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建筑结构学报 2025年第4期46卷 106-116页

作者：王静峰高建发刘用李慎尧陈经纬合肥工业大学土木与水利工程学院安徽合肥230009 合肥工业大学先进钢结构技术与产业化协同创新中心安徽合肥230009 上海精锐金属建筑系统有限公司上海201100

近年来T形码支座抗风揭承载力不足导致直立锁边金属屋面风揭破坏事故时有发生。为有效提高直立锁边彩钢屋面的抗风揭承载力,设计了一种扣压型不锈钢支座。为了得到扣压型不锈钢支座-直立锁边彩钢屋面的破坏模式、受力机理及抗风揭承载力... 详细信息

近年来T形码支座抗风揭承载力不足导致直立锁边金属屋面风揭破坏事故时有发生。为有效提高直立锁边彩钢屋面的抗风揭承载力,设计了一种扣压型不锈钢支座。为了得到扣压型不锈钢支座-直立锁边彩钢屋面的破坏模式、受力机理及抗风揭承载力,验证该支座的可靠性和有效性,进行了4个屋面的抗风揭试验。同时,建立了抗风揭分析模型,通过试验数据验证分析模型的准确性,研究了屋面板厚度、屋面板宽度和支座纵向间距等参数对该屋面系统抗风揭承载力的影响规律。结果表明:扣压型不锈钢支座-直立锁边彩钢屋面有两种风揭破坏模式,包括支座上部弯弧段拉直后发生脱扣破坏以及竖直部件下部弯钩与底座竖直段弯钩扣合处拉直脱扣破坏;减小屋面板宽度与支座纵向间距、增大屋面板厚度以及增设抗风夹可以提高该屋面抗风揭承载力。在试验与有限元模拟的基础上,通过相关分析法得到各因素之间的相关性,提出了该屋面的抗风揭承载力计算式,计算结果与试验值和模拟值均吻合较好。

关键词：扣压型不锈钢支座直立锁边抗风揭试验有限元分析抗风揭承载力

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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

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建筑钢结构进展 2025年第2期27卷 21-33页

作者：朱维军沈奇罕王静峰胡子明合肥工业大学土木与水利工程学院合肥230009 合肥工业大学水泥基材料低碳技术与装备教育部工程研究中心合肥230009 合肥工业大学先进钢结构技术与产业化安徽省协同创新中心合肥230009

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... 详细信息

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Ea逐渐减小,但δ_(m)和δ_(r)逐渐增大。

关键词：脱空缺陷钢管混凝土侧向冲击有限元分析破坏模式

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高强铝合金箱形偏压柱稳定性能研究

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建筑结构学报 2025年第2期46卷 201-210页

作者：李贝贝沈锋王静峰王元清莫帅欧阳元文合肥工业大学土木与水利工程学院安徽合肥230009 合肥工业大学土木工程结构与材料安徽省重点实验室安徽合肥230009 合肥工业大学安徽省先进钢结构技术与产业化协同创新中心安徽合肥230009 清华大学土木工程安全与耐久教育部重点实验室北京100084 广西大学省部共建特色金属材料与组合结构全寿命安全国家重点实验室广西南宁530004 上海通正铝结构建设科技有限公司上海201100

为了研究7A04-T6高强铝合金偏心受压构件的稳定性能,进行了8根箱形截面柱偏压静力试验研究。分析了材料力学性能、偏压柱破坏模式和稳定承载力;基于验证的有限元分析模型,对不同偏心率、截面宽高比、板件宽厚比和构件长细比的高强铝合... 详细信息

为了研究7A04-T6高强铝合金偏心受压构件的稳定性能,进行了8根箱形截面柱偏压静力试验研究。分析了材料力学性能、偏压柱破坏模式和稳定承载力;基于验证的有限元分析模型,对不同偏心率、截面宽高比、板件宽厚比和构件长细比的高强铝合金箱形偏压柱进行了参数分析。结果表明:7A04-T6高强铝合金材料的平均名义屈服强度为536 MPa,明显高于6XXX系列普通强度铝合金的;轴力-弯矩相关曲线随构件长细比的增大从倾斜直线发展为半椭圆形再到平行直线;采用我国GB 50429—2007《铝合金结构设计规范》中相关公式对7A04-T6高强铝合金箱形偏压构件稳定承载力的预测最为保守,承载力低估达28%,美国AA-2020和连续强度法的预测结果中有近50%的数据点偏于不安全;欧洲EN 1999-1-1对于绕强轴失稳的箱形偏压构件稳定承载力的预测精度较高,而对于绕弱轴失稳的箱形偏压构件稳定承载力的预测结果的离散性最高。基于我国GB 50429—2007修正的计算公式可以显著提高7A04-T6高强铝合金箱形偏压柱稳定承载力的预测精度,计算结果的离散性明显降低。

关键词：高强铝合金箱形截面柱偏心受压静力试验有限元分析稳定承载力

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量子创新研究院巨型钢框架-上部悬挂下部支承结构抗连续倒塌分析

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建筑钢结构进展 2022年第12期24卷 103-116页

作者：王静峰卫晓晓沈奇罕霍永伦合肥工业大学土木与水利工程学院合肥230009 合肥工业大学安徽省先进钢结构技术与产业化协同创新中心合肥230009

中科院量子创新研究院作为国家级量子科学实验室,对国家抢占量子科技国际竞争和未来发展的制高点至关重要。针对量子创新研究院巨型钢框架-上部悬挂下部支承结构体系开展抗连续倒塌分析,对于明确其结构安全,保障量子研究工作的顺利开展... 详细信息

中科院量子创新研究院作为国家级量子科学实验室,对国家抢占量子科技国际竞争和未来发展的制高点至关重要。针对量子创新研究院巨型钢框架-上部悬挂下部支承结构体系开展抗连续倒塌分析,对于明确其结构安全,保障量子研究工作的顺利开展尤为重要。基于拆除构件法以及OpenSees软件,建立了量子创新研究院巨型钢框架-上部悬挂下部支承结构的数值分析模型,通过结构自振周期计算及与框架动力试验对比,验证了模型的准确性。通过考虑桁架层构件应力敏感性特征,合理选取关键构件,对拆除失效工况后的剩余结构进行动力分析,明确了不同工况下结构关键构件的变形和轴力时程曲线,并基于变形与强度破坏准则,对此类巨型钢框架-上部悬挂下部支承结构体系的抗连续倒塌能力进行评估。计算结果表明:量子创新研究院结构冗余度较大,单一构件失效后仍具有较强的抗连续倒塌能力;结构顶部桁架与底部桁架一方作用削弱,另一方作用增强,即采用上部悬挂下部支承形式可以起到双重保险作用。研究成果将为巨型钢框架-上部悬挂下部支承结构的抗连续倒塌分析提供参考依据。

关键词：巨型钢框架-上部悬挂下部支承结构抗连续倒塌拆除构件法有限元分析

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预制钢管混凝土叠合柱与PEC梁螺栓连接节点受力性能分析

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建筑钢结构进展 2022年第7期24卷 49-56页

作者：王静峰王翰斓郭磊郭翔合肥工业大学土木与水利工程学院合肥230009 合肥工业大学安徽省先进钢结构技术与产业化协同创新中心合肥230009

为了揭示预制钢管混凝土叠合柱与预制部分包裹混凝土(PEC)梁螺栓连接节点的受力性能和破坏模式,通过ABAQUS有限元软件建立了该组合节点的有限元分析模型,考虑了材料本构关系和复杂接触问题。通过水平低周往复荷载试验验证了数值分析模... 详细信息

为了揭示预制钢管混凝土叠合柱与预制部分包裹混凝土(PEC)梁螺栓连接节点的受力性能和破坏模式,通过ABAQUS有限元软件建立了该组合节点的有限元分析模型,考虑了材料本构关系和复杂接触问题。通过水平低周往复荷载试验验证了数值分析模型的准确性,对其破坏模式和骨架曲线进行了研究。考虑了几何参数、材料参数、荷载参数对节点力学性能的影响,揭示了多种参数对于节点性能的影响规律。结果表明,预制钢管混凝土叠合柱与预制部分包裹混凝土组合梁全螺栓节点具有良好的受力性能,柱钢材强度、柱混凝土强度、轴压比、螺栓直径及柱截面含钢率对节点的抗弯承载力影响较大;柱混凝土强度、轴压比及柱截面含钢率对节点的初始刚度影响较大。研究结果将为此类节点的分析与设计提供科学依据。

关键词：钢管混凝土叠合柱部分包裹混凝土梁螺栓连接有限元分析受力性能

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椭圆钢管混凝土压弯扭复合受力性能及承载力计算方法研究

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建筑钢结构进展 2022年第9期24卷 45-55页

作者：王静峰陶书庆沈奇罕盛鸣宇合肥工业大学土木与水利工程学院合肥230009 合肥工业大学安徽省先进钢结构技术与产业化协同创新中心合肥230009

为研究椭圆钢管混凝土构件在压弯扭共同作用下的受力性能,基于椭圆钢管核心混凝土等效本构模型,通过ABAQUS有限元软件建立了椭圆钢管混凝土构件在压弯扭复合受力作用下的有限元分析模型,并利用已有的试验数据验证了模型的准确性和可行性... 详细信息

为研究椭圆钢管混凝土构件在压弯扭共同作用下的受力性能,基于椭圆钢管核心混凝土等效本构模型,通过ABAQUS有限元软件建立了椭圆钢管混凝土构件在压弯扭复合受力作用下的有限元分析模型,并利用已有的试验数据验证了模型的准确性和可行性;系统分析了约束效应系数、轴压比、弯矩比和扭矩比等关键参数对其T/Tu-M/Mu曲线、T-θ曲线和破坏模式的影响规律,最终提出了椭圆钢管混凝土构件在压弯扭复合受力作用下的承载力计算公式。研究结果表明:在一定范围内初始轴压比的提升会使构件的抗扭强度与纯扭构件相比有所提升,而当初始轴压比过大则会显著降低构件的抗扭强度;构件初始弯矩比的增加会使其抗扭强度持续降低;在轴力与弯矩的同时作用下,各自效果依然存在。通过提出的承载力简化计算公式的理论计算值与有限元分析结果的对比,表明该公式可用于评估椭圆钢管混凝土构件在压弯扭复合受力下的极限承载力。研究结果将为椭圆钢管混凝土在实际工程中的设计和应用提供科学依据。

关键词：椭圆钢管混凝土复合受力参数分析破坏模式简化计算公式

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CFRP包裹带脱空缺陷钢管混凝土短柱的轴压性能分析

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建筑钢结构进展 2021年第6期23卷 44-53,70页

作者：王静峰肖强沈奇罕盛鸣宇合肥工业大学土木与水利工程学院合肥230009 合肥工业大学安徽省先进钢结构技术与产业化协同创新中心合肥230009

为了探究碳纤维布(CFRP)包裹带脱空缺陷圆钢管混凝土短柱的轴压性能和受力机理,通过ABAQUS有限元分析软件,建立了轴压作用下CFRP包裹带脱空缺陷圆钢管混凝土短柱的力学性能有限元分析模型,对CFRP包裹不同脱空形式下圆钢管混凝土轴压短... 详细信息

为了探究碳纤维布(CFRP)包裹带脱空缺陷圆钢管混凝土短柱的轴压性能和受力机理,通过ABAQUS有限元分析软件,建立了轴压作用下CFRP包裹带脱空缺陷圆钢管混凝土短柱的力学性能有限元分析模型,对CFRP包裹不同脱空形式下圆钢管混凝土轴压短柱进行了系统的参数分析。研究参数主要包括:钢材屈服强度、混凝土强度、径厚比(D/t)、CFRP抗拉强度、包裹层数和脱空率等,探讨了CFRP包裹带脱空缺陷圆钢管混凝土轴压短柱的有效加固机制,揭示了轴压下CFRP包裹带脱空缺陷圆钢管混凝土短柱的基本受力机理和典型破坏模式。研究结果表明,采用CFRP包裹带脱空缺陷圆钢管混凝土短柱能够较好地提高其变形能力,试件轴压承载力随着钢材屈服强度、混凝土强度、CFRP抗拉强度以及包裹层数的提高而显著提高,随着脱空率和径厚比的增大而逐步降低。研究结果将为提升带脱空缺陷的钢管混凝土结构性能提供科学依据。

关键词： CFRP 圆钢管混凝土短柱脱空缺陷有限元分析轴压性能

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四周受火异形截面部分包覆钢-混凝土轴压组合柱耐火性能试验研究

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建筑结构学报 2024年第2期45卷 52-62页

作者：杨欢刘用王静峰徐秋雨合肥工业大学土木与水利工程学院安徽合肥230009 合肥工业大学先进钢结构技术与产业化协同创新中心安徽合肥230009 合肥工业大学土木工程结构与材料安徽省重点实验室安徽合肥230009

异形截面部分包覆钢-混凝土组合(PEC)柱是解决高层钢结构住宅凸柱问题的有效方法之一,因其型钢翼缘外露,故而抗火问题备受关注。为研究异形截面PEC柱的抗火性能,以截面形式和轴压比为参数设计并制作了4根异形截面PEC柱,开展了恒载升温试... 详细信息

异形截面部分包覆钢-混凝土组合(PEC)柱是解决高层钢结构住宅凸柱问题的有效方法之一,因其型钢翼缘外露,故而抗火问题备受关注。为研究异形截面PEC柱的抗火性能,以截面形式和轴压比为参数设计并制作了4根异形截面PEC柱,开展了恒载升温试验,得到火灾下异形截面PEC柱的破坏模式、竖向与侧向变形-时间关系曲线和耐火极限,并分析其温度场分布与变形规律。研究结果表明:随着火灾下截面损伤增加,L形及T形截面PEC柱逐渐由轴压受力状态分别转为双向及单向偏压受力状态,十字形截面PEC柱仍保持轴压受力状态;在上端球铰和下端单向铰边界条件下,L形截面PEC柱发生双向弯曲失稳,T形截面PEC柱发生平面外弯曲失稳,十字形截面PEC柱发生平面内弯曲失稳;在轴压比为0.4、没有防火保护条件下,L形截面PEC柱耐火极限为41 min,T形截面和十字形截面PEC柱耐火极限分别为32.5 min和29 min;当轴压比由0.4增加至0.55时,十字形截面PEC柱耐火极限降低了28.7%。借鉴EN 1994-1-2中建议的四周受火规则截面PEC柱高温承载力简化计算方法,对异形截面PEC柱高温承载力进行计算,计算结果偏保守。

关键词：部分包覆钢-混凝土组合柱异形截面火灾试验耐火性能高温承载力

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考虑环向脱空影响的椭圆钢管混凝土短柱轴压性能研究

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建筑结构学报 2023年第2期44卷 50-63页

作者：王静峰刘伟沈奇罕李景哲合肥工业大学土木与水利工程学院安徽合肥230009 合肥工业大学先进钢结构技术与产业化协同创新中心安徽合肥230009 合肥工业大学土木工程结构与材料安徽省级重点实验室安徽合肥230009

椭圆钢管混凝土由于其力学性能优越,近年来被广泛应用于实际工程中,然而目前相关研究及设计均未考虑其脱空缺陷问题。为此,设计并制作10个带环向脱空椭圆钢管混凝土短柱,并通过轴压试验研究钢材强度和脱空率对其破坏形态、轴压强度、初... 详细信息

椭圆钢管混凝土由于其力学性能优越,近年来被广泛应用于实际工程中,然而目前相关研究及设计均未考虑其脱空缺陷问题。为此,设计并制作10个带环向脱空椭圆钢管混凝土短柱,并通过轴压试验研究钢材强度和脱空率对其破坏形态、轴压强度、初始刚度及延性的影响规律,获得带环向脱空椭圆钢管混凝土轴压短柱的典型荷载-位移曲线和脱空影响特征。试验研究结果表明:环向脱空使钢管缺乏混凝土支撑作用而产生局部内凹及鼓曲,而约束作用的削弱造成混凝土出现脆性压溃和斜剪面破坏,进而导致试件的承载力、刚度和延性显著降低。环向脱空缺陷(脱空率在2.1%~6.5%)导致椭圆钢管混凝土短柱轴压承载力下降20.6%~34.5%,初始刚度下降10.8%~17.8%,位移延性系数下降8.0%~30.4%。利用ABAQUS有限元分析软件建立带环向脱空椭圆钢管混凝土轴压短柱有限元模型,并基于试验结果对模型进行验证;在试验结果基础上,利用有限元模型研究了材料与几何等参数对其轴压性能的影响,明确环向脱空缺陷对椭圆钢管-混凝土界面接触应力的影响。分析结果表明,随着脱空率的增大,椭圆钢管混凝土轴压承载力和初始刚度明显减小,但当脱空率大于0.5%时,降幅不再显著。提出了带环向脱空椭圆钢管混凝土短柱轴压承载力计算公式,并与试验和有限元参数分析结果进行对比分析,验证了该式计算结果具有较高的准确性,可为带环向脱空椭圆钢管混凝土构件的理论研究和设计提供参考。

关键词：椭圆钢管混凝土短柱环向脱空轴压试验有限元分析轴压性能

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装配式混凝土框架-冷弯薄壁型钢复合墙板结构抗震性能试验研究

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建筑结构学报 2023年第4期44卷 247-256页

作者：王静峰胡培芳汪皖黔潘广东仇多宏合肥工业大学土木与水利学院安徽合肥230009 合肥工业大学安徽省先进钢结构技术与产业化协同创新中心安徽合肥230009 合肥国瑞集成建筑科技有限公司安徽合肥230009

为研究装配式混凝土框架-冷弯薄壁型钢复合墙板(CTSC墙板)结构的抗震性能和破坏机理,对1榀装配式混凝土纯框架和2榀装配式混凝土框架-CTSC墙板结构进行了低周反复荷载试验。通过分析结构破坏模式、荷载-位移曲线、刚度退化特征、延性、... 详细信息

为研究装配式混凝土框架-冷弯薄壁型钢复合墙板(CTSC墙板)结构的抗震性能和破坏机理,对1榀装配式混凝土纯框架和2榀装配式混凝土框架-CTSC墙板结构进行了低周反复荷载试验。通过分析结构破坏模式、荷载-位移曲线、刚度退化特征、延性、耗能机理以及关键部位应变变化规律,探究了CTSC墙板内嵌式连接和外挂式连接对装配式混凝土框架抗震性能的影响。结果表明:CTSC墙板内嵌或外挂连接均安全可靠,可有效地保证地震作用下装配式混凝土框架与CTSC墙板的协同工作;与纯框架相比,采用内嵌和外挂连接形式时结构的水平承载力分别提高28.3%和15.0%,初始刚度分别提高38.4%和16.8%。基于等效拉压杆原理,提出了装配式混凝土框架内嵌CTSC墙板结构的抗侧刚度简化计算式,并验证了计算结果的准确性。

关键词：装配式混凝土框架 CTSC墙板墙-框连接方式低周荷载试验抗震性能抗侧刚度

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