2025年, 第27卷, 第06期　
刊出日期：2025-06-25

  

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  CFRP加固承受主管轴力作用X形管节点轴压承载力试验研究

  黄超, 邵永波, 欧佳灵, 曹艺濒

  建筑钢结构进展. 2025, 27(06): 1-12. https://doi.org/10.13969/j.jzgjgjz.20231221001

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  为研究主管承载下碳纤维增强聚合物（CFRP）加固X形管节点在支管轴压作用下的承载力，本文完成了4个X形管节点的轴压加载试验。在X形管节点试验过程中，实测了轴压承载力、位移以及相贯区域应变数据，研究了试件的失效模式、轴压承载力及应变发展规律。通过有限元软件ABAQUS建立了主管承载下CFRP加固X形管节点的有限元模型，将数值模拟结果与试验测试结果进行对比，验证了建立的有限元模型的准确性。此外，本文还研究了初始承载率、支管与主管直径比、主管径厚比和CFRP缠绕层数对X形管节点承载力的影响。试验结果表明采用CFRP加固X形管节点可以有效地提高试件的轴压承载力，随着CFRP加固层数的增加，管节点轴压承载力显著提升。相较于主管未承载的CFRP加固X形管节点，主管初始承载率为28%的CFRP加固X形管节点的轴压承载力仅下降3.2%，且主管承载不会改变CFRP加固X形管节点的失效模式。有限元参数结果表明随着初始承载率的增加，管节点承载力均降低。CFRP加固能够补偿主管承载对管节点承载力降低的影响，缠绕CFRP层数越多，承受主管轴力作用的X形管节点承载力下降越少。
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  多钢种混用钢梁滞回性能试验研究与有限元分析

  朱爱珠, 李正, 冷荣, 余震, 王佳盟

  建筑钢结构进展. 2025, 27(06): 13-22. https://doi.org/10.13969/j.jzgjgjz.20240123001

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  本文设计制作了4个H型钢梁试件，通过拟静力试验得到不同腹板高厚比以及不同钢种组合下钢梁的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线以及延性等，并评估了试件的滞回性能。随后利用有限元软件ABAQUS进行模拟验证，通过参数分析进一步补充了不同腹板高厚比和不同钢种组合对钢梁滞回性能的影响。结果表明：随着腹板高厚比的减小，钢梁的延性和滞回耗能能力均有所提高，且增大腹板厚度对钢梁延性的提高程度大于对钢梁极限承载力的提高程度；相比同钢种钢梁，多钢种混用钢梁的极限承载力提高了17.4%、延性降低5.6%。随着多钢种混用钢梁翼缘强度等级的增大，其极限承载力的提高程度和延性的降低程度均增大。
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  方中空夹层钢管混凝土叠合构件受弯性能试验研究与有限元分析

  李明伦, 任庆新, 王庆贺, 丁纪楠

  建筑钢结构进展. 2025, 27(06): 23-34. https://doi.org/10.13969/j.jzgjgjz.20231230001

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  本文介绍了一种方形中空夹层钢管混凝土叠合（CECFDST）构件，通过对3组不同剪跨比的6个试件进行受弯试验，分析了其破坏模态、受力过程、变形规律以及剪跨比的影响。之后本文建立了有限元模型，并开展了受弯构件内力和参数分析，将有限元计算结果与试验结果进行了对比验证。研究结果表明CECFDST构件具有良好的受弯性能，各部件间协同工作；剪跨比对构件受弯过程和受弯性能的影响不明显，受弯承载力变化不到4.5%；增大含中空夹层钢管混凝土（CFDST）率D_o/B和名义含钢率α_n能够有效提高其力矩占比和强度发挥效率，外部配筋率ρ和α_n应分别与D_o/B保持正向和反向协调配置，建议0.50≤D_o/B≤0.75、0.25≤空心率（χ）≤0.75、0.06≤α_n≤0.20。
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  局部开孔对矩形钢板抗剪承载能力影响研究

  杨斌, 赵炳震, 杜颜胜, 赵中伟

  建筑钢结构进展. 2025, 27(06): 35-43. https://doi.org/10.13969/j.jzgjgjz.20240117001

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  由于钢板具有优越的抗剪性能，故其被广泛地应用于建筑结构以及船舶海洋工程中。在实际工程中，由于使用中的需要或者锈蚀等原因，钢板开孔的现象屡见不鲜。开孔会减小钢板的有效抗剪面积进而降低抗剪承载能力。本文开展了矩形孔和圆形孔两种开孔类型对钢板抗剪承载力影响的研究。通过试验研究了开孔位置、开孔率对钢板抗剪承载力的影响。结果表明：开孔位置对钢板抗剪承载力有显著影响；抗剪承载力的降低程度不能简单通过开孔率进行评估。在此基础上，通过理论和试验验证了数值模型的可靠性，进而通过参数分析研究了两种开孔形状在不同位置和不同高宽比下对钢板抗剪承载力的影响规律，提出了衡量抗剪承载力降低程度的折减系数及其理论计算公式。通过对比结果可以得出，所提出的理论计算公式可以准确衡量开孔位置对钢板抗剪承载力的影响，可为开孔钢板抗剪承载力的准确评估提供参考。
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  管肋开孔双钢板剪力墙滞回性能研究

  李成玉, 孙方志, 陈焰周, 吴东平

  建筑钢结构进展. 2025, 27(06): 44-52. https://doi.org/10.13969/j.jzgjgjz.20231218001

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  为改善钢板剪力墙滞回性能，使其具备稳定耗能能力，本文提出了一种管肋开孔双钢板剪力墙。利用ABAQUS有限元软件建立了包括管肋开孔双钢板剪力墙在内的7种不同类型钢板剪力墙的有限元数值模型，对其破坏模式、滞回性能、承载力、刚度和耗能能力等方面进行了对比分析。结果表明：在墙体钢板横截面总厚度一定的情况下，管肋开孔双钢板剪力墙具有较高的承载能力和良好的滞回性能；钢管作为板间加劲肋，通过合理布置对两侧的墙面板起到较好屈曲约束的效果，平面外变形较小，同时减小了由于墙面板预开孔洞造成的承载力、强度和刚度的损失；使用圆形钢管或方形钢管作为加劲肋对墙体承载能力影响较小，而使用方形钢管具有较好的屈曲约束效果和耗能能力，故使用方形钢管作为管肋开孔双钢板剪力墙的加劲肋时综合性能最优。
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  新型喷头式节点抗弯性能及其幂函数模型研究

  李韧, 肖志成, 李会军, 李宝辉

  建筑钢结构进展. 2025, 27(06): 53-64. https://doi.org/10.13969/j.jzgjgjz.20240203001

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  传统碗式节点作为一种典型装配式节点，常应用于大跨度空间网格结构，但因其抗弯刚度较小，其应用范围受限。基于此，本文对传统碗式节点进行改进，提出了一种抗弯性能更好的喷头式节点。首先对喷头式节点进行设计，并对喷头式节点与碗式节点进行了纯弯作用下的有限元模拟，对比了二者的抗弯性能；然后，研究了周围螺栓半径、轴向压力和轴向拉力对喷头式节点抗弯性能的影响；最后，建立了喷头式节点弯矩-转角的幂函数模型，采用模拟退火算法得到了该模型曲率系数，利用多元非线性拟合方法确定了相关的模型参数，并对幂函数模型进行了评估。结果表明，与传统碗式节点相比，新型喷头式节点的初始刚度提高了21.71倍，极限弯矩值提高了5.42倍，而用钢量仅增加了15%；随着周围螺栓半径的增大，节点的初始刚度缓慢增大而极限弯矩值显著增加；随着轴向压力的增大，节点初始刚度和极限弯矩值也逐渐增大；增大轴向拉力会明显降低节点初始刚度和极限弯矩值，当轴向拉力达到一定值时，出现节点螺栓颈缩位置提前的现象，轴向力对节点的失效模式有较大影响；建立的幂函数模型能很好地吻合节点的实际弯矩-转角曲线，幂函数模型的各项特征参数及其影响系数拟合效果较好。所得结论可为该节点的工程应用与研究提供参考。
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  基于多尺度数值分析方法的连续钢桁梁桥受力性能分析

  安鹏, 王文炜

  建筑钢结构进展. 2025, 27(06): 65-73. https://doi.org/10.13969/j.jzgjgjz.20240127001

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  为研究大跨度连续钢桁梁桥施工阶段的受力情况，对连续钢桁梁桥的竖向变形和关键节点应力进行了现场实测。依据变形协调原理，建立了节点实体与杆系相结合的多尺度数值分析模型，得到了桥梁成桥阶段的结构整体内力和局部节点受力情况，将桁杆变形和应力的实测值与有限元计算值进行了对比分析。结果表明，下弦杆竖向最大变形值小于6 cm，变形值与计算跨径之比小于1/2 300；杆件实测应力最大值为32 MPa，位于E8节点下弦杆附近。最大变形值和应力值均满足设计规定要求。下弦杆竖向变形实测值与计算值变化趋势基本一致，两者差值小于10 mm，误差平均值和相对误差平均值分别为1.27 mm和6.8%；杆件应力实测值与计算值的误差平均值和相对误差平均值分别为4.5 MPa和11.2%，从而验证了建立的有限元分析模型的有效性。多尺度分析模型与杆系模型计算的竖向变形与实测变形值一致性较好，最大位移误差小于5%、应力误差小于6%。无论是多尺度模型还是杆系模型，节点应力计算值的平均值和跨中竖向变形计算值的平均值与实测值均具有一定的偏差，相对误差均小于20%。因而，多尺度模型能够很好地反映节点局部受力情况。
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  十字形PEC短柱偏压性能及承载力计算方法研究

  李媛萍, 林启颖, 李国飞

  建筑钢结构进展. 2025, 27(06): 74-84. https://doi.org/10.13969/j.jzgjgjz.20231211001

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  本文采用有限元模拟和理论分析相结合的方法，研究了十字形PEC短柱的偏压力学性能并推导出其偏压承载力计算公式。首先利用ABAQUS有限元软件进行数值建模，分别考察在大偏压和小偏压作用下试件的破坏模式和破坏机理，并通过参数分析，研究混凝土强度、钢材强度、加载角和肢厚比等参数对试件力学性能的影响规律。研究结果表明：在大偏压和小偏压破坏时，主钢件均非全截面屈服，而是在中性轴附近存在弹性核；在小偏心受压时，提高混凝土强度等级可明显增加试件的极限承载力，而在大偏心受压时，提高混凝土强度等级对极限承载力的影响会随着偏心距的增大而减小；提高钢材强度等级无论在大、小偏压情况下均可有效提高十字形PEC柱的极限承载力。另外，本文还分别推导了十字形PEC柱在单偏压和双偏压作用下的荷载-弯矩曲线简化计算公式，经验证公式具有较好的准确性，可为工程应用提供参考。
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  基于性能的钢网格墙抗震设计方法研究

  闫翔宇, 于越, 张莫凡, 李振宇, 陈志华

  建筑钢结构进展. 2025, 27(06): 85-94. https://doi.org/10.13969/j.jzgjgjz.20240125001

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  钢网格墙具有良好的刚度、延性和抗侧承载力，现行钢板剪力墙设计规范并不适用于钢网格墙。为完善钢网格墙的抗震设计方法，本文提出基于性能的钢网格墙抗震设计方法（PBSD法）。该方法基于钢网格墙的性能特点确定了钢网格墙结构的抗震性能目标、失效模式和屈服位移；基于能量守恒原理计算出结构在给定地震作用下的设计基底剪力；基于结构在地震作用下的侧向力分布模式计算得出地震水平力的分布；推导了钢网格构件的塑性设计公式及边缘梁、柱的弹性设计公式。为验证方法的可行性，对某钢框架-钢板剪力墙结构按照钢框架-钢网格墙结构重新设计，并采用该方法对重新设计的结构进行弹性分析和动力弹塑性分析，为钢网格墙结构抗震设计提供了参考依据。
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  平面移动式立体车库运载系统载荷谱编制与应用

  陈怡芝, 贺拥军

  建筑钢结构进展. 2025, 27(06): 95-103. https://doi.org/10.13969/j.jzgjgjz.20240131001

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  平面移动式立体车库容量大、形式多样，对车位分配的要求更高，载荷形式更加多样。因此在研究立体车库的载荷谱时，以平面移动式立体车库为代表进行研究，运用概率统计方法，结合车辆存取策略建立了适用于立体停车结构的交变载荷谱；之后，采用四点雨流计数法对载荷谱进行统计和边缘分布拟合。结果表明：载荷均值服从均值为9.876 kN、标准差为0.493 kN的正态分布；幅值服从形状参数为1.603、尺度参数为2.048的双参数Weibull分布。通过参数外推得到整个生命周期的载荷频次，而后建立了对应的8级二维载荷谱和一维载荷谱。基于Miner线性损伤准则，应用本文提出的载荷谱进行移动载荷下型钢柱-牛腿节点疲劳寿命预测，实际疲劳寿命符合假定，假定合理。
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  基于深度学习的型钢建材智能计数与在线部署

  陈宇韬, 陈隽, 陈文豪, 黄茜, 李洋, 刘思媛

  建筑钢结构进展. 2025, 27(06): 104-113. https://doi.org/10.13969/j.jzgjgjz.20240111002

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  建材管控是建筑智能施工建造的重要一环，由于型钢截面形状多样、摆放时相互堆叠遮挡且堆放背景环境复杂等因素，其智能实时计数的研究与应用相对于钢筋、钢管等圆形截面建材仍充满挑战。对此，本文提出了一种基于改进YOLOv7的非圆形截面建材的计数模型。首先拍摄大量工字钢、方钢管和木枋的现场照片，结合数据增强手段获得14 950张图像，共包含1 290 210个端面。进而在现有YOLOv7架构中新增一阶段实例分割模块，与目标检测任务并行操作，再通过改进骨干网络和检测头、加入注意力机制、修改损失函数和训练策略等提升模型检测精度，最后采用轻量级卷积模块减少特征冗余以实现模型轻量化并提升检测时效。试验结果表明，三种经过改进的建材计数模型的检测准确率均达到90%以上，满足使用要求。最后，将上述算法集成到小程序并已成功部署，使用户通过手机拍照即可完成型钢的在线实时计数工作。
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  大跨度树杈柱+层叠式曲面网壳屋盖结构施工技术研究

  王章毅, 杨树森, 李亮, 潘文智, 曹佐盛, 马多成

  建筑钢结构进展. 2025, 27(06): 114-122. https://doi.org/10.13969/j.jzgjgjz.20240129001

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  惠州南站钢屋盖采用大跨度树杈柱+层叠式曲面网壳结构，屋盖结构体系独特，国内少有。针对惠州南站钢屋盖工期紧、精度要求高以及施工条件复杂的特点，选择顶部钢屋盖先做、高架候车层后做的施工方法。通过方案比选、施工组织优化、施工过程无支撑钢柱稳定性控制以及施工过程仿真分析等关键技术，能够节省工期约1～2个月，施工成本降低约350万，创造较大的经济效益和社会价值，充分保障了钢屋盖施工安全和施工质量，顺利完成钢屋盖的安装工作，为后续此类型结构的设计和施工提供借鉴与参考。