摘要:为促进板柱节点承载力研究的进一步开展,在简要介绍了国内外板柱节点发生破坏引起板-柱结构坍塌的工程事故之后,指出了板柱节点承载力计算方法存在的问题。论述了板柱节点发生冲切或弯冲破坏的破坏面倾角的试验结果和预估公式,针对按预估公式所得破坏面倾角计算值与试验值存在较大偏差的情况,提出了将板柱节点承载力试验结果置于以冲切和弯冲破坏面的倾角为纵坐标、分别以纵筋配置特征值ρfy/fc和冲跨比λ=(M_i)/[(V_ih0i)]为两个横坐标的三维坐标系中拟合获得破坏面倾角的思想。针对中国GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》板柱节点承载力计算仅给出了冲切承载力公式,分析了国内外已有板柱节点承载力计算公式以及各公式中板的截面高度的影响。分析结果表明:板柱节点承载力计算应按冲切破坏、弯冲破坏和直冲破坏区别对待,计算时应合理考虑冲切或弯冲破坏面的倾斜角度,板柱节点承载力计算应综合考虑冲跨比和纵筋配置特征值等关键参数的影响,应进一步完善板柱节点发生直冲破坏的判据及承载力计算方法。

摘要:GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》中给出了螺旋箍筋和焊接环式箍筋作约束箍筋的约束混凝土圆柱轴心受压承载力计算公式,认为柱达到受压承载力时约束箍筋一定屈服,而事实上只有体积配箍率超过某个限值时箍筋才能屈服,同时规范未涉及网格箍筋约束混凝土方柱。为考察网格箍筋约束混凝土方柱达到轴心受压承载力时箍筋的拉应力水平,完成了混凝土轴心抗压强度为50.0~68.0 MPa,箍筋分别采用HRB400、HRB500、HRB600、PC800、PC1 270、抗拉强度标准值为1 570 MPa钢丝的42根网格箍筋约束高强混凝土方柱的轴心受压试验。试验结果表明:在约束混凝土柱达到轴心受压承载力时,存在箍筋不屈服的现象,混凝土轴心抗压强度、体积配箍率和箍筋间距对箍筋应力水平的发挥有较大影响。基于峰值受压荷载下箍筋未屈服的试验数据,建立了峰值受压荷载下箍筋实际拉应变计算公式,提出了峰值受压荷载下箍筋能够屈服的体积配箍率下限值计算方法。通过考虑箍筋实际拉应力对约束混凝土峰值压应力和压应变的影响,建立了网格箍筋约束高强混凝土受压应力-应变关系全曲线方程,为网格箍筋约束混凝土方柱的工程应用及计算方法的完善提供了参考。

摘要:为研究配置HRB400E钢筋混凝土梁柱边节点的抗剪性能,以混凝土强度、水平纵筋锚固方式、梁纵筋配筋率为主要研究参数,采用正交试验法设计了9个试件并完成了梁柱边节点的抗剪试验。试验结果表明:试件多发生梁端弯曲和核心区剪切破坏,但采用弯折锚固方式可有效减少节点核心区裂缝数量；在本文3个研究参数中,混凝土强度对初裂时节点核心区剪切变形影响最大,混凝土强度等级越高初裂阶段的节点剪切变形角越小；水平纵筋锚固方式对极限状态时节点核心区剪切变形影响最大,当采用90°弯折锚固方式时节点的剪切变形角最小；梁纵筋配筋率对节点水平剪力影响最大,配筋率越大节点水平剪力越大。采用正交试验原理结合极差、方差数理统计理论对梁柱边节点抗剪性能影响参数进行分析可梳理出各因素的主次关系和变化趋势。

摘要:为分析后张预应力摇摆墙的墙-基摇摆碰撞冲击阻尼在地震动能量输入中的能量耗散贡献。基于ABAQUS建立摇摆墙精细化模型,结合模态分析确定摇摆墙结构动力特性,模拟发生大侧移下摇摆墙自由衰减振动,获得墙顶位移、速度和加速度动力时程响应,以摇摆墙恢复系数作为冲击阻尼量化指标,综合评价了不同高宽比和预应力水平摇摆墙的包含碰撞耗能多机制耗能能力。结果表明:所提出的模型能够精确还原摇摆墙试验模型的动力响应；高宽比对摇摆墙动力特性影响显著,减小高宽比可明显提高碰撞耗能占比,最高为78.3%；初始预应力水平对摇摆墙动力特性和自由衰减振动响应影响并不明显,但可显著提高耗能能力,将耗能占比提高至36.8%。

摘要:为研究某体育馆新型复合节点的受力性能,以该体育馆大跨桁架结构弦杆钢管弯曲后竖直插入地下钢筋混凝土框架柱的拱脚为原型,设计了3个采用热弯圆钢管的CFST-外包RC组合节点,进行了节点在弦杆受压、腹杆受拉的复杂受力下加载试验与有限元数值模拟,研究了热弯钢管残余应力、不同弯曲角度以及弦杆根部钢管内是否填充混凝土等对节点破坏形态、承载能力等受力性能的影响。结果表明: 热弯钢管CFST-外包RC组合节点的破坏形态主要为弦杆根部钢管的屈曲破坏,节点承载力取决于弦杆根部受压承载力；钢管热弯产生的残余应力降低了节点刚度且钢管弯曲角度越大节点刚度降低越大,但对承载力基本没有影响；钢管内填混凝土可以显著提高节点刚度和承载力,节点刚度和承载力随钢管直径增大而增大。

摘要:为探讨不同间距下,串列双圆柱绕流场特征的内在变化规律,在低雷诺数Re=100下,针对间距比为P/D=1.1~5的串列双圆柱,通过动力学模态分解（dynamic mode decomposition,DMD）方法对其绕流场进行模态分解,并基于DMD的主导模态建立降阶模型,重构了串列双圆柱的涡量场。结果表明:串列双圆柱的3种流态,即单一钝体（P/D=1.1~2）、剪切层再附（P/D=3）和双涡脱流态（P/D=4~5）,呈现明显不同的子模态特征；随着间距比的增大,与圆柱涡脱频率对应的模态结构会逐渐由下游圆柱尾流转移至上游圆柱尾流,此主模态表征了3种流态随间距比演变的内在机制；与单一钝体及剪切层再附流态相比,双涡脱流态的下游圆柱近尾流区的高阶模态结构更为复杂,流场重构时需要更多模态才能达到与其他两种流态相似的精度,在尾流旋涡影响区的重构误差最大。

摘要:为了给角对角双子塔的抗风设计提供参考,采用同步测压风洞试验方法,从结构风荷载与风振加速度的角度研究了角对角双子塔在不同间距和不同风向角下的气动特性与风振响应特点。研究结果表明:就风致响应而言,角对角双子塔存在两个最不利风向角,分别为斜向45°左右和近串联方向的80°左右；在45°风向角附近,角对角双子塔会出现振幅较大的横风向涡激振动,但受到双塔间的气动干扰作用,相应的横风向涡激振动将小于独塔情况,且双塔间有利的气动干扰作用对上游塔比对下游塔更加明显；在80°风向角附近时下游塔将受到上游塔的尾流影响,有可能出现较大振幅的尾流抖振响应；45°左右风向角产生的横风向涡激振动主要出现在亚临界至临界风速下,风速相对较低；80°左右风向角出现的尾流抖振主要发生在超临界风速下,风速相对较高。考虑到大多数超高层建筑的设计风速都小于或接近涡激临界风速,因此控制45°风向下的横风向涡激振动是抗风设计的关键。在这种情况下,采用较小间距的角对角双子塔对抗风设计有利。

摘要:大跨柔性光伏支架结构因具有良好的场地适应性和经济性而得到越来越多的应用。为完善此类光伏支架结构的抗风设计方法,通过对一种可变倾角的大跨柔性光伏支架结构进行刚性模型风洞测压试验,研究了光伏组件板面的平均风压和脉动风压系数在不同风向角和倾角组合下的分布特性以及全风向角下组件的极值风压变化规律,并给出了典型风向角下的脉动风压功率谱图。在此基础上,结合光伏组件的风压分布特点,采用ANSYS有限元软件仿真研究了该种柔性支撑光伏支架的风振响应并进一步计算得到了相应的风振系数。研究结果表明:在0°和180°风向角下,平均风压系数沿来流方向梯度分布且绝对值迅速衰减；随着风向角的增大,风压系数绝对值的最大值出现位置由迎风前缘向迎风端角部附近移动；光伏板面脉动风压分布与平均风压分布趋势类似；相比结构位移响应,钢索张力响应对风速变化不敏感,顺风向和竖向位移风振系数在U=8 m/s取得极大值,其值为2.11和1.98。本文可为光伏结构的抗风设计提供参考。

摘要:为评估带抗风夹直立锁缝屋面系统安全水平,构建了一种高效的带抗风夹直立锁缝屋面系统抗风揭可靠度分析方法。首先建立了带抗风夹直立锁缝屋面系统力学模型并获取相应失效准则；随后基于等价极值事件、扩展型共轭无迹变换法和最大熵原理建立了多失效模式下带抗风夹直立锁缝屋面系统抗风揭可靠度分析方法；最后,结合工程算例验证了本文方法的可行性。结果表明:相比于MCS法,本文方法计算的可靠指标最大相对误差为0.63%,而计算时间仅为MCS的0.04%,可准确高效地进行多失效模式下带抗风夹直立锁缝屋面系统可靠度分析；带抗风夹直立锁缝屋面系统屋面板撕裂破坏概率最大,支座破坏次之,脱扣破坏概率为0,添加抗风夹后能有效防止直立锁缝屋面系统发生脱扣破坏；单一失效模式下带抗风夹直立锁缝屋面系统结构失效概率比多失效模式偏小,为保证结构安全性,建议考虑多失效模式反映其可靠指标。

摘要:为研究后插钢筋位置等对套筒灌浆搭接接头（简称APC接头）力学性能的影响,进行了45个该接头拉伸试验,研究了其破坏形态、延性、极限承载力和套筒应变等,并利用ABAQUS进行数值模拟和参数分析。试验结果表明:接头的初始刚度和延性随两钢筋距离的增大而降低；钢筋与套筒接触和钢筋间距离减小均使接头承载力降低,前者对黏结强度降低起控制作用；极限荷载时偏转（两钢筋圆心连线）方向套筒中部截面纵向受压,钢筋拉断破坏试件,其套筒中部截面压应变随钢筋直径增大而增大；极限荷载时套筒中部截面环向应变以拉应变为主,且环向平均拉应力随钢筋直径增大而增大。基于ABAQUS进行了接头精细化数值模拟,与试验结果吻合较好。模拟参数分析表明:偏转降低试件的极限承载力,偏转对发生钢筋拔出破坏试件的极限承载力影响较大,对发生钢筋拉断破坏试件的影响较小；随搭接长度增加,黏结应力曲线峰值先增大后减小,曲线饱满程度先减小后增大。根据前期及本次试验拟合得到的极限黏结强度计算公式适用性较好,可作为实际工程参考。

摘要:为研究复合钢筋与海水海砂混凝土的工程适用性,对海水海砂素混凝土以及含聚甲醛纤维（POM）的海水海砂混凝土进行同心拔出试验,考虑不同的混凝土龄期和混凝土保护层与钢筋直径比（c/d）,研究这两个变量对黏结性能的影响,以量化黏结-滑移关系。试验结果表明:复合钢筋因其良好的性能适用于海水海砂混凝土加固；早龄期混凝土与钢筋之间的峰值黏结应力τ_u受龄期影响明显,加入POM纤维的海水海砂混凝土表现为更好的延性和黏结性能；混凝土龄期对峰值黏结应力对应的滑移值s_u和上升段形状参数α的影响整体表现为龄期越大,滑移值s_u越小,上升参数α越小；混凝土龄期越大,下降段形状参数k越大；基于试验结果提出了考虑混凝土龄期影响的复合钢筋海水海砂混凝土黏结-滑移模型,该模型与试验结果具有较好的一致性。研究表明复合钢筋和纯海水海砂混凝土可以进行工程应用,且加入聚甲醛（POM）纤维改善后的混凝土具有更好的性能。

摘要:为探究非均匀锈蚀对钢筋与混凝土黏结性能的劣化规律,浇筑了8榀钢筋混凝土梁试件,首先通过外加电流引入钢筋锈蚀；钢筋达到设计质量损失率后停止通电,记录混凝土表面锈胀裂缝开展情况；然后对梁试件施加三点弯曲荷载以测试其黏结性能；最后梁试件黏结破坏后,将黏结区锈蚀钢筋取出进行三维扫描测试。试验结果表明:钢筋锈蚀产物体积膨胀引起混凝土保护层产生沿纵向受拉钢筋轴线方向的锈胀裂缝,且混凝土表面最大锈胀裂缝宽度与钢筋质量损失率呈对数关系；锈蚀钢筋表面存在锈坑,随着钢筋质量损失率增加到10.3%,锈坑总长度、总宽度和总深度分别显著增加了68.27、40.21、9.98 mm,即锈坑总长度随钢筋质量损失率的增加变化最为显著。基于试验结果,建立了考虑非均匀锈蚀影响的钢筋与混凝土相对黏结强度退化模型以及质量损失率与混凝土表面最大锈胀裂缝宽度的相关关系模型；并据此提出了基于混凝土表面最大锈胀裂缝宽度的相对黏结强度计算模型,且验证了模型的有效性。

摘要:为研究双层柱间支撑框架（steel two-tiered braced frames,简称STBF）的滞回性能及在罕遇地震作用下的破坏机理,对1个1/2缩尺STBF进行了往复加载试验。在试验基础上,又对31个经试验验证的STBF模型进行了数值模拟。分析了STBF在循环荷载作用下的破坏模式、变形和内力变化规律,研究了柱顶荷载、支撑长细比、支撑截面径厚比和层高比等参数对STBF破坏机理的影响。结果表明:STBF在循环荷载作用下,支撑破坏主要集中在某一层,该层支撑会出现较大支撑平面外屈曲变形,并可能发展为断裂破坏；由于上、下层支撑不同时破坏,导致柱产生支撑平面内弯矩；随着层高比的增大,STBF的耗能能力提高；当轴压比大于0.5或层高比小于0.5时,STBF可能由于柱失稳而过早破坏,建议柱轴压比不应大于0.5,且层高比不应小于0.5。

摘要:为研究超高延性混凝土（ultra-high ductile concrete, UHDC）面层加固立贴式砖木结构的可行性,以及探究UHDC面层对砖木结构抗震性能的影响,以一栋缩尺比为1/2的立贴式砖木结构模型为研究对象,进行了未加固和UHDC面层加固两种情况下的振动台试验,比较未加固结构和UHDC加固结构的动力特性、破坏模式、位移响应、扭转效应和基底剪力等抗震性能。结果表明:在选定台面激励下,未加固砖木结构不能满足现行规范的抗震设防要求,需要进行抗震加固后才可继续使用；UHDC面层显著提高了砖木结构的刚度,降低了结构的刚度退化,从而有效控制了大震作用下的结构损伤,提升了结构的抗震性能；9度罕遇地震作用下,UHDC加固砖木结构的x向层间位移角为3.96‰；UHDC面层减小了砖木结构由于结构不对称造成的扭转效应；UHDC面层加固结构比碳纤维布加固结构的抗震性能更好。UHDC面层加固砖木结构能够满足中国GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》规定的8度抗震设防要求,初步证明了UHDC用于震损结构修复和现存建筑房屋加固是切实可行的。

摘要:为研究早龄期水泥基灌浆料受压本构行为,对不同龄期（1 d≤t≤28 d）的水泥基灌浆料和同强度的普通混凝土开展单轴受压全过程试验,分析龄期对水泥基灌浆料、同强度混凝土单轴受压应力-应变曲线特征参数的影响,并将水泥基灌浆料的单轴受压应力-应变曲线特征参数与同强度混凝土进行对比。结果表明:随着龄期的增长,试件峰值应力、峰值应变、极限应变、弹性模量、峰值割线模量、应变延性系数和能量耗散系数均有不同程度的增大；水泥基灌浆料试件峰值应力、峰值应变、极限应变、应变延性系数和能量耗散系数均大于同强度混凝土,但试件弹性模量、峰值割线模量均小于同强度混凝土。结合水泥基灌浆料自身特征,基于现有模型建立了修正的分段式水泥基灌浆料受压本构模型,并基于统计损伤理论推导给出了水泥基灌浆料受压统计损伤本构模型。建议的受压本构模型计算结果与试验结果吻合较好,可以较为准确地描述早龄期水泥基灌浆料在单轴受压作用下的受力变形特点。