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建筑科学 2017年第07期杂志 文档列表

建筑科学杂志计算分析

基于RANS模型的球型结构风荷载数值模拟研究1-8

摘要：球型结构是一种风敏感形结构形式。工程上所遇到的球型结构的直径并不相同,所处的位置也多种多样,使得直接预测球型结构的风荷载变得较为困难。本文基于RNG k-ε湍流模型,考虑了球型结构直径和球体离地面高度的不同,对众多球型结构的风荷载展开了大量而系统的研究,总结出风荷载体型系数和平均风压系数的变化规律,并对规范中旋转壳顶风荷载体型系数计算公式的可靠性进行了评价。计算结果显示,分块平均风压系数的极大负值都出现在球型结构顶部的背风区域,而且该值随球型结构顶点离地面位置的不同变化规律十分明显,本文根据众多计算结果拟合了二者的计算公式,并初步验证了该公式的可靠性。该公式对直接预测各种实际球型结构顶部区域的极大负压具有重要的参考价值。

框架柱不同加强策略的易损性分析9-14

摘要：根据我国现行抗震规范对7度0.15g区的钢筋混凝土框架进行结构设计,采用有限元软件PERFORM-3D建立四个框架模型,采用IDA分析方法对结构进行多条地震记录下的弹塑性动力时程计算,以层间位移角对加强边柱之后框架进行易损性分析,给出结构的失效概率和抗储备倒塌系数。在结构质量不变的情况下,结果表明：框架边柱截面大于中柱的结构,超越概率显著降低,抗倒塌能力显著增大,在大震下的倒塌概率明显降低,可采取加强边柱的方法提高结构安全性;边柱大于中柱时,加强边柱,抗倒塌能力明显增加,超越概率明显降低,在大震下倒塌概率降低幅度更大;然而,中柱大于边柱时,增强效果并不明显。

土钉轴力分布规律及经验调整系数研究15-21

摘要：土钉轴力是土钉墙验算的重要内容,国内相关规范对土钉轴力的计算方法也在逐渐改进。基于FLAC^3D软件进行数值模拟,分析了土钉轴力的分布规律,探讨了现行规程计算土钉轴力的适用性,并对经验调整系数取值影响因素进行了探讨,其结论对工程设计有参考价值。研究结果表明,以朗肯土压力理论为基础的土钉墙分析方法,在某些情况下并不能得到满意结果。土钉轴力的大小及分布规律,不仅与开挖面以上的土层有关,还与开挖面以下土层性质有关,现有的计算方法中未考虑这个因素。通过与模型试验结果比较,结论得到了部分验证。

变荷载下变孔压排水边界修正土体一维固结解22-27

摘要：排水边界是影响土体固结快慢的重要因素之一。针对目前透水和不透水这两种理想化的边界条件对实际工程的局限性,提出了严格满足初始条件的变孔压排水边界条件,建立了变孔压排水边界下一维非线性固结理论。采用分离变量法求出该边界条件下的土体超孔隙水压力、土体有效应力,并进一步推导得到按沉降定义的平均固结度U_s和平均孔隙水压力定义的平均固结度U_p以及边界处排水速度v,通过改变边界条件中的参数α,结合具体算例与已有的修正非线性固结理论解的结果进行对比分析。结果表明：提出的变孔压边界条件能更好地反映实际工程工况。

建筑科学杂志试验研究

气相色谱法测定塑胶跑道面层中游离TDI含量28-32

摘要：为准确、可靠地检测塑胶跑道面层中游离TDI的含量,本文对《室内装饰装修材料胶粘剂中有害物质限量》（GB 18583—2008）附录D中的气相色谱测定条件进行优化完善。试验发现采用石英毛细管色谱柱HP-5和乙酸乙酯溶剂对TDI以及苯、甲苯、二甲苯等塑胶跑道面层中常见的有害物质分离效果最为理想。本文研究了塑胶跑道面层样品的前处理方法,同时比较了内标和外标两种定量法对样品测定的影响。在TDI质量浓度5μg/m L~100μg/m L的线性范围内,两种定量方法的检出限均为0.1μg/m L;内标法的线性相关系数r=0.9998,加标回收率为92%~102%,相对标准偏差（RSD）为1.6%~2.9%;外标法的线性相关系数r=0.9996,加标回收率为90%~105%,相对标准偏差（RSD）为1.8%~3.4%。结果表明两种定量方法均能满足塑胶跑道面层较低浓度TDI的检测需求,其中内标法的线性、回收率以及精密度更优。

基于应变硬化能量比值法对PVA-FRCC弯曲韧性的研究33-39

摘要：本文对比分析各国规范以及国内外学者对弯曲韧性评价方法的研究,基于欧洲材料与结构联合会（RILEM TC162-TDF）标准,依据聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料（PVA-FRCC）荷载挠度曲线的变化特征,提出采用纤维提供能量与水泥基材料提供能量比值的方法,即变形硬化能量比值法,对PVA-FRCC进行弯曲韧性评价。该方法计算方便,能反映PVAFRCC的应变硬化特点,较好地适用于PVA-FRCC的弯曲韧性评价。采取该方法对PVA-FRCC四点弯曲试验梁进行韧性计算,分析了国产纤维与进口纤维对韧性的影响。结果表明：PVA纤维的加入明显提高了复合材料的弯曲韧性,而弯曲韧性随纤维掺量的增加而增加;纤维总掺量一定时,进口纤维掺量比例越大,其弯曲韧性越好。

混杂纤维混凝土带切口梁的跨中挠度与裂缝口张开位移研究40-44

摘要：选用总体积掺量不超过1%的钢纤维（SF）、塑钢纤维（MPF）和聚丙烯单丝纤维（PF）,进行混杂纤维混凝土带切口梁三点弯曲试验,通过荷载-挠度曲线分析了纤维混杂方式和掺量对混凝土弯曲韧性的影响,对裂缝口张开位移-挠度曲线进行线性拟合,初步探究了基于荷载-裂缝口张开位移曲线的弯曲韧性评价方法。研究结果表明：三元混杂纤维增强混凝土具有较素混凝土、单掺及二元混杂纤维混凝土更优的弯曲韧性,基于弯曲韧性的最优混杂组合为0.7%SF、0.19%MPF、0.11%PF;跨中挠度δ与裂缝口张开位移呈较好的双折线关系,由基于荷载-挠度曲线的弯曲韧性评价方法得出的结论,与由基于荷载-裂缝口张开位移曲线的弯曲韧性评价方法得出的结论一致,通过荷载-裂缝口张开位移曲线对混杂纤维混凝土的弯曲韧性进行评价是可行的。

单向冻融条件对粉质粘土的力学性质影响及微观机理探究45-51

摘要：为探究冻融循环对地基土的力学性质的影响,本文以张家口市区内某工地地基填土为研究对象,在室内进行单向冻融试验、静三轴剪切试验和电镜图像采集。结果表明：（1）土体在经过第1次冻融循环后,围压越大土体的压缩模量的折减越大;（2）土的强度参数随着冻融循环次数增加发生改变,内摩擦角不断增大,而粘聚力则不断减小;（3）随着冻融次数的增加,土体抗剪强度先减小后增大,在第5次冻融循环时降到最小值;（4）随着冻融循环次数增加,孔隙率不断降低,孔隙直径组成发生改变,大孔隙减少,微、小孔隙增加。

全轻混凝土框架结构梁柱节点试验及破坏形态分析52-56

摘要：应用拟静力试验研究方法,对全轻混凝土框架结构的梁柱节点试件以梁外端低周往复加载方式进行了极限承载力试验,研究轴压比为0.1和轴压比为0.3时全轻混凝土梁柱边节点和中间节点的破坏机制,分析不同轴压比和相同轴压比下梁柱节点的破坏性能。试验结果表明,边节点的抗震性能优于中间节点,相同的节点其承载力随轴压比增大而减小。节点核心区发生剪切破坏,梁端在弯剪共同作用下发生弯剪破坏。

预应力CFRP板加固混凝土梁疲劳试验研究57-61

摘要：针对目前预应力碳纤维板加固混凝土梁疲劳性能的试验研究较少、试件比例过小、预应力水平过低等问题,对6根大比例（l=3900mm,h=300mm,b=400mm）的混凝土梁进行有粘结预应力碳纤维板加固混凝土梁试验研究。研究损伤加固及预应力水平40%、60%试件的疲劳性能。试验结果表明：采用预应力碳纤维板加固的损伤梁可以达到与完好梁相近的疲劳性能;相比预应力水平40%的试件,预应力水平60%的试件的钢筋应变显著降低,疲劳性能显著提高。

基于微结构指标响应曲面法分析石灰固化滨海盐渍土的工程特性62-66

摘要：为了确定石灰固化滨海盐渍土力学强度指标与微结构指标之间的变化关系,选取固化土的微结构指标如等效直径De、扁圆度Kci、面积比Afrac为试验因素,利用响应曲面法进行试验设计,研究石灰固化盐渍土的力学强度指标与最优微结构参数间关系,并进行了分析和验证。结果表明,固化土微结构最优指标是等效直径De为1.8、扁圆度Kci为0.45、面积比Afrac为0.74时,石灰固化盐渍土的力学强度指标达到峰值。该模型可以用于各类固化盐渍良方案的必选和研究,具有一定的参考价值。

高温后铁素体不锈钢力学性能试验67-70

摘要：采用水切割制作了16个铁素体不锈钢试件,升温至最高800℃,空气中冷却后进行拉伸试验,测得应力-应变曲线,并从中获得火灾后力学性能参数。试验结果表明当升温温度在500℃之内时,高温后铁素体不锈钢力学性能变化不大;升温温度高于500℃时材料强度显著降低,而塑性性能明显提高。根据试验结果提出了高温后铁素体不锈钢力学性能参数计算公式,可用于铁素体不锈钢结构的火灾后力学性能评估和加固设计。

反复荷载作用下高强钢筋高韧性混凝土框架中节点抗震性能研究71-77

摘要：通过对4个中节点构件进行低周反复加载试验,对比4个试验构件的破坏特点,从其破坏特点、裂缝发展等分析其承载力、延性、滞回特征、骨架曲线、刚度退化、耗能能力,探究配置600MPa级高强钢筋高韧性混凝土中节点抗震性能。试验研究表明：在一定范围内,适当提高配置600MPa级高强钢筋高韧性混凝土中节点的配箍特征值、减小构件的轴压比和剪压比,能提高节点的耗能能力,有效减缓刚度退化带来的影响,改善节点抵抗变形能力,减轻结构或构件的累积损伤。

建筑科学杂志应用研究

设置粘滞阻尼器的RC框架结构节点内力控制与减震分析78-84

摘要：针对某4层RC框架结构部分节点核心区剪力设计值与层间位移角不满足规范要求的问题,引入消能减震技术对结构进行减震控制。首先,采用随机平均法对非线性粘滞阻尼器进行等效线性化,进一步基于YJK和ETABS软件平台采用振型分解反应谱法和时程分析法对等效线性化前后的结构模型进行分析,研究了结构节点内力、层间位移角和楼层剪力的变化情况。结果表明：结构增设粘滞阻尼器后,能有效减小结构节点内力、层间位移角和楼层剪力,使其在地震作用下满足规范要求,结构整体抗震性能得到有效改善;随机平均法可用于非线性粘滞阻尼器的等效线性化,等效线性化前后结构节点内力相差很小。

人群荷载作用结构响应特性分析85-90

摘要：以某大跨度钢-混凝土组合楼板模型为对象,采用蒙特卡洛法模拟随机人群荷载,人群荷载考虑随机步频和起步相位,分析了两类人群荷载作用结构响应特性。对人群随机行走,分析了不同人流量和随机步态参数（步频和起步相位）对结构动力响应的影响;对于人群节律性运动（跳舞和健身操等）,分析了相位差、接触比和人群密度等因素对结构动力响应的影响。研究表明：对人群随机行走,N人随机行走下结构动力响应与单人响应满足N（1/2）倍关系,可以用来简化计算人群响应;人群简化为相同步频和相同起步相位将会过高估计结构响应。对人群节律性运动,简化为同相位运动会过高预测结构的响应;接触比越大,响应越小;节律性运动下结构响应与人群密度的关系同人群随机行走相同。

顶底角钢加强式梁柱弱轴连接节点的抗震性能分析91-98

摘要：提出了一种顶底角钢加强式梁柱弱轴连接的节点形式,并基于ABAQUS有限元分析平台,建立了新型弱轴连接的常规节点及顶底角钢加强型节点两个试件。通过梁端低周循环加载的方式得到其P-Δ滞回曲线及骨架曲线,并通过计算得到位移延性系数、能量耗散系数、等效粘滞阻尼系数等节点参数,将两个试件的受力性能进行对比分析。研究结果表明顶底角钢加强型节点较常规的梁柱连接节点能有效地使梁端塑性铰外移,避免节点区域以及柱子的破坏,实现了＂强柱弱梁、强节点弱构件＂的抗震理念,另一方面顶底角钢加强型节点有效地提高了梁柱连接的节点承载能力、位移延性以及耗能性能,说明该种连接具有更好的抗震性能。

基于性能的既有框架结构隔震加固设计方法99-103

摘要：为了提高既有框架结构的抗震性能,采用隔震技术对其进行加固,提出基于性能的隔震加固设计方法。首先采用结构的层间位移角定义结构的性能目标,对非隔震结构进行静力弹塑性分析,基于静力弹塑性的分析结果,提出隔震加固方案,最后通过隔震结构的动力弹塑性时程分析,验证基于性能的隔震加固设计方法的有效性。结果表明,采用基于性能的隔震加固设计方法设计的隔震结构能够达到既定的抗震设防目标。

横向撞击荷载作用下压弯H型钢柱的破坏模式和动态响应104-113

摘要：钢结构受碰撞冲击的过程是一个复杂的非线性过程。采用Abaqus/Standard模拟H型钢压弯柱的平衡状态,再以此为初始状态在Abaqus/Explicit模块中执行横向撞击的数值模拟,通过考察系统能量转化关系和沙漏能占比验证有限元模型的合理性,研究了压弯柱受横向撞击的破坏模式并进行了动态响应的参数分析。结果表明：压弯H型钢柱受横向撞击的破坏是翼缘局部失稳引起的整体失稳破坏,是否破坏主要取决于撞击动能;撞击动能、撞击质量、撞击速度、撞击位置距固端约束的距离和轴压力的增加都会加剧H型钢柱的动态响应;存在减弱压弯柱动态响应的轴压力-弯矩荷载组合,但随着叠加弯矩值的增大,柱的变形开始加剧直至失稳破坏。