《建筑钢结构进展》2023年第4期

01     冷弯型钢受压构件几何缺陷研究综述  

摘要： 随着国家乡村振兴战略的实施，农房建设成为美丽乡村建设的重要内容。大力推广绿色装配式冷弯薄壁型钢结构体系，对我国美丽乡村建设及实现“碳达峰碳中和”目标均有助力，冷弯薄壁型钢结构具有自重轻、强度高、装配方便、绿色环保等优势。然而，冷弯型钢受压构件由于其轻质特性，初始几何缺陷对其稳定性影响极大，进而影响整体结构的承载能力，因此国内外学者均对冷弯型钢受压构件的初始几何缺陷进行了相关研究。通过综述缺陷测量技术、缺陷特征分类与分析、几何缺陷仿真及现有数值模拟方法、中美欧规范比较等方面，总结了国内外缺陷已有成果，对国内外多种初始几何缺陷进行了统计与分析，进而对冷弯型钢受压构件几何缺陷研究与随机缺陷分析方法、高精度仿真分析与缺陷下的构件的二阶分析时的承载力设计的发展方向提出了一些见解，希望为绿色装配式冷弯薄壁型钢结构体系的技术发展与设计方法提供一定参考。

关键词： 冷弯型钢受压构件；几何缺陷；稳定性；数据分析；数值模拟；规范比较

02     新型模块装配式灌浆钢梁柱节点  

     滞回性能试验研究  

摘要： 提出一种新型模块装配式灌浆钢梁柱节点，其上、下模块的梁通过螺栓连接，而方钢管柱通过内套承插钢管连接，且钢管柱内壁与承插管外壁设置抗剪键并灌浆。为了研究所提出节点的滞回性能、破坏模式、节点承载力以及节点的转动能力，对2个节点试件进行了低周往复加载试验，结果表明：两试件均发生钢管柱局部屈曲，并最终在梁柱焊接处钢管柱发生开裂；该新型节点的承载力、延性以及耗能能力与比对组未灌浆承插节点基本相同，同时灌浆节点试件的塑性转角满足美国抗震规范的限值要求，表明灌浆节点具有良好的抗震性能。

关键词： 模块装配式；梁柱节点；滞回性能；抗剪键；灌浆

03    风电混合塔筒中空夹层 钢管  

     混凝土转接结构轴压性能试验研究  

摘要： 在风电机组预应力钢-混凝土混合结构塔筒中，转接结构是用于连接上部钢塔段与下部混凝土塔段的过渡结构，其受力复杂，采用传统的钢筋混凝土结构形式容易产生裂缝甚至发生破坏。提出了一种中空夹层钢管混凝土转接结构，并进行了4个中空夹层钢管混凝土转接结构试件及1个钢筋混凝土转接结构对比试件的轴压试验。结合有限元及理论分析揭示了中空夹层钢管混凝土转接结构的承载能力及隔板、栓钉等因素对其受力性能的影响。结果表明：在相同用钢量下，中空夹层钢管混凝土结构形式显著提高了转接结构的承载能力及变形能力；隔板和栓钉的设置增强了钢与混凝土的连接，限制了内外钢板的局部屈曲、延缓了混凝土的压溃，进一步提升了结构的轴压受力性能；其中，栓钉对于增强结构整体性更为有利，使结构延性增加更为显著。

关键词： 中空夹层钢管混凝土；风电混合塔筒；转接结构；轴压试验；受力性能

04     方中空夹层钢管陶瓷再生  

     混凝土柱偏压力学性能研究  

摘要： 为研究粗骨料类型、空心率、长细比和偏心距对方中空夹层钢管陶瓷再生混凝土柱偏压力学性能的影响，进行了16根试件的偏压试验，其中粗骨料类型分别为废弃陶瓷和天然碎石。试验结果表明：所有试件均表现为弹塑性失稳破坏；试件的极限承载力和抗弯刚度随长细比和偏心距的增大而降低，其中中空夹层试件的极限承载力高于实心试件的相应值；陶瓷再生混凝土试件展现出了较好的延性和变形能力，其极限承载力与普通混凝土试件接近。使用有限元软件对试验进行模拟，模拟得到的荷载-跨中挠度曲线整体与试验曲线接近。采用T/CCES 7—2020和DB 36/J001—2007分别对中空夹层试件和实心试件极限承载力进行计算，计算结果接近试验值。

关键词： 方中空夹层钢管混凝土；陶瓷再生混凝土；偏心受压性能；弹塑性失稳破坏；有限元模拟

05     双向耗能钢板-形状记忆合金丝  

     阻尼器性能有限元分析  

摘要： 提出了一种双向耗能钢板-形状记忆合金（SSMA）丝阻尼器，用于解决传统钢板阻尼器塑性变形不可恢复的问题。该阻尼器是一种结合了耗能钢板和超弹性SMA丝的复合阻尼器，结合了两种耗能机制，具有双向耗能能力和可恢复性，其性能优于传统单一类型的钢板阻尼器和SMA丝阻尼器。编写了Ni-Ti超弹性SMA丝的本构关系子程序并将该子程序与ABAQUS软件进行对接；利用ABAQUS有限元软件对未附加SMA丝的钢板阻尼器和SMA丝组分别进行模拟，SMA本构模型为双旗型本构模型；然后，对复合阻尼器SSMA进行模拟分析，深入研究SSMA的力学性能并给出其恢复力模型与设计建议。有限元分析结果表明，复合阻尼器SSMA具有饱满的滞回曲线、良好的耗能能力和良好的可恢复性。

关键词： 复合阻尼器；耗能钢板；超弹性SMA丝；耗能机制；可恢复性；有限元分析；力学性能

06     带肋异形K形相贯节点静力性能研究  

摘要： 首先对带肋异形截面K形相贯焊接节点进行缩尺模型试验，分析了节点在复杂受力工况下的应变发展过程，随后建立并验证了带肋异形K形相贯节点有限元模型。通过有限元计算对比分析了带肋节点和不带肋节点的应力分布、破坏模式和极限承载力，最后计算比较了节点在不同内外加劲厚度条件下的极限承载力。结果表明内、外加劲能够有效降低节点相贯区域应力，带肋节点相贯区达到材料断裂应变而发生破坏，带肋节点的极限承载力为不带肋节点的1.8倍，增大加劲板的厚度也可一定程度增大节点极限承载力。

关键词： K形节点；静力性能；加劲相贯节点；有限元分析；极限承载力

07     偏心钢梁-钢管混凝土柱内  

     加强环式节点受力性能分析  

摘要： 建立了钢管混凝土内加强环式节点的ABAQUS有限元模型，通过参数分析考察了偏心对节点刚度和承载力性能的影响。在刚度方面，分别考察了偏心对节点连接刚度和节点剪切刚度的影响。在节点承载力方面，在有限元分析结果的基础上选取了较为合理的计算理论，并通过理论推导对其进行了考虑偏心影响的计算方法修正，同时在节点偏心的基础上进一步考虑了加强环厚度、加强环宽度、梁轴线夹角和节点区钢管壁厚4个参数的影响，并通过回归分析在计算理论中纳入了影响较大的参数。

关键词： 钢管混凝土；偏心；梁柱节点；内加强环；参数分析；回归分析

08     疲劳荷载特性对8.8级M24  

     高强度螺栓疲劳裂纹扩展机理影响探析  

摘要： 为研究常幅疲劳荷载特性对高强度螺栓疲劳裂纹扩展的影响，针对钢结构端板连接用8.8级M24高强度螺栓在不同应力比/应力幅作用下常幅疲劳试验所得到的24个试件断口形貌进行定量分析，并采用ABAQUS软件数值模拟高强度螺栓应力集中情况，探讨含初始裂纹高强度螺栓裂纹尖端应力强度因子与荷载特性、预制裂纹形状之间的关系。结果表明：在轴向受拉疲劳荷载作用下，螺母与螺栓啮合第1圈螺纹处为疲劳断裂最不利位置；试件断口稳定扩展区面积与应力比/应力幅呈负相关，快速扩展区面积与应力比/应力幅呈正相关；裂纹尖端应力强度因子随应力比/应力幅的增大而增大；预制半椭圆形裂纹短/长轴之比（a/c）越大，应力强度因子扩展有限元（XFEM）解与解析解误差越大。

关键词： 疲劳荷载；应力比；应力幅；高强度螺栓；裂纹扩展机理；扩展有限元（XFEM）；应力强度因子

09     带有残余应力的钢梁内嵌式  

     预应力组合梁抗火性能研究  

摘要： 为研究残余应力对钢梁内嵌式的预应力简支组合梁在火灾效应下的受力性能的影响，通过ABAQUS软件建立钢梁内嵌式的预应力简支钢-混组合梁几何非线性和材料非线性的有限元模型，利用热力-耦合法计算组合梁在高温下的结构响应行为。通过对梁的截面温度、整体挠度和跨中挠度、跨中截面应力分布、拉索应力和塑性变形、梁的整体曲率和跨中曲率等特性在高温下的结构响应进行考察，探究工程应用中常见初始残余应力对组合梁的影响机理。结果表明：残余应力主要是通过影响钢梁的截面模量，进而对钢梁的截面抗弯刚度产生影响，在升温后期或当钢梁开始进入塑性状态时，残余应力的影响逐渐减小。残余应力在钢梁腹板上的分布能较为明显的影响组合梁的承载能力，分布形式不同影响效果也不同。残余应力主要影响了组合梁中钢梁的截面刚度，进而也影响了组合梁的挠度幅度、曲率分布、中和轴高度以及拉索内力变化。

关键词： 组合梁；抗火性能；初始残余应力；预应力；热力-耦合法

10     周边支承钢屋盖滑移施工  

     附加应力与变形控制研究  

摘要： 周边支承钢屋盖采用滑移施工工艺时，由于施工阶段结构支承条件与设计状态不一致，成型后结构的整体变形和杆件附加应力较大。以某体育馆为例，运用有限元软件进行不同滑移施工过程仿真模拟，对比分析边界约束条件、轨道布置、局部回顶等因素对周边支承结构受力成型的影响。发现滑靴处边界约束水平摩擦力和竖向约束刚度对结构整体力学响应影响较弱；设置短滑轨对减小跨中位移作用有限，可一定程度减小杆件附加应力和次桁架安装初始缺陷；采用局部回顶能明显减小结构竖向位移和杆件附加应力，解决支座安装问题；此外，在整个滑移过程中，竖向变形最大位置出现在南侧第1榀滑移单元端部，高附加应力比杆件也呈现由南向北侧拼装平台递减的规律，实际施工中需严密监控第1榀滑移桁架。

关键词： 周边支承钢屋盖；滑移施工；仿真模拟；附加应力；变形控制