2024年, 第26卷, 第03期　
刊出日期：2024-03-25

  

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  大跨度钢桁架隔震结构隔震性能及影响规律分析

  韩庆华, 景铭, 芦燕, 刘铭劼

  建筑钢结构进展. 2024, 26(03): 1-11. https://doi.org/10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.03.001

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  由于大跨空间结构竖向振动问题突出，水平隔震支座难以有效控制结构的竖向地震响应。将摩擦摆水平隔震支座和空气弹簧-摩擦摆三维隔震支座应用于大跨度钢桁架中，分析钢桁架水平隔震结构和三维隔震结构的隔震控制效果。结果表明，水平隔震和三维隔震均延长了结构自振周期，隔震后一阶振型为上部桁架结构沿水平方向的整体平动。时程分析显示，在普通地震动、近断层脉冲型地震动和远场长周期地震动作用下，水平隔震支座对桁架水平和竖向节点峰值加速度的平均隔震率分别为43.4%和9.2%，三维隔震支座对桁架水平和竖向节点峰值加速度的平均隔震率分别为43.8%和24.4%，水平隔震支座和三维隔震支座对桁架峰值等效应力的平均隔震率分别为4.2%和17.7%。水平隔震支座和三维隔震支座对桁架水平地震响应控制效果基本相同，三维隔震支座对结构的竖向地震响应控制效果更好。
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  预制装配式型钢混凝土梁抗剪承载力的智能模型研究

  刘坚, 招渝, 刘长江, 马宏伟, 邢增林, 周观根, 肖海鹏, 彭林苗, 任达, 陈原, 童华炜, 戚玉亮, 杨勤鹏, 张专涛

  建筑钢结构进展. 2024, 26(03): 12-20. https://doi.org/10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.03.002

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  通过建立计算预制装配式型钢混凝土（PSRC）梁抗剪承载力的智能模型，在一定程度上提高了计算精度与适用性。基于BP人工神经网络算法，通过对影响PSRC梁抗剪承载力的相关参数进行梳理，选取14个主要影响参数作为输入层，以试算法确定隐含层节点数为5，初步构建了3层结构人工神经网络系统；以收集的76组试验数据作为学习样本，对构建的神经网络系统进行训练，建立了对PSRC梁及SRC梁抗剪承载力计算的N14-5-1智能模型。使用智能模型对6个PSRC梁构件及6个SRC梁构件进行抗剪承载力计算，并通过与规范公式计算结果、试验结果的对比分析，证明了智能模型具有良好的计算精度及较好的泛化能力，具有一定的工程参考意义。运用Garson算法对输入参数进行敏感性分析，结果表明箍筋间距、型钢屈服强度、箍筋屈服强度、型钢腹板含钢率对抗剪承载力影响较大。随着研究试验的开展，在收集更多具有代表性的试验数据以扩充学习样本后，可对智能模型进一步优化。
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  新型连接方式内嵌墙板钢框架拟静力试验研究

  马恒, 袁康, 郭军林, 张钢, 张超

  建筑钢结构进展. 2024, 26(03): 21-29. https://doi.org/10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.03.003

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  为了研究基于新型连接方式下内嵌墙板与钢框架结构的地震协同工作性能和破坏机理，对新型连接方式内嵌墙板钢框架、传统L形卡件连接内嵌墙板钢框架及纯钢框架等3种工况进行了拟静力试验，对比分析了3个试件的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线和刚度退化曲线等抗震性能指标。结果表明：内嵌墙板能够提高钢框架的极限承载力、变形能力和刚度，传统L形卡件连接墙板钢框架的抗震承载力是纯框架抗震承载力的1.34倍，新型连接方式墙板钢框架的抗震承载力是传统节点框架抗震承载力的1.42倍。当加载位移为12 mm（层间位移角为1/133）时，采用传统连接的试件中间墙板破坏较为严重且已达到混凝土极限应变，而采用新型连接的试件中间墙板未发现明显损伤，仍处于工作状态。新型连接通过连接节点处的连接件滑动耗能，延缓墙板开裂时间，减轻墙板损伤，增加了内嵌墙板钢框架大震下的耗能储备。
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  端板攻丝高强度螺栓连接受力性能试验研究

  刘忠陪, 卢倍嵘, 吕伟荣, 邓伟杰, 刘梦洋, 马素静

  建筑钢结构进展. 2024, 26(03): 30-40. https://doi.org/10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.03.004

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  对10.9S级M16、M20高强度螺栓和Q345B端板攻丝连接与传统高强度螺栓连接受力性能进行试验对比，研究了其在单向受拉、单向受剪以及拉-剪复合受力状态下的破坏形态、受力机理和极限承载能力。试验结果表明：单向受拉时，极限承载能力和变形与传统连接方式基本一致；单向受剪时，即使是厚径比为0.8的M20螺栓，仍可实现栓杆剪断，而端板攻丝孔内牙体无明显变形破坏且攻丝连接件形式早期滑移量明显较小；拉-剪复合受力时，随着拉剪比从0.58增大到1.73，破坏形态由剪切破坏转变为受拉破坏。因此，为确保端板攻丝牙体无明显破坏，应考虑螺栓与板厚的合理设计，建议M20螺栓在单向受拉和拉-剪复合受力时厚径比不小于0.9d,3种受力状态下高强度螺栓端板攻丝连接方式的承载力与传统连接方式基本一致。试验结果分析可为工程设计提供参考依据。
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  轴向荷载作用下小规格拉铆钉和普通螺栓疲劳性能对比研究

  杨俊芬, 焦瑞婕, 钟炜辉, 李立和, 苗广威, 贾云龙

  建筑钢结构进展. 2024, 26(03): 41-51. https://doi.org/10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.03.005

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  拉铆钉因其良好的防松动、抗疲劳和防腐性能以及较强的环境适应性等特点而被广泛应用于航空航天、轨道交通、桥梁建筑等领域。为解决光伏支架中螺栓连接易发生疲劳的问题，现研究一种国产新型拉铆钉的轴向疲劳性能，用以代替普通螺栓连接进而提高光伏支架的疲劳寿命。对LMY8和LMY10小规格拉铆钉及同规格的普通螺栓进行了轴向荷载作用下的静力试验和疲劳试验，并利用ABAQUS软件进行了拉铆钉铆接过程的模拟，利用FE-Safe软件对拉铆钉疲劳寿命进行了模拟。研究结果表明：在同样条件下，铆钉的疲劳性能优于普通螺栓的疲劳性能；拉铆钉在轴向荷载作用下的疲劳断口位于套环和锁紧环槽啮合的第一圈螺纹处，此处应力集中是拉铆钉发生疲劳失效的主要原因；拉铆钉的疲劳寿命会随着最小荷载的增大而提高，随最大荷载的增大而降低；由疲劳云图可知，拉铆钉在承受轴向循环荷载作用时，铆钉头部下方R角过渡处也会产生较大的应力，此区域也是易发生疲劳失效的部位。
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  螺栓连接和拉铆连接在剪切循环荷载作用下的松动行为研究

  杨俊芬, 郝凯丽, 钟炜辉, 王维新, 苗广威, 张钦

  建筑钢结构进展. 2024, 26(03): 52-61. https://doi.org/10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.03.006

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  拉铆连接凭借其优秀的防松性能，被应用于越来越多的工程领域。为研究国产新型拉铆钉在剪切循环荷载作用下的松动性能，以应用最为广泛的螺栓连接为对照，分别对规格为8 mm的4.8级普通螺栓、4.8级防松螺栓以及小规格拉铆钉进行剪切循环荷载下的松动试验研究，分析了三类连接在剪切循环荷载作用下的松动过程，研究了荷载幅值和频率对螺栓连接和拉铆连接松动行为的影响。结合微观测试手段分析其损伤形貌，进一步研究剪切循环荷载下螺栓和拉铆钉的防松原理及微动损伤机制。研究表明：在同种工况下拉铆连接的防松性能优于螺栓连接的防松性能；当荷载幅值增大或荷载频率减小时，螺栓连接和拉铆连接的松动程度增大；相较于螺栓，拉铆钉独特的圆弧结构牙型和铆接成型后牙型配合面的过盈配合机制，使其防松性能有明显提升；螺栓与拉铆钉的磨损机制主要是磨粒磨损和疲劳磨损。
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  新型不锈钢管固废混凝土构件受弯性能研究

  余鑫, 欧阳帆, 张祖宽, 王志滨

  建筑钢结构进展. 2024, 26(03): 62-69. https://doi.org/10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.03.007

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  进行了6个不锈钢管混凝土试件的纯弯试验研究，分析了在弯曲荷载作用下，混凝土类型和截面形状对新型S35657奥氏体不锈钢管混凝土构件的破坏模态、荷载-变形关系、抗弯刚度与承载力的影响规律。试验结果表明：固废混凝土对新型不锈钢管混凝土纯弯构件的整体破坏模态影响不大，但固废混凝土有利于提高构件的抗弯承载力与刚度。随后建立了不锈钢管固废混凝土纯弯构件有限元模型并验证了既有材料模型的适用性，最后分析了各规范抗弯承载力计算方法的适用性和预测精度。
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  花瓣形钢管混凝土柱轴压受力机理和承载力研究

  张涛, 甘丹, 李扬, 黄辉辉, 黄尚斌

  建筑钢结构进展. 2024, 26(03): 70-79. https://doi.org/10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.03.008

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  花瓣形钢管混凝土柱具有造型美观的优点，为具体研究其受力机理和承载力，定义了其截面组成，提出了截面偏移比和截面对称系数以反映花瓣形截面性质，提出在花瓣柱中设置十字形加劲肋以增强其组合效应。基于某工程中墩柱和有限元模型，研究了花瓣形钢管混凝土短柱在轴压荷载作用下的受力机理，分析了加劲肋厚度、混凝土强度、钢材强度、加劲肋开孔直径和间距等参数对轴压性能的影响，研究了加劲肋厚度与钢管壁厚的匹配关系。根据理论分析和大量有限元参数分析结果，建议了加劲肋厚度与钢管壁厚之比和钢管名义径厚比的取值范围，提出了花瓣形钢管混凝土短柱的轴压承载力计算式。
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  基于结构健康监测的大直径球体高层支撑钢结构施工全过程性能评估

  王毅飞, 罗晓群, 李建全, 赵胡, 王伟

  建筑钢结构进展. 2024, 26(03): 80-88. https://doi.org/10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.03.009

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  基于结构性态健康监测系统数据，对大直径球体高层支撑钢结构体系进行施工全过程的结构监控。根据结构设计超限情况，进行了不同传感器的测点布设，建立了以应力、应变、倾角位移和温度传感器为基础的结构健康监测系统；结合结构全施工过程模拟分析，对比评价了构件及结构体系在各施工阶段的应力和变形，并分析了球体顶部穹顶结构提升过程中结构的力学性态变化。根据模拟分析结果，结合监测系统采集的实测数据，验证了施工期构件及结构体系的安全性，评价了施工全过程环境温度对结构性能的影响，体现了结构健康监测对异形复杂建筑结构施工控制的有效性。
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  大跨双层分段式主缆威亚系统施工控制关键技术

  程建华, 汤黎

  建筑钢结构进展. 2024, 26(03): 89-96. https://doi.org/10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.03.010

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  第七届世界军人运动会开幕式、闭幕式的威亚表演设施工程上跨武汉市体育中心场馆，主要由钢塔、锚锭、主缆3个部分组成，采用双层分段式主缆系统，跨度布置为（40+380+40） m。基于有限元软件对威亚系统施工全过程进行计算分析，确定双层分段式主缆安装方法，为各施工阶段主缆索力、线形调整提供技术支撑，实现了主缆安装线形；同时，通过技术研究，采用装配式设计、工厂化制造、现场预拼保证钢塔拼装精度，利用无人机牵引先导索保障体育馆索膜结构安全，运用横移式循环牵引系统提高主缆安装工效；为工程安全、快速实施提供了技术保障，为类似工程施工提供可借鉴的工程经验。