近海大气环境下锈蚀钢框架梁抗震性能试验及恢复力模型研究

为了研究近海大气环境下锈蚀钢框架梁的抗震性能,对5根钢框架梁进行了近海大气环境加速腐蚀试验和低周反复加载试验,分析了不同锈蚀程度对钢框架梁破坏模式、承载能力、变形能力及耗能能力等的影响。结果表明:随着锈蚀程度的增加,试件底端翼缘屈曲、腹板鼓曲及塑性铰形成所对应的位移逐渐减小;试件承载力及延性显著降低,强度和刚度退化明显,耗能变差。在试验研究的基础上,引入循环退化指数,建立了能够反应强度、刚度循环退化效应的锈蚀钢框架梁恢复力模型;并与试验滞回曲线进行对比,两者吻合较好,验证了该恢复力模型的适用性。研究成果为近海大气环境下在役钢结构的抗震性能评估奠定了试验与理论基础。

不同锈蚀程度下Q235钢框架梁恢复力模型研究

为研究不同锈蚀程度下Q235钢框架梁的力学性能,基于Q235钢框架梁抗震性能试验,通过对6根锈蚀程度不同钢框架梁试件的低周反复荷载试验,根据试验结果得到其滞回曲线、骨架曲线及刚度退化规律,分析试验数据得到不同锈蚀程度对钢框架梁抗震性能的影响.引入循环退化指数,拟合了具有累计损伤效应的特征点(屈服点、极限点、破坏点)公式,提出了适用于锈蚀钢框架梁的滞回规则,进而建立了考虑锈蚀作用的钢框架恢复力模型.其中3根试件进行模拟曲线与试验曲线的对比,另3根试件进行模拟曲线与有限元分析的对比,对比结果表明恢复力模型有较高的精度,吻合情况良好,所建恢复力模型可为不同锈蚀程度的钢框架梁分析提供理论依据,为钢框架梁在不同锈蚀程度下的弹塑性分析奠定了基础.

钢框架梁抗火承载力的有限元分析

为深入了解火灾下钢框架梁的破坏模式和各种因素对其抗火承载力的影响,采用有限元法对工字形钢框架梁在不同荷载、不同约束下的极限承载力进行了理论计算,同时对平面框架进行了热-结构耦合计算．结果表明: 钢框架中工字钢梁在火灾下的破坏模式为下翼缘侧移失稳,初始几何缺陷对刚接工字钢梁和简支工字钢梁的极限温度影响很小;受火梁由于梁的变形产生悬链力,会抵消一部分温度应力,且刚接梁在梁端部产生的局部屈曲进一步削弱了温度应力的影响;荷载较大时刚接梁的极限温度和耐火时间比简支梁高,且荷载对刚接梁的极限温度和耐火时间影响较小,对简支梁影响较大;梁柱节点是钢框架抗火的薄弱环节,火灾发生后非受火构件的内力也会发生较大的变化．

锈蚀钢框架梁抗震性能试验及地震损伤模型

为了揭示锈蚀钢框架梁的地震损伤演化规律,基于人工气候环境法对5榀钢框架梁试件进行加速锈蚀,并对锈蚀后的试件进行拟静力试验,研究不同锈蚀程度对钢框架梁破坏形态、强度、刚度、变形和耗能等的影响。结合试验结果,分析可反映锈蚀钢框架梁地震损伤演化规律的指标,提出变形-滞回耗能双参数损伤模型,给出模型中相应参数的具体定义和确定方法。研究结果表明:随着锈蚀程度增加,试件局部屈曲程度加重,承载力及延性逐渐降低,强度和刚度退化明显,耗能变差;损伤值在弹性阶段收敛于0,进入弹塑性阶段后迅速增大,破坏时等于1,符合损伤指数性质;随着锈蚀程度增加,试件损伤发展速度逐渐加快;所建立的损伤模型能够较好地模拟锈蚀钢框架梁的地震损伤演化过程。

中美规范对钢框架梁侧向支撑间距规定的对比

对历年来美国规范和我国现行规范关于侧向支撑间距的规定进行对比,发现当仅设置一个侧向支撑时,我国规范的规定接近美国规范,但是当梁产生反向曲率且梁端弯矩接近全塑性弯矩时,相差却较大。

端板连接蜂窝梁平面钢框架抗连续性倒塌动力性能研究

为研究端板连接蜂窝梁平面钢框架抗连续性倒塌的动力性能,本文采用拆除构件法研究中柱失效下的端板连接蜂窝梁平面钢框架的抗连续性倒塌动力性能分析,并研究不同端板厚度、开孔率、首孔距离及孔形等参数对其抗连续性倒塌动力性能的影响。结果表明:中柱失效后,随失效柱的位移增加,蜂窝梁首孔处逐渐形成塑性铰,结构内传力路径重分布,使其重新维持稳定,并未发生连续倒塌。失效点极限竖向位移为419.1 mm,失效柱第三层极限水平位移为25.7 mm。端板厚度对其抗连续性倒塌性能影响较大,端板厚度为6 mm时,失效柱两侧蜂窝梁极限竖向转角达到7.34˚,结构发生连续性倒塌,建议端板厚度为10~14 mm之间。开孔率和首孔距离对连续倒塌性能影响较小,开孔率对其极限位移影响为正相关,推荐开孔率在50%~70%之间,首孔距离对其极限位移影响为正相关,推荐首孔距离在0.5~1.5 h之间。正六边形孔端板连接蜂窝梁平面钢框架相较圆孔形会更加稳定。基于位移法,提出适合端板连接蜂窝梁平面钢框架结构的动力放大系数为1.2。

钢-混凝土组合框架梁的稳定设计方法

在已有的钢-混凝土组合梁和钢框架理论研究基础上,分析了影响组合梁负弯矩区转动能力的主要因素,建立了组合梁连续和钢柱连续两种组合框架结构体系的节点塑性极限转角的求解方法,提出了相应的计算公式及一种简化的组合框架梁稳定设计方法,并得出了组合梁负弯矩极限调幅系数的计算方法。结果表明,该设计方法可以使组合框架塑性铰处的内力充分重分布,使梁柱连接的转动刚度合理,也能使组合梁的设计达到充分利用组合效应及节点延性的目的。

基于双折线恢复力模型的钢框架内填钢板深梁滞回耗能分析

钢板深梁作为一种新型的耗能构件,可以实现钢框架内填钢板深梁结构刚度宽范围渐变调幅。通过对钢板深梁跨高比分别为2和0.75的钢框架内填钢板深梁结构进行低周反复荷载实验,得到了该结构滞回曲线和骨架曲线。采用"通用屈服弯矩法"简化的双折线恢复力曲线对钢框架内填钢板深梁结构进行动力时程分析来得到结构的能量时程曲线。研究结果表明:钢框架内填钢板深梁结构抗震性能良好,双折线恢复力曲线用于结构动力时程分析,为研究结构损伤设计和能量设计提供基础。

钢板深梁填充钢框架结构抗震性能试验及恢复力模型

钢板深梁填充钢框架作为一种新型耗能构件,可以实现宽范围的刚度渐变调幅。对2个钢板深梁填充钢框架试件进行低周反复荷载试验,得到钢板深梁填充钢框架的滞回曲线和骨架曲线。研究结果表明:2个试件的滞回曲线饱满且骨架曲线有塑性流动阶段。因此,钢板深梁可作为结构抗震的第1道防线,钢框架作为第2道防线。最后对试验数据进行回归分析,得到钢板深梁填充钢框架结构的恢复力模型,该模型可用于动力时程分析。

钢-混凝土组合深梁填充钢框架动力弹塑性分析

钢-混凝土组合深梁填充钢框架是一种新型抗侧力结构体系。用有限元分析软件SAP2000对6层钢框架和6层钢框架填充组合深梁进行了动力非线性时程分析,得到结构的顶点位移、基底剪力、层间位移角、楼层位移及塑性铰发展情况。通过对比分析发现,钢框架内填深梁以后,结构刚度和承载能力增强,且深梁首先破坏,保证钢框架安全,充分起到了抗震第一道防线的作用。

钢框架结构非线性实用分析方法

本文同时考虑钢框架结构的材料非线性和几何非线性,提出了包含节点区剪切变形影响的铜框架非线性实用分析方法。通过实例分析,指出了几何非线性和节点区剪切变形对钢框架弹塑性分析结果的影响。

精细化工厂房钢筋混凝土框架梁上部裂缝控制

精细化工生产厂房所处的环境类别通常为二类或三类，传统设计方法采用梁上部、下部相同的最大裂缝宽度限值0．2mm，会使梁上部实配钢筋比强度计算值提高60％以上，这样造成梁上部配筋很大，甚至超筋，也不符合强柱弱梁的建筑抗震概念设计；同时，精细化工生产厂房原材料、中间产品及最终产品通常有腐蚀性，按照防腐蚀规范的要求，建筑习惯做法有防腐面层和50mm配筋的细石混凝土面层。因此，建议精细化工生产厂房采用优化设计方法：梁上部最大裂缝宽度限值按环境类别一类0．3mm控制；梁下部按环境类别二类或三类最大裂缝宽度限值0．2mm控制。按照这种优化的设计方法，梁上部、下部实配钢筋比强度计算值通常均提高了10％-20％，与优化前提高60％相比，这种提高幅度还是合情合理的。

应加强研究钢结构住宅的结构体系

目前钢结构住宅中应用的结构体系不够多样,结合国外的已建工程实例,提出应探索和研究更为广泛的结构体系。

两种多高层装配式钢结构体系应用分析

针对Conxtech钢框架体系与空腹梁钢框架结构体系的技术特点,结合工程实例,对2种结构体系在工程应用中所需的技术要点及特点展开具体分析探讨。经过对比研究,从梁柱连接、楼盖形式、装配工艺等角度入手分析,得到2种体系的应用特点和适用范围,为相似工程提供借鉴。

绥芬河青云市场套(扩)建工程结构设计与施工措施研究

结合绥芬河青云市场套(扩)建改造工程实践,提出了在施工阶段只在原房屋结构顶侧实现新增套(扩)建框架与原房屋框架的类链杆连接,待新增套(扩)建结构沉降充分后,再实现新旧结构在各层的链杆连接的设计思路。通过在原结构顶与外套框架柱间设置混凝土垫块,并在二外套框架柱间布置并张拉预应力筋,来实现施工阶段外套框架柱与原结构顶的类链杆连接。在新增结构施工完成后,将原结构顶上皮标高处二外套框架柱中预埋钢筋焊接连通,并浇筑一定厚度混凝土,来实现在原结构顶标高处新旧结构间的永久性可靠连接。将原框架节点的后植钢筋与外套框架柱的预埋钢筋焊接连接,来实现新旧结构在各层的链杆连接。为确保施工过程中原房屋的正常使用,提出了用挂模钢桁架来承托内置钢桁架-混凝土组合框架梁施工阶段荷载,用挂模钢箱来承托内置钢箱-混凝土组合次梁施工阶段荷载,用垂直于次梁内置钢箱焊接的型钢主楞来承托楼板荷载的施工阶段自承重混凝土楼盖设计与施工方法。

广东省龙川至怀集公路边坡滑坡机理及加固措施

根据广东省龙川至怀集公路某边坡滑坡设计及滑坡现状,通过现场调查及地质勘察对边坡进行分析,表明造成滑坡的直接原因是短时强降雨导致全风化层强度降低,诱发因素是放坡开挖造成坡脚剪出口贯穿;通过对现场深部位移监测数据及对滑坡周界的分析,确定滑坡主滑动面倾角为17°,潜在滑动面倾角为24°,据此提出了竖向钢花管群桩+斜向预应力钢锚管框架梁加固治理措施。对加固方案进行模拟分析,结果表明加固效果良好。

三种地下展示厅改造方案的对比与分析

结合博物馆展示厅功能改造这一实际工程,本文提出了三种改造用的结构体系方案,即变高度四角锥网架体系,型钢框架-环梁体系和三柱组合门式刚架体系,通过工程造价对比与受力性能分析,最终选取为变高度四角锥网架结构体系。基于假定采用解析方法快速获得该结构的内力与变形,为工程设计提供了保障。为确保改造后结构体系的安全性,本文采用有限元软件对体系的受力性能的解析解进行了数值验证,二者吻合较好,可见采用此方案是可行的,最后给出地下预应力挡土墙的构造,本文的分析过程可为同类工程改造提供参考和借鉴。

两种多高层装配式钢结构体系及技术特点比较分析

介绍了两种适用于多高层结构的新型装配式钢框架结构体系,一种是美国的Conxtech Space Frame System(简称Conxtech钢框架体系),另一种是我国的空腹梁支撑钢框架结构体系。对两种结构体系的组成与技术特点进行了详细分析,并从梁柱连接、楼盖形式、装配工艺等方面对两种体系进行分析比较,指出Conxtech钢框架体系的技术成熟,但整体工业化程度不如空腹梁支撑钢框架结构体系,两种体系均有优势,对同类型结构体系的开发研究具有参考价值。

向投递高水平论文的作者致敬

为了表彰给《工程力学》期刊提供了高水平稿件的作者,《工程力学》杂志社决定每年分别对上溯5年和10年间发表的高引用率论文予以公示和表彰,引用率以"CNKI"《中国引文数据库》的数据为基准,分别选出前10篇在每年第12期的尾部予以公布,中选的论文我社将向作者寄发证书以示感谢。表1《工程力学》期刊2014年上溯5年间(2009-2014)