新刊精选 |《建筑结构学报》2019年第7期

 2019年第7期导览 

1基于超弹性形状记忆合金的钢结构抗震研究进展

方成^1,2， 王伟^1,2， 陈以一^1,2

1. 同济大学 土木工程防灾国家重点实验室

2. 同济大学 建筑工程系

摘要：提高城市强震后恢复韧力(resilience)是新一代结构抗震研究的重点，而结构自复位则是实现功能可恢复的主要方式之一。随着材料科学的发展，形状记忆合金(SMA)在高性能结构设计中得到应用。以钢结构被动抗震领域为对象，从SMA基本元件、构件、结构体系三个层面进行阐述，对最新研究进展、机遇与挑战进行分析与总结。元件层面，对SMA丝材、棒材、绞线、螺旋弹簧、碟形弹簧和环形弹簧的基本特性和应用潜力进行了阐述，分析其承载力、变形、自复位及耗能能力等；构件层面，总结了SMA阻尼器、支撑、梁柱节点以及隔震装置的构造形式、工作机理与力学性态；在此基础上，分析了SMA支撑钢框架与SMA节点钢框架的体系构造、动力响应规律、耗能机制、自复位机制和变形协调特征，以及目前研究存在的不足，以期为SMA在结构抗震领域进一步的实际应用提供参考。

关键词：形状记忆合金；超弹性；钢结构；抗震研究；综述

2基于多场参数相关台风工程模型的上海地区台风设计风环境研究

方根深¹, 赵林¹, 宋丽莉², 葛耀君¹

1. 同济大学 土木工程防灾国家重点实验室

2. 中国气象局公共气象服务中心

摘要：结合台风在我国沿海登陆过程风场参数实测数据拟合模型，拟合参数包括台风几何尺度场(最大风速半径R_max)和气压分布场(径向气压系数β)等，提出了适用于我国东南沿海区域的考虑多个场参数之间相关性的台风风场改进数值模型。以上海市崇明岛侯家镇气象站1971—2015年间57次台风全过程连续实测记录为参考依据，通过对比台风最大风速的模拟与实测结果，优化了气象站场地地表粗糙高度z₀=0.095 m，并结合台风路径历史观测资料和场参数之间概率相关性的实测拟合关系，利用台风工程模型再现了气象站四次典型较强台风风速发展过程，最大风速的相对误差在12%以内，证明了模型应用于台风最大风速预测的可靠性。采用Monte-Carlo台风随机模拟方法和抽样越界峰值法，计算了台风气候模式侯家镇和以上海为代表中心区域典型工程场地的设计基本风速和平均风剖面，获得侯家镇和上海B类场地(z₀=0.05 m)百年一遇10 m高度10 min平均风速分别为31.51 m/s和37.46 m/s，标准差为2.05 m/s和2.66 m/s，同时比较了三种不同风剖面拟合模型，给出了四类典型地貌下台风气候风剖面拟合关系。

关键词：台风；场参数相关性；现场实测；台风工程模型；设计风环境

专家点评

论文基于台风数值模型确定台风多发地区的工程设计风速和风速剖面，其对于弥补现有工程设计不足具有比较重要的意义。由于该项研究所涉及的不确定性因素较多，导致其为一项复杂而系统的工作，论文内容是对已有研究的进一步完善和补充，是该方法走向实际应用的进一步推动。

3典型大跨度屋盖结构的风压谱工程简化模型

孙瑛^1,2， 苏宁³， 武岳^1,2

1. 哈尔滨工业大学 结构灾变与控制教育部重点实验室

2. 哈尔滨工业大学 土木工程学院

3. 交通运输部天津水运工程科学研究所

摘要：通过对平屋盖、悬挑屋盖、柱面屋盖、球面屋盖及鞍形屋盖五种典型大跨屋盖的1730组风洞试验工况下18048个风压时程样本的功率谱分析，采用峰值频率和相干指数对大跨屋盖特征湍流特性的风压谱进行表征并建立了简化模型。结果表明，从频谱特性角度，将上述五种形状的大跨度屋盖分为三类，即第Ⅰ类是以平屋盖和鞍形屋盖为代表的具有尖角钝体特性的屋盖，第Ⅱ类是以悬挑屋盖为代表的具有平板流特性的屋盖，第Ⅲ类是以柱面、球面屋盖为代表的具有曲面钝体绕流特性的屋盖；第Ⅰ、Ⅱ类屋盖峰值频率集中在0.1~0.2Hz，相干指数分别集中于2.5和3.5附近；第Ⅲ类屋盖峰值频率集中在0.1Hz以下，相干指数集中在4.0附近。经过统计分析，给出了参数分区值，以供结构抗风设计参考。

关键词：大跨屋盖；风压谱；风洞试验；特征湍流；工程简化模型

专家点评

该文针对典型的五种大跨屋盖结构的既有工程风荷载模型，结合大量的风洞试验数据，提出了一种能够描述特征湍流特性的风压谱工程简化模型，模型以峰值频率为关键参数、形式简单；并通过参数化分析，给出了不同屋盖的风压谱峰值频率建议取值，结果对大跨屋盖结构抗风设计具有一定的参考价值。

4大跨度封闭式柱面屋盖脉动风荷载非高斯分布试验研究

李玉学^1,2， 白硕^1,2， 杨庆山^3,4， 田玉基⁴

1. 石家庄铁道大学 土木工程学院

2. 石家庄铁道大学 河北省风工程与风能利用工程技术创新中心

3. 重庆大学 土木工程学院

4. 北京交通大学 结构风工程与城市风环境北京市重点实验室

摘要：在大气边界层风洞中对一大跨度封闭式柱面屋盖结构进行刚性模型同步测压试验，获得了结构表面测点在36个风向角下的风压数据，根据测试结果对结构脉动风荷载非高斯分布规律及其形成机理进行了分析。通过对结构表面测点脉动风荷载概率密度分布曲线与标准高斯分布曲线对比分析，发现结构表面受特征湍流影响显著部位，其测点脉动风荷载非高斯分布特性比较突出；通过对测点间脉动风荷载相关性分析，发现特征湍流影响显著部位，大尺度漩涡不满足独立同分布，相关性较强，风压信号表现为非高斯特性。以试验研究为基础，通过测点脉动风荷载测试信号的斜度值和峰态值累积概率分布曲线，得到累积概率为80%对应的斜度值和峰态值，并以此为标准，划分了该柱面屋盖表面高斯与非高斯区域，发现不同风向角下，在迎风前缘来流撞击位置以及结构边角附近为非高斯区域，气流平稳位置为高斯区域。

关键词：大跨度封闭式柱面屋盖；脉动风荷载；风洞试验；非高斯分布；区域划分

专家点评

论文对一大跨封闭式柱面屋盖结构进行了刚性模型同步测压试验，通过将结构表面测点脉动风荷载概率密度分布曲线与标准高斯概率密度分布曲线的对比，发现结构表面某些测点脉动风荷载非高斯分布特性比较突出，进而探讨了特征湍流影响下大跨封闭式柱面屋盖结构脉动风荷载非高斯分布特性的形成机理。并借助测点脉动风荷载测试信号的斜度值和峰态值累积概率分布曲线，给出了不同风向角下大跨封闭式柱面屋盖结构表面高斯与非高斯区域的定量判别标准。文中从点涡模型角度，根据大跨封闭式柱面屋盖结构表面测点脉动风荷载空间分布的相关性，分析结构表面绕流风场的形式及其运动方式，从而合理把握结构表面脉动风荷载非高斯特性的形成和发展规律，论文很有新意。

5古木结构中抬梁式和穿斗式木构架受力性能试验研究

孙建^1,2, 邱洪兴¹, 陈春超^1,3, 郝晓航^1,4

1. 东南大学 混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室

2. 东南大学 城市与建筑遗产保护教育部重点实验室

3. 江苏省送变电有限公司

4. 南京科技职业学院 基建管理处

摘要：为从木构架层次把握我国古建筑木结构的基本受力性能，根据相关文献和现场测绘设计并制作了抬梁式木构架和穿斗式木构架各1榀，进行了恒定轴压下的水平单调加载试验。通过试验研究获得了两类典型木构架的破坏模式、荷载-位移关系、榫卯节点的破坏形态、柱顶侧移-加载位移关系、榫卯节点的拔榫量-转角关系等。研究结果表明，在加载过程中，木构架中榫卯节点逐个破坏，半榫节点发生脱榫破坏，透榫发生变截面处顺纹撕裂破坏和榫头下侧受弯破坏，最终两榀木构架均发生整体倾覆破坏；抬梁式木构架和穿斗式木构架的极限位移角分别为1/6.6、1/4.0，均具有良好的变形能力，但抬梁式木构架的水平荷载承载效率明显低于穿斗式木构架；柱顶侧移随着加载位移的增加而近似线性增加；榫卯之间的初始缝隙在加载初期逐渐闭合，会引起部分榫卯节点拔榫量为负值，之后，主要榫卯节点的拔榫量随节点转角的增大而增大。

关键词：古木结构；抬梁式木构架；穿斗式木构架；榫卯节点；静力试验；受力性能

专家点评

文中针对抬梁式和穿斗式木构架模型进行了水平单调加载试验，两模型中均具有多种不同卯榫节点，研究了其在整体结构中的性能，同时归纳了两类木构架的榫卯节点破坏形态、柱顶侧移-加载位移关系等数据信息，对木构架古建筑的保护研究有一定的参考作用。

6胶合竹木梁抗弯性能试验研究

冷予冰, 许清风, 王明谦

上海市建筑科学研究院 上海市工程结构安全重点实验室

摘要：以重组竹、胶合竹和云杉为层板材料，设计制作10组共计30根由六层层板胶合成的胶合竹木梁试件，并对其进行受弯性能试验，试验参数包括工程竹种类、层数、布置位置等；分析了各组试件的破坏模式、等效弹性模量、屈服荷载、承载力、变形能力及应变分布，通过不同胶合竹木梁组合方式的对比，提出最优组合方案；并根据组合梁的应变分布和简化本构关系，采用分层叠加法计算了各种层板组合方式胶合竹木梁的受弯承载力，同时对层板间胶层抗剪强度需求进行了分析。结果表明，在云杉胶合木梁的受拉一侧胶合工程竹板后，胶合竹木梁破坏时的变形能力较相同尺寸的纯云杉胶合木梁有明显提升，提升幅度为64.8%~123.9%；而在云杉胶合木梁的拉压区都胶合工程竹板后，承载能力和变形能力较相同尺寸的纯云杉胶合木梁都有显著提升，承载力提升幅度为63.9%~97.0%，破坏时的变形能力提升幅度为124.8%~167.5%；上部一层和下部两层木板替换成工程竹板后，承载力较纯云杉胶合木梁提高了82.3%，基本接近纯工程竹梁的力学性能，是较优的层板组合方案。

关键词：胶合竹木梁；胶合竹；重组竹；静载试验；受弯承载力；胶层抗剪强度

专家点评

文章通过将竹和木两种材料的优化组合，实现了组合梁性能的提升和材料的优化利用，具有重要的应用价值。总体上文章撰写及研究水平均较高，具有一定的工程参考价值。

7装配式钢管混凝土柱-双钢梁框架节点受力性能试验研究

胡轩¹， 李元齐¹， 贾宝荣²， 郭烽¹

1. 同济大学 建筑工程系

2. 上海市机械施工集团有限公司

摘要：针对一种适合装配式结构的钢管混凝土柱-双钢梁框架体系，对其2个典型平面节点和2个典型空间节点进行单调和循环加载试验，以研究加载模式和节点类型对节点破坏形态、承载力、刚度、延性及耗能能力的影响。结果表明：试件的破坏均发生在梁端，柱与节点域保持完好，满足“强柱弱梁、强节点弱构件”的抗震设计要求；试件的位移延性系数为2.6~3.6，能量耗散系数为1.7~2.2，耗能能力与型钢混凝土节点相当；加载模式(单调或循环)相同而节点类型(平面或空间)不同时，节点性能差异小；加载模式不同而节点类型相同时，节点性能差异大：循环荷载作用下的节点梁端焊缝发生拉裂破坏，位移延性系数较小。该种节点静力性能较好，但从提高抗断裂能力出发，需进一步改进构造，对焊缝分布进行优化设计。

关键词：装配式框架；平面节点；空间节点；单调荷载试验；循环荷载试验；受力性能

8预应力钢绞线超高强混凝土管桩受弯性能研究

陈刚^1,2， 周清晖¹， 徐铨彪²， 龚顺风¹， 肖志斌²， 刘承斌¹

1. 浙江大学 土木工程系

2. 浙江大学建筑设计研究院有限公司

摘要：为解决普通预应力超高强混凝土管桩水平承载力低和变形能力差的问题，提出了预应力钢绞线超高强混凝土管桩。通过3种常用桩型6根试件的足尺受弯性能试验、有限元分析，对比了预应力钢绞线超高强混凝土管桩与普通预应力超高强混凝土管桩在抗裂性能、受弯承载力、变形能力及破坏特征等方面的差异。研究结果表明：以钢绞线替代钢棒作为主筋可以有效提高管桩受弯状态下的变形能力和承载力；预应力钢绞线超高强混凝土管桩均以受压区混凝土压碎破坏，而普通预应力超高强混凝土管桩均以预应力钢棒拉断破坏；所建立的数值模型可以合理预测管桩的受弯性能，模拟得到的桩身裂缝分布与试验结果吻合较好。

关键词：预应力混凝土管桩；钢绞线；钢棒；受弯性能；破坏特征；数值模拟

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