水平位移较大时,墙板与框架形成对角斜撑机制; 研究成果可为后续开展夹芯墙板与框架相互作用机理的研究提供理论指导。 2020年05月30 00:00 2020年03期 63 72 1792265 杨艳敏<sup>1</sup>,胡挺益<sup>1</sup>,张滨麟<sup>1</sup>,王 勃<sup>1</sup>,王小玉<sup>2</sup> 基于毛细管负压理论的纤维混凝土早期水平收缩试验 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202003009 为了研究聚丙烯纤维不同参数对混凝土早期水平收缩的影响,基于毛细管负压理论,进行了水平收缩试验。分别采用水势张力计及万用表测试了混凝土内部早期毛细管负压及电阻的发展,得到了混凝土早期毛细管负压及电阻发展的全过程曲线,将毛细管负压和电阻发展曲线结合在一起,得到混凝土早期毛细管负压的空气进入值<i>P</i><sub>aev</sub>,并探索了纤维不同参数与<i>P</i><sub>aev</sub>之间的关系,给出了综合考虑纤维体积率和纤维长度的参数<i>G</i>与<i>P</i><sub>aev</sub>之间关系的表达式; 另外,利用高精度激光位移传感器测试了混凝土早期的水平收缩变形发展过程。结果表明:聚丙烯纤维加入混凝土后有效地减缓了混凝土内部早期毛细管负压的发展速率,并显著降低了毛细管负压的极限值,从而抑制了混凝土早期的水平收缩变形,同时提高了混凝土早期毛细管负压的<i>P</i><sub>aev</sub>值,即提高了混凝土早期的抗裂强度; 当纤维体积率为0.1%,纤维长度为18 mm时,混凝土早期毛细管负压的空气进入值<i>P</i><sub>aev</sub>达到41.1 kPa,抵抗局部开裂的能力最强,同时早期水平收缩变形得到较好地抑制,水平收缩最大值相比素混凝土降低72.6%。 2020年05月30 00:00 2020年03期 73 80 1001461 何化南,代向阳 内配型钢矩形钢管混凝土轴压短柱生命周期内的力学性能 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202003010 为了研究内配型钢矩形钢管混凝土轴压短柱在生命周期内的受力机理,利用有限元软件ABAQUS建立该类短柱的计算模型,并与已有的相关试验结果进行对比。模型中将钢管初应力和长期荷载作为生命周期内的主要因素进行考虑,分析了内配型钢矩形钢管混凝土轴压短柱生命周期内的荷载-变形全过程曲线、跨中截面各部件纵向应力分布和钢材与混凝土之间的相互作用力; 考察了初应力系数、长期荷载比和含钢率对构件承载力和变形的影响规律。结果表明:考虑钢管初应力和长期荷载作用的内配型钢矩形钢管混凝土轴压短柱极限承载力与一次加载情况下相比变化不明显,但极限承载力对应的纵向应变增长84.2%; 在长期持荷阶段,核心混凝土发生卸载现象,其承担的荷载下降了30%左右,再加载阶段又继续承载; 钢管与混凝土之间的接触应力在中截面处最大,沿构件长度方向逐渐向两端减小; 随着钢管含钢率增大,构件极限承载力增大,变形减小,而型钢含钢率对构件变形影响较小; 随着初应力系数和长期荷载比的增大,构件纵向变形增大。 2020年05月30 00:00 2020年03期 81 90 2005280 史艳莉,张文旭,贾志路,王文达 相对两面受火的方钢管约束型钢混凝土柱抗火性能 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202003011 为研究相对两面受火的方钢管约束型钢混凝土柱的耐火极限,运用ABAQUS建立了ISO 834标准火灾作用下方钢管约束型钢混凝土柱的有限元模型,包括温度场分析模型和耐火极限分析模型,用已有的相关试验进行验证,并分析了截面温度场和力学性能的变化规律。在此基础上分析荷载比、计算长度、型钢含钢率、截面尺寸、混凝土强度等参数对构件耐火极限的影响规律。基于上述规律并结合大量计算结果定量给出了相对两面受火的方钢管约束型钢混凝土柱的耐火极限简化计算式。结果表明:荷载比和计算长度对构件耐火极限影响较大,随着荷载比和计算长度的增加,构件的耐火极限呈线性降低; 截面尺寸对构件的耐火极限影响较大,随着截面尺寸的增加,构件的耐火极限呈线性增加; 随着型钢含钢率的增加,构件的耐火极限增加并不明显; 耐火极限计算式计算精度良好,可为相对两面受火的方钢管约束型钢混凝土柱抗火设计提供参考。 2020年05月30 00:00 2020年03期 91 98 1788691 张玉琢<sup>1</sup>,刘雨杰<sup>2</sup>,吕学涛<sup>3</sup> 地铁车辆段上盖建筑车致振动试验 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202003012 为了研究地铁车辆段上盖建筑车致振动机理,对杭州某地铁车辆段试车线上盖建筑的振动进行了试验研究。基于环境激励分析了上盖建筑楼板的动力特性,研究了不同车速下地铁车辆段上盖建筑的车致振动特性和传播规律,结合中国环境振动评价标准对建筑物室内的振动舒适度进行了评价。结果表明:上盖建筑楼板一阶频率在28~46 Hz之间,阻尼比为0.3%~1%; 上盖建筑物的车致振动主要分布于0~140 Hz之间,10~25 Hz以内的低频振动表现为结构的整体振动,沿层高有放大的趋势,不同车速下楼板振动频率分布类似,都主要集中在楼板的自振频率附近; 随列车加载车速的降低,地铁上盖建筑中的整体振动强度呈下降趋势,部分楼板的最大<i>Z</i>振级及分频振级均出现“反弹”现象; 试车线列车以超过35 km·h<sup>-1</sup>的车速运行时上盖建筑中楼板的实测最大<i>Z</i>振级超过了标准限值,为保证试车线列车功能同时提高上盖建筑的振动舒适度,有必要在已有轨道减振的基础上对上盖建筑物进一步采取减振隔振措施。 2020年05月30 00:00 2020年03期 99 107 2054001 谢伟平,袁 葵,孙亮明 千枚岩深埋隧道支护参数对结构受力与变形的影响 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202003013 为探索成武高速2号隧道支护参数对结构受力与变形的影响,以室内试验、原位试验和现场测试为主要手段,研究了隧道围岩工程特性、初期支护围岩压力、二次衬砌接触压力、拱顶下沉、周边收敛-时间曲线的变化规律; 提出增加单层初支刚度、采用双层初支、增加双层初支刚度3种支护参数方案,再利用FLAC3D有限差分软件分析,以原始支护方案和3种支护参数方案为基础建立4种工况来确定不同支护参数对隧道结构受力与变形的影响。结果表明:在原始支护方案模拟结果中,拱顶竖直位移和拱脚水平位移趋于稳定时分别为185.57 mm和330.51 mm,与现场测试结果相对误差分别为5.5%和7.5%; 采用单层初支时,钢拱架间距由75 m调整为60 m,钢拱架型号由I18调整为I22,拱顶处的竖直位移为161.45 mm,相对于原始设计模拟结果减少了13%,拱脚处水平位移为273.21 mm,减少了17.3%,右拱腰处应力集中值为11.18 MPa,减少了9.1%; 采用双层初支时,2层中钢拱架间距与型号均与原始支护设计相同,为75 m与I18,拱顶处的竖直位移为130.58 mm,相对于原始设计模拟结果减少了29.6%,拱脚处水平位移为227 mm,减少了31.3%,右拱腰处应力集中值为8.24 MPa,减少了33.0%; 采用双层初支时,2层中钢拱架的间距均为60 m,型号为I22,拱顶处竖直位移为80.56 mm,相对于原始设计模拟结果减少了56.6%,拱脚处水平位移为159.34 mm,减少了51.8%,右拱腰处应力集中值为6.13 MPa,减少了50.2%,此工况下隧道支护结构的受力变形限制最好,拱顶沉降为80 mm,周边收敛为160 mm。 2020年05月30 00:00 2020年03期 108 117 1539572 杨晓华,赵滨京,吴 昊,李爱明 施工荷载下理想砂井地基弹黏塑性固结分析 /oa/darticle.aspx?type=view&id=202003014 为深入研究饱和黏土流变特性及施工荷载对理想砂井地基固结性状的影响,在Barron理想砂井固结理论基本假定的基础上,引入考虑时间效应的统一硬化(UH)本构模型描述饱和黏土的弹黏塑性变形,同时将施工荷载简化为线性加载,重新推导了理想砂井固结方程,并给出了固结方程的隐式差分格式。通过与文献中变荷载下砂井地基非线性固结方程解析解的对比,验证了研究方法的有效性。探讨了施工荷载和UH模型参数等对砂井地基固结进程的影响。结果表明:施工阶段砂井地基内出现的孔压升高现象不仅是施工荷载随时间增加造成的,黏土的黏滞性也是原因之一; 延长工期和增大UH模型参数均会使砂井地基孔隙水压力的整体消散时间延长,从而减小其固结速率; 当工期较长时,按瞬时加载情况计算砂井地基的固结进程将会产生较大误差,而忽略土体的黏滞性将会高估砂井地基的固结速率。 2020年05月30 00:00 2020年03期 118 126 1005092 刘忠玉,范智铖,朱新牧,崔鹏陆