2024年, 第26卷, 第05期　
刊出日期：2024-05-25

  

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  模块化钢框架模块间内套筒连接节点抗震性能试验研究

  张忠豪, 王燕, 安琦, 武文爽, 刘子良

  建筑钢结构进展. 2024, 26(05): 1-11. https://doi.org/10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.05.001

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  设计了3个足尺模块化钢框架模块间内套筒连接节点试件，针对节点试件的抗震性能开展了拟静力低周往复加载试验，研究了节点试件的滞回曲线、骨架曲线、延性、耗能、刚度退化、层间位移角和转动刚度等抗震性能指标，并对影响节点试件的抗震性能参数进行分析。研究结果表明：节点试件的滞回环呈梭形，且形状较为饱满，其具有较强的耗能能力；3个节点试件均出现明显的刚度退化现象且下降坡度平缓；3个节点试件的层间位移角分别为0.085 rad、0.082 rad和0.096 rad，节点试件均具有良好的转动能力和延性性能且满足节点抗震设计要求。试件破坏特征表明，在模块柱内梁的上、下翼缘对应位置设置内隔板对节点的抗震性能有显著改善作用。
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  单层网壳结构初始几何缺陷场模拟方法研究进展

  曾强, 朱劭骏, 杨旭, 吴晨宇

  建筑钢结构进展. 2024, 26(05): 12-21. https://doi.org/10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.05.002

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  单层网壳结构的安全性很大程度上取决于其稳定承载力，而其制作及安装过程中产生的节点几何偏差初始缺陷对其稳定承载力具有重大影响。对单层网壳结构初始几何缺陷场模拟方法的研究进展和现行规范的规定进行了系统综述和分析，结果表明既有的随机性模拟法、确定性模拟法和半随机性模拟法均存在一定问题，规范所推荐的初始缺陷模拟方法脱离实际，因而无法准确确定单层网壳结构稳定承载力的真实概率模型。因此，亟待提出一种考虑结构拓扑约束、基本假定合理、计算成本可控的初始几何缺陷场模拟方法，为完善单层网壳结构整体稳定分析方法提供科学依据，并为分析其稳定可靠度提供理论基础。
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  装配式轻钢复合墙体抗震性能试验研究

  王彤彤, 周学军, 王卫东, 王振

  建筑钢结构进展. 2024, 26(05): 22-30. https://doi.org/10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.05.003

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  装配式轻钢复合墙体是一种集承重保温围护一体化的新型墙体。为研究轻钢复合墙体的抗震性能，以轻钢龙骨形式和填充材料类型为变化参数，设计了4个足尺试件进行低周往复荷载试验，得到了各试件的水平承载力、滞回特性和破坏特征，并分析了结构的抗侧刚度、耗能能力和水平承载力。结果表明：墙体轻钢骨架与内填材料协同工作性能良好，墙体的最终破坏表现为钢骨架强度破坏。水平龙骨由C型钢调整为双面扁钢可提高其水平承载力，但会降低墙体的延性和耗能能力；相较于内填泡沫混凝土填充墙体，内填聚苯颗粒泡沫混凝土墙体的水平承载力、刚度和耗能能力都有所降低，但延性有所提高。
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  钢框架-灌浆轻钢剪力墙结构抗震性能试验研究

  张铮, 郭贺贺, 林韩, 胡凤翔

  建筑钢结构进展. 2024, 26(05): 31-41. https://doi.org/10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.05.004

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  对钢框架-灌浆轻钢剪力墙结构足尺试件进行了水平低周往复加载试验，研究了灌浆轻钢剪力墙与钢框架的耦合效应，分析了结构的破坏模式、受力特征和耗能机理，得到了结构的承载能力、抗侧刚度、延性及耗能能力等。通过与纯钢框架及冷弯薄壁型钢灌浆墙体结构的试验结果对比，发现灌浆轻钢剪力墙通过自攻螺钉采用内嵌的方式与钢框架连接，二者具有良好的协同工作性能，框剪结构的抗剪承载力和抗侧刚度分别是钢框与墙体对应值之和的1.50倍和1.64倍，结构延性系数达5.42，抗震性能优良，研究结果可为该类结构的设计研究提供科学基础。
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  预制轻钢轻混凝土剪力墙-楼板连接部抗剪性能试验研究

  唐坤, 高静贤, 唐钷

  建筑钢结构进展. 2024, 26(05): 42-49. https://doi.org/10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.05.005

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  提出一种装配式轻钢轻混凝土剪力墙与混凝土楼板的装配连接方式，为研究该连接节点的抗剪性能，开展了4个墙体-楼板连接试件的低周往复加载试验，分析了连接节点的滞回性能、刚度退化、延性、耗能能力及承载力性能。结果表明：不同连接构造形式对墙体-楼板连接节点的承载力影响显著，抗剪螺栓能有效提高节点的刚度与水平抗剪承载力；承载力分析结果显示，设有抗剪螺栓的连接节点承载力比预制墙体抗剪承载力高了34.3%，满足节点承载力要求，最后给出了装配式轻钢轻混凝土墙-楼板连接节点设计建议。
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  空腔部分填充的轻钢复合墙体耐火性能研究

  金仁超, 高亮, 刘康, 陈伟

  建筑钢结构进展. 2024, 26(05): 50-56. https://doi.org/10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.05.006

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  为提升内填充轻钢复合墙体的抗火性能，开展了2块双层石膏板覆面岩棉内填充非承重轻钢复合墙体的抗火试验研究，探究了不同填充层布置对墙体抗火性能的影响。试验结果表明：相较于空腔全填充墙体，龙骨无填充墙体受火过程中热翼缘温升更慢、冷热翼缘温差更小；龙骨无填充墙体的承重抗火性能优于空腔全填充墙体的承重抗火性能。同时，在荷载比为0.27的条件下，相较于空腔全填充墙体，龙骨无填充墙体的耐火极限提升了11.5%左右，且龙骨无填充墙体的施工更为简便。因此，可考虑采用墙柱无填充的构造形式来代替内填充构造以提升该类墙体承重抗火性能。此外，所建立的轻钢复合墙体受火传热模拟方法适用于龙骨无填充、空腔全填充等不同构造形式的墙体，可为后续轻钢墙体抗火研究提供参考。
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  随机风荷载下陡峭山区长短腿输电塔多构件可靠度评估

  王成, 刘翔云, 王涛, 辜良雨, 李正良, 韩大刚

  建筑钢结构进展. 2024, 26(05): 57-65+100. https://doi.org/10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.05.007

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  长短腿输电塔在陡峭山区的输电线路工程中应用广泛，准确评估该结构体系中各个构件的可靠度水平对其维护加固具有重要意义。鉴于此，基于拟蒙特卡罗法开展了随机风荷载作用下陡峭山区中长短腿输电塔多构件可靠度分析。根据《架空输电线路杆塔结构设计技术规程》（DL/T 5486—2020），给出长短腿输电塔不同构件常见的5类失效模式及其功能函数；通过同时考虑材料和风荷载的随机性，采用拟蒙特卡罗法建立长短腿输电塔多构件可靠度分析框架；以某输送电压为500 kV的输电线路中长短腿输电塔为例，进行了多构件可靠度评估，并分析了不同塔腿级差、杆塔呼高以及设计风速对长短腿输电塔可靠指标的影响规律。分析结果表明：长短腿输电塔的所有构件可靠指标均在3.2以上，满足规范要求的Ⅱ级安全水准，短腿主材为长短腿输电塔最薄弱构件，可靠指标相比于长腿主材减小了23.25%，应予以重视；杆塔呼高每增大6 m，长短腿输电塔可靠指标最大下降3.37%，设计风速每增大1 m·s-1，可靠指标最大降低2.83%；塔腿级差每增大3 m，可靠指标最大降低10.48%，建议杆塔设计时应尽量避免出现塔腿级差过大的情况。
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  基于超声导波的钢管杆件损伤探测模拟

  曹栋, 顾征宇, 潘钻峰, 王皓, 杨毅超

  建筑钢结构进展. 2024, 26(05): 66-72. https://doi.org/10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.05.008

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  为研究网架结构中钢管杆件损伤缺陷检测的问题，选择在杆端施加位移的方式进行有限元分析。考虑超声导波需要具有在特定频率范围内不发生频散的特征，选择L(0,2)模态超声导波开展无损检测。分析了适用于钢管无损检测的导波信号频率和信号周期特征，利用L(0,2)模态超声导波进行了不同圆周夹角的周向缺陷和不同长度轴向缺陷的导波检测。有限元分析结果表明，考虑多模态叠加和最大反射率的影响，频率为70 kHz周期为10的Hanning正弦信号激励的超声导波适用于钢管杆件的缺陷检测；当钢管缺陷宽度与深度不变时，周向损伤占圆周的比值与信号平均反射率成线性正比关系。对于杆件的轴向裂纹检测，可以利用信号反射率与裂纹宽度的关系进行对比判断。
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  碗扣式钢管支撑架不同构造形式节点的转动刚度试验研究

  张金轮, 张阿祥, 王家伟

  建筑钢结构进展. 2024, 26(05): 73-83. https://doi.org/10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.05.009

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  为研究碗扣式钢管支撑架不同构造形式节点的转动刚度特性，提出测定支撑架体的角节点、边节点与中间节点转动刚度的试验方案，对应分别插入2根、3根和4根水平杆的节点转动刚度试验。在利用相应扣件式节点试验来验证本方案合理性的基础上，对当地市场随机采购的碗扣式钢管的弹性模量进行测定。采用三折线模型对碗扣式节点的M-θ曲线进行拟合，分析了不同水平杆数量对其转动刚度的影响及其破坏特点。研究结果表明：（1）碗扣式钢管支撑架角节点、边节点的转动刚度分别为中间节点转动刚度的77.93%、92.14%，且均高于规范给出的建议值25 kN·m·rad^-1；角节点与边节点的转动刚度相对较弱，对架体整体稳定性的影响不可忽略；（2）当地市场随机采购的碗扣式钢管的弹性模量较新构件有不同程度的下降，最大降幅约为30%;（3）碗扣式节点的破坏先后顺序为水平杆、上碗扣、立杆和下碗扣；节点的破坏发生在水平杆接头处，应对此处加强质量监管。相关结论可为同类半刚性节点的转动刚度确定提供参考。
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  拼合式带翼缘冷弯薄壁型钢十字形构件抗扭刚度试验研究

  白清夫, 宋振森, 缪其亮

  建筑钢结构进展. 2024, 26(05): 84-92. https://doi.org/10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.05.010

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  拼合式带翼缘冷弯薄壁型钢十字形构件在轴心压力作用下的主要破坏形式为扭转失稳，其扭转失稳极限承载力取决于抗扭刚度，而拼合效应对构件抗扭刚度的影响没有明确的计算方法。为研究拼合式带翼缘十字形构件的抗扭性能及拼合效应对抗扭刚度的影响，对10个不同截面尺寸和拼合螺栓分布的带翼缘十字形冷弯薄壁构件进行了扭转试验，得到扭转全过程的扭矩-转角曲线和扭矩-应变曲线。设计了专用加载装置使构件在加载初期发生自由扭转，据此得到该拼合构件的自由扭转刚度。试验结果表明：减小螺栓间距能增强拼合效应，对于单列螺栓构件，螺栓间距的变化对拼合效应的影响更明显；拼合效应主要作用于构件的腹板，腹板尺寸增大，单位面积的螺栓数量减少，拼合效应对抗扭刚度的贡献相对减少；相较于非拼合构件，拼合构件抗扭刚度的提升可能是因为螺栓在一定程度上约束了相邻腹板的相对翘曲，提升程度可能与拼合节点间腹板的翘曲刚度有关。
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  某钢网架加固设计

  彭敏, 赵仕兴, 刘宇鹏, 罗焱, 唐元旭, 周巧玲

  建筑钢结构进展. 2024, 26(05): 93-100. https://doi.org/10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.05.011

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  某网架因施工遗留问题和使用荷载的增大，导致结构存在质量安全隐患。系统地介绍了网架加固方案：受压杆件采用薄壁槽钢、薄壁矩形管或角钢作为外加约束单元的增大截面法进行加固，受拉杆件采用新增双拼槽钢的增大截面法进行加固，螺栓采用在原螺栓球节点上焊接鼓筒节点或增设高强对拉螺杆的方法进行加固。采用MST和NIDA软件进行了结构模型验证并使用直接分析法对网架进行承载力计算，并对压杆加固方案进行了精细化有限元分析，对比分析了加固杆件和未加固杆件的荷载-位移曲线和破坏模式。结果表明：压杆加固后，构件承载力提高了15%～33%，破坏模式由失稳破坏向强度破坏转变；整体加固完成后，在荷载增加并考虑初始缺陷和整体缺陷的情况下，网架结构可以满足《建筑结构可靠性设计统一标准》（GB 50068—2018）的要求。