2024年, 第26卷, 第08期　
刊出日期：2024-08-25

  

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  钢管高强再生混凝土叠合柱偏压性能

  牛海成, 尚天宇, 李博涵, 黄明晖

  建筑钢结构进展. 2024, 26(08): 1-10. https://doi.org/10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.08.001

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  为研究钢管高强混凝土叠合柱偏心受压性能，以混凝土类型和偏心距为参数，完成了6根叠合柱偏心受压试验，研究了不同参数对钢管高强混凝土叠合柱损伤发展过程、破坏特征、承载力和延性的影响，并基于《钢管混凝土叠合柱结构技术规程》（T/CECS 188—2019）和相关学者提出的公式对16根钢管混凝土叠合柱的偏压承载力进行了计算。研究结果表明：再生混凝土叠合柱与普通混凝土叠合柱的受力过程均经历了弹性、带裂缝工作和破坏3个阶段，表现出外围混凝土保护层被压碎脱落、纵筋鼓曲和箍筋外鼓等破坏特征；与普通混凝土叠合柱相比，再生混凝土叠合柱的初始刚度和变形能力有所降低，但承载力略高；随着偏心距的增加，钢管混凝土叠合柱的初始刚度和承载力迅速降低，而位移延性系数迅速增大，中和轴逐渐向受压区移动，与平截面假定的吻合度有所降低；钢管混凝土叠合柱偏压承载力计算应考虑钢管自身承载力以及钢管对核心混凝土约束效应的影响。
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  内置型钢的圆形不锈钢管混凝土构件的抗弯性能

  王志滨, 张铋晗, 林万福, 柯丞樑

  建筑钢结构进展. 2024, 26(08): 11-18. https://doi.org/10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.08.002

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  采用有限元模型研究内置型钢的圆形不锈钢管混凝土构件的纯弯力学性能，有限元计算结果与试验结果吻合良好。该类典型构件的抗弯承载力比不锈钢管混凝土对比构件的相应值高111.33%；混凝土承担的弯矩也比对比构件的相应值高23.31%，受压区混凝土的抗压承载力约提高了20%，原因是钢管和型钢翼缘对受压区混凝土形成了良好的约束作用。该类构件的抗弯刚度与抗弯承载力随着混凝土强度、不锈钢含钢率、型钢含钢率和回转半径比的增大而提高；其抗弯承载力随着不锈钢屈服强度或型钢屈服强度的增大而提高。最终给出了该类构件的抗弯刚度和抗弯承载力的简化计算方法。
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  薄壁型钢混凝土梁抗弯性能试验研究

  任重, 张志鹏, 何逸鸣, 程亮, 戴柳丝

  建筑钢结构进展. 2024, 26(08): 19-27+39. https://doi.org/10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.08.003

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  为研究薄壁型钢混凝土（thin-walled steel reinforced concrete,TSRC）梁试件的抗弯性能，设计制作了5根TSRC梁并进行四点弯曲试验，探究不同抗剪螺杆布置方式、截面形式、剪跨比以及混凝土保护层厚度对TSRC梁试件抗弯性能的影响。研究结果表明：TSRC梁的失效模式为薄壁钢管加载点处发生局部屈曲，外围混凝土保护层出现贯通斜裂缝，混凝土保护层沿抗剪螺杆开裂；TSRC梁试件在加载过程中未发生脆性破坏，表现出较好的延性；TSRC梁开裂荷载较小，在0.11Pu～0.15Pu之间，裂缝总数较少，稳定在6～10条；满跨布置螺杆、增大钢管截面尺寸、减小剪跨比以及增加保护层厚度均可提高TSRC梁试件的承载力。基于试验结果，建立适用于TSRC梁的极限抗弯承载力和抗弯刚度计算公式，可为该构件在实际工程中的应用提供参考。
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  不锈钢复合钢H形截面钢梁受剪承载性能

  李巍娜, 宋玉峰, 江明思

  建筑钢结构进展. 2024, 26(08): 28-39. https://doi.org/10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.08.004

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  基于复合钢本构模型，明确了复合比β对不锈钢复合钢应力-应变性能的影响。通过试验结果的承载曲线和破坏模式验证了数值模拟方法的准确性，进而以β、腹板宽高比a/hw和腹板高厚比hw/tw为变量开展300个数值模型的参数分析，系统分析了各变量对不锈钢复合钢H形截面钢梁受剪承载曲线和极限承载力的影响。研究结果表明：随着β的增加，不锈钢复合钢应力-应变曲线中的屈服平台逐渐消失，复合钢应力-应变性能逐渐由碳钢转变为不锈钢。当β较小时，不锈钢复合钢应力-应变曲线存在明显的屈服平台，这削弱了复合钢的应变强化对H形截面钢梁受剪承载性能的有利影响。随着β的增加，不锈钢复合钢的非线性应变强化性能逐渐增强，导致H形截面钢梁的延性性能逐渐提高，强度性能逐渐降低。经过验证，既有的欧洲规范设计公式对不锈钢复合钢H形截面钢梁受剪极限承载力的预测过于保守。基于参数分析结果，建立了考虑β影响的腹板贡献系数计算方法。研究结论有助于推广不锈钢复合钢的工程应用。
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  鼓蜂窝四撑杆Ⅲ型索穹顶结构静力性能分析

  吕辉, 张浩, 董石麟, 储熠熠, 刘德旺

  建筑钢结构进展. 2024, 26(08): 40-50+67. https://doi.org/10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.08.005

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  鼓蜂窝四撑杆型索穹顶抛弃传统概念，结合了多撑杆构思，是构形最为丰富的一类索穹顶结构。为研究新型鼓蜂窝四撑杆Ⅲ型索穹顶结构静力性能，选取下弦节点布置方案1，建立跨度为120 m的有限元数值分析模型，研究该结构在不同荷载水平及分布方式下的变形和内力变化。并进一步对结构进行参数化分析，研究包括初始预应力水平、矢跨比、撑杆高度（厚跨比）及下弦节点布置方案等不同参数对于结构整体刚度与承载力的影响及变化规律。分析结果表明鼓蜂窝四撑杆Ⅲ型索穹顶具有良好的结构性能，各索杆均不容易发生破坏，结构整体刚度大。研究中给出了初始预应力水平与相关几何参数的合理取值范围，可为该结构索穹顶的实际工程设计与应用提供参考。
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  冲击荷载作用下Levy型索穹顶结构动力响应分析

  高占远, 朱佳静, 薛素铎, 阮冬

  建筑钢结构进展. 2024, 26(08): 51-59. https://doi.org/10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.08.006

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  建立Levy型索穹顶结构有限元分析模型，给出有限元结果合理性的判定准则，提出冲击失效准则。进行大量冲击工况下的动力响应全过程分析，给出杆件破坏分布规律和失效模式，揭示结构在竖向冲击荷载作用下的失效机理。依据冲击失效机理及参数分析，提出抗冲击措施。研究结果表明：所有冲击工况均符合冲击判定准则，在所选竖向冲击荷载范围内，Levy型索穹顶结构的失效模式可分为4种，即结构轻度损伤、结构局部1级失效、结构局部2级失效和结构整体破坏。随着冲击动能的增加，结构的动力响应模式逐渐呈模式1→模式2→模式3→模式4的发展趋势。通过分析可知，结构的动力响应模式由结构的能量吸收值及构件两端速度差决定。
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  内置式锚箱索塔锚固区索力水平分力分配机理研究

  秦国璋, 戴晓春, 赵骏铭, 肖林, 卫星

  建筑钢结构进展. 2024, 26(08): 60-67. https://doi.org/10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.08.007

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  索塔锚固区的受力分析通常采用实体有限元单元进行，然而由于其结构复杂、种类繁多，不易被一般工程设计人员使用。为此，结合某斜拉桥的实际工程案例，分析了内置式钢锚箱锚固体系的传力特点，提出了一种基于平面框架理论的简化计算方法，并利用非线性的分析方法建立了锚固区ANSYS有限元模型以修正公式。结果表明修正前简化公式计算结果与有限元模型计算结果之间的误差在10%左右；考虑到塔壁厚度、索塔计算高度以及锚箱侧板厚度的影响，使用折减混凝土弹性模量的方法来补偿和修正桥塔应力分布，具体的混凝土折减系数使用非线性回归的方法确定。最终将修正公计算式结果与有限元模型计算结果重新进行对比，结果表明，修正后的计算公式与有限元模型计算结果的误差在2%以内，可以较好地分析索塔锚固区的索力分配情况，具有实际工程意义。
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  新型球型钢支座耗能减震元件试验研究与数值模拟

  温旭, 姜兰潮, 秘红丹, 刘立妍

  建筑钢结构进展. 2024, 26(08): 68-77+86. https://doi.org/10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.08.008

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  在万向减震球型钢支座的基础上对其弹簧元件进行耗能设计，提出了一种新型耗能减震球型钢支座，采用钢板弹簧叠加耗能钢作为耗能减震元件。通过单调拉伸加载试验和循环拉伸加载试验，研究了Q295钢材的耗能能力，采用拟静力试验和数值分析相结合的方法，分析了支座耗能减震元件的滞回性能和自复位性能；将该新型球型钢支座应用于网架结构中，考察其耗能减震能力。研究结果表明，Q295钢材的滞回曲线饱满，具有一定的耗能能力；减震元件的耗能减震性能较好，并且具有一定的复位能力；相较于一般的弹性减震支座，新型球型钢支座可以吸收部分地震能量，从而进一步降低结构的动力响应。
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  下击暴流作用下羊角型输电塔的风振动力响应与倒塌破坏分析

  韩承永, 吴磊, 胡晨, 王静峰, 胡培芳, 刘用

  建筑钢结构进展. 2024, 26(08): 78-86. https://doi.org/10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.08.009

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  输电塔是典型的风敏感结构，易受下击暴流极端强风的影响，导致输电塔倒塌、线路受损等风害故障频发，造成巨大的经济损失。为分析下击暴流作用下输电塔倒塌破坏的原因，根据马鞍山地区一次下击暴流事故中的实测气象数据，以事故中整体倒塌破坏的羊角型直线塔为典例，建立“一塔两线”有限元分析模型，分析下击暴流0°、45°、60°、90°风向角作用下输电塔体系的动力响应，探究下击暴流不同风向角作用下羊角型直线塔-线体系的受力特点、薄弱部位及破坏机理。研究结果表明：90°风向角是直线塔-线体系抗下击暴流作用的最不利工况，是导致直线塔-线体系倒塌破坏的主要原因。下击暴流作用下羊角型直线塔-线结构体系的倒塌破坏是塔腿主、斜材失稳所引起，在抗下击暴流设计时应加强塔腿部位。
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  轮辐式索承网格屋盖钢结构单道胎架施工技术

  强旭红, 张至毅, 张猛, 姜旭

  建筑钢结构进展. 2024, 26(08): 87-95+114. https://doi.org/10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.08.010

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  泰安体育场作为山东省泰安市的新地标，其钢结构屋盖采用轮辐式索承网格结构，通过68榀径向索和1道中央环索形成张拉结构体系，最大悬挑跨度为45 m。通过数值分析对施工过程进行了精细化稳定性分析，针对不规则构件吊装的工程技术难点，进行了吊装方案的设计与优化；考虑到成本控制与施工周期，极具创新性地采用了径向单道胎架作为屋盖施工过程中的临时支撑，结合工程实际情况设计了胎架转换结构，并对单道胎架整体在多种可能的荷载组合作用下进行验算与校核。通过对体育场屋盖施工全过程的模拟以及对安装过程中的重难点进行优化分析，为现场施工的安全顺利开展提供了技术保障，可为其他类似采用单道胎架施工方法的工程提供施工方案设计的新思路。
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  基于整体提升施工技术的高层连体结构塔楼复位研究

  叶冬晨, 宗荣, 贾尚瑞, 刘传林, 邢遵胜, 杨飞

  建筑钢结构进展. 2024, 26(08): 96-103. https://doi.org/10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.08.011

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  连体结构建造技术中，整体提升是一种经济、高效的施工方法，其在工程中应用广泛。然而实际提升施工中，连体与塔楼对接精度低，其中一个关键原因是提升荷载会使塔楼产生显著的水平变形。就此类问题，提出采用塔楼复位的方法解决，并详细介绍了塔楼复位的实施方案与设计优化分析方法。塔楼复位方法的核心思想为通过对塔楼施加水平荷载，消除塔楼附加水平变形从而使其回复至接近设计状态。此后，以杭州云门钢结构项目为例，结合结构形式与施工方案提出两种塔楼复位方案，完整分析塔楼复位的可行性、有效性并给出复位方案的优化方法。最后给出了实际实施后的塔楼复位效果。
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  某体育场钢屋盖功能改造加固设计与施工模拟分析

  赏莹莹, 杨文君, 吴国松, 邢遵胜, 张健滔, 何晶芳

  建筑钢结构进展. 2024, 26(08): 104-114. https://doi.org/10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.08.012

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  以某奥体中心体育场钢结构屋盖为研究对象，对其加固及施工方案进行了分析。首先进行模型反建，并对该屋盖在施加新增荷载后的内力及变形进行分析，明确了需要加固的杆件范围。在此基础上，采用有限元软件对结构开展精细化分析，确定了包含加强节点、杆件和结构的加固方案，有效地改善了结构的传力体系，提高了结构的承载能力并降低了结构在使用荷载下的应力和变形。针对钢屋盖的不同部位，分别通过预应力锚索、增大截面和设置刚性圆管等方式进行加固，保证结构安全且满足建筑要求。除此之外，还对该加固方案对应的施工过程进行了有限元模拟，可为实际施工提供参考。经省运会工程实践验证，本项目的加固方法简单有效。