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建筑科学 2016年第05期杂志 文档列表

建筑科学杂志计算分析

RC开孔梁承载力试验研究与理论分析1-8

摘要：基于孔洞位置、数量、直径、间距以及是否配置加强筋等因素,进行了集中荷载作用下开孔RC梁承载力的试验研究。研究结果表明,在梁的纯弯段和剪弯段开孔对梁的承载力性能影响不同。在纯弯段开孔梁的开裂荷载显著减小;而在剪弯段开孔会使梁的极限承载力明显减小;双孔梁较单孔梁承载力损失更大,剪弯段开双孔除了能进一步减小梁开裂荷载及极限承载力外,能使梁出现明显的脆性破坏;随着梁开孔直径的增加,梁的极限承载力逐渐减小;梁开双孔时,增加两孔间的距离能使开双孔对梁所造成的承载力损伤显著降低;在孔洞周围布置加强筋后能够有效降低因开孔造成的极限承载力的损失,且其极限承载能力的降低值在10%以内。在试验研究的基础上,给出了开孔梁抗剪承载力的计算公式,可为开孔梁的设计及应用提供参考。

某既有建筑地下室增加层高地基基础侧向托换加固工程9-13

摘要：某建造于20世纪20年代的既有建筑加固改造工程,通过增加基础埋深的方式增加原有的1层地下室（局部）的层高。相对原基础埋深,加固改造后的基础埋深需要增加0.45m~1.4m。既有建筑现使用状况良好,地基基础加固设计方案应以保持原地基基础受力及变形状态为原则。结合既有建筑保护要求,采用微型桩对既有地基基础进行侧向托换加固,该托换结构按能够有效限制施工中地基基础的侧向变形、保持原地基承载力进行设计。实施效果和施工监测表明,采用的地基基础侧向托换加固方案安全、可靠,保证了地下室增加层高施工过程中既有建筑的安全。

基于ABAQUS的混凝土单轴材料模型开发与应用14-19

摘要：为了在有限元软件ABAQUS中实现用纤维梁单元模拟钢筋混凝土构件,通过ABAQUS自身提供的隐式模块下的用户自定义子程序接口UMAT,在软件中开发了用于纤维梁单元的混凝土单轴本构滞回模型。利用所开发模型,通过静力分析模块对钢筋混凝土梁、板单调加载试验试件和柱、剪力墙低周反复加载试验试件进行非线性数值模拟分析;同时通过动力隐式分析模块对一组钢筋混凝土框架振动台试验试件进行了弹塑性时程分析,并与试验结果进行比较。结果表明,本文基于ABAQUS软件二次开发的混凝土单轴滞回模型具有较高的精度和较为广泛的适用性,能够较准确地模拟钢筋混凝土构件在弯矩及弯矩和轴力共同作用下的非线性行为,可以作为下一步研究的基础。

考虑层间渗流补给的基坑降水试验及计算方法研究20-26

摘要：地下水在层状含水层中的渗流规律与均质含水层中有较大不同。通过模型试验研究了层状含水层的渗流规律,并与不同计算方法的结果进行对比分析。研究结果表明,弱透水层类型对层状含水层渗流场影响较大;试验条件下,当夹层为粉质粘土时,按分层方法计算的自由水面线与试验结果接近;当夹层为粉砂时,按渗透系数加权平均的方法计算结果与试验结果接近;对于所有的夹层类型,考虑层间渗流补给的有限元方法的计算结果都与试验结果接近,可用于实际工程计算。

基于NSGA-Ⅱ的网架结构多目标抗震优化27-33

摘要：针对网架结构抗震设计,提出一种基于多目标进化算法NSGA-Ⅱ的抗震优化设计方法。建立以网架用钢量最小化和结构最大竖直位移最小化为目标的多目标优化模型;结合有限元动力计算模型和显式动力分析方法对网架结构进行地震响应分析;考虑到优化模型带有约束条件以及设计变量的特点,提出基于NSGA-Ⅱ的改进算法NSGA-Ⅱ＋,采用该算法来求解优化模型。为了验证算法改进效果,对经典的空间桁架结构进行了优化,并与其他算法的优化结果进行比较,结果表明改进算法具有良好的收敛性和稳定性。最后以ANSYS/LS-DYNA为结构动力分析工具,混合编程实现了一个斜放四角锥网架的多目标抗震优化设计。优化实例表明,该方法能得到优质解,具有实际工程意义。

外方内圆复合钢管混凝土抗弯性能及承载力实用计算34-38

摘要：对外方内圆复合钢管混凝土的纯弯力学性能进行了有限元模拟,计算结果得到试验结果的验证。在此基础上,进行了荷载-变形全过程受力分析和影响因素分析,基于钢管混凝土简单叠加方法,引入组合提高系数,提出了外方内圆复合钢管混凝土抗弯承载力实用计算公式。研究结果表明,外方内圆复合钢管混凝土抗弯承载力比简单叠加结果大,其组合提高系数的主要影响因数是外管屈服强度、夹层混凝土抗压强度和内外管尺寸比,且该系数随着外管屈服强度的增加、内外管尺寸比的增加而增加,随着夹层混凝土抗压强度的降低而增加;抗弯承载力简化计算结果与实测结果和有限元结果吻合良好,且总体稍偏于安全。

计算人群行走楼板响应的随机振动方法39-43

摘要：本文假定人群行走工况下楼板上各点的功率谱密度函数相同,应用随机振动理论,推导了楼板振动响应的计算公式。本文推导的公式可以根据不同的分位点,确定等效同步人数;不仅适用于单向人行桥,也适用于双向大跨楼板;给出了等效同步人数的简化算法。

强夯地面变形在夯后地基性状估算中的应用44-51

摘要：通过模型试验,研究了强夯夯击产生的夯坑中心点下的竖向位移和竖向应变沿深度的分布规律;基于强夯地基夯后效果的实测结果和Lukas加固效果假设,提出了夯后地面以下竖向应变沿深度分布的假设模式,用实测资料拟合了相关参数;根据一维变形条件下竖向应变与夯后有关土性指标的关系,提出了相对均质地基夯后地基内部不同深度处的孔隙比、相对密度及粘性土前期固结压力等部分土性指标的估算方法;用工程实例对方法进行了验证。结果表明,文中提出的方法有较好的实用性。

加肋方钢管混凝土轴压短柱局部屈曲分析52-57

摘要：为从理论上分析加肋方钢管混凝土轴压短柱管壁屈曲模态和相应的屈曲应力,应用能量法分别推导＂单波＂＂双波＂两种屈曲模态下加肋壁板的局部屈曲临界应力,分析加劲肋刚度对加肋壁板屈曲模态的影响,讨论加劲壁板宽厚比限值。结果表明：加肋方钢管短柱管壁的屈曲模态主要与加劲肋刚度比及面积比有关,当加劲肋面积比一定时,随加劲肋刚度比的增大,加肋管壁的屈曲模态由＂单波＂转变为＂双波＂,两种屈曲模态存在界限刚度比;加劲肋刚度比超过界限刚度比时,加肋管壁的局部屈曲系数为一常数,建议在设计加劲肋截面时,从经济方面考虑,应取加劲肋刚度比为界限刚度比。

建筑科学杂志试验研究

二次受力下CFRP板加固钢梁静力试验和数值分析58-63

摘要：本文对二次受力下碳纤维增强复合材料（CFRP）加固钢梁进行了静力试验,研究了不同程度初始应力对加固钢梁抗弯承载力及界面应力的影响;然后用有限元分析软件ANSYS对加固结构进行了数值模拟,并将模拟结果与试验结果进行对比验证,两者较为吻合。试验及模拟分析结果表明：初始应力会降低加固钢梁的抗弯承载力,但是可以减小胶层中的界面应力,减缓CFRP板从钢梁上的剥离。初始应力对加固钢梁的抗弯承载力及剥离破坏形式有着重要影响,在实际加固工程中不应忽视。通过试验与数值分析对比得到了一个可以精确模拟二次受力下CFRP板加固钢梁静力性能的有限元模型。

预应力混凝土框架自复位节点的抗剪性能试验研究64-70

摘要：通过对6组共18个预应力混凝土框架自复位节点进行抗剪性能试验,研究了预应力螺杆轴力、构件连接面尺寸、梁下钢牛腿对抗剪性能的影响,提出了预应力混凝土框架自复位节点接缝抗剪承载力计算公式,并分析了摩剪系数的取值。研究表明：节点抗剪承载力与预应力螺杆轴力呈正相关关系,构件连接面尺寸对节点抗剪承载力影响不明显;使用钢牛腿能提高节点的抗剪性能。

圆钢管再生混凝土柱恢复力模型研究71-76

摘要：为研究圆钢管再生混凝土柱的恢复力模型,以再生粗骨料取代率、含钢率、长细比和轴压比为变化参数,对10个试件进行拟静力试验。实测试件的滞回曲线,综合采用了固定点、位移幅值荷载突降、软化点曲线等多种特殊处理手段,在试验实测的滞回曲线的基础之上,结合本文建立的骨架曲线模型和卸载刚度两要素,建立了低周反复荷载作用下圆钢管再生混凝土柱试件的恢复力模型。研究结果表明：试件的滞回曲线饱满度良好,滞回曲线的形状从前期到后期发生了较大的变化,骨架曲线的下降段平缓延伸,试件延性较好,变形性能较强。建立的三折线恢复力模型精度良好,建议可用于圆钢管再生混凝土构件的弹塑性地震反应分析之中。

桩顶与承台两种连接方式下的桩基水平承载力试验研究77-83

摘要：目前国内基桩与承台的连接方式是将桩顶嵌入承台50mm~100mm,再将锚筋插入承台一定深度,这是一种偏刚性的连接方式,地震过程中在桩-土-上部结构相互作用下,桩与承台连接部位会产生较大的负弯矩。1995年阪神大地震之后,日本有关学者提出了一种桩与承台的简易连接方式——F.T.Pile构造法（本文称之为臼式连接法）,这是一种接近活性的连接方式。本次试验设计了4组试验桩,均是两桩承台,前两组桩与承台连接部位采用臼式连接法,后两组连接部位采用嵌入式连接法,通过现场足尺对比试验研究,发现臼式连接法可以有效降低桩顶负弯矩甚至消除桩顶负弯矩,但同时会增大桩身正弯矩及桩身位移,降低基桩水平承载力。

塑钢纤维轻骨料混凝土力学性能试验研究84-88

摘要：以不掺塑钢纤维的LC30轻骨料混凝土为基准,通过塑钢纤维轻骨料混凝土的抗压、劈裂抗拉、抗折、弯曲韧性、抗冲击试验,研究了塑钢纤维掺量对轻骨料混凝土力学性能的影响。研究结果表明：塑钢纤维对轻骨料混凝土抗压性能改善效果不明显,但能够显著提高轻骨料混凝土的劈裂抗拉强度、抗折强度、弯曲韧性及抗冲击性能。

新型抗浮复合锚杆承载性状试验研究89-95

摘要：本文提出一种新型抗浮复合锚杆,用于解决工程抗浮问题。这种复合锚杆具有造价低、承载力高、施工速度快的优点。为了研究新型复合锚杆的承载性状,进行了现场试验。试验分成两组：其一为粘结锚固试验,研究复合锚杆构件内部荷载传递机理;其二为带有自由段的复合锚杆基本试验,用于分析复合锚杆内部受力机理。试验结果表明：钢绞线与注浆体的粘结力与钢绞线根数和锚固长度有关,钢管与混凝土的粘结力与钢管直径和锚固长度有关;有自由段的复合锚杆杆身混凝土在自由段受压,在锚固段部分受拉。相对于无自由段的普通锚杆,新型复合锚杆的极限拉应力明显变小。根据以上两组试验的相关结论,在保证复合锚杆粘结锚固可靠的前提下,可考虑减少锚固段长度,合理利用混凝土材料的受压特性,可以达到优化设计的目的。

养护制度对活性粉末混凝土强度影响机理研究96-100

摘要：活性粉末混凝土（RPC）是超细粒聚密材料与增强材料经热合工艺制备的超高性能混凝土,其制备工艺尤其是养护制度对其力学性能有较大的影响。本文系统研究了不同养护制度下活性粉末混凝土强度的变化并对影响机理进行了探讨。试验结果表明：在相同配合比和工艺条件下,相对于标准养护,采用热养护、尤其是200℃干热养护的抗折强度和抗压强度有大幅提高。在对其微观结构与水化产物分析的基础上,揭示了活性粉末混凝土超高强度的形成机理。

方钢管约束的包容型再生混凝土柱轴压试验研究101-106

摘要：为了加快综合应用包容型再生混凝土,掌握方钢管约束的包容型再生混凝土柱轴压承载力性能,设计了11根试验柱进行轴压承载力试验,考虑的主要因素包括旧料混凝土掺入率、旧料混凝土强度、膨胀剂掺入量和钢筋配置情况。采用叠加法、Von Mises屈服条件和试验拟合法,推导构件的承载力计算公式。试验表明,在试件中掺入同强度的旧料,掺入率可达50%,承载力下降10%以内;掺入较低强度的旧料,掺入率为30%,承载力下降不超过15%;膨胀剂掺入量达水泥用量10%时,试件承载力提升较明显;试件中配置纵向钢筋,可以有效提高构件承载力。方钢管约束的包容型再生混凝土柱具有良好的轴压承载力,工程应用前景良好;所提出的公式计算结果与试验结果吻合较好,可为工程应用提供有益的参考。

建筑科学杂志应用研究

某超限高层建筑结构分析与设计107-112

摘要：本工程写字楼为办公建筑,结构高度169.1m,采用框筒结构。针对结构超高、楼板局部大开洞、局部穿层柱及核心筒外侧墙体取消带来的扭转不利影响等超限特点,采取相应加强措施,并采用多个分析软件进行多遇地震反应谱分析,同时对结构进行抗震性能化设计、弹性时程分析和罕遇地震作用下弹塑性时程分析。计算分析结果表明,采取相应措施后,各项指标均满足规范要求且满足设定抗震性能目标要求,结构具有良好的抗震性能。