2024年, 第26卷, 第07期　
刊出日期：2024-07-25

  

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  钢管混凝土柱、型钢混凝土柱、钢柱与钢筋混凝土梁连接节点研究现状综述

  陈云, 赵威, 董金爽, 杨亮, 李龙建, 李孟东

  建筑钢结构进展. 2024, 26(07): 1-13. https://doi.org/10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.07.001

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  钢-混凝土组合结构兼具钢筋混凝土结构与钢结构的共同优点，具有承载力高、刚度大、延性和抗震性能好及节约材料等优点，符合土木工程的发展方向。处于复杂受力状态下的梁-柱节点区域是建筑结构中需要特别关注的部位，既是整体结构安全性和可靠性的重要基础，又是建筑结构抗震设计中的薄弱环节，因此节点部位的设计至关重要。在综合介绍钢管混凝土柱、型钢混凝土柱及钢柱与钢筋混凝土梁的连接节点研究背景的基础上，分析了上述节点连接的构造形式及受力性能等方面的研究现状，指出了该类节点连接方式及受力性能方面有待进一步解决的问题，为该领域的深入研究及该类节点连接的设计提供参考。
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  冷弯薄壁型钢T形拼合柱轴压性能研究与承载力计算

  陈明, 李恒凯, 李补拴, 徐立丹, 兰涛

  建筑钢结构进展. 2024, 26(07): 14-23. https://doi.org/10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.07.002

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  冷弯薄壁型钢（CFS）全螺栓垫板连接T形拼合柱是一种新型拼合截面柱，在全螺栓连接框架结构中承受集中荷载。目前关于全螺栓连接T形CFS拼合柱轴心受力性能的研究报道较少。基于已有的试验研究成果，建立准确可靠的T形CFS拼合柱数值分析模型，选取构件长细比、板材厚度、垫板的纵向间距等参数，研究在轴压作用下各重要参数对T形CFS拼合柱极限承载力和屈曲模态的影响。结果表明：随着长细比的增大，T形CFS拼合柱的屈曲模式由局部与畸变相关屈曲逐渐转变为整体屈曲，当长细比<104.7时，长细比变化对构件承载力的影响不明显；板厚对构件的承载力变化具有显著影响，在长细比较大的情况下可以改变构件的屈曲模式；垫板的纵向间距对构件的承载力和屈曲模式影响较小，不同垫板纵向间距的构件极限承载力变化均在4.5%以内。最后，将试验和数值分析结果与北美规范中直接强度法计算的名义承载力对比，评估直接强度法对于此类拼合柱承载力计算的适用性。
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  圆中空夹层不锈钢管水泥砂浆短柱轴压性能研究

  乔崎云, 翟宏磊, 曹万林

  建筑钢结构进展. 2024, 26(07): 24-32. https://doi.org/10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.07.003

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  海洋工程平台塔架结构中，圆形截面中空双钢管是主要受力构件，工程界十分关注其受压性能和耐腐蚀性能。为研究圆中空夹层不锈钢管水泥砂浆短柱的轴压力学性能，以外不锈钢管壁厚、内碳素钢管直径和是否含夹层水泥砂浆为试验变量，共设计了12个短柱试件。分析各试件的破坏情况、荷载-位移曲线、承载力、变形能力及应变特征，研究不同变量对极限承载力的影响规律。结果表明：试件破坏形态为外钢管端部或中部局部屈曲破坏；随着不锈钢管壁厚的增大，试件的轴压承载力近似呈线性增长；夹层水泥砂浆对试件力学性能影响较大，可有效提高试件承载力，抑制外不锈钢管的变形，提高试件延性；对于含夹层水泥砂浆的试件，承载力随空心率增大而减小，不含夹层水泥砂浆的试件，承载力随空心率增大而增大。根据国内外规范以及相关学者提出的理论公式，计算了试件的极限承载力，并与试验承载力进行了对比分析，给出了设计建议。
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  钢管混凝土叠合柱-H型钢梁外套筒式连接节点抗震性能试验与有限元研究

  李晨帆, 杨锋, 张新华

  建筑钢结构进展. 2024, 26(07): 33-41. https://doi.org/10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.07.004

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  以钢管混凝土叠合柱为研究对象，设计了一种高强对穿螺栓连接的外套筒式梁柱节点。为了研究该新型节点的抗震性能和破坏机理，对3个缩尺比为1∶2的节点进行了拟静力试验。观察节点损伤过程及破坏模式，分析了梁端荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、节点延性及耗能能力，采用ABAQUS软件建立有限元模型，研究套筒宽厚比和加强肋板厚度对节点抗震性能影响。试验及有限元研究结果表明：节点滞回曲线饱满，延性系数介于3.13～4.19之间，等效黏滞阻尼系数介于0.211～0.296之间，节点域的变形较大且耗能能力较强；随着套筒厚度增大，核心区混凝土开裂减少，破坏位置由节点外移至梁端截面；减小套筒宽厚比和增大加强肋板厚度可以有效提高节点刚度。为保证外套筒式节点达到刚性节点要求，建议套筒宽厚比不大于25，加强肋板厚度不小于梁翼缘厚度。
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  矩形钢管-波折钢板组合墙端顶部承压性能与传力路径试验研究

  李鑫杰, 罗金辉, 李国强, 楼国彪

  建筑钢结构进展. 2024, 26(07): 42-50. https://doi.org/10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.07.005

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  矩形钢管-波折钢板组合墙是一种新型剪力墙，通过横置波折钢板连接两侧钢管形成预制钢构件，然后在钢管内及双波折钢板间填充混凝土形成组合墙。为研究矩形钢管-波折钢板组合墙在竖向荷载作用下的承载性能，以管间墙肢长度和栓钉间距为变化参数，完成了5个仅在墙端钢管混凝土柱顶加载的组合剪力墙试件抗压静力试验。在试验过程中，主要对加载端柱的竖向位移和组合墙三个不同高度截面应变进行了测量。试验结果表明，竖向荷载由组合墙边缘构件矩形钢管混凝土柱传递至剪力墙整体截面，需要一定的传力长度。管间墙肢长度以及栓钉间距是影响荷载传递路径长短和截面竖向应变分布平截面程度的主要因素。当管间墙肢长度不大于5倍墙厚以及栓钉间距小于200 mm时，在组合墙边缘构件破坏前，荷载经过1.07倍墙宽的传递长度可以传递至组合墙全截面。研究结果为进一步提出矩形钢管-波折钢板组合墙在竖向荷载下的承载力计算方法提供了基础性试验依据。
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  基于现行规范的型钢混凝土柱侧力-位移曲线预测方法研究

  尚崇新, 薛亦聪, 杨勇, 于云龙

  建筑钢结构进展. 2024, 26(07): 51-59. https://doi.org/10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.07.006

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  型钢混凝土（steel reinforced concrete,SRC）柱因承载力高、刚度大和耐久性能好等优点而被广泛应用于高层结构中。然而，现阶段SRC结构设计普遍基于承载力设计法，基于性能的抗震设计法在SRC结构方面的应用仍待完善。作为基于性能（位移）的抗震设计方法中最重要的一环，现阶段SRC构件的侧力-位移关系评估缺乏规范指导。基于美国现行规范ASCE/SEI 41-17中针对钢筋混凝土构件的相关规定，结合SRC构件的受力与变形特征，提出了发生弯曲破坏的SRC柱在地震作用下的侧力-位移曲线建模方法。该曲线采用约束混凝土强度计算SRC构件的峰值承载力；使用刚度折减法考虑型钢与混凝土之间的黏结滑移；基于SRC构件的变形特征考虑了纵向受力钢材端部滑移对柱顶侧移的贡献。最后，通过与28根SRC柱试验结果的比较证明了曲线的适用性。计算结果表明：所提出的曲线能合理预测发生弯曲破坏的SRC柱的开裂荷载、开裂位移、峰值荷载、峰值位移和强度退化，可为SRC结构的性能化抗震设计提供参考。
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  池州长江大跨越超高输电塔高空摇臂抱杆吊装试验与数值分析

  彭德富, 王静峰, 刘云飞, 沈奇罕, 胡子明, 郑瑞琪

  建筑钢结构进展. 2024, 26(07): 60-71. https://doi.org/10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.07.007

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  安徽省池州段长江大跨越345 m超高杆塔是国家“西电东送”工程中白鹤滩-浙江±800 kV特高压直流输电线线路的重点工程。在超高杆塔施工中对摇臂抱杆高空吊装全过程受力分析是保证施工安全、保障西电东送工程顺利竣工的重要手段。开展了模拟施工过程的摇臂抱杆调幅加载试验，明确了分级加载下摇臂抱杆的全过程受力特征，建立了考虑动力特性的摇臂抱杆高空吊装有限元分析模型，明晰了在实际荷载工况下结构重要杆件与节点的应力分布规律，并基于诸多关键工况分析优化了高空摇臂抱杆的设计方案。研究成果可为超高杆塔的摇臂抱杆吊装施工提供理论支撑。
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  北京未来城学校教学楼钢结构设计与分析

  白树杨, 周袁凯, 陈欣萌, 阎强强, 韩彬

  建筑钢结构进展. 2024, 26(07): 72-79. https://doi.org/10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.07.008

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  北京未来城学校教学楼的地上部分采用钢框架结构，并设置2道结构缝将造型奇特的教学楼分为3个部分。教学楼地下部分不设缝连为整体，采用钢筋混凝土框架结构。钢连廊跨度为33 m，采用2层通高桁架结构。钢连廊与两侧主体结构采用弱连接，通过对比3种支座方案，选用布置金属摩擦摆隔震支座+黏滞阻尼器的方案。对钢连廊与两侧主体结构整体模型进行动力弹塑性时程分析，连廊整体作为刚体随3层主楼楼面发生地震响应，隔震支座的隔震效果显著。此外，介绍了本项目中钢筋混凝土梁与钢骨混凝土柱连接节点及梁配筋的注意事项，为后续相关工程设计提供参考。
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  乌鲁木齐国际儿童医院门诊大厅结构设计

  张波, 丁毅, 祝培杰, 和西良, 吴国松

  建筑钢结构进展. 2024, 26(07): 80-87. https://doi.org/10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.07.009

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  乌鲁木齐国际儿童医院由门诊医技楼、病房楼等部分组成，总建筑面积为240 000㎡。主要介绍了门诊医技楼主体结构设计、入口雨棚设计、大厅屋盖、分叉柱、倒梯形截面设计等多个施工技术问题。通过结构选型对比分析，主体结构采用减震框架结构，雨棚和大厅屋盖均采用单层网壳结构，经济合理的同时保证了建筑效果。通过传力路径分析和有限元计算，对网壳结构进行了单体模型和总装模型的对比研究，重点分析了结构的变形问题，对整体网壳进行了几何非线性和材料非线性的整体稳定性分析，对倒梯形截面采用截面替换的方式进行了补充分析，对支座等关键部位进行有限元分析以满足受力和稳定性的要求。
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  基于直接分析法的钢结构非线性施工过程分析

  刘宏伟, 傅宇, 赵雷, 邹定富, 陈适, 余志祥

  建筑钢结构进展. 2024, 26(07): 88-94. https://doi.org/10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.07.010

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  对于大型复杂空间钢结构，可靠的施工过程分析对保障施工安全性和钢结构安装质量具有重要意义。在传统施工过程分析与钢结构直接分析的基础上，提出一种考虑构件和安装模块初始缺陷以及变形累积的钢结构非线性施工过程分析方法。利用NIDA软件将该方法应用于成都某大悬挑钢桁架结构的施工过程分析中，确保了施工方案的可行性。同时，对比分析了非线性施工过程分析、一次成型分析和线性施工过程分析3种分析工况下结构关键节点位移及构件应力情况，并与施工实测值进行了比对。结果表明，一次成型分析与线性施工过程分析的位移较实测值偏小，而基于直接分析法的非线性施工过程分析结果与实测值更加吻合，验证了该方法的准确性及适用性。
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  不停运营业线上盖高架候车厅改扩建施工关键技术

  曹佐盛, 赵文雁, 李银标, 葛叶亮, 周国军

  建筑钢结构进展. 2024, 26(07): 95-104. https://doi.org/10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.07.011

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  现有站房的规模和设施与实际客运需求的矛盾日益突出，因此全国掀起了铁路站房改扩建的浪潮。其中，将原站改扩建为高架候车厅站房的施工工况最为复杂，给施工单位带来非常大的挑战。基于株洲站改扩建工程，研究不停运营业线上盖高架候车厅改扩建施工关键技术，首先剖析了该类铁路改扩建工程的特点及难点，提出了平行于既有站台的大平行、小流水改扩建模式，解决了站厅施工与车站服务同步运营的关键性难题；然后提出了营业线钢柱施工技术、不停运营业线上盖混凝土结构支护体系的模块化技术和高架候车厅屋盖分区提升技术，为高架候车厅下中上3层立体结构提供了成套技术解决方案，可为今后同类工程施工提供参考和必要的技术储备。