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  • 樊亭, 张春文, 胡显昊, 吕一敏, 李君艳, 吴志峰
    结构工程师. 2024, 40(05): 28-35. https://doi.org/10.15935/j.cnki.jggcs.2024.05.003
    针对某大跨度连廊结构的楼盖舒适度问题,建立了连廊的整体有限元模型,采用Ritz向量法对结构进行了模态分析,研究了大跨度连廊结构的振动特性并进行减振设计。根据不同的人群密度和行走频率,研究了四种人群荷载激励下楼盖的竖向振动情况,对比设置调频质量阻尼器(TMD)前后连廊结构的竖向加速度。结果表明,连廊的自振频率接近于人行频率,在人行荷载的激励下,连廊发生共振现象,形成较大振动,造成人体不适,故需控制振动;在连廊的合理位置设置TMD后,整体减振率达67.4%,楼盖振动满足人体舒适度要求,说明TMD起到了良好的减振作用。
  • 周越洲, 杨慎银, 李加成
    结构工程师. 2025, 41(01): 196-205. https://doi.org/10.15935/j.cnki.jggcs.202501.0022
    华中科技大学光电信息大楼F栋采用了钢筋混凝土框架-剪力墙结构体系,利用跨越4层设置的叠层空腹桁架以实现跨度达40 m的大跨度结构。结构存在扭转不规则、偏心布置、楼板开大洞、承载力突变、构件间断和局部跃层柱等不规则项。对斜腹杆桁架与叠层空腹桁架进行方案比选,对大跨度叠层空腹桁架的受力机理、竖向荷载和竖向地震作用下的杆件内力、楼盖舒适度、复杂节点设计、施工技术要求、罕遇地震下的性能等进行了分析,提出了结构抗震加强措施。叠层空腹桁架结构方案能满足相关规范要求,达到预期抗震性能目标,且能更好地满足建筑功能及建筑造型要求。
  • 龙武剑, 舒雨清, 梅柳, 寇世聪, 罗启灵
    结构工程师. 2024, 40(03): 203-216. https://doi.org/10.15935/j.cnki.jggcs.2024.03.013
    在土木工程行业转型的背景下,智能技术为土木工程结构健康监测(SHM)领域的创新和发展带来了新的技术手段和工具,进而拓宽了土木工程SHM系统各个方面的研究领域。系统地梳理了当前土木工程SHM领域智能技术应用的研究现状,涵盖了计算机视觉、机器学习、智能机器人及无人机等方面。在综述现有研究成果的基础上,对未来智能技术在土木工程SHM领域的发展趋势和前景进行了展望,并深入探讨了土木工程SHM与智能学科融合所带来的创新与挑战。
  • 闫锋, 花炳灿, 刘富平
    结构工程师. 2024, 40(03): 187-195. https://doi.org/10.15935/j.cnki.jggcs.2024.03.010
    上海临港新片区新建一幢地标建筑,该建筑为四幢46.8 m高的塔楼支承一个直径150 m、高度8.6 m的超大直径圆环,结构复杂。结构主要特点是超大直径圆环内侧采用倒三角形空间桁架、楼面梁采用变截面悬挑钢梁,四幢塔楼采用钢框架-屈曲约束支撑-屈曲约束钢板墙结构体系,超大直径圆环和四幢支承塔楼之间采用一个对角铰接、另一个对角滑动支座加黏滞阻尼器的连接方式。由于建筑师的要求,超大直径圆环横截面为外侧开口的C形截面,如何克服圆环外侧开口带来的扭转作用是设计难点。主要进行了支承塔楼的结构设计和计算分析,超大直径圆环的结构选型和抗扭性能研究,圆环和支承塔楼连接设计,支承塔楼和圆环组成的整体结构计算分析,整体结构大震下弹塑性时程分析。设计和研究成果可为圆环结构、多个塔楼共同支承一个上部结构等类似工程设计提供借鉴。
  • 李占鸿, 李元齐, 白雪, 伍福炜, 马福栋
    结构工程师. 2024, 40(03): 95-106. https://doi.org/10.15935/j.cnki.jggcs.2024.03.005
    冷弯型钢在装配式结构中应用具有天然的优势,为了扩展冷弯厚壁型钢结构的使用范围,克服冷弯厚壁钢的缺点,设计6个新型分层装配式“十字型”梁-柱节点,进行循环加载试验,对梁-柱节点的破坏模式、初始刚度、骨架曲线、等效黏滞阻尼系数、能量耗散系数、割线刚度、滞回曲线和关键部位应变分布进行研究,主要得到以下结论:通过螺栓和节点板的滑移,半刚性节点具有一定的耗能能力。增设高强螺栓可以提高梁柱节点的承载力,初始刚度和耗能能力也得到提高,避免梁端与连接板孔壁承压。增加可更换节点翼缘板,对梁-柱节点的破坏模式没有明显影响,承载能力、耗能能力、初始刚度分别得到较大提高。
  • 许势然, 李培振, 何胤龙
    结构工程师. 2024, 40(03): 68-75. https://doi.org/10.15935/j.cnki.jggcs.2024.03.014
    采用有限元软件ABAQUS,以8度(0.2g)设防的地区为例,建立多层多跨的普通框架结构和底层自复位框架结构三维有限元模型。选取4条地震动,分别以0.07g、0.4g的峰值加速度输入结构,进行弹塑性时程分析,对比两个结构在地震作用下的动力响应及破坏模式。数值模拟结果表明:自复位框架结构的层间位移角与普通框架结构相近,均在规范限值内;罕遇地震作用下,损伤主要集中于底部两层的梁端。底层自复位结构的柱脚损伤小于普通框架结构,其残余位移角小于普通框架结构。
  • 白洋, 李杰
    结构工程师. 2024, 40(03): 1-7. https://doi.org/10.15935/j.cnki.jggcs.2024.03.018
    提出了便于与商用结构设计软件对接的结构构件可靠度指标计算框架。采用有限差分法计算结构构件荷载效应关于基本随机变量的偏导数;用矩传播的方法计算构件荷载效应的前两阶矩;依据一次二阶矩法计算结构构件的可靠度指标β。在此基础上,编制了基于PKPM的二次开发程序,可用于计算RC框架结构梁抗弯和抗剪极限承载能力的平均安全系数和可靠度指标。实例分析结果表明,对于按6度设防设计的结构,在6度地震作用下有少数梁的可靠度指标低于我国建筑结构可靠性设计统一标准的要求;当地震作用为7度时,多数梁的可靠度指标低于标准要求。
  • 张龙海, 王世玉, 李伟, 董业廷, 孙宇, 张营营, 徐俊豪
    结构工程师. 2024, 40(04): 141-152. https://doi.org/10.15935/j.cnki.jggcs.2024.04.019
    网架结构的施工过程模拟多采用杆系模型,不能反映网架节点以及顶升处的复杂应力情况,容易导致网架结构施工过程出现安全隐患,为此提出了基于多尺度有限元的网架结构施工过程分析方法。首先对比了位移协调、做功协调以及二者组合的多尺度有限元界面连接模型。随后以济宁北站网架结构施工过程为例,通过多尺度有限元分析了三种典型施工方案下的结构力学响应。结果表明:采用基于位移协调的多尺度界面连接方法用于网架结构施工过程分析可兼顾实施效率和计算精度,精细单元长度取0.9~1.1倍圆管截面外径时能够避免圆管截面出现应力集中,符合平截面假定。采用“现场地面分块拼装、整体顶升、高空散装”的施工方案,结构最大应力为292.3 MPa,最大位移为59.6 mm,最为安全。
  • 温玉君, 张君秋, 周颖, 张增德, 郭启航, 徐骁航
    结构工程师. 2024, 40(04): 83-91. https://doi.org/10.15935/j.cnki.jggcs.2024.04.006
    随着城市土地资源日益紧张,地铁车辆段上盖物业开发受到了许多开发商的青睐。然而,由于地铁上盖建筑的位置特殊,盖下地铁运行产生的振动可能造成上盖建筑的舒适度较差,给居民的生活和工作带来一定影响。因此,有必要对地铁车辆段上盖建筑的地铁致振动进行研究分析。本文选取上海徐泾车辆段上盖框架-核心筒结构办公楼进行振动响应测试,分析了结构内不同楼层的振动加速度变化和频谱规律,并利用Z振级、三分之一倍频程对不同楼层的竖向振动进行了评价。分析表明,随着楼层高度的增加,三向加速度整体呈衰减趋势,4~8 Hz的低频振动分量不断增加。竖向加速度放大较水平向加速度放大更明显,高楼层Z振级也出现放大效应,且多数工况18层Z振级大于1层Z振级。在三分之一倍频程评价中,13层和18层在4 Hz附近超限或接近限值,其他盖上测试楼层未出现超限现象。在设计中应关注盖上结构高楼层的振动情况,提高其舒适度。本研究结果可为地铁车辆段上盖框架-核心筒结构的设计提供数据支撑。
  • 刘玉涛, 王理军, 黄杰卿
    结构工程师. 2024, 40(04): 48-55. https://doi.org/10.15935/j.cnki.jggcs.2024.04.003
    地下室上浮事故屡见不鲜,但对于其破坏机理及力学特征的研究较少。本文用有限元软件建立三类典型的空间模型,对比上浮工况与设计工况下结构内力的变化。结果表明:地下室上浮后梁柱内力发生较大变化,导致梁柱产生众多水平裂缝和斜裂缝;裂缝在靠近主楼部位的地下室结构出现较多,在地下室上浮中心区域出现较少;梁柱斜裂缝底端指向上浮中心区域;基础所受冲切力增加,冲切破坏可能性增大。地下室上浮后,可根据破坏特征推断上浮中心区域,也可据此采取针对性的处理措施。
  • 程骄阳, 张浩, 陈松
    结构工程师. 2024, 40(04): 23-29. https://doi.org/10.15935/j.cnki.jggcs.2024.04.001
    长飞光纤产业大楼的五大体量通过中庭连为整体,结构平面立面复杂,存在较多处大悬挑、大跨度、大开洞等不规则项。针对局部多层悬挑结构在人行荷载下的舒适度问题,采用SAP2000软件进行有限元建模,分析动力荷载下悬挑结构的振动响应。对于多层悬挑结构,分析考虑了楼层间相互作用,得到了悬挑楼盖的振动加速度峰值,并通过响应频谱验证了最不利人行频率的准确性。同时,针对最不利工况进行了减振设计,通过设置特定参数的调谐质量阻尼器(TMD)大幅减小了楼盖的振动响应。
  • 沈德阳, 姚根圣, 梁若彦
    结构工程师. 2024, 40(06): 47-55. https://doi.org/10.15935/j.cnki.jggcs.2024.06.011
    以某180 m超高层建筑结构为研究对象,针对其大跨转换钢-混凝土组合楼盖结构的舒适度问题,采用SAP2000及MIDAS/GEN软件对其进行模态分析及动力时程分析,研究结构在有节奏运动激励下的动力响应特性,分析局部模型计算方法与整体模型计算方法对结构动力响应结果的影响;并进一步探究吊柱刚度、悬挑端变截面及结构阻尼比等参数对结构动力响应的影响。结果表明:(1)结构整体计算方法可以分析出下层振动对上层结构的影响,此种振动的层间传递现象在柱刚度较弱、悬挂、大跨转换结构中的表现较为明显;(2)悬挑端采用非变截面构件、吊柱(立柱)刚度对结构振动响应影响不大,但结构阻尼比越大,结构的振动响应越小。
  • 刘栋, 周晓冬, 刘爱辉, 胡俊, 段国勇, 王峰
    结构工程师. 2025, 41(01): 149-160. https://doi.org/10.15935/j.cnki.jggcs.202501.0017
    建设完成的鲍家林长江大跨越段跨越塔混凝土总浇筑量达到2 304.8 m3,承台平面尺寸14 m×12.8 m×2.5 m(厚度),为大体积混凝土。由于混凝土采用一次性浇筑,温度幅度变化较快且最高温度峰值大。为了避免混凝土内外温差过大产生温度裂缝,结合现场实测数据对跨越塔混凝土热学参数进行了反演。为了提升反演的效率和精度,引入了一种全新的元启发式算法——小龙虾优化算法,通过基准测试函数与非参数检验,验证了新算法的性能。将反演结果带入进行数值模拟,发现混凝土实测温度与计算温度吻合良好,并通过不同温度测点进行校核,进一步验证了新算法在实际工程中的性能和参数反演的可行性,反演结果也可以用于后续跨越塔大体积混凝土的施工。
  • 任祥香, 卢文胜
    结构工程师. 2025, 41(01): 217-230. https://doi.org/10.15935/j.cnki.jggcs.202501.0024
    橡胶支座隔震结构体系具有良好的抗震性能,近年来在国内外得到了大量的研发和应用。缩尺模型试验方法作为研究和验证新型结构及复杂结构性能的重要手段,在结构与防灾减灾工程的研究和设计中起着越来越重要的作用。在模型试验中,采用科学的相似方法对原型结构进行合理的相似设计是确保模型试验结果反推原型结构性能准确性的关键。集中介绍橡胶支座隔震结构振动台试验的相似设计研究进展,从隔震结构上部结构、隔震层与转换层分别介绍相似设计面临的挑战与对应的解决方法。上部结构模型的相似设计借鉴传统的模型实用相似设计方法;隔震层的相似设计一方面需要对现有的支座力学性能计算公式进行修正,用于超规范小尺寸橡胶支座,另一方面需要按照隔震层倾覆刚度相似的的原则进行支座数量选择与布置;目前缩尺模型的加强转换层会使支座的负荷区域压力趋于均匀化,且减小罕遇地震时支座的受拉概率,在对模型地震反应试验结果分析时需要考虑加强转换层的影响。
  • 卢瀚
    结构工程师. 2025, 41(01): 179-186. https://doi.org/10.15935/j.cnki.jggcs.202501.0020
    埋地压力管道敷设方向改变时,其方向改变处节点会受到内压引起的推力。国内外常用的抗滑稳定性模型中用于抵抗该推力的土体抗力分布各不相同,在应用上存在分歧。结合相关工程案例,对各算法的计算原理进行阐述,并分析了各模型的优缺点和适用前提。进一步对国外近年来埋地压力管道抗滑研究的试验方法和理论进行探讨和总结,提出了在基本原理上,埋地压力管道抗滑移稳定性的本质是管-土相互作用。最后,建议采用简化公式拟合管-土相互作用试验数据,并以实际监测结果加以验证,作为下一步抗滑计算研究的方向。
  • 董伟明, 刘见生
    结构工程师. 2025, 41(01): 92-101. https://doi.org/10.15935/j.cnki.jggcs.202501.0011
    水泥土搅拌桩的成桩质量检测始终是工程界一个具有争议性的话题。为建立更加合理的水泥土加固体质量评价体系,基于对现有研究成果和常用检测评价方法的对比,提出以静力触探试验为主、取芯强度试验为辅的快速评价方法,并基于上海地区土体加固工程,对水泥土比贯入阻力与取芯抗压强度的对应关系进行了试验研究。结果表明:超过90%的水泥土桩静力触探曲线的比贯入阻力变异系数低于40%,该系数可作为桩身搅拌均匀性的定量评价指标;上海地区水泥土静力触探的比贯入阻力与取芯抗压强度之间存在明确的分段线性换算关系,且经过室内试验验证,计算误差在13%左右。在此基础上,提出上海地区水泥土加固体的快速质量检测评价方法。
  • 夏冯慧, 王宇虹, 陈常青, 王琇玮
    结构工程师. 2025, 41(01): 66-73. https://doi.org/10.15935/j.cnki.jggcs.202501.0008
    幕墙开启扇的脱落、失效已成为幕墙破坏的重要原因之一,但目前仍缺乏超大幕墙开启扇及其连接件的分析和研究。为优化超大幕墙开启扇的设计、提升其服役期限内的可靠性,建立超大幕墙开启扇的有限元模型,以开启角、风向角、开窗器数量、开窗器位置为研究参数,计算构件在不同工况条件下的应力分布,对比分析各参数对构件受力的影响,并给出超大幕墙开启扇的设计建议。出于安全和经济的考虑,超大幕墙宜设置两开窗器,对于在当地主导风向布置的开启扇,应适当减小开启角。
  • 吴德顺, 顾晓强, 刘鑫, 岳建勇, 王平山
    结构工程师. 2024, 40(05): 36-44. https://doi.org/10.15935/j.cnki.jggcs.20240909.001
    准确预测地铁运行引起的拟建结构振动具有重要的理论意义和工程应用价值。目前现场实测主要用于验证数值模拟的准确性,较少直接用于数值模型校准。为解决拟建结构振动预测难的问题,提出了基于地下室建成前地表振动实测和有限元模拟的地铁运行诱发振动频域反演预测方法。首先,开展了地下室建成前地铁运行引起的场地振动实测,然后由隧道-分层地基有限元模型计算场地振动传递函数。结合传递函数原理和地表实测反演得到振源。随后,将反演振源输入含地下室结构的有限元模型,开展振动预测分析。结果表明,预测的地下室振动与实测结果吻合良好,提出的方法可为地铁运行引起拟建结构振动的准确预测提供重要的支撑。
  • 倪艳春, 蔡永谊, 张启伟
    结构工程师. 2024, 40(05): 19-27. https://doi.org/10.15935/j.cnki.jggcs.2024.05.004
    为了充分剖析和挖掘桥梁长期健康监测数据内部蕴含的桥梁性能的变化规律,从而为未来对结构性能变化评估提供支持数据和判断依据,以主桥跨度为776 m的闵浦大桥为例,收集了该桥10余年的健康监测数据,并利用编程软件编写程序代码进行数据处理及分析,包括数据预处理、模态识别、数据拟合等多种方法,开展了桥梁运营期结构性能变化规律的相关研究,并通过数据拟合、数据全局分析等手段分析了主跨挠度、结构应变、斜拉索索力的数据特征,通过快速贝叶斯FFT模态识别方法,对10余年间加速度数据进行阶段性模态识别研究,从而提取了桥梁长期振动响应数据特征。最后,基于动、静力特性分析的结果及不同分析过程和路径,结合得到的规律和结论,以养护运营者的角度合理规划运营期SHM数据的分析方式、关注重点、建议的长期数据存储和特征提取的参数,以及最终长期数据合理利用模式。
  • 贾王龙, 杨鹏博, 赵子文, 李文潇, 方成
    结构工程师. 2024, 40(05): 88-101. https://doi.org/10.15935/j.cnki.jggcs.2024.05.016
    在“库架合一”结构体系的应用背景下,进行了8根矩形管薄壁型钢混凝土柱的轴心受压试验,得到了柱试件的极限承载力、竖向荷载-位移曲线、跨中挠度曲线。在此基础上总结了柱子的破坏模式,分析结果表明,该柱破坏模式主要为截面极限承载力破坏,不同抗剪螺杆布置方式会导致不同的破坏模式。利用有限元计算方法对其破坏模式和荷载-位移曲线进行了分析,分析结果与试验结果吻合。进一步应力分析发现:抗剪螺杆变量下极限承载力出现差异的原因是不同抗剪螺杆布置导致混凝土发生不同形式的破坏,从而不同程度上削弱了混凝土的承载力。在综合对比各国设计规范基础上,给出了该类柱的轴向抗压承载力实用计算方法。
  • 朱鹏, 李卓宣, 贾奇浩, 张盛东, 屈文俊
    结构工程师. 2024, 40(03): 118-124. https://doi.org/10.15935/j.cnki.jggcs.2024.03.019
    为了进一步了解再生微粉活性粉末混凝土(RPC)的受压性能,通过试验分析并结合有限元模拟,研究了不同配比再生微粉RPC的单轴受压应力-应变曲线。利用有限元软件Ansys在细观层次上建立了随机分布钢纤维模型,建立的随机钢纤维模型能较好地反映实际情况。进而采用数值模拟的方法分析了钢纤维体积掺量对RPC受压应力-应变曲线的影响。研究结果表明,随着再生微粉对水泥替代率的增加,峰值应力减小,峰值应变和弹性模量略有降低但变化不显著。钢纤维的加入提高了再生微粉RPC的峰值应力、峰值应变和弹性模量,且随着钢纤维掺量增加,峰值应力增长,弹性模量有一定增长,峰值应变变化不明显。
  • 冯世进, 史嘉梁, 郑奇腾
    结构工程师. 2024, 40(03): 125-134. https://doi.org/10.15935/j.cnki.jggcs.20231121.002
    填埋是我国生活垃圾的主要处置方式。复合衬垫系统作为污染物与外部环境之间的屏障,是现代生活垃圾填埋场的重要组成部分。复合衬垫界面的动力剪切强度较低,在地震作用下填埋场极易沿衬垫界面发生滑移,并进一步造成填埋场整体结构的失稳破坏。针对国内外现有填埋场中常见的糙面HDPE土工膜-压实黏土复合衬垫界面,利用大型界面动力直剪仪,开展了考虑剪切位移振幅因素影响的动力剪切试验,得到了糙面土工膜-压实黏土衬垫界面的应力-位移曲线及动剪切强度演化过程,并进一步分析了动剪切模量和动阻尼比的振幅相关性。通过与已有涉及其他类型衬垫界面的对比,分析了糙面土工膜-压实黏土作为填埋场复合衬垫的抗震有利因素。
  • 李小祥
    结构工程师. 2024, 40(01): 150-157. https://doi.org/10.15935/j.cnki.jggcs.2024.01.014
    以某实际工程为背景,介绍了适用于大跨变高度连续钢箱梁桥在跨中不具备设置临时墩条件下的顶推施工方法以及结构内力、线形控制技术。针对主梁梁高变化大和梁底曲线的结构特点,通过主梁立面姿态旋转的方法降低顶推抄垫高度,并采用步履机顶设置转动球冠和调整楔形块的方式适应梁底曲线与顶推设备的贴合需求。针对顶推施工过程中主梁端部挠度过大、合龙口相对高差明显、悬臂根部负弯矩显著增大的问题,基于无应力状态法思想,研究采用了两侧对顶加临时扣索辅助合龙的工艺,优化了结构成桥内力状态,降低线形控制风险;并对顶推过程中钢箱梁底板局部稳定、纵向倾覆稳定性等问题进行了计算分析,提出了相应控制措施。
  • 杨詠昕, 徐浩骏, 杨虎晨, 葛耀君
    结构工程师. 2024, 40(01): 53-61. https://doi.org/10.15935/j.cnki.jggcs.2024.01.015
    桥梁设计师常常采用简化(实用)公式估算桥梁基频,用以在大跨桥梁设计的前期阶段估算其动力性能。但是随着桥梁建设的发展,部分公式的精度已无法满足要求;在实际使用时各公式易用性也存在较大差异。本文在分析各基频估算公式误差来源的基础上,选择关键变量、采用参数化有限元模型分析各控制因素的影响效应,据此选择改进策略,同时在分析各参数相互关系的基础上进行变量精简,提升估算公式的易用性。经实测和计算基频值的验证,改进实用计算公式在提高了易用性和适用性的同时,有效控制了基频估算结果的整体误差极值,提升了基频估算公式的工程应用价值。
  • 毛汇, 杨詠昕, 朱进波, 郑史雄, 葛耀君
    结构工程师. 2024, 40(01): 22-28. https://doi.org/10.15935/j.cnki.jggcs.2024.01.001
    现有的公路桥梁抗风设计采用指数律风速剖面来计算各个基准高度的平均风速,然而气象学实践和一些国家规范中早已采用对数律风速剖面,两种风速剖面在不同高度处的平均风速差异及其对桥梁抗风的影响应当值得关注。对比了不同地表粗糙类型下对数律模型和指数律模型在不同高度处的风速差异,并采用ANSYS有限元软件计算了实桥在风荷载下的位移和桥塔弯矩差异。结果表明,在地表粗糙度较大和离地高度较大时,对数律和指数律模型的风速差异较为明显,风荷载的差异对桥梁内力和位移造成的影响不可忽略。有必要进一步研究这两种风速剖面模型在高空处的准确性,以更好地指导桥梁的抗风设计。
  • 刘常振, 黄杰, 邓恩峰, 邱明熠, 张雷, 孙钢柱
    结构工程师. 2024, 40(01): 217-226. https://doi.org/10.15935/j.cnki.jggcs.2024.01.020
    近年来,模块化钢结构建筑以其施工高效、绿色环保等优点,逐渐成为国家大力推广的新型装配式建筑体系,国内外学者针对模块化钢结构建筑受力性能做了大量研究。从模块连接节点、模块单元抗侧力体系、模块柱受力性能、结构整体性能分析等方面,系统综述了近年来模块化钢结构建筑体系的应用与研究成果。结合现有模块化钢结构建筑相关规程和标准,给出该领域的研究方向及未来发展趋势,为工程实践和科学研究提供一定参考。
  • 强旭红, 胡文清, 胡郭辉, 姜旭, 唐永康
    结构工程师. 2024, 40(01): 165-174. https://doi.org/10.15935/j.cnki.jggcs.2024.01.026
    随着服役时间的增长和车辆荷载的增加,老旧的钢筋混凝土桥梁面临承载力不足、变形超限等问题,采用体外预应力CFRP筋对其加固是一种有效的解决方法。采用有限元分析软件ABAQUS对某跨度24 m的铁路桥梁进行数值模拟与参数分析,其中,根据不同的CFRP预应力筋的直径(31 mm、43 mm、61 mm)和预应力大小(250 MPa、500 MPa、750 MPa、1 000 MPa、1 250 MPa),获得模型梁的开裂弯矩、梁底钢筋屈服弯矩以及梁开裂时的跨中变形。将《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)等现行规范的理论计算结果与数值模拟结果进行对比,发现两者吻合良好,误差在15%以内,从而验证了规范中钢筋混凝土梁开裂弯矩计算公式、正截面承载力计算公式以及跨中挠度计算公式对于体外预应力CFRP筋加固钢筋混凝土梁的适用性与准确性,为实际工程加固设计提供参考。
  • 沈子牛, 苏宇峰
    结构工程师. 2024, 40(01): 135-141. https://doi.org/10.15935/j.cnki.jggcs.2024.01.011
    针对装配式建筑中混凝土构件自重过大的问题,本文采用黑曜岩轻骨料,试验配制新型砂轻混凝土,研究和分析了新型砂轻混凝土工作性和力学性能的影响因素。结果表明:新型砂轻混凝土可采用绝对体积配合比设计方法;影响新型砂轻混凝土工作性和力学性能的最主要因素是水灰比和水泥掺量;在试验最佳配合比时,制备的干表观密度为1 500 kg/m3砂轻混凝土,在50℃下快速养护3 d,抗压强度可达47.2 MPa,抗折强度达6.9 MPa,能适应装配式建筑用预制构件轻量化和高强的发展要求。
  • 朱景创, 胡文军, 陶俊林, 徐国飞, 张方举, 盛峰
    结构工程师. 2024, 40(01): 125-134. https://doi.org/10.15935/j.cnki.jggcs.2024.01.019
    针对管道破裂对邻近建筑结构的影响,开展了管道撞击钢筋混凝土板试验研究,获得了端部封闭和未封闭管道垂直撞击钢筋混凝土靶的开坑深度及不同位置的应变时间历程曲线及加速度时间历程曲线,并利用有限元软件进行了仿真计算,分析了管道撞击速度和撞击角度对钢筋混凝土板冲击响应和破坏形态的影响。结果表明:端部未封闭管道垂直撞击造成的钢筋混凝土开坑面积和开坑深度最大,钢筋混凝土板出现钢筋被剪断的现象;端部未封闭管道撞击角度的变化会对撞击力和撞击位置上下两侧的开坑深度均有影响,且上侧的开坑深度对角度的变化更为敏感。研究结果可为建筑物内管道设计和维护提供参考。
  • 魏晓斌, 郭建祥, 汤东婴, 孙正华, 汪晟
    结构工程师. 2024, 40(01): 99-106. https://doi.org/10.15935/j.cnki.jggcs.2024.01.008
    复合墙板性能关系着结构的安全,在新设计建造的轻钢龙骨复合墙板投入使用前应进行力学性能试验,以评估其安全性能。为研究墙板的受力变形过程及破坏形态,对两片不同的轻钢龙骨混凝土复合外挂墙板分别进行四点弯曲试验和低周反复荷载试验。弯曲试验结果表明,弯曲过程中墙板出现裂缝时的计算等效均布荷载大于建筑风荷载标准值,抗弯性能满足受力要求。墙板经历了弹性阶段、弹塑性变形阶段和屈服破坏阶段,主要通过钢材屈服后的弹塑性变形和材料的破坏来实现耗能,屈服前耗能占总耗能的6.19%,屈服后累计耗能呈现二次抛物线增长,这一结果体现了墙板良好的抗震能力。研究结果可为实际应用提供依据。
  • 张彦博, 胡克旭, 胡晓依
    结构工程师. 2024, 40(01): 72-80. https://doi.org/10.15935/j.cnki.jggcs.2024.01.010
    现浇钢筋混凝土结构在我国的超高层建筑中大量应用。混凝土开裂是目前许多现浇混凝土结构中较易发生的质量问题。混凝土开裂不仅影响美观,也易引起内部钢筋锈蚀,降低结构的耐久性,甚至会影响结构安全。本文基于某新建超高层建筑中混凝土梁普遍开裂的实例,通过现场调查、检测,以及对设计和施工资料的分析,分析混凝土梁的开裂原因,并结合现场实际情况提出相应的处理意见,以期对类似的工程质量问题的检测、鉴定和处理提供参考。
  • 林坚豪, 陈跃, 李青倩
    结构工程师. 2024, 40(01): 62-71. https://doi.org/10.15935/j.cnki.jggcs.2024.01.017
    基于已有的离散-连续参数模型,对损伤后框架-摇摆墙结构的受力性能进行了研究。假定损伤只发生在框架结构上,没有实现“强柱弱梁”的损伤方式,损伤以柱端产生塑性铰的形式出现。研究结果表明:相比未损伤前,损伤后结构的侧向变形有一定的增加,结构最大内力有增有减,二者数值大小的变化与产生塑性铰楼层位置和塑性铰的形式有关。对于框架-摇摆墙结构,有目的地设置薄弱层,对降低结构内力,使层间相对变形趋于均匀是有利的。
  • 崔晗, 高彦斌, 徐骏, 刘朝明
    结构工程师. 2024, 40(03): 16-21. https://doi.org/10.15935/j.cnki.jggcs.20240417.001
    在轨道交通“站桥合一”的工程建设中,桥梁荷载在地铁车站结构的侧墙和框架柱上的分配分析是设计计算的一个关键内容。对软土地区“站桥合一”工程中典型的两层双柱三跨矩形框架地铁车站的墙-柱荷载分配分析方法进行了研究,提出了一个适用于软土地区的地铁车站墙-柱荷载分配分析的简化力学模型,给出了墙-柱荷载分配系数B(柱荷载与桥梁荷载的比值)的解析解。采用该解析解,可以确定不同的桥台刚度、地铁车站刚度和桥墩间距下,地铁车站的侧墙与框架柱的荷载分配。并通过有限元方法验证了该简化分析法的可靠性。
  • 唐国旺, 邓强, 赵中军, 周锴, 王贵和
    结构工程师. 2024, 40(02): 170-175. https://doi.org/10.15935/j.cnki.jggcs.2024.02.011
    钻屑作为一种固废,其主要处理方式为水泥固化,但加工水泥易产生大量二氧化碳,不利于环境保护。基于上述问题,提出了一种改良后微生物-氧化镁协同固化钻屑新方法。通过强度测试,研究了高炉矿渣和粉煤灰对微生物-氧化镁协同固化钻屑的改良,获得了钻屑固化体强度随高炉矿渣掺量增加而升高,随粉煤灰掺量增加而逐渐降低的规律,最高强度为5.4 MPa。采用FTIR、XRD和SEM等测试手段,对固化体中产物类型和结构进行了分析,结果表明:产物由连续的水菱镁石(矿化产物)、云雾状水化硅酸镁和层状水滑石(水化产物)组成。钻屑颗粒由矿化产物和少量水化产物固化,揭示了矿渣和粉煤灰在微生物-氧化镁协同固化钻屑的作用机理。
  • 屈俊童, 周春雷, 梁伟, 张健
    结构工程师. 2024, 40(02): 148-154. https://doi.org/10.15935/j.cnki.jggcs.2024.02.015
    泥炭质土作为云南地区特有的土质,是一种特殊的软土地基,这使得桩基的选择成为重中之重。劲性复合桩作为一种新型组合桩型,是利用水泥土桩内部插入相应芯桩组合而成,对整体承载性能有很大提升,并且对软土地基处理有着良好的效果。本文通过室内模型试验,研究不同芯桩长度及不同截面大小的劲性复合桩的荷载—沉降曲线、桩身轴力及桩身侧摩阻力,得出劲性复合桩在荷载作用下的承载特性。试验表明:劲性复合桩荷载沉降曲线呈“缓降”型,表现为大直径桩的承载特性;芯桩承担主要荷载,轴力与摩擦力在芯桩底端截面处发生突变。
  • 曹万林, 郝煜, 杨兆源, 董宏英, 刘亦斌
    结构工程师. 2024, 40(02): 126-135. https://doi.org/10.15935/j.cnki.jggcs.2024.02.023
    研发了混凝土框架(桁架)肋格填充发泡混凝土墙板,提出了T形边框与混凝土肋格复合墙板边肋的自攻钉集块连接构造。设计并制作了2个足尺自攻钉集块连接T形边框混凝土肋格复合墙板试件,包括1个十字形框架肋格墙板试件和1个人字形支撑桁架肋格墙板试件。进行了低周反复荷载试验,研究了各试件的破坏状态和滞回特性,分析了不同肋格构造对承载力、刚度、变形能力及耗能性能的影响。结果表明:十字形框架肋格墙板试件主要发生了发泡混凝土填充墙板及硬化砂浆面层的剪切开裂,人字形支撑桁架肋格墙板的破坏特征为混凝土桁架支撑的损伤失效;人字形支撑桁架肋格墙板试件的承载力和初始刚度相比十字形框架肋格墙板试件分别提高了74.3%和69.0%;十字形框架肋格墙板试件则具有较高的变形能力和耗能性能;自攻钉集块连接构造连接性能可靠,保证了T形边框与混凝土肋格复合墙板的协同变形。可为工程设计与施工提供参考。
  • 张世宇, 鲁亮, 陈俊杰, 谢广然
    结构工程师. 2024, 40(02): 118-125. https://doi.org/10.15935/j.cnki.jggcs.2024.02.016
    梁端铰型受控摇摆钢筋混凝土框架结构(CR-RCFB)是一种新型可恢复功能结构。首先介绍了CR-RCFB结构的振动台试验,试验后结构主体构件没有损坏,仅可更换的耗能装置失效;其次对CRRCFB结构进行低周反复加载试验,得到节点的弯矩-转角滞回曲线、骨架曲线和转动刚度,并将实测力学参数提供给数值分析模型;采用ABAQUS软件建立了CR-RCFB无控结构与有控结构的有限元数值计算模型,对上述模型进行地震动时程分析,得到了结构动力特性和不同地震作用下的加速度响应和位移响应,并与振动台试验结果进行对比分析。研究结果表明,将静力试验得到的实测参数输入计算模型得到的数值模拟结果与振动台试验结果吻合良好。
  • 张永强
    结构工程师. 2024, 40(02): 91-100. https://doi.org/10.15935/j.cnki.jggcs.2024.02.010
    隔震支座的布置方式影响整隔震层的刚度,从而影响隔震效果。基于铅芯橡胶支座刚度占比和偏心率,确定了隔震支座的布置方式,研究了不同隔震支座布置方式对地铁上盖多塔楼隔震结构地震响应的影响。研究了隔震结构的减震系数、楼层加速度、层间位移角、楼层位移和楼层剪力的变化规律。研究结果表明,铅芯橡胶支座刚度占比在一定范围内变化,对于隔震层及盖上结构,减震系数增大,楼层加速度、楼层位移、层间位移角和楼层剪力减小;对于盖下结构,减震系数和楼层剪力增大,楼层加速度和层间位移角减小,楼层位移几乎不变;偏心率在一定范围内变化,对于隔震层及盖上结构,减震系数和楼层加速度增大,楼层位移、层间位移角和楼层剪力减小;对于盖下结构,减震系数增大,层间位移角和楼层剪力减小;楼层加速度和楼层位移几乎没有变化。
  • 张佳辰, 王伟, 路志浩, 李建全
    结构工程师. 2024, 40(02): 69-81. https://doi.org/10.15935/j.cnki.jggcs.2024.02.013
    为研究装配式建筑不同钢结构方案的全生命周期碳排放差异,对某实际预制建筑项目分别进行模块化钢结构方案和钢框架方案设计,并基于全生命周期评价理论定量分析两者的全生命周期碳排放。结果表明,模块化钢结构的全生命周期碳排放总量比同等规模的钢框架结构高10.61%;运行阶段和建材生产阶段是两种结构体系全生命周期碳排放中占比最大的两个阶段,分别达到了73.33%和81.11%;模块化钢结构的模块重复利用及施工的高效率可有效降低碳排放量。最后,提出了钢结构建筑的减碳设计策略,为低碳建筑设计提供参考。
  • 任晓崧, 任广震, 王泽亚, 宗刚
    结构工程师. 2024, 40(02): 101-109. https://doi.org/10.15935/j.cnki.jggcs.2024.02.008
    2021年11月至2023年8月期间,上海市周边区域共发生了5次有感地震,分别为江苏盐城市大丰区海域5.0级、江苏常州市天宁区4.2级、黄海海域4.8级、上海市青浦区3.1级和山东德州市平原县5.5级地震,同济大学监测台网的4个测站捕获了这5次地震的场地和典型结构加速度信号,分析了各次地震作用下场地和典型结构的加速度信号的峰值及持时,探讨了各次地震信号的反应谱特征,对照设计反应谱曲线的第一特征段和第二特征段,对这5次周边区域地震对上海市的影响进行评价。