2024年, 第26卷, 第01期　
刊出日期：2024-01-25

  

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  内嵌加劲耗能钢板的箱形钢墩柱拟静力试验及数值分析

  孙德畅, 张海龙, 严丰佐, 饶武斌, 韩雪, 李海锋

  建筑钢结构进展. 2024, 26(01): 1-9. https://doi.org/10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.01.001

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  地震作用下钢桥墩根部易发生屈曲破坏且震后难以快速修复。基于可恢复功能理念与钢桥墩的受力特征，提出一种具备震后易恢复功能的新型箱型钢桥墩。此新型桥墩通过设置可更换的加劲耗能壁板以增强结构的耗能与变形能力，且震后能够快捷更换受损的耗能壁板以恢复桥墩力学性能。为研究设置加劲耗能壁板的箱型钢墩柱的抗震性能，选取耗能壁板上加劲肋的布置形式、轴压比及耗能板强度等作为影响参数进行拟静力试验，且通过有限元数值模拟，综合探讨此类新型试件在地震作用下的力学性能；并对比分析新型桥墩的受力特点和破坏机理，为此类钢墩柱的数值仿真提供理论基础。结果表明，增设内嵌耗能钢板后，试件的抗震性能得到较大改善；提高耗能板强度后，试件的水平承载力得到较大提高，但其延性与变形能力下降；有限元模拟结果验证了新型钢桥墩良好的抗震性能。在试验研究、理论分析与数值仿真的基础上提出此类新型钢桥墩承载力建议公式，并应用试验结果验证了公式的准确性。
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  钢框架-自复位SRC墙板结构的地震易损性分析

  隋璐, 吴函恒, 唐鹏辉, 袁涛涛

  建筑钢结构进展. 2024, 26(01): 10-21. https://doi.org/10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.01.002

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  为了研究钢框架-型钢混凝土（SRC）自复位墙板结构的抗震性能，完成了钢框架-自复位SRC墙板子结构模型的低周往复加载试验，以研究其工作机理和失效机制。提出了基于宏观单元的非线性分析模型，并利用试验结果验证模型的准确性，研究结果表明该非线性分析模型能较好地模拟自复位SRC墙板的非线性行为。分别建立6层和15层钢框架-自复位SRC墙板结构的整体模型并进行增量动力时程分析（IDA）。以地面峰值加速度为地震动强度指标，以最大层间位移角为损伤指标，根据IDA结果得到不同极限状态下的易损性曲线，建立地震易损性矩阵，并对不同极限状态下结构的损伤风险进行了评估，研究表明：6层和15层钢框架-自复位SRC墙板结构在50年内的倒塌概率分别为0.138%和0.095%，远小于FEMA 750规定的1%，由此可见，钢框架-自复位SRC墙板结构抗震性能较好，并具备良好的抗地震倒塌能力。
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  单边螺栓T型钢连接梁柱节点地震损伤性能评估

  布欣, 孙海粟, 刘欢欢, 王新武

  建筑钢结构进展. 2024, 26(01): 22-29+53. https://doi.org/10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.01.003

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  随着装配式钢结构在建筑工程领域的应用日益广泛，单边螺栓连接作为一种高效、便捷的连接方式，逐渐受到业界的青睐。H型钢梁、方钢管柱通过T型钢连接件和单边螺栓连接技术形成新型装配式钢框架结构，梁柱节点作为整个框架体系的核心，其抗震性能对整体结构的影响至关重要。为评估单边螺栓T型钢连接梁柱节点在地震过程中的损伤情况，开展了4种不同刚度单边螺栓T型钢连接梁柱节点的拟静力试验。通过试验，获得了单边螺栓T型钢连接梁柱节点的破坏模式、滞回性能和初始转动刚度，分析了不同刚度的T型钢连接件对梁柱节点的破坏模式、抗弯承载能力和转动刚度退化的影响。采用考虑残余变形累积损伤修正的Park-Ang损伤指数模型研究了试验中节点的损伤演化规律，结果表明：所提出的地震损伤模型能够较好地反映单边螺栓T型钢连接梁柱节点的损伤演化过程与破坏程度，为该类梁柱连接节点的优化设计和安全评估提供了理论依据和实践经验。
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  具有T形截面的U形钢板阻尼器滞回性能理论分析与数值模拟

  邱灿星, 钱慧娟, 王苑佐

  建筑钢结构进展. 2024, 26(01): 30-40. https://doi.org/10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.01.004

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  U形钢板阻尼器具有耗能能力良好、能够依靠自身变形耗能，以及性能稳定、制作方便、价格低廉等优点，但是也存在初始刚度小和承载能力低的问题。为此，提出一种具有T形截面的U形金属屈服阻尼器（简称阻尼器）。基于虚功原理和卡斯蒂利亚诺第二定理，建立了阻尼器的屈服承载力和初始刚度理论公式。基于非线性混合强化本构模型和三维延性断裂准则，建立了考虑材料延性断裂的阻尼器有限元模型。重点考察了阻尼器的刚度、屈服承载力、耗能能力和破坏模式等。通过参数分析量化了几何尺寸等参数对阻尼器力学性能的影响。研究表明，阻尼器在刚度、屈服承载力及耗能能力等方面与U形阻尼器相比都有明显的提高。阻尼器T形截面的腹板宽度和高度、翼缘宽度和厚度对阻尼器的力学性能都有显著的影响。
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  带低屈服点钢耗能梁段高强钢框筒结构的结构影响系数和位移放大系数研究

  周玉浩, 连鸣, 韩瑞祥

  建筑钢结构进展. 2024, 26(01): 41-53. https://doi.org/10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.01.005

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  在传统钢框筒结构的部分裙梁跨中处设置LYP225低屈服点钢耗能梁段，其余构件采用Q460高强度钢材，提出带低屈服点钢耗能梁段高强钢框筒结构（HSS-FTS-LSL）。在地震作用下耗能梁段发生剪切屈服耗散地震能量，梁、柱等构件由于采用高强钢从而保持弹性或部分进入塑性阶段。为了研究HSS-FTS-LSL的结构影响系数和位移放大系数，以楼层数、耗能梁段长度及布置方式为变量，按照我国规范设计了3组共8个HSS-FTS-LSL算例，并且考虑高阶振型的影响，采用分布侧向力调整法对各算例进行了Pushover分析，基于改进的能力谱法计算了8个算例的结构影响系数和位移放大系数，分析了结构层数、耗能梁段长度及布置方式对结构性能系数的影响并给出了建议取值。最后，根据提出的HSS-FTS-LSL抗震设计反应谱对其中一个结构算例进行重设计，并对重设计前后两个算例结构进行弹塑性分析，对比了二者的抗震性能以及用钢量，验证了本文提出的HSS-FTS-LSL结构影响系数建议值的合理性。
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  L形内置钢板混凝土组合剪力墙抗剪性能分析

  姜绍飞, 韩育昌, 刘越生

  建筑钢结构进展. 2024, 26(01): 54-64. https://doi.org/10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.01.006

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  为揭示L形内置钢板混凝土组合剪力墙的工作机理并提出其抗剪承载力计算公式，首先建立了非线性有限元模型，并通过试验结果进行了验证。在此基础上研究了高宽比、轴压比、钢板厚度、混凝土强度、翼缘长度等参数对剪力墙抗剪性能的影响。最后，提出了剪力墙的抗剪承载力计算公式。结果表明：剪力墙在受力过程中，腹板是主要受力构件；随着高宽比的减小，剪力墙的抗剪承载力和初始抗侧刚度增大；随着轴压比的增大，剪力墙的抗剪承载力增大，但当轴压比超过0.5时，抗剪承载力开始降低；将所提出的剪力墙抗剪承载力计算公式与现有的计算公式相比，计算结果误差较小，可以为工程应用提供参考。
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  型钢混合连接装配式混凝土剪力墙结构受力机理研究

  袁玉杰, 牟凤飞, 史艳莉, 王文达

  建筑钢结构进展. 2024, 26(01): 65-76. https://doi.org/10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.01.007

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  结合钢筋混凝土结构和钢结构的优势，设计一种型钢-螺栓-后浇混凝土装配式剪力墙型钢混合连接。基于ABAQUS有限元软件建立混合连接的剪力墙模型，探究低周往复荷载作用下该混合连接预制剪力墙的受力性能，主要分析模型的破坏形态、受力机制、变形曲线、特征承载力等，并扩展分析了材料强度、轴压比、连接件数量、型钢截面高度等参数对模型受力性能影响。结果表明：装配式剪力墙破坏形态为压弯破坏，破坏时钢连接件仍保持完整，符合“强连接，弱墙肢”的基本设计理念；装配式剪力墙具有较好的承载力、延性和刚度；轴压比对结构承载力影响显著，型钢混合连接间距的增大能有效提升剪力墙延性。建立了型钢混合连接抗剪需求承载力计算模型和公式，并与国内外规范计算值对比分析，公式计算值和BS EN 1992欧洲规范计算值分别与模拟值的误差在15%和20%以内，均可用于型钢混合连接剪力墙竖缝受剪承载力设计参考。
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  新型空心管状翼缘钢板组合梁设计理念与力学性能

  马海英, 李清岭, 石雪飞, 刘强, 张印, 周子杰

  建筑钢结构进展. 2024, 26(01): 77-85. https://doi.org/10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.01.008

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  工字钢组合梁桥正朝着少主梁、精简横向联系的方向发展。与传统多主梁复杂横向联系组合梁桥相比，双主梁桥由于采用了开口截面的结构形式，极大地削弱了其抗扭能力，在偏载作用下会产生较大的变形及翘曲应力，使钢主梁处于弯扭耦合的受力状态。空心管状翼缘钢板组合梁采用空心钢管取代传统的平板上翼缘，提升了稳定性，改善了结构性能。本文通过理论分析和实体有限元法的计算，研究了单梁在自重与横向风荷载作用下的稳定性；对非组合截面的组合体系下的稳定性能进行了分析与比较，并分离出扭转翘曲应力和纵向正应力，研究了不同跨径下扭转效应的影响。最后，对横向联系、加劲肋的影响进行了分析。研究结果表明，空心管状翼缘钢板组合梁桥扭转刚度大于传统工字形截面组合梁扭转刚度，自身横向稳定性好，并且需要较少的横向联系与加劲肋，可实现单梁吊装，避免采用过多临时加固及支撑措施，提高施工效率。
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  螺栓连接波纹腹板钢梁疲劳性能试验与分析

  袁焕鑫, 李晗, 高立强, 王奥迪

  建筑钢结构进展. 2024, 26(01): 86-93. https://doi.org/10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.01.009

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  对2根螺栓连接波纹腹板钢梁试件进行疲劳试验研究，获得了钢梁试件的疲劳性能指标以及失效破坏形态，分析了钢梁截面的应力分布以及循环荷载作用下的应力和刚度变化。汇总现有的焊接波纹腹板钢梁疲劳试验结果，比较分析了焊接钢梁与螺栓连接钢梁的疲劳寿命差异。采用有限元软件ABAQUS建立了螺栓连接波纹腹板钢梁的精细数值模型，根据疲劳试验结果验证了数值模型的准确性。利用经验证的数值模型，对疲劳破坏位置附近的应力分布进行有限元分析，结果表明螺栓孔边应力集中是疲劳裂纹萌生和引发疲劳破坏的主要原因。基于有限元分析结果，利用FE-Safe软件对螺栓连接波纹腹板钢梁试件的疲劳寿命进行分析，计算得到的疲劳寿命和疲劳破坏位置与试验结果吻合良好。
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  基于车桥耦合的钢-混凝土组合连续梁桥局部疲劳分析

  李喜梅, 章建成, 母渤海

  建筑钢结构进展. 2024, 26(01): 94-104. https://doi.org/10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.01.010

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  钢-混凝土组合梁桥在满足使用性能的同时也会发生疲劳损伤，在桥梁设计和使用阶段应保证桥梁不发生疲劳破坏。为研究不同因素对桥梁疲劳损伤的影响，选取一座双工字钢-混凝土组合连续梁桥，采用车桥耦合分析程序对不同的车速、车重、桥面不平整度、桥面板厚度和主梁腹板高度下主梁的疲劳损伤进行分析。首先计算不同影响因素下桥梁的动应力，分析应力幅和等效应力幅个数的变化规律；然后分析应力幅冲击系数随各影响因素的变化规律；最后分析不同影响因素下主梁疲劳细节位置的疲劳损伤。研究结果表明：车重、桥面不平整度和主梁腹板高度对应力幅的影响较大，桥面不平整度对等效应力幅个数和应力幅冲击系数的影响较大；桥面不平整度通过改变应力幅冲击系数以影响应力幅，当桥面不平整度为C级及以下时，应力幅冲击系数偏离规范值；车重、桥面不平整度、主梁腹板高度对主梁疲劳损伤的影响较大，在超载和刚度储备不足的情况下主梁会发生疲劳破坏，应通过限载、及时维修桥面和提高主梁刚度的方法减小主梁的疲劳损伤。