柱脚不同连接形式钢框架-摇摆墙结构抗震性能对比分析

增设摇摆墙后框架结构地震下柱脚仍会发生一定程度的塑性损伤,将柱脚设置为铰接或提离后有望减轻上述缺陷。以三层、六层和九层钢框架为基准模型,分别建立柱脚固接、铰接及提离三种框架-摇摆墙结构模型并进行动力弹塑性时程分析,对比各结构最大侧向位移、层间位移角、峰值加速度、层间剪力、墙体剪力和弯矩等;进一步建立耗能连梁固接和铰接的对比模型,研究连梁连接方式对结构抗震性能的影响。结果表明:三层模型中柱脚固接时侧向位移、层间位移角、加速度、层间剪力及摇摆墙墙体剪力的控制效果最优,六层、九层模型中分别对应柱脚提离和柱脚铰接效果最好;摇摆墙墙体剪力图和弯矩图分别呈现“C形”和“反C形”,柱脚固接时墙体弯矩均为最小,与层数无关。柱脚固接耗能连梁两端采用固接最优,柱脚铰接和柱脚提离时耗能连梁两端采用铰接形式效果更优。此分析可为框架-摇摆墙结构进一步推广应用提供参考。

考虑约束作用的混凝土柱耐火试验加载方式研究

为找到一种在构件耐火试验中能有效考虑整体结构对受火构件约束作用的加载方式,建立了2层2跨的钢筋混凝土框架和受火单柱的有限元模型,对比分析荷载比为0.2、0.4和0.6时,恒载、变位移加载、变力加载和交互加载方式下受火单柱与整体结构的内力、变形和耐火极限的差异。研究结果表明:恒载单柱不能准确反映整体结构受火柱的变形、轴力和耐火极限;变位移加载和变力加载在荷载比为0.2时能较好考虑整体结构中的约束作用,在荷载比为0.4和0.6时误差增大也不能准确反映整体结构的抗火性能;交互加载的相对误差随荷载比增大而增大,且最大误差小于20%。恒载、变位移加载、变力加载和交互加载中,交互加载可以较好考虑整体结构中的约束作用,近似达到整体结构试验的效果。

工科大学生创新能力培养的项目教学法探索与实践——以土木工程专业为例

新工业革命和新技术的快速发展,为工科专业注入了新元素,新工科的理念对工科大学生创新能力的培养有了更高的要求。介绍了项目教学法的基本概念及其在各工科专业的教学实践情况,阐述了其在工科大学生自主学习智能、综合应用能力、实践创新精神、团队协作意识等方面能力培养的意义。依托工科专业实践类课程,以创新能力培养为目标,设计了'问题定向学习的项目准备、探究导向学习的项目实施及多主体评价的项目评价三阶段与讨论、调查、学习、分析、试验及展示六环节'的项目教学法框架。最后,以土木工程专业为例,围绕全国大学生结构设计竞赛,从项目准备、实施和评价3个阶段开展教学活动,并通过学生实践类活动成绩的跟踪调查进行了教学法的效果评述。

多灾耦合作用下钢管混凝土柱承载性能研究进展

钢管混凝土因其优良的力学性能被广泛应用于工程结构中,而实际工程中,钢管混凝土柱并非承受单一荷载,也可能同时遭受腐蚀、冻融、火灾、撞击和地震等多重灾害的耦合作用。为进一步了解多灾耦合作用下钢管混凝土柱受力性质的改变,分析耦合作用机理,避免相关作用对结构长期使用下性能的影响,围绕国内外钢管混凝土研究进展,对钢管混凝土柱在耦合作用下的承载性能进行总结和分析,为相关研究和实际工程应用提供参考。研究结果表明,钢管混凝土柱具有良好受压和抗冲击性能,但抵抗腐蚀、冻融循环和火灾的能力稍弱;在多灾耦合作用下,钢管混凝土柱的各项承载性能表现出不同程度的退化,包括承载力、刚度、延性等;在腐蚀(火灾)-地震耦合作用下,试件的抗震性能存在轻微下降,但滞回曲线较为饱满,整体抗震性能良好;在压-弯-剪(扭)复合荷载作用下,轴压比和剪跨比对钢管混凝土柱的破坏形态和承载性能影响较为显著。虽然有关钢管混凝土的研究取得了丰硕的研究成果,但在足尺试件性能、标准试验方法和精细化分析模型等方面的研究还有待加强。

再生玻璃作为辅助胶凝材料制备ECC的力学及变形性能

为考察再生玻璃作为辅助胶凝材料对ECC的影响,开展了一系列力学性能试验,研究其抗折与抗压强度、弯曲性能和单轴拉伸性能。结果表明:采用再生玻璃作为辅助胶凝材料可显著提高ECC的抗压强度,同时抗折强度略有降低;再生玻璃作为辅助胶凝材料或细骨料制备的ECC在弯曲荷载下可呈现出明显的多缝开裂和假应变硬化特征;通过良好的配合比设计,再生玻璃粉仅作为辅助胶凝材料制备的ECC平均极限拉伸应变接近3%,具备良好的变形能力。

结构抗火混合试验方法的研究进展

基于构件标准试验的抗火试验方法很难考虑非受火构件对受火构件的约束效应,也难以反映受火构件对整体结构抗火性能的影响,而正在兴起的抗火混合试验方法是解决上述问题的一条重要途径。本文首先简述传统结构抗火试验方法及其面临的问题,进一步阐述了抗震混合试验与抗火混合试验的关系,然后从试验流程原理、典型试验装置及对应力学边界条件、试验子结构选取与数据交换、不同试验方法的结果对比等方面较为系统地介绍了第一代抗火混合试验,并简要介绍了正在进行中的第二代抗火混合试验系统及其特点,最后总结了抗火混合试验中有待进一步深入研究的几个关键科学问题。

震后火作用下钢筋混凝土框架基于火灾荷载密度的易损性分析

针对钢筋混凝土框架的地震易损性分析已经较为成熟,但其震后火次生灾害作用下的易损性分析还尚未深入。采用ABAQUS软件分别建立3层和9层的钢筋混凝土框架有限元模型,选取火灾荷载密度(fire load density,FLD)作为火灾强度指标,对历经地震后损伤的混凝土框架结构进行火灾易损性分析。结果表明:随着地震动强度和火灾荷载密度的增大,钢筋混凝土框架的失效概率呈非线性增长;在相同火灾荷载密度下,历经多遇、设防、罕遇地震损伤后,9层钢筋混凝土框架发生不同程度破坏的超越概率高于3层钢筋混凝土框架;相对于顶层和中层受火,混凝土框架底层受火时发生不同破坏的超越概率相对较大,发生火灾的楼层越高,结构发生不同破坏的超越概率相对越小,可为钢筋混凝土框架的性能化抗火设计与评估提供研究参考。

钢筋混凝土框架的多尺度抗火混合模拟

针对整体结构火灾试验费用高昂、传统构件试验无法反映整体结构性能、全实体单元模型抗火计算效率不高等问题,基于ABAQUS软件,建立钢筋混凝土传统单柱、全实体单元平面框架、多尺度平面框架、多尺度空间框架、混合模拟平面框架5种模型,进行了基于底层中柱受火工况下整体结构的抗火性能对比分析,研究了不同建模方式的计算效率、约束对耐火极限的影响、混合模拟与常规数值模拟的差异,结论证实:缺少约束条件下的传统单柱的耐火极限相对整体结构偏低;多尺度模型相对全实体建模其计算效率提高80%左右;多尺度空间模型相对多尺度平面模型约束效应更强,在保持相同承载力的情况下变形相对更小;混合模拟模型与多尺度平面模型相比其力学性能具有较强相似性,证实采用多尺度混合模拟能够较好地反映整体结构的抗火性能,同时兼顾了计算效率和计算精度的统一。

超大型混凝土冷却塔基础隔震与层间隔震性能对比研究

为研究隔震技术对超大型冷却塔抗震性能的影响,以某混凝土冷却塔为研究对象,利用SAP2000分别建立基础隔震与层间隔震的冷却塔有限元模型,开展了结构动力特性分析和非线性时程分析,与非隔震冷却塔相比,对比分析了基础隔震与层间隔震的隔震效果。研究结果表明:基础隔震技术与层间隔震技术均能有效地延长冷却塔结构的自振周期,降低结构地震反应,第一阶自振周期延长至近3倍,整体平动模态提前至前两阶,扭转模态提前至第三阶。对比基底剪力,基础隔震的减震性能略优于层间隔震;对比相对位移,喉部以上,基础隔震与层间隔震的冷却塔减震效果基本相同,喉部以下,层间隔震的减震效果优于基础隔震;对比加速度放大系数,塔筒各位置处基础隔震的减震效果均优于层间隔震,支柱位置处,与非隔震冷却塔相比,基础隔震的加速度略有放大。研究结果可为冷却塔的减隔震分析提供参考。

基于约束子结构柱的整体框架多尺度抗火混合模拟

鉴于传统构件抗火试验无法反映周围构件的约束作用,而整体结构火灾试验成本高、通用性差、对设备要求较高等缺点,抗火混合试验则可以兼顾上述2种方法的优点,力求与整体结构火灾试验结果保持一致。本文以四层四跨平面混凝土框架为研究对象,将边界条件简化,采用数值方式模拟试验子结构柱,基于ABAQUS分别建立多尺度框架、传统受火柱模型和混合模拟模型,试验子结构分别为约束中柱和边柱,同时将分割界面延伸至上层柱中点及两侧梁反弯点,更好地反映试验子结构的约束条件。比较了3种模型的局部受火柱柱顶的高温力学性能等,结果表明:传统受火柱模型耐火极限相对偏低,对于构件抗火设计偏于保守;混合模拟模型与多尺度框架的耐火极限相对偏高,耐火极限结果更为精确;2种模型局部受火柱的温度、轴力、轴向变形和侧向变形等曲线均较为相似,证实混合模拟模型能够达到与多尺度框架同样的精度,从而证实了抗火混合试验用于抗火性能分析的可行性。

震后火作用下多层钢框架基于火灾荷载密度的易损性分析

与地震易损性相比,结构震后火的易损性研究尚未深入。以三层三跨平面钢框架为研究对象,采用ABAQUS进行建模,选取火灾荷载密度作为火灾强度指标,同时将耐火极限作为破坏状态指标,采取拉丁超立方法生成了50个结构样本,对钢框架进行震后火作用下耐火极限分析和易损性分析,并给出了不同损伤程度的四种破坏状态。研究结果表明:震后火作用下钢框架失效概率随火灾荷载密度的升高而增加;当火灾荷载密度达到最大值时,大震下钢框架发生轻微破坏、中等破坏和严重破坏的概率较高,出现倒塌破坏的概率相对较低;对比三水准地震设防烈度下火灾易损性曲线,随着地震烈度的升高,钢框架发生严重破坏和倒塌破坏的概率也随之增大。

震后火作用下装配式地铁车站抗火性能分析

预制装配化是地铁车站建设的一个重要发展方向,其震后火性能研究目前还相对较少。本文建立单层双跨装配式地铁车站三维有限元模型,采用远置边界和HC标准升温曲线,考虑火源位置不同,分别对地震、火灾以及罕遇地震后火灾3种工况下的地铁车站进行变形对比分析。研究结果表明:地震作用下地铁车站呈“M”形破坏,火灾作用下和震后火作用下地铁车站中柱产生弯曲变形;火灾作用下,与顶板和侧墙相比,中柱升温最快,单跨受火时,中柱柱顶与柱底相对位移迅速增大,随后趋向稳定,全跨受火时,中柱变形初始发展较慢,随后突然增大;顶板在单独火灾下与震后火两种工况下的挠度发展趋势相近,侧墙两种工况下变形初始发展相似;单独火灾下与震后火下构件内力反应发展规律相似,考虑地震损伤后,各构件内力变化更明显。

土木工程专业培养目标合理性及达成评价研究

深度解析工程教育认证背景下土木工程专业培养目标合理性及达成评价两个概念易混淆的问题,从而助力推动中国土木工程专业认证及专业建设。首先,简要回顾了土木工程专业认证的发展历史及现状,指出了开展以成果导向(OBE)为指导专业建设的意义;随后,剖析了工程教育认证背景下土木工程专业培养目标应具备的内涵和元素,分析了专业培养目标合理性评价与达成评价的区别,并给出了操作流程及案例,相关研究成果对推动土木工程专业建设具有一定的参考价值。

基于协同育人目标的土木工程专业课“有意识”思政教育改革——以“结构试验与检测”课程为例

为实现"习近平新时代中国特色社会主义核心价值观",培养"德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人"这一目标,全面贯彻执行"三全育人"课程思政,以土木工程专业课课程思政"无意识"教学现状入手,浅析土木工程专业课程"有意识"思政改革方向。最后以土木专业课程"结构试验与检测"为例,针对提出的课程改革方向,初探课程思政教学过程中的实践效果,学生在获取专业知识的同时,也学会构建正确的价值观,积小胜为大胜,在不断的成长中领悟社会主义核心价值观,真正达到"润物无声"之功效。

Networked collaborative pseudo-dynamic testing of a multi-span bridge based on NetSLab

Modem dynamic tests such as networked collaborative pseudo-dynamic testing （PDT） provide new tools to study the dynamic performance of large and complex structures. In this paper, several networked collaborative PDT systems established in China and abroad are introduced, including a detailed description of the first networked collaborative platform that involved the construction of a standardized demonstration procedure for networked collaborative PDT. The example is a multi-span bridge with RC piers retrofitted by FRP, and a networked structural laboratory （NetSLab） platform is used to link distributed laboratories located at several universities together. Substructure technology is also used in the testing. The characteristics, resource sharing and collaborative work of NetSLab are described, and the results illustrate that use of the NetSLab is feasible for studying the dynamic performance of multi-span bridge structures.