建筑科学与技术

混凝土结构耐久性设计方法与寿命预测研究进展

金伟良，吕清芳，赵羽习，等

建筑科学与技术

混凝土结构耐久性设计方法与寿命预测研究进展

金伟良，吕清芳，赵羽习，等

由混凝土结构耐久性定义人手，首先评述现有的混凝土结构耐久性设计方法，提出耐久性设计的发展应结合结构全生命周期成本（SLCC）的理念；其次总结了结构耐久性的评估和寿命预测方法的研究现状，认为耐久性的评估与寿命预测需要研究确立反映结构使用寿命的耐久性指标，并建立基于动态评估方法的寿命评估体系；最后提出上述方面发展领域尚待解决的一些基本问题，包括：界定给定环境和使用要求下的混凝土结构耐久性失效极限状态；确定表征材料与结构耐久特征的指标与参数；建立耐久性动态检测数据分析理论等.

混凝土结构；耐久性；结构全生命周期成本（SLCC）；综述

来源出版物：建筑结构学报，2007，28（1）： 7-13入选年份：2012

扭曲箱形构件的空间坐标表示法

范重，王喆，谭成冬，等

摘要：国家体育场屋盖结构的几何构型非常复杂，立面和肩部构件均为扭曲箱形构件，在设计中采用了三维建模软件CATIA解决复杂建筑结构的空间建模问题.由于扭曲箱形构件在建筑工程中极少应用，传统的制图方式已经无法表达其几何形状，该文提出一种适合于扭曲箱形构件的节点坐标表示法，通过构件棱线上的特征点、端点或与其他构件的交点，采用三次B样条曲线拟合构件的棱线，以获得扭曲箱形构件连续光滑的轮廓线.该文给出了空间坐标法误差控制原则、控制点间距计算方法、曲率突变点的处理方法等.最后，文中给出了施工图表示方法与数据检验的实例.

关键词：国家体育场；扭曲箱形构件；样条插值；误差分析；施工图；CATIA软件

来源出版物：建筑结构学报，2007，28（2）： 87-96入选年份：2012

国家体育场大跨度屋盖结构风振系数研究

田玉基，杨庆山，范重，等

摘要：迄今为止，大跨度屋盖结构的风振系数均为上吸风引起的风振效应，对于某些情况是不安全的.针对国家体育场大跨度屋盖结构自重效应较大的特点，该文提出了大跨度屋盖下压风振系数的定义与合理的取值范围，提出了背景响应和共振响应的振型能量参与系数的计算方法和振型选取方法，利用振型叠加法分析了国家体育场屋盖结构的随机风振响应及风振系数，为国家体育场屋盖结构风振系数的确定提供了科学依据.

关键词：国家体育场；下压风振系数；振型能量参与系数；振型叠加；随机风振响应；位移风振系数

来源出版物：建筑结构学报，2007，28（2）： 26-31，40入选年份：2012

型钢混凝土异形柱抗震性能试验研究

陈宗平，薛建阳，赵鸿铁，等

摘要：对17个型钢混凝土（SRC）异形柱试件采用“建研式”加载装置进行低周反复荷载试验，观察了不同配钢形式的SRC异形柱的受力过程和破坏形态；分析了 SRC异形柱的破坏特点，荷载-位移滞回曲线及骨架曲线、承载力、位移延性、刚度退化和耗能能力等力学性能.试验研究结果表明：SRC异形柱的主要破坏形态是剪切斜压破坏和弯曲型破坏，破坏主要发生在与加载方向平行的柱肢，滞回曲线对称、饱满，试件延性好，极限侧移角大，具有良好的抗震能力，因此，可以推广应用于高抗震设防烈度区的建筑以及高层建筑中.

关键词：型钢混凝土；异形柱；抗震性能；破坏形态

来源出版物：建筑结构学报，2007，28（3）： 53-61入选年份：2012

2008奥运会羽毛球馆大跨度新型弦支穹顶结构体系的优化设计选定

张爱林，葛家琪，刘学春

摘要：简要总结了2008奥运会羽毛球馆的建设背景，落实“绿色奥运，科技奥运，人文奥运”理念的思路和措施，阐述了预应力弦支穹顶结构新体系优化设计及选定过程，概括了本工程在体系优化设计、结构整体稳定分析、张拉施工仿真模拟、结构静力和动力模型试验、结构健康监控等研究工作.该文研究成果直接用于2008奥运会羽毛球馆新型弦支穹顶结构设计和施工，可供今后同类结构的设计、施工参考.

关键词：预应力钢结构；弦支穹顶；模型试验；体系优选

来源出版物：建筑结构学报，2007，28（6）： 1-9入选年份：2012

2008奥运会羽毛球馆新型弦支穹顶预应力大跨度钢结构设计研究

葛家琪，王树，梁海彤，等

摘要：2008奥运会羽毛球馆屋盖钢结构采用弦支穹顶结构体系，由上弦单层网壳、下弦环索与径向拉杆、竖向撑杆组成.在设计中建立屋盖钢结构和下部看台结构整体有限元计算模型进行结构分析.在综合考虑工程的重要性、结构几何力学特点、预应力损失、施工缺陷等多种因素的基础上，对恒荷载、活荷载、雪荷载、风荷载、温度作用、地震作用等工况进行组合，分别进行结构施工阶段及结构使用阶段的内力、变形和体系稳定分析.在大量计算和分析基础上，对结构几何体系和构件进行了优化设计.在设计中运用单元逐次激活技术，模拟预应力张拉施工过程，并考虑施工临时脚手架刚度的影响进行施工模拟分析.对于索撑节点采用三维实体有限元分析方法，运用接触分析技术，计算索撑节点预应力摩擦损失，并结合施工监测，确定预应力损失值；采用非线性弹簧系统，模拟索撑节点预应力损失并研究了其对整体结构的影响.

关键词：弦支穹顶；索撑节点；模拟施工计算；摩擦损失；接触分析；稳定承载力；材料延性

来源出版物：建筑结构学报，2007，28（6）： 10-21，51入选年份：2012

钢筋混凝土框架结构抗倒塌性能的试验研究

易伟建，何庆锋，肖岩

摘要：偶然荷载作用下预知结构的失效机理以及为之提供新的荷载路径是结构抗倒塌设计中很重要的方面.该文提出了一种模拟框架结构倒塌破坏的拟静力试验方法并完成了一榀4跨3层的钢筋混凝土平面框架的倒塌试验.试验中，用机械千斤顶替换底层的中柱以模拟其失效，用电液伺服作动器采用力控制的方式作用在顶层中柱模拟上部结构重力荷载.作动器施加的力通过中柱传递给底层千斤顶，随着千斤顶的逐渐卸载，中柱顶部的作用力通过框架梁传递到两边的柱.在中柱位移456MM时框架梁中钢筋被拉断而倒塌.该文基于试验结果与现象对试验模型框架受力过程进行了分析，并对结构受力机制的转换过程进行了探讨，通过计算得出结论，塑性机构破坏荷载大约为悬索机构破坏荷载的70%，且可用其来预估框架考虑悬索作用的极限承载能力.

关键词：钢筋混凝土框架；连续倒塌；倒塌试验；悬索作用；塑性铰

来源出版物：建筑结构学报，2007，28（5）： 104-109，11入选年份：2012

高温下钢筋混凝土异形柱的试验研究

吴波，徐玉野

摘要：进行了11根钢筋混凝土异形柱和1根钢筋混凝土方形柱在ISO834标准升温过程下的明火试验，分析了轴压比和受火方式对高温下不同截面形状的钢筋混凝土柱的破坏形态、轴向变形，以及耐火极限等的影响.试验结果表明：（1）钢筋混凝土异形柱的耐火性能明显低于方形柱.（2）轴压比对异形柱的耐火极限影响较大.（3）一般而言，十字形柱的耐火性能比T形柱好，T形柱比L形柱好；但当轴压比较大（例如0.55）时，T形柱的耐火性能有可能好于十字形柱.最后，利用三种高温下钢筋混凝土异形柱的数值分析模型对12根试验柱的耐火极限进行了计算，比较了不同模型的模拟效果.

关键词：钢筋混凝土；异形柱；高温；试验；力学性能

来源出版物：建筑结构学报，2007，28（5）： 24-31入选年份：2012

汶川地震建筑震害启示——三水准设防和抗震设计基本要求

王亚勇

摘要：汶川大地震造成大量房屋建筑破坏倒塌，通过对砌体结构和工业厂房、设备及设施的震害调查与分析，对我国《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2001）的三水准设防和抗震设计基本要求进行探讨，分别对比了在遭遇“小震”、“中震”和“大震”情况下，按一定设防烈度设计的房屋建筑的破坏状态，判别是否达到了设防目标.结果表明，在1990年以后设计建造的房屋建筑，基本都能达到三水准抗震设防目标，严重破坏或倒塌的大多是建造年代较早、设计不满足规范要求或施工质量存在问题的建筑.针对抗震设计规范中有关结构整体性、传力路径、地基基础、抗震缝、疏散通道、设备和设施的抗震设计基本要求，对照实际震害情况，包括过去地震震害情况，总结经验教训，提出改进意见.对震前经过加固的建筑物在地震中的表现作了介绍，证明了结构抗震加固的效果和必要性.

关键词：汶川地震；建筑震害；三水准抗震设防；抗震设计基本要求；抗震加固

来源出版物：建筑结构学报，2008，29（4）： 26-33入选年份：2012

CCTV新台址主楼抗震性能研究

郭彦林，霍轶力

摘要：中央电视台新台址主楼建筑造型和结构体系独特，结构动力特性和地震响应异常复杂.该文首先研究了结构的自振特性，研究结果表明，其 1、2阶振型表现为沿两塔楼对角线方向的平动变形，并伴随塔身扭转变形以及大悬臂竖向振动，其 3、5、7阶振型以扭转为主.在自振特性分析的基础上，应用有限元数值方法对结构的小震、中震弹性响应进行了分析.通过对构件承载性能的分析建立了弹塑性计算模型，并应用此模型进行了结构大震弹塑性时程响应和静力弹塑性推覆分析，依据抗震性能指标校核了结构及构件的承载力.基于FNA进行的大震弹塑性时程分析表明，最大层间位移角满足1/50的限值条件.推覆分析分别采用以加速度相关和质量相关的横向力分布模式，正、反向加载进行计算，按照目标位移法和能力谱法确定结构的地震响应以及推覆过程中塑性铰的分布状态.基于三套地震作用参数（《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001），100年使用年限换算设防烈度及地震安评报告）的计算结果，综合评估了结构的地震响应及承载性能.弹性与弹塑性抗震分析结果表明，CCTV主楼能够满足《建筑抗震设计规范》提出的各项抗震设防要求和既定的各项抗震性能指标，具有可靠的抗震承载能力.

关键词：CCTV新台址主楼；悬臂倾斜结构体系；弹塑性分析；快速非线性分析；地震响应

来源出版物：建筑结构学报，2008，29（3）： 10-23入选年份：2012

钢筋混凝土框架变梁中节点抗震性能试验研究

吴涛，邢国华，刘伯权，等

摘要：完成了10个1/3缩尺钢筋混凝上框架变梁中节点试件的低周反复荷载试验，分析了变梁中节点的破坏形态、刚度退化和滞回耗能等力学性能，研究了梁柱尺寸变化、轴压比、配箍率等参数对该类节点抗震性能的影响.研究结果表明：变梁中节点初裂出现在小粱与上柱组成的小核心区，最终破坏区域主要发生在大梁与下柱组成的大核心区；变梁中节点通裂荷载与极限倚载比较接近，变梁中节点大、小梁端滞回曲线差别显著，大梁滞回曲线呈反S形，小梁滞回曲线呈较为饱满的弓形，小梁截面尺寸变化对试件的抗震性能影响显著；变梁中节点的强度衰减、刚度退化明显，耗能能力较差，按常规节点设计构造的变梁中节点不能满足刚性节点的要求.

关键词：框架结构；变梁中节点；拟静力试验；抗震性能；滞回曲线

来源出版物：建筑结构学报，2010，31（10）： 98-106入选年份：2012

深圳大运中心体育场钢屋盖设计难点与分析

刘琼祥，张建军，郭满良，等

摘要：深圳大运中心体育场钢屋盖采用单层折面空间网格结构，最大悬挑跨度68.4 m，用20个球铰支座支撑，具有稳定问题突出、多项技术超规范设计特点.为了结构安全、经济，并具有良好抗风、抗震性能，通过计算分析，研究了结构找形和增设肩谷环梁前后的整体结构动力及静力性能、支座反力等.结果表明：结构体系稳定、安全；悬挑挠度限值的确定经济合理；通过结构找形和增设肩谷环梁，缩短了结构周期、减小了风振效应、增强了结构刚度、提高了抗倾覆能力、减小了支座环向反力、改善了应力集中状况、提高了材料利用率，获得良好的结构性能.

关键词：单层折面空间网格结构；结构设计；有限元分析；增设环梁；结构找形；挠度

来源出版物：建筑结构学报，2011，32（5）： 39-47入选年份：2012

索穹顶结构张拉找形与承载全过程仿真分析

葛家琪，张爱林，刘鑫刚，等

摘要：索穹顶结构的预应力张拉过程是几何体系由机构变成结构的过程.首先，从预应力施工张拉方式实现既定结构成形态、确定结构成形态满足正常使用和安全要求、优化预应力度选定合理结构成形态三个方面，应用重启动计算分析方法，对索穹顶结构进行预应力张拉找形及承载全过程仿真分析.分析表明，采用不同的预应力张拉方式可以达到相同的既定成形态，这为制定预应力张拉施工方案创造了灵活的技术空间.其次，通过对索穹顶结构在不同预应力度下承载全过程仿真分析，得出工程采用的预应力度是安全合理的，并提出结构设计各阶段体系弹塑性性能指标.最后，针对不同跨度索穹顶结构，通过确定结构初始几何形态的初始预应力度P0，以P0为基本模数分析不同预应力度下结构的弹塑性性能，得出索穹顶结构初始预应力为（7.5～10）P0的设计方法.以上研究方法和结论在我国大陆地区首座大跨度索穹顶结构工程-内蒙古伊旗全民健身体育中心工程中实现应用.

关键词：索穹顶结构；仿真分析；张拉找形；结构成形态；变形能力

来源出版物：建筑结构学报，2012，33（4）： 1-11入选年份：2012

基于一致倒塌风险的建筑抗震设计

施炜，叶列平，陆新征

摘要：建筑结构的抗震能力、尤其是抗倒塌能力设计目标应根据其所在场地未来一定设计使用年限内可能遭遇的地震危险性来设定.首先介绍了基于动力增量分析（IDA）的结构倒塌易损性分析方法，随后结合地震危险性分析，分别给出了结构抗倒塌能力和结构所面临地震危险性的概率模型，进而根据结构在未来一定设计使用年限内的倒塌概率，对建筑结构的抗地震倒塌风险进行定量评价，并给出了相应的计算方法.以一座7度抗震设防的RC框架结构为例，计算了该RC框架结构在3个同为7度抗震设防而地震危险性不同地区的地震倒塌风险，指出仅以抗震设防烈度作为建筑结构抗震设计的依据所存在的不足，建议应基于一致倒塌风险进行结构抗震设计，并提出了相关结构抗震设计方法需开展的研究工作.

关键词：建筑结构；地震需求；结构倒塌易损性；地震危险性；一致倒塌风险

来源出版物：建筑结构学报，2012，33（6）： 1-7入选年份：2012

高强度钢材轴心受压构件的受力性能

施刚，王元清，石永久

摘要：介绍了高强度钢材在实际工程中的应用状况，基于高强度钢材焊接截面钢柱轴心受压试验结果，给出了高强度钢材焊接箱形和焊接I形截面的残余应力分布，并结合多个国家的钢结构设计规范对试验结果进行了分析计算、讨论和比较，对高强度钢材焊接截面轴心受压构件整体稳定和局部稳定受力性能进行了研究.研究结果表明，焊接箱形和焊接 I形（绕弱轴，翼缘为焰切边）两种截面（板厚＜40 mm）的高强度钢材（屈服强度690 MPA）轴心受压构件的整体稳定系数高于普通钢材钢构件，可以划分为B类截面；而翼缘的局部稳定性能没有明显提高，翼缘宽厚比限值仍可采用我国现行钢结构规范的规定值.

关键词：钢结构；高强度钢材；轴心受压构件；钢柱；稳定

来源出版物：建筑结构学报，2009，30（2）： 92-97入选年份：2013

框架结构抗地震倒塌能力的研究——汶川地震极震区几个框架结构震害案例分析

叶列平，陆新征，赵世春，等

摘要：介绍了汶川地震中极震区几组相同场地条件下倒塌与未倒塌框架结构的震害案例，并分别采用弹塑性时程分析方法、推覆分析方法和基于IDA的结构倒塌储备系数分析方法，对其中2个典型框架结构的抗地震倒塌能力进行了分析研究.在此基础上，结合国外关于结构抗地震倒塌计算方法及其相关研究，分析了影响结构抗倒塌能力的主要影响因素和评价指标.研究结果表明，保证结构的整体承载力储备和变形能力，增加结构的冗余度和整体性，采取有效措施使结构形成合理的屈服机制，充分利用填充墙使框架结构形成双重抗震防线，可显著提高框架结构的抗倒塌能力.最后提出了结构抗地震倒塌需进一步研究的问题.

关键词：汶川地震；框架结构；倒塌；弹塑性时程分析；结构倒塌储备系数；冗余度；整体性

来源出版物：建筑结构学报，2009，30（6）： 67-76入选年份：2013

汶川地震震害调查与启示

李宏男，肖诗云，霍林生

摘要：结合地震调查结果，介绍并分析了工程地质震害、建筑物震害和生命线工程的震害现象.得到以下主要结论：在强震区对重要建筑应选取合适的建筑结构体系来抵御地震作用；应高度重视建筑结构的抗震概念设计和耗能减震技术的应用：在强地震活动区要对现有房屋进行全面的安全性评定；应加强桥梁结构与公路路基路面的抗震设计和研究工作：应高度重视通讯和供电供水等设施的抗震设计和研究工作，确保震后电力供应和通讯畅通，为抗震救灾工作赢得时间.分析结果可供建筑抗震设计、灾后重建和今后有关规范的修订参考.

关键词：汶川地震；震害调查；工程地质；建筑物；生命线工程

来源出版物：建筑结构学报，2008，29（4）： 10-19入选年份：2013

提高建筑结构抗地震倒塌能力的设计思想与方法

叶列平，曲哲，陆新征，等

摘要：工程结构的抗震能力是社会抗震防灾系统的第一道防线.建筑物的倒塌是造成地震灾害的主要原因.建筑物在地震中的破坏程度，大体决定了震害的严重程度.因此，建筑结构的抗震能力，特别是抗地震倒塌能力，是地震区抗震防灾能力的最重要组成部分.文中运用系统科学的思想，介绍了提高建筑结构整体抗震能力的设计思想，结合汶川地震中建筑震害的教训，重点针对建筑结构抗地震倒塌能力，讨论了建筑结构抗震设计中应注意的问题和改进建议.研究结果表明：建筑结构系统的安全储备分为基本安全储备、整体安全储备与意外安全储备三个层次.结构的整体抗震能力和抗地震倒塌能力取决于整体安全储备和意外安全储备，意外安全储备不足是汶川地震建筑结构震害严重的主要原因.结构系统的意外安全储备主要来自其鲁棒性、整体稳定性和整体牢固性.目前对于结构系统的整体安全储备和意外安全储备的研究很不够，结构设计规范的相关规定和要求也有待进一步完善.

关键词：汶川地震；建筑震害；结构抗震体系；抗倒塌能力；鲁棒性；整体稳定性；整体牢同性

来源出版物：建筑结构学报，2008，29（4）： 42-50入选年份：2013

条石砌筑石墙抗震性能试验研究

郭子雄，柴振岭，胡奕东，等

摘要：为研究条石砌筑石墙的抗震性能及滞回特性，进行了5片干砌甩浆石墙试件的低周水平反复荷载试验.主要研究参数包括砂浆强度和压应力.通过试验研究了干砌甩浆承重石墙的破坏形态、强度、滞回曲线、骨架曲线、变形能力、耗能能力和刚度退化规律.试验结果表明：石墙的最终破坏形态主要受压应力水平的影响；受剪承载力随砂浆强度和压应力水平的提高而增加，但提高压应力水平对石墙受剪承载力的影响更加显著；条石砌筑石墙的滞回曲线呈现饱满的梭形，表现出良好的耗能性能，其与砖砌体等其它砌体结构的滞回环在弹塑性阶段呈现明显的滑移捏缩现象存在明显差异.

关键词：石结构；干砌石墙；拟静力试验；抗震性能；滞回特性

来源出版物：建筑结构学报，2011，32（3）： 57-63入选年份：2013

高轴压比钢骨混凝土剪力墙抗震性能试验研究

钱稼茹，魏勇，赵作周，等

摘要：为研究高轴压比钢骨混凝土剪力墙的抗震性能，完成了6片剪跨比为2.43、轴压比试验值为0.33～0.35的钢筋、钢骨和钢管混凝土剪力墙试件的往复水平力加载试验.试验表明：试件的纵筋和钢骨（钢管）受压屈服先于受拉屈服.试件的破坏形态为底部混凝土压碎剥落，约束边缘构件内的纵筋和钢骨（钢管）压曲，试件丧失竖向承载力.钢骨和钢管提高了试件的正截面承载力，且随位移增大试件能稳定地保持最大承载力.配置工字钢、槽钢和方钢管的试件的极限位移角为 1/73～1/59，与钢筋混凝土试件基本相同；配置圆钢管的试件的极限位移角达 1/44，墙端约束边缘构件配置圆钢管对提高高轴压比剪力墙的变形能力有显著作用.根据试验结果，提出了高轴压比钢骨混凝土剪力墙屈服、承载力极限状态和变形极限状态的截面应变、应力分布，建立了正截面承载力的计算式和顶点水平位移计算式，计算结果与试验结果符合较好.

关键词：钢骨混凝土剪力墙；高轴压比；试验研究；抗震性能；正截面承载力；变形能力

来源出版物：建筑结构学报，2008，29（2）： 43-50入选年份：2013

汶川地震建筑震害启示——抗震概念设计

王亚勇

摘要：汶川大地震造成大量房屋建筑破坏倒塌，通过在地震区对遭受中震、大震作用的砌体结构和钢筋混凝土结构以及非结构构件的震害调查与分析，以典型的结构破坏为例，针对多道抗震防线、强柱弱梁、剪力墙连梁、砌体结构整体性、楼梯间、非结构构件等抗震设计问题，对照《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2001）所规定的抗震概念设计原则进行讨论，总结经验教训，提出改进建议.震害分析结果表明，只要严格按照规范设计，保证施工质量，房屋建筑就能达到“小震不坏，中震可修，大震不倒”的三水准设防目标.

关键词：汶川地震；建筑震害；抗震概念设计

来源出版物：建筑结构学报，2008，29（4）： 20-25入选年份：2013

防屈曲钢板剪力墙滞回性能理论与试验研究

郭彦林，董全利，周明

摘要：提出了一种新型的防屈曲钢板墙用作高层建筑的抗侧力构件.从理论与试验两个方面对防屈曲钢板墙的滞回性能进行研究.其中理论分析主要考察两个不同高厚比的防屈曲钢板墙（Ⅱ型）与普通钢板墙滞回性能的差异；试验研究则主要针对两种高厚比共计 7个不同的试件，考察防屈曲钢板墙（Ⅰ型和Ⅱ型）、组合钢板墙以及普通钢板墙在往复荷载作用下的极限承载力性能、滞回特性、延性以及破坏特征等.通过对比分析，揭示不同类型钢板墙的受力机理与特点，对四种不同类型钢板墙的直观表现与受力性能进行总结与评价.

关键词：抗侧力构件；防屈曲钢板剪力墙；滞回性能

来源出版物：建筑结构学报，2009，30（1）： 31-39，47入选年份：2013