2025年, 第27卷, 第02期　
刊出日期：2025-02-25

  

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  考虑畸变效应的钢桁腹-混凝土组合箱梁横向内力计算方法

  套格套, 丁南宏, 冀伟, 刘奇

  建筑钢结构进展. 2025, 27(02): 1-8+20. https://doi.org/10.13969/j.jzgjgjz.20230913001

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  为合理分析偏心荷载作用下钢桁腹-混凝土组合箱梁的横向内力，对钢桁腹杆进行等效处理，参考框架分析法的基本原理，建立了考虑畸变效应的钢桁腹-混凝土组合箱梁横向内力计算公式。结合该类组合箱梁的结构特点和受力特性，提出了新的翘曲应力分布模式，并推导得到新应力分布模式下的畸变翘曲系数计算公式。通过将公式解与有限元解进行对比，发现二者吻合良好，计算误差均在10%以内，尤其在底板位置处精度更高，验证了推导公式的正确性和新应力分布模式的合理性。此分析方法可反映出箱梁畸变和横向框架作用对该类组合箱梁横向内力的影响。对荷载偏心距、高跨比和悬臂板宽度进行参数分析，结果表明：随着荷载偏心距的增加，该类组合箱梁角点处的横向弯矩变化规律与混凝土箱梁的规律不同，主要是由于钢桁腹杆对顶底板的约束程度降低；该类组合箱梁的横向弯矩随着高跨比的增加而增加，增长规律呈曲线分布；选择合适的悬臂板宽度可有效降低钢桁腹-混凝土组合箱梁的横向弯矩。
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  钢筋钢纤维混凝土梁与钢筋混凝土梁抗火性能试验及对比分析

  周焕廷, 陈建平, 邹有云

  建筑钢结构进展. 2025, 27(02): 9-20. https://doi.org/10.13969/j.jzgjgjz.20230913003

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  为了研究钢筋钢纤维混凝土梁在高温下的抗火性能，对截面尺寸和配筋均相同的钢筋钢纤维混凝土梁和普通钢筋混凝土梁开展了抗火试验和有限元模拟。试验结果表明：普通钢筋混凝土梁发生了以剪切破坏为主的弯剪破坏，呈现出脆性破坏的特点，而钢筋钢纤维混凝土梁发生弯曲破坏达到极限状态，属于延性破坏；钢筋钢纤维混凝土梁的临界温度为594℃，相比于普通钢筋混凝土梁（545℃）提高了9.0%；临界状态下，钢筋钢纤维混凝土梁的跨中挠度更大、弯曲裂缝发展更加充分、裂缝宽度更大，但裂缝间距更小、主裂缝之间的衍生裂缝更多。数值研究表明：加入适量的钢纤维能增强混凝土的整体性，使其受力更加均匀，随着钢纤维体积掺量的增加，钢筋钢纤维混凝土梁的抗弯刚度也随之增强；不同钢纤维体积掺量的钢筋钢纤维混凝土梁的力学性能分析表明，当钢纤维体积掺量为1.0%时，梁的挠度发展更加充分；增加配筋率可以增强钢筋钢纤维混凝土梁的初始刚度，但当配筋率超过一定值后，其对抗弯刚度的提高效果不明显，反而会降低钢筋的利用效率。
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  考虑球冠形脱空影响的圆钢管混凝土柱抗侧向冲击性能分析

  朱维军, 沈奇罕, 王静峰, 胡子明

  建筑钢结构进展. 2025, 27(02): 21-33. https://doi.org/10.13969/j.jzgjgjz.20230918001

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  近年来，钢管混凝土作为城市高架、跨河桥梁的墩柱，常受到车辆、船舶等机械冲击灾害的影响，这是导致其结构损伤、破坏甚至严重倒塌的最主要原因之一。而实际中钢管混凝土结构由于材料、施工、环境等因素影响，普遍存在脱空缺陷问题，但目前尚缺乏关于带脱空缺陷钢管混凝土抗侧向冲击性能的研究报道。为此，建立了考虑球冠形脱空特征的圆钢管混凝土柱抗侧向冲击有限元分析模型，系统分析了脱空率、脱空方位、冲击速度、冲击质量、边界条件、轴压比、径厚比等参数对冲击力(包括峰值F_m和等效值F_eq)、挠度变形（包括最大值δ_m和残余值δ_r）与能量吸收（E_a）的影响规律，揭示了侧向冲击作用下带球冠形脱空圆钢管混凝土柱的典型破坏模式，明确了在侧向冲击全过程下考虑脱空影响的冲击时程特征曲线、冲击力全过程扩散机理、钢-混凝土接触行为。结果表明，带球冠形脱空缺陷的圆钢管混凝土柱在侧向冲击作用下的破坏模式仍表现为整体挠度变形，但其钢管局部凹陷程度与脱空率呈正相关。随着脱空率的增大，构件的F_eq、F_m和E_a逐渐减小，但δ_m和δ_r逐渐增大。
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  折叠翼缘冷弯薄壁C型钢构件抗弯性能研究

  王春刚, 陈立平, 张壮南

  建筑钢结构进展. 2025, 27(02): 34-44. https://doi.org/10.13969/j.jzgjgjz.20230913002

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  将普通C型钢截面翼缘段弯折形成折叠翼缘截面，可以降低翼缘宽厚比并增大截面高度，从而改善受弯构件的稳定性能并提高其抗弯承载力。为了研究折叠翼缘冷弯薄壁C型钢构件在纯弯状态下的抗弯性能，采用ABAQUS有限元软件建立了数值计算模型，分析了板件宽厚比、板件间角度和板件相对尺寸对构件极限承载力、屈曲破坏模式、变形特征及应力分布的影响，并与普通C型钢构件的抗弯性能进行对比分析。在此基础上，开展了抗弯承载力计算方法研究。数值分析结果表明：折叠翼缘构件发生了畸变屈曲以及局部和畸变的相关屈曲，并且翼缘与卷边的不同组合形成了两种不同类型的畸变屈曲变形。相同材料用量下，翼缘弯折角度取105°、卷边弯折角度取90°时构件承载力最大。当板件间角度不变时，随着弯折后翼缘段宽度比值的增加，折叠翼缘构件的抗弯承载力逐渐提高，提高幅度约为14%～49%。此外，采用AISI S100中的直接强度法公式计算了折叠翼缘构件的极限承载力，并与有限元分析结果进行了对比。对比结果表明，采用直接强度法计算的局部与整体相关屈曲的抗弯承载力离散程度较大，故基于参数分析结果对计算公式进行了修正。
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  新型装配式可调电缆支架承载力特性及设计方法研究

  曾二贤, 王思宇, 冯衡, 黄佩, 黄凤华, 张大长

  建筑钢结构进展. 2025, 27(02): 45-53+63. https://doi.org/10.13969/j.jzgjgjz.20230918002

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  为解决圆形隧道电缆支架存在的安装困难、形式多样等问题，提出一种新型装配式可调电缆支架，并对其承载力特性及设计方法开展研究。该支架可实现角度的精细化调整，使其能够适用于圆形隧道的不同角度支撑面。与传统电缆支架相比，新型装配式可调电缆支架构造简单、连接方便且施工精度高。建立可调电缆支架的有限元模型，并在与试验结果对比验证的基础上，对支架的变形特点、典型部位应力发展、承载力特性及其关键控制参数开展数值模拟；基于支架的受力特点，提出其承载力理论计算模型，并给出横担与斜撑等主要部件的选型设计方法。研究结果表明：新型电缆支架体系受力合理，具有较好的强度、刚度和稳定性，在电缆荷载作用下，可调支架的破坏模式主要为斜撑失稳破坏，伴随着横担滑槽处的屈曲变形；横担的尺寸对支架刚度、承载力有显著影响，而斜撑直径和水平螺栓直径对支架弹性刚度的影响较小，但对承载力有一定的影响；基于计算模型得到的支架关键部位应力水平与数值模拟值较为接近，所提出的计算模型可用于指导新型支架横担、斜撑等主要部件的选型设计。
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  螺栓连接梯形波纹腹板钢梁受剪试验与分析

  高立强, 袁焕鑫, 王奥迪, 何昆松, 杜新喜

  建筑钢结构进展. 2025, 27(02): 54-63. https://doi.org/10.13969/j.jzgjgjz.20230907001

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  为研究螺栓连接梯形波纹腹板钢梁的受剪力学性能，设计并加工制作了6根螺栓连接梯形波纹腹板钢梁试件，开展钢梁受剪试验，试验结果表明所有试件的波纹腹板均发生了剪切屈曲破坏，并得到了波纹腹板的剪切屈曲临界荷载以及钢梁的受剪承载力指标。在考虑材料非线性、几何非线性以及几何初始缺陷的基础上，建立了螺栓连接梯形波纹腹板钢梁的有限元模型，并与钢梁受剪试验结果进行对比，验证了所建立有限元模型的准确性。进一步开展有限元参数分析，探究了波纹腹板高度和厚度、波纹宽度以及螺栓间距对钢梁受剪承载力的影响规律。根据试验数据、76个有限元算例的分析结果，以及目前关于焊接梯形波纹腹板钢梁受剪承载力的计算方法，综合考虑T型钢翼缘的抗剪贡献，提出了螺栓连接梯形波纹腹板钢梁受剪承载力计算公式。
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  杆式折叠结构的设计与受力性能分析

  刘俊锋, 刘艳芝, 朱德举, 王涛

  建筑钢结构进展. 2025, 27(02): 64-73+122. https://doi.org/10.13969/j.jzgjgjz.20230829001

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  为了实现房屋的折叠与展开并满足其受力需求，在传统剪支铰折叠结构的基础上，提出一种新型杆式折叠结构。首先，对新型杆式折叠结构进行设计和优化，采用螺旋理论对其进行自由度分析。同时，建立高度为2.2 m的ABAQUS有限元模型，对其施加平面内竖向荷载，获得不同铰接约束次数、钢材强度等级、销轴孔径、槽钢立柱壁厚、杆件宽度条件下折叠结构的初始刚度、极限承载力和破坏模式。最后，对折叠结构进行稳定性分析，提出了设计建议。结果表明：当折叠结构展开后高宽比为1/2^1/2时，可以达到最大折叠率；折叠结构展开过程中机构自由度为1，当折叠结构完全展开并施加一定铰接约束后结构自由度为负值；次要受力杆件、销轴孔径对结构初始刚度和极限承载力影响不大；提高钢材强度等级、槽钢立柱壁厚、主要受力构件宽度可提高结构初始刚度和极限承载力，但是其值过高时会导致结构发生失稳破坏；为避免结构失稳，可通过促进塑性铰形成和将特定杆件改为箱形截面两种途径来实现。
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  基于结构应力法的钢桥顶板-U肋双面焊连接疲劳性能评估

  聂斌, 王定全, 孙丽明, 罗程巍

  建筑钢结构进展. 2025, 27(02): 74-82. https://doi.org/10.13969/j.jzgjgjz.20230921001

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  正交异性钢桥面板虽具有轻质高强等优点，但也面临着显著的疲劳问题，其中顶板-U肋纵向连接焊缝是疲劳裂纹的主要发生部位之一。在提高顶板-U肋连接疲劳性能方面，优化新型双面焊构造细节的几何设计能够显著改变主导疲劳失效模式。为进一步明确主导疲劳模式的迁移问题，采用ABAQUS软件建立实体板壳耦合模型并通过DLOAD子程序实现疲劳加载，基于结构应力法对单、双面焊连接进行了对比并针对双面焊连接进行了参数分析。实桥的参数分析结果表明，顶板厚度对所关注位置处的结构应力影响最大，但不会改变疲劳破坏模式，内外焊缝的焊根和焊趾处的结构应力均随着顶板厚度的增加而明显降低。双面焊的疲劳失效模式与内外焊缝的尺寸均相关，外焊缝尺寸应控制在一定范围内，对于所研究的基本连接构造，其疲劳模式迁移的临界尺寸约为10 mm。内焊缝能够降低原单面焊焊根处的结构应力，其临界尺寸约为3 mm。
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  翼缘双摩擦面Z形悬臂梁式全螺栓连接梁柱节点抗震性能研究

  沙磊, 屠锋, 康超懿, 吴正清

  建筑钢结构进展. 2025, 27(02): 83-90. https://doi.org/10.13969/j.jzgjgjz.20230914001

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  为研究所提出的新型翼缘双摩擦面Z形悬臂梁式全螺栓连接梁柱节点的抗震性能，设计相关试件进行拟静力试验和有限元分析。同时利用有限元模拟对新型梁柱节点进行参数化分析，以验证节点的适用性及设计方法的合理性。研究结果表明：新型节点发生梁端受弯破坏，最终在悬臂梁翼缘与钢柱焊接处开裂；翼缘螺栓连接段内无滑动现象，滞回曲线饱满无捏缩；连接节点的承载能力强，变形能力良好；有限元分析结果与试验结果吻合良好；当按等强连接配置螺栓时，不同截面尺寸节点模型的滞回性能相近，破坏模式相同，可按规范规定的刚接节点设计方法进行设计。
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  新型模块化钢框架模块间内套筒连接节点力学性能研究

  李铭瑜, 杨怡亭, 王燕, 王梓旭

  建筑钢结构进展. 2025, 27(02): 91-103. https://doi.org/10.13969/j.jzgjgjz.20230920001

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  为实现模块化钢框架结构的高效装配，对所提出的新型模块化钢框架模块间全螺栓装配式内套筒连接节点进行了有限元与理论分析。采用经验证的ABAQUS有限元模型，分别对静力和拟静力作用下具有不同构造参数的新型模块间连接节点进行有限元参数分析，研究了内套筒长度和厚度、连接板厚度以及模块柱间距等参数对新型节点承载能力的影响。结果表明：新型模块间内套筒连接节点的承载力及抗震性能表现良好；在梁影响域内，增加内套筒长度可显著改善新型节点的受力性能。基于分析结果，给出了新型节点的优化与设计建议，并建立了适用于该新型节点的简化恢复力模型，可为模块化钢框架结构的进一步推广与应用，以及实现建筑工业化、产业化发展提供参考。
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  圆钢管掺镍铁渣再生混凝土柱抗震性能及恢复力模型研究

  罗才松, 许力, 陈华艳, 付朝江, 祁皑

  建筑钢结构进展. 2025, 27(02): 104-114. https://doi.org/10.13969/j.jzgjgjz.20230923001

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  为实现建筑和工业废弃物的再利用，采用镍铁渣代替部分水泥、再生粗骨料代替天然骨料制备镍铁渣再生混凝土（RFC）。进一步地，将RFC填入圆钢管中形成钢管掺镍铁渣再生混凝土（RFCFST）柱。对11根RFCFST柱进行水平低周往复抗震性能试验研究。试验变量包括再生粗骨料取代率、轴压比、约束水平和剪跨比。试验结果表明，RFCFST柱与传统钢管混凝土柱的破坏模式相似。P-Δ效应会显著降低柱的抗侧能力和变形能力，尤其是在大轴压比和大剪跨比情况下。骨料取代率对RFCFST柱的承载力、变形能力和耗能能力几乎无影响。随着轴压比的增大，柱的变形能力降低，但单圈耗能能力增强。试件的水平承载力和延性随着套箍水平的提高而提高，随着剪跨比的增大而降低。基于试验结果和理论分析，提出了RFCFST柱水平力-位移角恢复力模型。
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  钢框架-覆竹木碳纤维板轻钢剪力墙结构抗震性能研究

  张铮, 林韩, 陈南龙

  建筑钢结构进展. 2025, 27(02): 115-122. https://doi.org/10.13969/j.jzgjgjz.20230910001

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  为研究钢框架-覆竹木碳纤维板轻钢剪力墙结构的抗震性能，利用有限元软件ABAQUS对低周往复荷载作用下的冷弯薄壁型钢骨架墙体试件、覆竹木碳纤维板冷弯薄壁型钢墙体试件和钢框架-冷弯薄壁型钢骨架墙体试件进行分析，并通过试验验证了分析的合理性。对钢框架-覆竹木碳纤维板轻钢剪力墙结构进行全过程非线性分析，揭示其不同应力阶段的发展过程及破坏模式，研究冷弯薄壁型钢骨架壁厚、竹木碳纤维板厚度、竖向荷载和斜撑布置等因素对该类框剪结构抗震性能的影响。结果表明，结构的抗剪承载力和抗侧刚度随着冷弯薄壁型钢骨架壁厚、竹木碳纤维板厚度的增加而增大。提出了该类框剪结构的多拉杆简化模型，可为整体结构抗震分析提供参考。