建筑钢结构进展

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张波, 贾益纲, 吴光宇, 李大浪, 胡淑军

建筑钢结构进展. 2024, 26(10): 1-9+19. https://doi.org/10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.10.001

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基于扩孔螺栓连接型耗能段和自复位SMA支撑，提出一种新型自复位耗能段，具有强耗能、高延性、低残余变形和低损伤等特点，可进一步提高偏心支撑结构的抗震性能和震后功能恢复能力。分别设计3个考虑摩擦滑移的自复位耗能段和1个普通自复位耗能段试验试件，并进行往复加载研究，得到其变形或破坏模式、滞回曲线和骨架曲线等。结果表明，滑移阶段耗能段处于相对静止状态，所有构件均处于弹性状态；非滑移阶段耗能段依次发生滑移、屈服、翼缘和腹板屈曲现象，整个过程中自复位SMA支撑中的SMA受拉，并为自复位耗能段提供承载力、耗能能力和复位力。自复位耗能段的骨架曲线主要包括弹性阶段、弹塑性阶段、强化阶段。最后，基于校正的有限元法对自复位耗能段进行分析，阐明自复位耗能段在不同阶段的耗能机理。

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考虑墙板系统影响的钢结构模块化建筑抗倒塌性能

陈鑫, 张惊宙, 贺颖华, 李国强

建筑钢结构进展. 2024, 26(10): 10-19. https://doi.org/10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.10.002

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钢结构模块化建筑是一种新兴的建筑结构体系，由多个标准的模块化单元组成，具有施工速度快、质量可控等优点。然而，目前对于模块化钢结构的研究还不够深入，特别是有关其抗倒塌性能的研究较少。通过有限元分析软件ABAQUS研究了钢结构模块化建筑在单个角模块、2个边模块和4个内模块失效时的抗倒塌性能，包括最终变形模式、荷载-位移曲线和节点内力变化等。同时，研究了墙板厚度对结构抗倒塌承载力及倒塌过程中内力重分布的影响。结果表明：3种模块失效工况下，墙板系统对结构抗倒塌承载力的贡献率均在45%～70%之间；当墙板厚度超过某个临界值后，再增加其厚度对抗倒塌贡献率的影响很小。同时，墙板厚度的增加限制了模块间连接节点拉力的发挥，甚至会导致节点内出现压力。

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轴力-弯矩作用下波纹钢搭接接头力学行为数值分析

赵国庆, 宋仁宇, 何本国, 刘金桐

建筑钢结构进展. 2024, 26(10): 20-28+47. https://doi.org/10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.10.003

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波纹钢搭接接头作为装配式波纹钢地下工程结构的薄弱环节，在轴力-弯矩作用下的力学行为亟待研究。依托前期足尺试验，结合数值模拟方法，分析了螺栓数量及波纹钢板厚度对搭接接头破坏模式和抗弯承载能力的影响机理，探讨了搭接接头的优化设计方案，建立了极限弯矩经验公式。研究结果表明：我国规范的螺栓设计安全冗余较高，接头破坏模式主要表现为受压侧波纹钢板屈曲。单波螺栓数量越多、波纹钢板越厚、轴力越小，波纹钢搭接接头的抗弯承载能力越强；单波螺栓数量每增加2个，接头极限弯矩平均增长5.9%；波纹钢板厚度每增加2 mm，接头极限弯矩平均增长21.9%；当单波螺栓数量为6个、波纹钢板厚度大于6 mm时可兼顾安全性和经济性。极限弯矩经验公式的拟合优度较高，可为接头强度校核提供参考。

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U型钢-混凝土组合梁交叉节点抗弯性能试验研究

杨明波, 刘畅, 李晓阁, 张权, 冯树国, 常熤存

建筑钢结构进展. 2024, 26(10): 29-38. https://doi.org/10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.10.004

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针对U型钢-混凝土组合梁交叉节点处U型钢腹板传力路径中断、节点受力复杂、现有钢筋过渡节点现场焊接量大的难题，提出了L形连接板传递钢腹板内力的新型节点（LLTC），对节点抗弯性能进行了试验研究。LLTC由套筒、L形连接板和套丝钢筋组成，与焊接钢筋型纵向过渡钢筋（WLTR）传递钢腹板内力的传统梁交叉节点（WLTR-UCJs）相比，LLTC能够有效传递钢腹板内力，且实现了节点的装配式连接。通过四端简支静力试验，研究了WLTR-UCJs和装配连接型U型钢-混凝土组合梁交叉节点（LLTC-UCJs）的抗弯性能，明晰了纵向传力构件形式、WLTR直径、LLTC套丝钢数量和LLTC套丝钢强度等对节点承载能力与变形能力的影响。试验结果表明，WLTR-UCJs的破坏模式为钢腹板屈曲和顶部纵向钢筋屈曲，LLTC-UCJs的破坏模式为U型钢翼缘屈服。与WLTR-UCJs相比，LLTC-UCJs的受压区材料屈曲程度较低，具有更高的承载力和更强的变形能力。

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基于裂纹扩展分析的正交异性钢桥面板疲劳响应研究

叶华文, 叶杨帆, 周亚栋, 王翔, 李云友

建筑钢结构进展. 2024, 26(10): 39-47. https://doi.org/10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.10.005

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轮载下正交异性钢桥面板的局部效应显著，相邻各疲劳易损细节的疲劳行为相互影响，特别是随着某个细节裂纹扩展，相邻细节疲劳应力可能增大，桥面板疲劳性能呈加速劣化趋势。疲劳应力响应及桥面板性能劣化评估已成为钢桥面板运营期面临的挑战和亟待进行的工作。为合理评估开裂正交异性钢桥面板的疲劳性能演化情况，基于既有足尺模型疲劳试验，综合采用有限元程序ANSYS和Franc3D的多尺度交互技术模拟钢桥面板典型疲劳易损细节裂纹扩展行为，探究裂纹扩展过程中各关键细节（顶板与U肋连接焊缝、U肋与横隔板连接焊缝、横隔板开孔处）的疲劳应力响应和演化情况。结果表明：裂纹扩展对正交异性钢桥面板局部变形（挠度）影响很小；不同开裂模式下，各细节处应力变化规律存在较大差异，裂纹扩展的响应呈现出局部特征，仅对最近的细节主拉应力有一定的增大效应；顶板与纵肋焊缝连接处和横隔板开孔处的裂纹扩展对相邻疲劳细节的主拉应力提升效果较显著，可能导致该处萌生裂纹。研究结果可为开裂后正交异性钢桥面板的疲劳性能评估提供参考。

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钢桁架在冲击荷载作用下的动态响应研究

张纪刚, 时成龙, 闫清峰, 刘菲菲

建筑钢结构进展. 2024, 26(10): 48-56. https://doi.org/10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.10.006

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圆钢管桁架在土木工程和海洋工程领域应用较多，除了承受竖向荷载外，还易遭受冲击偶然荷载作用。以偏心质量下抵抗冲击荷载的钢桁架为研究对象，利用LS-DYNA软件建立了节点冲击有限元模型。从破坏特征、冲击响应和耗能能力等方面研究了其抗冲击能力，对冲击次数、冲击速度和钢材屈服强度进行了参数分析，最后基于有限元模拟结果，提出了主管凹陷变形与转角之间的表达式。结果表明：经历多次摆锤冲击后，主管发生严重的凹陷变形，刚度显著降低；冲击速度达到3.0 m·s-1时，冲击力峰值提高了84.8%，冲击区域支管节点发生挤压弯曲破坏，主管凹陷变形是主要的耗能机制。有限元模拟结果可为提高实际钢桁架的抗冲击性能提供参考。

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特高压重冰区地线支架脱冰动力响应安全性研究

刘翔云, 刘泉, 李正良, 何松洋, 王超, 鄢秀庆, 高一然

建筑钢结构进展. 2024, 26(10): 57-65+87. https://doi.org/10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.10.007

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为了探究特高压重冰区输电塔地线支架在脱冰动力荷载作用下的安全性，基于脱冰数值计算理论，建立了地线的脱冰数值模型和塔线耦合数值模型，研究了地线在不同工况下的脱冰动力响应和不同地线脱冰情况下铁塔地线支架的承载力安全性。脱冰研究表明：地线脱冰时，高差越大，脱冰产生的上拔力越大；档距越大，纵向不平衡张力越大；覆冰越厚，地线脱冰产生的纵向不平衡张力越大，产生的的上拔力越小。塔线耦合脱冰研究表明：多档模型下，地线脱冰时，悬垂直线塔地线支架正面和底部斜材存在应力比超限情况，现有设计方法偏于不安全；耐张塔地线支架不受脱冰动力响应控制。建议重覆冰区地线支架设计时仅考虑地线脱冰产生的上拔力影响，上拔力取地线最大使用张力的1.0%～5.0%，覆冰越厚，上拔荷载可越小，厚度为20 mm、30 mm、40 mm、50 mm、60 mm冰区的上拔荷载分别取为最大使用张力的4.0%～5.0%、3.0%～4.0%、2.5%～3.0%、2.0%～2.5%和1.0%～2.0%。

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海洋环境下腐蚀后钢管桩材料性能退化研究

孙铭阳, 袁长春, 夏瑞林, 刘昌永

建筑钢结构进展. 2024, 26(10): 66-73+87. https://doi.org/10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.10.008

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钢管桩作为钢栈桥的重要组成构件，在海洋环境下会受到严重的腐蚀威胁。研究了东海某钢栈桥经历5年海洋自然腐蚀后钢管桩的材料性能。从钢管桩的浪溅区、潮差区和全浸区共加工16个拉伸试件，分析各区域的退化力学性能，根据试验数据建立弹性模量、屈服强度、应变硬化指数和强度系数等参数与平均厚度剩余率相关的回归方程，依据三线型本构模型建立3个区域真实应力-应变曲线的拟合公式。结果表明：浪溅区受腐蚀影响最严重，各区域钢材力学性能均存在一定损失；回归方程可以较好地预测3个区域的屈服强度；通过比较各区域的平均厚度剩余率适用范围，可知三线型本构拟合公式适用于腐蚀较为严重的钢管桩。

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西安国际足球中心索网结构缩尺模型静载试验研究

闫鹏飞, 李存良, 刘博东, 郝际平, 袁鑫, 贾子文

建筑钢结构进展. 2024, 26(10): 74-87. https://doi.org/10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.10.009

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为了研究索网结构静力荷载下的内力和变形特点，按照1∶10比例设计制作了西安国际足球中心的缩尺模型试件，采用新型空间结构水重力点阵加载系统逐级控制加载，以及DACS-Measure现场测量系统，分别对该模型上半跨、右半跨及全跨进行了分级静力加载试验。试验结果表明：新型空间结构点阵自动同步加载系统能实现任意比例、多点同步精确加载，普遍适用于各类空间结构加载试验；在不同加载模式下，索网竖向变形随荷载增加均基本呈现线性变化，且最大变形发生在索网洞口边缘处；上半跨荷载、右半跨荷载及全跨荷载下索力最大位置均位于索网中轴偏右位置处。研究成果可为我国以后此类索网结构的加工制造及施工应用提供技术参考。

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援所罗门群岛2023年太平洋运动会体育场铸钢节点受力性能试验研究

董隽, 袁理明, 吴逸枫, 丁灏, 阳松, 张哲

建筑钢结构进展. 2024, 26(10): 88-93. https://doi.org/10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.10.010

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援所罗门群岛2023年太平洋运动会体育场钢结构罩棚采用了树形支撑铸钢节点，为考察其在最不利设计工况下的受力性能，对铸钢节点进行了足尺试验研究和有限元分析。试验结果表明，在1.0倍受拉工况设计荷载及1.6倍受压工况设计荷载作用下，节点处于弹性阶段，卸载后没有明显残余变形。有限元分析结果与试验结果吻合良好，表明有限元分析可以准确模拟节点试件的实际受力状态。铸钢节点的极限承载力在受拉工况下为设计荷载的9.0倍，受压工况下为设计荷载的8.6倍，满足《铸钢节点应用技术规程》（CECS 235:2008）中的相关要求，该铸钢节点具有较高的安全储备。

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超高空立面大直径莫比乌斯环内支撑体系施工关键技术

丁利, 徐常森, 贾尚瑞, 吴楚桥

建筑钢结构进展. 2024, 26(10): 94-99+106. https://doi.org/10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.10.011

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西安丝路欢乐世界中心塔项目为全钢结构异形塔，由内筒钢框架、外筒网壳、大悬挑轮辐式裙摆桁架、顶部莫比乌斯圆环和外筒造型丝带组成。以西安丝路塔项目顶部莫比乌斯环为对象，提出了一种超高立面大直径莫比乌斯环内支撑体系施工技术，对该技术涉及的内支撑体系设计要点、莫比乌斯环分块原则、分块吊装变形预偏技术和分块吊装累积变形控制方法进行了探讨，并分析总结了施工过程中的技术要点，弥补了类似圆环钢结构施工方法的不足，可为后续同类钢结构工程施工提供参考。

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八角型螺栓球节点研发、配件标准编制和工程应用

杨大彬, 区彤, 张雨

建筑钢结构进展. 2024, 26(10): 100-106. https://doi.org/10.13969/j.cnki.cn31-1893.2024.10.012

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高强度螺栓的“假拧”是螺栓球节点空间网格结构普遍存在的安全隐患及事故诱因之一。为此，提出一种空间网格结构用八角型螺栓球节点，并对其进行系统研发。介绍了该节点的组成、安装机理和主要优点。基于对该节点的研发成果，编制发布了其关键配件的产品标准——《螺栓球节点用八角型高强度螺栓和套筒》（T/CSCS011—2021），对该标准的主要编制思路和要点进行了介绍。最后介绍了该节点在珠海机场二号航站楼指廊屋盖网架中的应用情况，对采用该节点的网架和采用焊接球节点的网架进行了对比分析，结果表明，两种节点形式网架的力学性能和设计指标基本相当，八角型螺栓球节点网架的经济性更好。上述标准和节点的首次工程应用为该节点的推广奠定了良好基础。

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2024年, 第26卷, 第10期　
刊出日期：2024-10-25

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