期刊,建筑结构学报 2024年卷10期_国家学术搜索

期刊信息/Journal information

建筑结构学报

中国建筑学会

主办单位：中国建筑学会

主　　编：王有为

出版周期：月刊

国际刊号：1000-6869

电子邮箱：ascjgxb@126.com

电　　话：010-58933734 58933573

邮政编码：100835

地　　址：北京三里河路9号

建筑结构学报/Journal Journal of Building StructuresCSCD北大核心CSTPCDEI

查看更多>>本刊办刊宗旨是报道和交流建筑结构领域代表我国学术水平的最新研究成果。所刊登的内容包括建筑结构、抗震防振和地基基础等方面国内重大课题的学术成就，国家重点工程的设计以及实际工程中待解决问题的研究、探讨等。读者对象为相关专业的大专院校师生、科研设计院所的科研设计人员。

正式出版

收录年代

基于MPI与OpenMP混合编程模型的大型工程结构并行Woodbury非线性分析方法

苏璞余丁浩李钢

131-143页

查看更多>>摘要：基于Woodbury公式的非线性分析方法避免了结构非线性分析过程中整体刚度矩阵的反复更新和分解,然而,因局限于单机计算,该方法仅适用于中小规模结构的非线性分析.为此,通过两级稀疏近似策略对基于子结构技术的Woodbury法(简称"子结构Woodbury法")进行改进,结合MPI与OpenMP混合编程模型提出了并行Woodbury非线性分析方法.该方法将整体结构剖分为若干个子结构,其中子结构级别的计算任务通过MPI并行编程模型实现,而每个子结构单元级别的计算任务则嵌套OpenMP并行编程模型完成.所提方法不仅克服了子结构Woodbury法在非线性区域规模较大时变得低效的局限性,也突破了现有Woodbury法的单机性能瓶颈.算例分析结果表明:所提方法能充分利用多个计算节点实现计算效率的大幅提升,其中非线性系数矩阵更新和求解过程降低的计算耗时最为显著,是提升整体分析效率的关键.

关键词：

大型工程结构子结构技术Woodbury公式非线性并行计算

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三维湍流风场中雨滴竖向运动特性及FAST索网结构风雨振响应研究

王成宇李宏男付兴李庆伟...

144-157页

查看更多>>摘要：为了揭示大跨度空间结构在风雨耦合作用下的动力响应特征,研究了三维湍流风场中雨滴竖向速度的变化规律.推导了单雨滴在三维湍流风场中的运动方程,分析雨滴运动轨迹和竖向降落速度.引入了雨滴竖向速度比的概念,并通过构建雨压概率的分布,得到一定置信度下的竖向速度比建议值.基于多元非线性回归分析建立了竖向速度比建议值拟合式,确定雨滴竖向速度的计算方法.考虑雨滴与结构的正面、背面两表面发生碰撞,建立了适用于一般结构的雨荷载计算模型,并开展了 FAST索网结构在风雨联合作用下的响应研究.结果表明:在三维湍流风场中,雨滴的运动行为表现出复杂的非线性特性,且雨滴竖向末速度和经验竖向末速度不再保持一致;在风雨耦合作用下,由雨荷载引起的FAST索网节点平动位移均值占总均值的39.7％,说明雨荷载对大跨度空间柔性结构的动力响应有较大影响.为此,在结构设计中,风雨联合作用对大跨度空间柔性结构的影响不容忽视.

关键词：

FAST索网结构三维湍流风场风驱雨雨滴竖向末速度雨荷载

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基于模拟植物生长算法的B样条蒙皮自由曲面薄壳结构形态优化方法研究

石开荣吉古雪梅姜正荣

158-169页

查看更多>>摘要：为了寻求既满足建筑美学又具有良好受力性能的结构形态,根据模拟植物生长算法(PGSA)基本原理,在生长空间限定与并行搜索的模拟植物生长算法(GSL&PS-PGSA)基础上提出一种变步长并行搜索机制,从而形成生长空间限定与变步长并行搜索的模拟植物生长算法(GSL&VPS-PGSA),并将其引入自由曲面薄壳结构形态优化领域.基于B样条蒙皮法,由若干型值点进行B样条曲线重构,并调整曲线的型值点数、阶次及节点向量,得到具有相同属性的一簇截面控制曲线,再通过蒙皮法将截面曲线拟合为初始自由曲面.以此为基础,以B样条曲线的型值点坐标为设计变量,以结构整体应变能为优化目标,采用GSL&VPS-PGSA优化算法得到造型和受力性能相协同的自由曲面薄壳结构.由方形拱壳及复杂曲面结构算例分析结果表明:B样条蒙皮法通过参数化建模可创建任意形状且光滑的自由曲面,且其型值点、阶次等形状控制参数为进一步的形态优化提供了条件;GSL&VPS-PGSA引入变步长并行搜索机制能较简洁地控制解的精度,并大大提高算法效率,与遗传算法、逆吊法相比,该算法优化效果更具优势;所建立的形态优化方法,能获取以承受薄膜应力为主的合理结构形态,并适用于多变量、复杂约束条件,以及有限元网格划分精细的大规模自由曲面实体结构的形态优化问题.

关键词：

自由曲面薄壳结构B样条蒙皮曲面模拟植物生长算法形态优化

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考虑铸造约束的空间结构节点拓扑优化设计研究

韩文哲王超杜文风余永强...

170-180页

查看更多>>摘要：针对工业化批量生产的高性能可铸造性空间结构节点设计问题,引入集成铸造约束的连续体结构拓扑优化方法,对典型空间结构节点进行了拓扑优化设计研究.建立了多荷载工况下协同考虑铸造约束和材料体积约束的节点域应变能最小化(等价于节点刚度最大化)优化模型,利用阈值投影技术抑制密度过滤导致的大量中间密度单元以改善设计性能,通过MATLAB实现优化程序.以经典3D四耳板空间结构节点为设计对象,进行了有无铸造约束的空间结构节点拓扑优化对比研究,并分析了不同过滤半径、荷载工况、材料体积以及网格密度对节点优化设计的影响规律.研究结果表明:传统优化设计方法不能确保空间结构节点设计满足铸造工艺要求,引入铸造约束是解决这一难题的必要且可行方法;降低过滤半径和提高材料用量将有助于增强节点设计刚度,细化有限元网格能够改善节点设计质量,但将大幅增加计算成本.

关键词：

空间结构节点拓扑优化铸造约束可制造性设计

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共旋坐标系下考虑剪切变形的薄壁钢构件纤维梁单元

白伦华刘耀鹏王涛丁乐扬...

181-192,205页

查看更多>>摘要：为实现复杂薄壁截面钢结构的静力弹塑性高效计算分析,提出一种共旋坐标系下考虑剪切变形的薄壁钢构件纤维梁单元.以中长薄壁构件为研究对象,梁单元的刚度矩阵基于欧拉梁理论推导而得.在该单元中,采用一维薄壁单元模拟薄壁截面,可以提供截面纤维信息,考虑材料非线性的影响,并可计算剪切系数,考虑剪切变形的影响.在求解过程中,使用共旋坐标系法扣除单元节点增量位移的刚体位移部分,以加快收敛速度.同时,还提出了材料非线性的数值调整策略,以提高单轴本构模型应用于考虑剪切变形梁单元中的适用性,并开发了专用的计算程序.对弯梁、坦拱、悬臂梁与柱的算例分析验证了所开发程序应对薄壁构件几何非线性、材料非线性计算的准确性;对带肋薄壁钢构件框架的计算分析则表明,该程序可有效预测复杂薄壁截面结构考虑剪切变形后的非线性响应.

关键词：

薄壁钢构件欧拉梁理论共旋坐标系纤维梁模型薄壁截面模型剪切变形材料非线性

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腹板中心开长圆孔可更换剪切耗能梁段的承载力研究

冯大哲殷占忠吴宏凯任国超...

193-205页

查看更多>>摘要：通过在腹板上开孔削弱耗能梁段截面的抗剪强度,可以达到在不改变梁段端部连接处截面大小的情况下调控梁段受剪承载力的目的.为此,对4个腹板中心开长圆孔的可更换剪切耗能梁段进行了循环加载试验及有限元分析,得到了梁段在剪切荷载作用下的应力分布、破坏模式、滞回性能以及承载力,探讨了水平加劲肋的布置对腹板开口角部局部屈曲的改善情况,研究了孔长变化对设置水平加劲肋的梁段的应力分布及破坏模式的影响,并基于破坏模式给出了该类构件的受剪承载力理论计算式.结果表明:梁段截面的极限塑性转角均超过了 ANSI/AISC 341-16规定的塑性转角限值0.08 rad;无肋梁段最终在开口部位发生剪切屈曲破坏,体现为长圆孔边缘四个圆弧过渡区域形成屈曲拉力带;腹板水平加劲肋的布置可有效抑制长圆孔周边屈曲拉力带的形成,长圆孔宽度方向两侧的腹板均达到了钢材的抗拉强度,梁段的破坏模式表现为开口处的剪切和空腹破坏;设置水平加劲肋的腹板中心开长圆孔剪切耗能梁段比相同开口参数的无肋梁段具有更高的承载力和耗能能力,梁段的受剪承载力随孔长的增加而降低,实现了通过调整孔长控制梁段受剪承载力的目标.采用建议的受剪承载力计算式的计算结果与试验值比值的标准偏差为0.076,变异系数为0.075,可见,该计算式能够提供可靠的受剪承载力预测结果.

关键词：

腹板开长圆孔可更换剪切耗能梁段循环加载试验有限元分析破坏模式受剪承载力

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端板攻丝高强度螺栓连接拉剪复合受力设计方法研究

卢倍嵘刘忠陪舒兴平吕伟荣...

206-216页

查看更多>>摘要：针对端板攻丝高强度螺栓连接复合受力及变形特点,以其端板攻丝和螺栓牙体咬合受力机理为研究对象,分别进行单个螺栓不同拉剪比下连接件单调加载试验及有限元参数分析,研究了攻丝端板厚度、螺栓规格和摩擦面与拉力方向夹角等参数对连接件承载力的影响.试验结果表明:单向受拉时,承载力和变形与传统螺栓连接的基本一致;单向受剪时,M20螺栓攻丝板厚为16 mm时,仍可实现栓杆剪断,而端板攻丝孔内牙体无明显变形且攻丝连接件早期滑移量较小;拉剪复合受力时,随着摩擦面与拉力方向的角度从30°增大到60°,破坏形态由剪切破坏转变为受拉破坏.结合有限元参数分析得到,端板攻丝高强螺栓连接从剪切破坏转变为受拉破坏时,摩擦面与拉力方向的临界角度在45°～52.5°之间.根据试验结果与有限元参数分析分别得到端板攻丝高强度螺栓拉剪复合受力摩擦型连接和承压型连接的承载力设计曲线,结果表明:摩擦型连接可仍按现行规范方法进行承载力计算;对于承压型连接,分别引入端板攻丝高强度螺栓连接单向受拉和单向受剪承载力修正系数,给出了承载力计算式,可为工程设计提供参考.

关键词：

高强度螺栓端板攻丝有限元分析拉剪复合受力设计方法

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高强度环槽铆钉ML40Cr材料单轴拉伸及低周疲劳性能研究

徐菲陆一安周绪红王宇航...

217-228页

查看更多>>摘要：为研究环槽铆钉MLA0Cr材料的轴拉和低周疲劳力学性能,开展了单调拉伸和等幅低周疲劳试验,研究该材料在单调和循环荷载作用下的塑性性能及其力学性能退化规律,通过扫描电子显微镜观察断口微观形貌,揭示了该材料在单调及不同幅值的循环荷载作用下的失效机理.结果表明:环槽铆钉材料轴拉应力-应变曲线无明显屈服平台,具有一定的塑性变形能力,材料具有较好的低周疲劳性能,疲劳软化呈现初始快速软化、平稳软化和后期剧烈软化的三阶段特征.基于试验结果,提出了适用于该材料的修正的Ramberg-Osgood模型,并验证了 Chaboche混合强化本构模型对描述循环荷载作用下铆钉材料塑性性能的适用性,修正的Ramberg-Osgood模型能较为准确地描述环槽铆钉材料的轴拉应力-应变关系.

关键词：

环槽铆钉单调加载循环加载力学性能Ramberg-Osgood模型滞回性能

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玄武岩纤维增强珊瑚骨料混凝土的动态劈拉性能试验研究

傅强王振华薛颖锟牛荻涛...

229-242页

查看更多>>摘要：为研究玄武岩纤维增强珊瑚骨料混凝土(BFCAC)的动态劈拉性能,通过20组100个试件的动态劈拉试验,分析了玄武岩纤维对BFCAC动态劈拉性能的影响机理,建立了动态劈拉强度的统计概率模型.结果表明:随着应变率增大,BFCAC的动态劈拉强度和动态耗能均逐渐增大.当玄武岩纤维掺量分别为0、0.1％、0.2％和0.3％时,随着应变率增大,BFCAC的动态强度增长因子变化范围分别为1.51～2.99、1.74～3.26、2.07～3.45、2.31～3.67,动态耗能增大比例变化范围分别为62.13％～139.39％、73.88％～150.99％、66.15％～162.14％、90.01％～168.11％,表明玄武岩纤维提高了 BFCAC 动态劈拉性能的应变率效应;玄武岩纤维降低了 BFCAC的动态劈拉破坏程度,且其滑移阻抗随着应变率增大而增大,提高了 BFCAC的抗冲击性能.建立的动态劈拉强度统计概率模型可有效表征BFCAC动态劈拉强度的统计分布规律.

关键词：

珊瑚骨料混凝土玄武岩纤维动态劈拉强度应变率效应统计概率模型

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墙趾可更换金属阻尼器力学性能及恢复力模型研究

王威周强权超超李昱...

243-254页

查看更多>>摘要：为减轻剪力墙墙趾处的局部损伤,开发了一种墙趾可更换金属阻尼器.为研究该阻尼器不同波形耗能板厚度、约束板厚度、波形耗能板宽高比对其力学性能的影响,开展了 7个阻尼器试件的拟静力加载试验.研究表明:7个阻尼器试件的滞回曲线稳定且饱满,具有良好的延性和耗能能力;3种设计参数对阻尼器承载能力和耗能性能的影响程度由大到小依次为:波形耗能板厚度、波形耗能板宽高比、约束板厚度.通过理论推导和试验拟合标定了该阻尼器的骨架模型,并结合可考虑基本强度退化、峰值后强度退化以及刚度退化的滞回规则,建立了阻尼器的恢复力模型,该恢复力模型计算结果与试验结果吻合较好.进一步基于该恢复力模型建立了阻尼器的数值模型,该数值模型可较为精准地模拟阻尼器的承载能力与耗能性能.通过对包含该阻尼器的组合剪力墙进行数值模拟,验证了阻尼器数值模型具有良好的适用性.

关键词：

墙趾可更换金属阻尼器波形耗能板恢复力模型力学性能数值模型

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