2024年, 第26卷, 第09期　
刊出日期：2024-09-25

  

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  一种新型自复位耗能抗震支吊架参数分析

  王涛, 刘吉胜, 孟丽岩, 潘雨桐, 潘蕊

  建筑钢结构进展. 2024, 26(09): 1-13. https://doi.org/10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.09.001

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  为解决传统抗震支吊架采用“硬抗”的方式抵抗地震作用的问题，并减小传统抗震支吊架的震后残余变形，提出一种新型自复位耗能抗震支吊架。采用ABAQUS有限元软件分别对自复位耗能抗震支吊架和传统抗震支吊架进行有限元模拟，对比分析二者的应力及变形特性、滞回性能来验证所提自复位耗能抗震支吊架的抗震性能；通过建立不同参数的支吊架模型并对滞回性能进行参数分析，得到抗震斜撑复位比、刚度比和摩擦系数对自复位耗能抗震支吊架滞回性能的影响规律，并给出相应参数的取值建议；以支吊架响应峰值加速度作为工程需求参数，以支吊架破坏作为损伤极限状态，得到两种抗震支吊架的易损性曲线。结果表明：抗震斜撑复位比、刚度比和摩擦系数的取值范围分别为1.0～1.5、1.0～1.5和0.1～0.3时，自复位耗能抗震支吊架具有较好的滞回特性；新型自复位耗能抗震支吊架具有更强的鲁棒性，能够更好地保障管道系统的使用功能。
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  折叠装配式框架结构静力试验研究

  孙涛, 王帅, 段茗爔, 刘畅, 严仁章

  建筑钢结构进展. 2024, 26(09): 14-23+33. https://doi.org/10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.09.002

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  为获得折叠装配式框架结构的静力性能，设计了两个折展框架榀足尺试件，通过开展结构静力加载试验对单榀折展框架在不同荷载工况下的变形特征、承载性能与破坏形态进行了研究。试验结果表明：对于正常使用状态，进行静力加载时，有支撑的单榀框架结构整体变形处于弹性范围，水平作用下受推和受拉位移变化趋势基本一致，且增设支撑对折展框架的刚度影响较大；水平极限荷载作用下，有支撑的单榀框架结构在支撑连接处首先出现不可逆的塑性变形，单榀框架在边柱下端与下部拉条连接处发生局部破坏；上、下层梁柱节点弯矩-转角曲线变化趋势一致，但上层节点初始刚度明显弱于下层节点初始刚度，同层梁柱节点初始刚度基本相同；单榀框架的各关键点处等效应力在往复加载过程中推拉对称，结构总体处于安全状态。
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  循环周转型临时看台支承架体重复对比试验研究

  张艳霞, 邵立鑫, 张爱林, 李杨龙, 程啸天

  建筑钢结构进展. 2024, 26(09): 24-33. https://doi.org/10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.09.003

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  为积极响应国家走绿色可持续发展道路的号召，北京冬奥会采用了大量支承架体用于临时看台或舞台的搭建。为研究赛后的临时看台支承架体能否安全合理地被再次使用，以索氏不锈钢插销式节点临时看台支承架体为研究对象，设计并制作了一个横纵均为2跨且跨度为2 m的足尺模型试件，共进行了两次试验，即在首次水平加载试验结束后，将该试验架体搭建在室外，经历长时间严寒风雪后再重复做一次试验，重点对比分析了其在4种不同恒载与水平荷载组合作用下的整体结构变形模式、力学性能及典型位置峰值应变等。研究结果表明：在恒载为0.0 kN·m^-2、0.5 kN·m^-2、2.0 kN·m^-2和3.5 kN·m^-2的工况下，两次试验中架体结构的试验现象及变形模式基本相同，力学性能差值在5%以内，典型位置处峰值应变差值在10%以内，累计损伤较小。两次试验结束后结构均未出现明显损伤，仍具有较大安全储备，所以在经历长时间的严寒风雪后，临时看台支承架体仍可以被重复使用。研究结果可为北京冬奥会临时设施架体的赛后利用等研究提供参考。
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  冷弯不等肢复杂卷边角钢轴压试验及承载力设计方法

  姚行友, 胡成立, 聂泽谕, 郭彦利

  建筑钢结构进展. 2024, 26(09): 34-44. https://doi.org/10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.09.004

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  为研究冷弯薄壁不等肢复杂卷边角钢屈曲性能和稳定承载力设计方法，对24根不同截面、长细比、宽厚比的不等肢复杂卷边角钢进行了轴压试验。试验结果表明，长细比较大且宽厚比较小的试件易发生弯扭屈曲，长细比较小而宽厚比较大的试件易发生局部屈曲或弯扭和局部相关屈曲。采用ABAQUS有限元软件对试件进行了有限元模拟，屈曲模式和承载力与试验结果吻合良好，表明建立的有限元分析模型是可行的。因此可采用经验证的有限元模型对不同长细比、卷边形式和卷边比的轴心受压不等肢复杂卷边角钢进行了参数化分析。结果表明，试件极限承载力受长细比的影响最为明显，将卷边比控制在一定范围内或改变卷边形式可提高试件极限承载力。最后将试验结果与直接强度法计算结果进行对比，表明直接强度法计算试件承载力较不安全。因此基于试验和数值分析结果提出轴心受压冷弯薄壁不等肢复杂卷边角钢构件考虑整体屈曲后强度的直接强度法修正公式，并通过对比试验结果和有限元分析结果验证了该修正公式的准确性和可行性。
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  基于粒子群优化BP神经网络的中空夹层钢管混凝土柱轴压承载力研究

  赵均海, 华林炜, 王昱

  建筑钢结构进展. 2024, 26(09): 45-52. https://doi.org/10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.09.005

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  圆中空夹层钢管混凝土（concrete filled double-skin steel tube,CFDST）柱因其独特的结构形式与优异的力学性能，已成为现代工程结构中的主要受力构件。然而外钢管、内钢管与核心混凝土之间的相互约束作用导致其受力比较复杂。为此，采用PSO-BP混合神经网络算法对圆CFDST柱的轴压承载力进行了研究。收集了167组数据建立数据库，并选取8种影响因素作为输入层参数，轴压承载力作为输出层参数，分析了传统BP神经网络模型所存在的缺陷，建立了PSO-BP神经网络模型。此外，将机器学习模型与3种规范的结果进行比较，结果表明机器学习模型的精度比3种规范的精度更高。相较于BP神经网络模型，PSO-BP神经网络模型具有更好的预测能力，更有助于预测CFDST柱的轴压承载力，对工程上研究CFDST柱的力学性能有着重要意义。
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  冻融循环作用后钢管混凝土界面黏结滑移本构模型研究

  曾在平, 王宇航, 王秀丽, 任根立

  建筑钢结构进展. 2024, 26(09): 53-64. https://doi.org/10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.09.006

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  在北方寒冷地区，钢管混凝土结构因冻融作用侵蚀而造成钢管开裂以及钢管混凝土结构力学性能劣化从而导致结构破坏的事故时有发生。针对冻融侵蚀后钢管混凝土界面黏结性能问题，制作了钢管混凝土推出试件，考虑冻融循环次数、混凝土强度、钢管径厚比等不同参数，进行冻融试验和推出试验，分析了界面黏结力的分布规律和影响因素，研究了冻融循环作用后钢管混凝土界面黏结滑移本构关系，确定了界面平均黏结强度以及峰值黏结强度、残余黏结强度特征值。结果表明，随着冻融循环次数的增加，界面平均黏结强度减小，极限荷载对应的滑移逐渐增大，而残余黏结强度呈线性减小，稳定段起点滑移随着冻融循环次数的增加呈指数增长。峰值黏结强度、残余黏结强度随混凝土强度的增加而提高，随着径厚比的增大而降低。分析外钢管密布应变计所测出的应变分布规律可知界面黏结应力呈指数分布，对比分析由荷载、滑移结合能量法理论推导所得的黏结应力分布函数，结果表明其具有较高精度，为后期研究界面黏结性能提供了新思路。构建了冻融循环作用后界面黏结应力-滑移三段式本构模型，并提出了相应特征值计算公式和本构模型，可为该类构件设计时考虑冻融作用提供参考。
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  高地震烈度寒区钢-混凝土组合梁桥抗震韧性评价

  熊治华, 刘旭尧, 李佳奇, 刘陈

  建筑钢结构进展. 2024, 26(09): 65-75+85. https://doi.org/10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.09.007

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  综合考虑桥梁系统灾变全过程，提出了一种适用于高地震烈度寒区的钢-混凝土组合梁桥抗震韧性评价方法。基于现有统计数据，综合考虑桩基沉降损伤、疲劳损伤以及冻融损伤，建立了高地震烈度寒区钢-混凝土组合梁桥震前功能损失函数；将地震易损性分析与桥梁抗震韧性评价相结合，建立了桥梁系统震后恢复函数；提出了震前临界维修加固年限和临时保通状态。结果表明：在高地震烈度冻土区的钢-混凝土组合梁桥系统的临界维修加固年限随地震动峰值加速度的增大而减小，当地震动峰值加速度分别为0.10g、0.15g、0.20g、0.30g时，桥梁系统的临界维修加固年限预计分别为27年、24年、19年、8年；当桥位在Ⅸ度及以上设防区时，必须在桥梁方案设计中考虑增设减隔震装置；桥梁系统的恢复时间随地震动峰值加速度的增大而增大，韧性指标随地震动峰值加速度的增大而减小；桥梁在运营20年后发生地震作用时，地震动峰值加速度为0.10g和0.15g的地震动预计不会影响桥梁通行，地震动峰值加速度为0.20g～0.40g的地震动需要进行维修加固实现临时保通，预计恢复时间为1～42天，韧性指标为0.647～0.578，恢复至临时保通状态的韧性指标最大值为0.650。
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  钢骨混凝土复合受扭柱抗震性能试验研究

  邱昕玥, 邵永健, 谢强

  建筑钢结构进展. 2024, 26(09): 76-85. https://doi.org/10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.09.008

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  为研究含H型钢的钢骨混凝土柱在压弯剪扭复合受力作用下的抗震性能，对7个含H型钢的钢骨混凝土柱和1个钢筋混凝土柱进行拟静力试验，探究了扭弯比、轴压比、配箍率等对试件抗震性能的影响，分析了试件在低周反复加载试验中裂缝产生和发展的规律及破坏特征，讨论了各试件的扭矩-扭率滞回曲线、骨架曲线、耗能能力、延性、刚度退化和损伤分析。结果表明：含H型钢的钢骨混凝土柱在复合受力状态下发生受扭破坏，其扭矩-扭率滞回曲线呈捏拢的S形，相较于普通钢筋混凝土试件，其承载能力和抗震性能更优。增大扭弯比、轴压比、配箍率以及采用箍筋焊接并配置栓钉能提高试件承载能力，但提高配箍率和配置栓钉会使试件刚度退化速率加快。
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  分叉柱支承式单层曲面钢网壳施工过程监测研究

  刘红波, 曹修顺, 田野, 黄登坤, 邓秀琳

  建筑钢结构进展. 2024, 26(09): 86-92. https://doi.org/10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.09.009

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  以云南红河综合交通枢纽单层曲面网壳为工程背景，对网壳结构、提升塔架的关键杆件布置测点进行施工过程监测研究，分析了结构在地面拼装及整体提升过程中内力的变化情况。通过对施工过程中网壳结构的温度效应进行研究，探讨了边界约束作用强弱对结构内力变化的影响程度，温度每变化1℃引起的网壳合拢后应力变化是合拢前应力变化的3倍；合拢后，温度每变化1℃引起网壳远离支座杆件的应力变化是靠近支座应力变化的2倍；对提升阶段监测数据进行分析，提升过程中实测应力波动范围在10 MPa以内，吊点提升同步性较好；此外，网壳结构卸载阶段监测数据表明，由于网壳提升状态与使用状态受力基本一致，网壳卸载前后应力变化较小，且卸载后支撑结构对温度敏感性较高。
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  基于激光点云的网架球节点中心点坐标提取方法

  童宇超, 姚绪辉, 邹海涛, 金歌, 杜理强, 郑明

  建筑钢结构进展. 2024, 26(09): 93-99. https://doi.org/10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.09.010

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  大跨度异形空间网架结构在大型公共建筑项目中广泛应用，但该类结构存在大量球形构件，传统全站仪监测的测量精度和效率较低，因此提出一种基于激光点云的大跨度异形空间网架球节点中心点坐标高效自动检测方法。利用三维激光扫描仪获取结构成形态的钢结构屋盖点云数据，然后对点云进行降噪处理，基于深化设计模型并根据后续工序的精度要求设置空间域，提取目标点云，最后采用编程算法对焊接球节点的中心点坐标实现自动化批量提取。为验证拟合球体中心点精度，对比了深化设计模型球节点与点云重构球节点的半径。以杭州西站大跨度异形空间网架焊接球节点为分析对象，结果表明，由该方法提取得到的大跨度异形空间网架球节点坐标精度高、效率大幅提升，具有良好的工程应用前景。
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  超高重型大跨度室内滑雪场钢屋盖建造技术

  张胜杰, 贾宝荣, 陈颖

  建筑钢结构进展. 2024, 26(09): 100-106. https://doi.org/10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.09.011

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  网架作为一种空间杆系结构，因其具有整体性和稳定性好、空间刚度大和抗震性能好的优点而被广泛应用在大跨度结构中。常规的网架安装方法主要有整体提升法、高空滑移法、分条吊装法及高空散装法等。但超高重型焊接球网架不同于一般螺栓球网架，其跨度及可承受的荷载更大，对应的施工安装难度及安全风险更高，如果仅采用单种常规安装方法，很难高效、顺利地实现结构成型。以上海临港冰雪之星项目室内滑雪场钢屋盖为背景，着重介绍“原位原姿态拼装后分块整体提升”的安装技术路线及对应施工过程分析和改进措施，并通过对胎架拼装、提升控制及卸载等关键工序的研究，为今后类似大跨度钢结构屋盖安装的施工方案提供参考。