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第29届全国结构工程学术会议

作者：黄健鸣王元清宗亮张亚伟清华大学土木工程系清华大学结构工程与振动教育部重点实验室天津大学建筑工程学院

为研究负载下焊接加固方式对受弯钢梁焊接残余变形的影响,本文对4根Q345B焊接工字形受弯钢梁进行了负载下的焊接加固试验研究。该4根钢梁考虑工程实际采用了四种不同的焊接加固方式。试验中测量了焊接全程中的钢梁跨中挠度与跨中上下翼... 详细信息

为研究负载下焊接加固方式对受弯钢梁焊接残余变形的影响,本文对4根Q345B焊接工字形受弯钢梁进行了负载下的焊接加固试验研究。该4根钢梁考虑工程实际采用了四种不同的焊接加固方式。试验中测量了焊接全程中的钢梁跨中挠度与跨中上下翼缘的侧向挠度变化过程。本文对该试验中遇到的一些特殊问题以及试验现象进行了解释,分析了焊接方式对跨中挠度以及跨中转角的影响,并对比了焊接残余挠度的规范计算值与试验值,以期对负载下焊接加固试验的进行提供经验,对焊接加固方式对焊接残余变形发展的影响有更加清晰的认识,为负载下焊接加固钢梁的试验方法和设计方法提供试验依据和建议。

关键词：负载焊接加固受弯钢梁焊接方式残余变形

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框架中钢-混凝土组合梁等效弯曲刚度分析

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建筑结构学报 2019年第11期40卷 182-190页

作者：周琪亮许立言陶慕轩清华大学土木工程安全与耐久教育部重点实验室北京100084 清华大学城市轨道交通绿色与安全建造技术国家工程实验室北京100084 清华大学北京市钢与混凝土组合结构工程技术研究中心北京100084

框架体系中钢-混凝土组合梁在竖向荷载作用下的弯矩分布与其端部受到的转动约束条件密切相关,而在不同方向的弯矩作用下钢-混凝土组合梁截面的抗弯刚度又差异显著,要准确计算竖向荷载作用下组合梁的等效弯曲刚度必须充分考虑与其相连的... 详细信息

框架体系中钢-混凝土组合梁在竖向荷载作用下的弯矩分布与其端部受到的转动约束条件密切相关,而在不同方向的弯矩作用下钢-混凝土组合梁截面的抗弯刚度又差异显著,要准确计算竖向荷载作用下组合梁的等效弯曲刚度必须充分考虑与其相连的梁柱变形对其端部产生的转动约束刚度。为此,采用分段刚度建立了框架中组合梁在竖向荷载作用下的等效刚度理论模型,以考虑不同梁端转动约束刚度和楼板开裂前后截面特性差异对组合梁等效刚度的影响。基于该理论模型进行大量参数分析,识别了影响组合梁等效弯曲刚度的两个关键参数:转动约束刚度与组合梁开裂后截面线刚度比和梁开裂前后截面刚度比,得到了随梁端转动约束刚度变化的组合梁在竖向荷载作用下等效弯曲刚度的计算式,在框架设计时可方便地用于组合梁的变形和内力计算。对比讨论了建议算式和现有公式的计算精度,并通过结构体系的非线性全过程分析对建议算式的合理性做了进一步的验证。理论分析和设计方法表明,组合梁在竖向均布荷载作用下的负弯矩区长度和等效弯曲刚度随梁端转动约束刚度变化显著,必须在设计中准确考虑。

关键词：框架结构钢-混凝土组合梁理论模型等效弯曲刚度端部转动约束

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内置角钢改进夹心节点抗震性能研究与抗剪承载力计算

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工程力学 2019年第7期36卷 79-88页

作者：侯立群闫维明陈适才陆新征清华大学北京市钢与混凝土组合结构工程技术研究中心北京100084 北京工业大学工程抗震与结构诊治北京市重点实验室北京100124 清华大学土木工程安全与耐久教育部重点试验室北京100084

梁柱采用不同强度混凝土的节点核心区通常采用同柱等强的高强度混凝土浇筑(传统节点),而采用同梁等强的低强度混凝土浇筑(夹心节点)可简化施工过程,但同时降低了节点的抗震性能。为研究内置角钢改进夹心节点的可行性,通过一个空间夹心... 详细信息

梁柱采用不同强度混凝土的节点核心区通常采用同柱等强的高强度混凝土浇筑(传统节点),而采用同梁等强的低强度混凝土浇筑(夹心节点)可简化施工过程,但同时降低了节点的抗震性能。为研究内置角钢改进夹心节点的可行性,通过一个空间夹心节点和一个内置角钢空间夹心节点试件进行双向等幅低周往复试验研究,对比分析了破坏模式、延性、耗能、刚度、应变和抗剪承载力等方面的差异。结果表明:采取改进和不采取改进措施节点破坏模式均以梁端屈服后的节点破坏为主,但采取改进措施的试件延性和抗剪承载力明显提高,耗能能力、刚度退化和变形能力有一定改善,表明改进措施改善了节点的抗震性能。最后在此基础上,给出了与该文和其他文献试验结果吻合较好的采取或者不采取改进措施夹心节点抗剪承载力计算公式。

关键词：夹心节点内置角钢低周往复试验抗震性能抗剪承载力

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基于混合消能减震技术的组合结构独柱高架站台抗震性能研究

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建筑结构学报 2019年第5期40卷 50-62页

作者：许立言聂鑫庄亮东陶慕轩清华大学土木工程系北京100084 清华大学土木工程安全与耐久教育部重点实验室北京100084 中国铁道科学研究院高速铁路轨道技术国家重点实验室北京100081 清华大学北京市钢与混凝土组合结构工程技术研究中心北京100084

结合高性能组合结构形式以及混合消能减震体系的双重技术优势,研发了适用于独柱长悬臂式高架站台结构的抗震体系。采用有限元分析软件MSC. MARC分别对该体系进行了强震作用下的静力弹塑性分析和动力弹塑性时程分析。分析结果表明基于MSC... 详细信息

结合高性能组合结构形式以及混合消能减震体系的双重技术优势,研发了适用于独柱长悬臂式高架站台结构的抗震体系。采用有限元分析软件MSC. MARC分别对该体系进行了强震作用下的静力弹塑性分析和动力弹塑性时程分析。分析结果表明基于MSC. MARC二次开发的纤维模型和采用宏观本构的一维非线性弹簧模型能高效准确地模拟站台结构的非线性动力特征以及损伤破坏规律。混合消能减震技术可显著提高结构的刚度和承载力,在降低主体构件耗能的同时增强结构的整体耗能能力。在体系层面,混合消能减震技术可明显改善结构刚度分布不均匀带来的不利影响,有效地降低结构的整体变形和层间位移角;在构件层面,消能减震体系能减少或避免主体构件的出铰,有效地降低主要承重构件的截面应力水平,降低悬臂梁所承受的扭矩。值得注意的是,在混合消能减震体系中,由于结构的各个薄弱环节均得到了加强,未受到消能减震构件保护的其他结构构件的地震响应可能会被放大。

关键词：组合结构独柱高架站台混合消能减震技术有限元分析抗震性能

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梁翼缘变厚度钢框架梁柱节点承载性能试验研究

梁翼缘变厚度钢框架梁柱节点承载性能试验研究

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第29届全国结构工程学术会议

作者：王元清刘云鹤刘明班慧勇刘晓玲李文斌清华大学土木工程系清华大学结构工程与振动教育部重点实验室沈阳建筑大学土木工程学院鞍钢股份产品发展部

为了研究纵向变厚度钢板利用到钢框架梁翼缘上对梁柱节点抗震性能的改善,并比较不同的纵向变厚度钢板对节点抗震性能的差异。分别设计了翼缘等厚度节点试件1个,纵向变厚度钢板变化率4‰,6‰,变化长度1m,1.5m共3个翼缘变厚度节点试件进... 详细信息

为了研究纵向变厚度钢板利用到钢框架梁翼缘上对梁柱节点抗震性能的改善,并比较不同的纵向变厚度钢板对节点抗震性能的差异。分别设计了翼缘等厚度节点试件1个,纵向变厚度钢板变化率4‰,6‰,变化长度1m,1.5m共3个翼缘变厚度节点试件进行循环往复荷载试验,研究节点试验状态下的破坏形态、承载和变形性能以及节点转动和耗能能力。其中两个翼缘变厚度节点发生焊缝断裂,延性未充分发展,另外两个试件翼缘板断裂,延性发展较充分,厚度变化率为6‰变化长度为1.5m的试件承载力最大。梁翼缘变厚度节点相较于梁翼缘等厚度节点有更优越的承载以及变形性能,并且较大变化率以及变化长度性能改善更加优越。

关键词：纵向变厚度钢板梁柱节点节点试验承载和变形性能滞回性能

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不同抗震等级RC框架结构抗地震倒塌能力的研究

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工程力学 2018年第6期35卷 33-41页

作者：范萍萍陆新征叶列平兰州工业学院土木工程学院甘肃兰州730050 清华大学土木工程系清华大学结构工程与振动教育部重点实验室北京100084

为研究抗震等级对钢筋混凝土(RC)框架结构抗地震倒塌能力的影响,根据《建筑抗震设计规范》(GB50011―2010)分别设计了不同抗震设防烈度和抗震等级的20个典型RC框架结构,应用动力增量分析法对框架结构进行了倒塌易损性分析,并对比了不同... 详细信息

为研究抗震等级对钢筋混凝土(RC)框架结构抗地震倒塌能力的影响,根据《建筑抗震设计规范》(GB50011―2010)分别设计了不同抗震设防烈度和抗震等级的20个典型RC框架结构,应用动力增量分析法对框架结构进行了倒塌易损性分析,并对比了不同抗震等级框架结构的抗地震倒塌能力。结果表明:框架结构的抗震等级对其抗地震倒塌能力有重要影响,同一抗震设防烈度下,随着抗震等级的提高,其倒塌概率不断减小,倒塌储备系数(CMR)不断增大,框架结构的抗地震倒塌能力不断提高。框架柱的轴压比、纵向配筋率和体积配箍率是影响框架结构抗地震倒塌能力的重要因素。

关键词：框架结构抗震等级动力增量分析倒塌概率倒塌储备系数

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双钢板-混凝土组合结构在沉管隧道中的发展与应用

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土木工程学报 2019年第4期52卷 109-120页

作者：宋神友聂建国徐国平樊健生唐亮郭宇韬深中通道管理中心广东广州510600 清华大学土木工程安全与耐久教育部重点实验室北京100084 北京市钢与混凝土组合结构工程技术研究中心北京100084 中国公路规划设计院有限公司北京100088

沉管隧道在近年来修建的大型水下隧道工程中越来越多地得到运用,尤其是大型海底隧道。为研究沉管隧道的发展趋势,为工程设计提供参考,文中综述了沉管隧道的历史,总结出其结构形式经历了钢壳-钢筋混凝土结构、钢筋混凝土结构、双钢板-混... 详细信息

沉管隧道在近年来修建的大型水下隧道工程中越来越多地得到运用,尤其是大型海底隧道。为研究沉管隧道的发展趋势,为工程设计提供参考,文中综述了沉管隧道的历史,总结出其结构形式经历了钢壳-钢筋混凝土结构、钢筋混凝土结构、双钢板-混凝土组合结构3个发展阶段。研究发现以配置横纵向隔板与加劲肋为特征的隔舱式双钢板-混凝土组合结构优点突出,是未来大型沉管隧道的发展方向,值得深化研究与探讨。目前双钢板-混凝土组合结构的相关研究较多,但针对隔舱式双钢板-混凝土组合结构面外性能的研究还比较欠缺,已有设计方法应用了混凝土规范但较为保守。在已有研究的基础上,该文进行3个抗弯梁式试验与3个抗剪梁式试验。试验研究发现已有抗弯设计方法与试验结果符合较好,但其考虑受压翼缘局部屈曲的构造要求可进一步放宽;已有抗剪设计方法低于试验值较多,偏于保守。基于理论分析,文中进一步提出考虑钢-混凝土组合抗剪机制与工字钢腹板抗剪机制两种机制相结合的抗剪设计方法,与试验结果符合较好且有一定富余。

关键词：双钢板-混凝土组合结构沉管隧道巨型结构面外性能抗弯承载力抗剪承载力

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后浇LSECC装配整体式梁受力性能试验研究

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工程力学 2018年第10期35卷 56-65,74页

作者：丁然芶双科樊健生张君清华大学土木工程安全与耐久教育部重点实验室北京100084 清华大学北京市钢与混凝土组合结构工程技术研究中心北京100084

该文基于一种新型高韧性低收缩ECC材料-LSECC,提出了两种后浇LSECC装配整体式框架节点方案,以达到提升高烈度区装配整体式框架节点抗震性能并简化配筋的目标。以节点模型为基础构建了对应的梁式构件,完成了5根后浇LSECC装配整体式梁的... 详细信息

该文基于一种新型高韧性低收缩ECC材料-LSECC,提出了两种后浇LSECC装配整体式框架节点方案,以达到提升高烈度区装配整体式框架节点抗震性能并简化配筋的目标。以节点模型为基础构建了对应的梁式构件,完成了5根后浇LSECC装配整体式梁的静力单调加载试验。通过对承载力、刚度、破坏形态与裂缝发展的分析,初步论证了LSECC应用于装配整体式节点的可行性和优势,并对界面(包括热接和冷接)构造、纵筋锚固等关键基础问题进行了探究,提出了合理的构造措施,为后续大比例梁柱节点抗震性能试验奠定了基础。试验表明:采用LSECC的装配整体式梁具有等同现浇梁的承载力和延性,且裂缝宽度相比混凝土梁明显减小;梁跨中采用ECC的范围越大,初始刚度越低,在加载过程中刚度退化越缓慢;ECC与钢筋具有更好的协同工作能力和粘结强度,其锚固搭接长度相比混凝土节点可显著降低,在装配整体式节点处应用该材料能够保证足够的粘结锚固能力;适当的界面构造配筋可有效提升后浇ECC与预制混凝土界面的力学性能,确保界面不成为薄弱面。

关键词：纤维增强水泥基复合材料装配整体式混凝土框架低收缩ECC(LSECC) 框架节点界面

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我国工程结构防连续倒塌研究:回顾与展望

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建筑结构 2019年第19期49卷 102-112,135页

作者：陆新征廖文杰林楷奇李易土木工程安全与耐久教育部重点试验室清华大学土木工程系北京100084 清华大学北京市钢与混凝土组合结构工程技术研究中心北京100084 福州大学土木工程学院福州350116 北京工业大学工程抗震与结构诊治北京市重点实验室北京100124

工程结构在偶然极端荷载(如火灾、撞击、爆炸等)的作用下可能会由于局部破坏而引起整体结构的连续倒塌,造成严重的人民生命财产损失以及恶劣的社会影响,结构连续倒塌问题在世界范围内引起了广泛重视。21世纪以来,随着越来越多的专家学... 详细信息

工程结构在偶然极端荷载(如火灾、撞击、爆炸等)的作用下可能会由于局部破坏而引起整体结构的连续倒塌,造成严重的人民生命财产损失以及恶劣的社会影响,结构连续倒塌问题在世界范围内引起了广泛重视。21世纪以来,随着越来越多的专家学者开始关注工程结构的连续倒塌问题,相关研究工作也被陆续开展,并对不同类型结构的连续倒塌失效机理、性能评价及设计方法等方面均进行了深入研究。通过调研21世纪以来国内专家学者在工程结构防连续倒塌领域取得的研究成果,回顾了我国学者在试验研究、数值模拟、理论研究、及工程结构防连续倒塌实践等多方面的贡献及代表性研究成果,分析并归纳了我国目前在结构防连续倒塌领域的科学研究和工程应用现状,最后提出了对我国未来工程结构防连续倒塌研究的展望。

关键词：连续倒塌试验研究数值模拟理论研究重大工程应用

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传统纤维模型的一些新发展

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工程力学 2018年第3期35卷 1-21页

作者：陶慕轩丁然潘文豪许立言周萌聂建国清华大学土木工程安全与耐久教育部重点实验室北京100084 大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室辽宁大连116024 清华大学土木工程系北京100084 清华大学北京市钢与混凝土组合结构工程技术研究中心北京100084

纤维模型是结构体系模拟技术发展中的重要里程碑,它具有简单、高效、通用的特点,近年来得到了广泛应用,但其基本假定决定了其在许多结构体系关键效应的模拟方面存在显著缺陷。该文综述了研究团队近7年来针对若干体系计算的关键难点对传... 详细信息

纤维模型是结构体系模拟技术发展中的重要里程碑,它具有简单、高效、通用的特点,近年来得到了广泛应用,但其基本假定决定了其在许多结构体系关键效应的模拟方面存在显著缺陷。该文综述了研究团队近7年来针对若干体系计算的关键难点对传统纤维模型进行的大量改进和发展工作。首先在通用有限元程序***平台上开发完成了传统纤维模型并将其拓展至组合框架结构的模拟。随后针对四个体系模拟的关键难点,包括组合框架的楼板空间组合作用、核心筒连梁的非线性剪切和滑移效应、构件端部锚固纵筋滑移效应和钢筋混凝土梁柱构件开裂全过程行为,在对机理和规律充分研究的基础上,分别提出了考虑楼板空间组合作用的纤维模型、考虑剪切和滑移非线性的连梁纤维模型、考虑端部锚固纵筋滑移效应的纤维模型和裂缝宽度全过程定量预测的纤维模型等四个新型纤维模型。这些模型既保持了传统纤维模型的优点,同时能够较准确地考虑上述复杂效应,模拟结果得到了大量试验数据和精细有限元的充分验证。基于上述成果,团队同时开发了一套涵盖钢筋混凝土结构、钢结构以及组合结构等工程常用结构形式的非线性分析程序COMPONA-MARC,为结构体系的精细化模拟提供了强大的平台和工具。

关键词：纤维模型楼板空间组合作用非线性剪切锚固纵筋滑移裂缝宽度非线性分析程序结构体系模拟高效精细化模型

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