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量子创新研究院巨型钢框架-上部悬挂下部支承结构抗连续倒塌分析

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建筑钢结构进展 2022年第12期24卷 103-116页

作者：王静峰卫晓晓沈奇罕霍永伦合肥工业大学土木与水利工程学院合肥230009 合肥工业大学安徽省先进钢结构技术与产业化协同创新中心合肥230009

中科院量子创新研究院作为国家级量子科学实验室,对国家抢占量子科技国际竞争和未来发展的制高点至关重要。针对量子创新研究院巨型钢框架-上部悬挂下部支承结构体系开展抗连续倒塌分析,对于明确其结构安全,保障量子研究工作的顺利开展... 详细信息

中科院量子创新研究院作为国家级量子科学实验室,对国家抢占量子科技国际竞争和未来发展的制高点至关重要。针对量子创新研究院巨型钢框架-上部悬挂下部支承结构体系开展抗连续倒塌分析,对于明确其结构安全,保障量子研究工作的顺利开展尤为重要。基于拆除构件法以及OpenSees软件,建立了量子创新研究院巨型钢框架-上部悬挂下部支承结构的数值分析模型,通过结构自振周期计算及与框架动力试验对比,验证了模型的准确性。通过考虑桁架层构件应力敏感性特征,合理选取关键构件,对拆除失效工况后的剩余结构进行动力分析,明确了不同工况下结构关键构件的变形和轴力时程曲线,并基于变形与强度破坏准则,对此类巨型钢框架-上部悬挂下部支承结构体系的抗连续倒塌能力进行评估。计算结果表明:量子创新研究院结构冗余度较大,单一构件失效后仍具有较强的抗连续倒塌能力;结构顶部桁架与底部桁架一方作用削弱,另一方作用增强,即采用上部悬挂下部支承形式可以起到双重保险作用。研究成果将为巨型钢框架-上部悬挂下部支承结构的抗连续倒塌分析提供参考依据。

关键词：巨型钢框架-上部悬挂下部支承结构抗连续倒塌拆除构件法有限元分析

椭圆钢管混凝土压弯扭复合受力性能及承载力计算方法研究

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建筑钢结构进展 2022年第9期24卷 45-55页

作者：王静峰陶书庆沈奇罕盛鸣宇合肥工业大学土木与水利工程学院合肥230009 合肥工业大学安徽省先进钢结构技术与产业化协同创新中心合肥230009

为研究椭圆钢管混凝土构件在压弯扭共同作用下的受力性能,基于椭圆钢管核心混凝土等效本构模型,通过ABAQUS有限元软件建立了椭圆钢管混凝土构件在压弯扭复合受力作用下的有限元分析模型,并利用已有的试验数据验证了模型的准确性和可行性... 详细信息

为研究椭圆钢管混凝土构件在压弯扭共同作用下的受力性能,基于椭圆钢管核心混凝土等效本构模型,通过ABAQUS有限元软件建立了椭圆钢管混凝土构件在压弯扭复合受力作用下的有限元分析模型,并利用已有的试验数据验证了模型的准确性和可行性;系统分析了约束效应系数、轴压比、弯矩比和扭矩比等关键参数对其T/Tu-M/Mu曲线、T-θ曲线和破坏模式的影响规律,最终提出了椭圆钢管混凝土构件在压弯扭复合受力作用下的承载力计算公式。研究结果表明:在一定范围内初始轴压比的提升会使构件的抗扭强度与纯扭构件相比有所提升,而当初始轴压比过大则会显著降低构件的抗扭强度;构件初始弯矩比的增加会使其抗扭强度持续降低;在轴力与弯矩的同时作用下,各自效果依然存在。通过提出的承载力简化计算公式的理论计算值与有限元分析结果的对比,表明该公式可用于评估椭圆钢管混凝土构件在压弯扭复合受力下的极限承载力。研究结果将为椭圆钢管混凝土在实际工程中的设计和应用提供科学依据。

关键词：椭圆钢管混凝土复合受力参数分析破坏模式简化计算公式

带球冠形脱空缺陷椭圆钢管混凝土短柱轴压性能与受力机理分析

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建筑钢结构进展 2022年第12期24卷 41-54页

作者：王静峰程安乐沈奇罕李景哲合肥工业大学土木与水利工程学院合肥230009 合肥工业大学安徽土木工程结构与材料省级重点实验室合肥230009 合肥工业大学安徽省先进钢结构技术与产业化协同创新中心合肥230009

椭圆钢管混凝土组合构件因具有良好的套箍约束效果、灵活的主次轴刚度分布以及优越的建筑美学效果,近年来被逐渐应用于大跨空间、重载桥梁等实际工程中。然而由于材料特性、施工工艺和服役环境等因素的影响,钢管混凝土结构可能出现脱空... 详细信息

椭圆钢管混凝土组合构件因具有良好的套箍约束效果、灵活的主次轴刚度分布以及优越的建筑美学效果,近年来被逐渐应用于大跨空间、重载桥梁等实际工程中。然而由于材料特性、施工工艺和服役环境等因素的影响,钢管混凝土结构可能出现脱空缺陷问题,但目前尚未见有关脱空缺陷对椭圆钢管混凝土构件受力性能影响的分析报道。基于带球冠形脱空缺陷椭圆钢管混凝土短柱轴压性能试验,建立了考虑椭圆截面特征和脱空缺陷影响的精细化有限元分析模型。研究了钢材强度、混凝土强度、脱空率、长短轴比和径厚比等诸多因素对其承载力、刚度和延性的影响规律,揭示了球冠形脱空对椭圆钢管混凝土轴压短柱破坏模式、典型荷载-位移曲线、应力-应变分布以及接触应力的影响机制,提出了考虑球冠形脱空影响的椭圆钢管混凝土短柱轴压承载力简化计算公式,并验证了其准确性。研究结果表明,球冠形脱空的出现会显著削弱钢管与混凝土之间的相互作用,进而降低椭圆钢管混凝土短柱的承载力、刚度及延性,且脱空区接触应力的消失可能导致局部钢管率先发生鼓曲凹陷以及脱空区混凝土的脆性破碎。研究结果可为实际工程中带球冠形脱空缺陷椭圆钢管混凝土结构的评估与防治提供科学依据。

关键词：椭圆钢管混凝土球冠形脱空轴压性能接触应力计算公式

HRB635高强箍筋约束高强钢筋混凝土短柱轴压性能试验研究

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建筑结构学报 2024年第10期45卷 97-106页

作者：王静峰高建发刘用沈奇罕崔玉博魏滔锴合肥工业大学土木与水利工程学院安徽合肥230009 合肥工业大学土木工程结构与材料安徽省重点实验室安徽合肥230009 安徽吾兴新材料有限公司安徽合肥230022

为研究高强箍筋约束高强钢筋混凝土短柱的轴压性能及三种材料间的匹配性,进行了11根HRB635高强箍筋约束高强钢筋混凝土短柱的轴压试验,研究了混凝土强度、纵筋强度、体积配箍率等参数对短柱轴压性能的影响规律。结果表明:HRB635高强箍... 详细信息

为研究高强箍筋约束高强钢筋混凝土短柱的轴压性能及三种材料间的匹配性,进行了11根HRB635高强箍筋约束高强钢筋混凝土短柱的轴压试验,研究了混凝土强度、纵筋强度、体积配箍率等参数对短柱轴压性能的影响规律。结果表明:HRB635高强箍筋约束高强钢筋混凝土短柱的轴压承载力和初始刚度主要随高强箍筋体积配箍率以及混凝土强度的增大而提升;高强箍筋在峰值荷载时均未屈服,箍筋强度对轴压承载力影响较小,轴压承载力计算时可不考虑箍筋强度,但其对短柱延性有明显提升;HRB635高强纵筋与C60以下混凝土共同工作时,纵筋在峰值荷载时未进入屈服,材料难以充分利用,因此HRB635高强纵筋应适配C60以上强度等级的混凝土。此外,采用GB 50010-2010《混凝土结构设计规范》与ACI 318-14中钢筋混凝土柱轴压承载力计算式对高强箍筋约束高强钢筋混凝土柱轴压承载力的预测过于保守。收集已有相关试验数据,考虑箍筋和高强纵筋不屈服,修正了钢筋混凝土柱轴压承载力的计算式,计算结果与试验结果较为吻合。

关键词：轴压短柱高强钢筋高强混凝土轴压性能约束效应承载力计算

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椭圆钢管混凝土短柱局部受压性能研究

合肥工业大学学报（自然科学版） 2018年第11期41卷 1524-1530,1557页

作者：王凤芹王静峰沈奇罕合肥工业大学土木与水利工程学院安徽合肥230009 安徽土木工程结构与材料省级实验室安徽合肥230009

文章建立了局部受压作用下椭圆钢管混凝土柱的有限元分析模型,考虑了椭圆截面特征、材料非线性和钢-混凝土复杂接触问题,通过试验验证了有限元分析模型的准确性,研究了局部受压面积、钢材强度、混凝土强度、含钢率、长短轴比、截面面积... 详细信息

文章建立了局部受压作用下椭圆钢管混凝土柱的有限元分析模型,考虑了椭圆截面特征、材料非线性和钢-混凝土复杂接触问题,通过试验验证了有限元分析模型的准确性,研究了局部受压面积、钢材强度、混凝土强度、含钢率、长短轴比、截面面积和垫块形状等参数对椭圆钢管混凝土局部受压承载力的影响,揭示了其工作机理和破坏模式。研究结果表明,椭圆钢管混凝土局部受压承载力随钢材强度、混凝土强度、截面面积及含钢率的增大而增大;其局部受压作用下的破坏模式有柱上部L/4处鼓曲破坏和柱下部L/4处鼓曲破坏2种模式。椭圆钢管混凝土短柱在局部受压作用下的荷载-位移曲线分为弹性阶段、弹塑性阶段、塑性强化阶段及下降段,均与局部受压面积比有关。研究结果可为椭圆钢管混凝土柱设计提供参考。

关键词：椭圆钢管混凝土柱局部受压性能有限元破坏模式工作机理

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弯扭箱形钢构件受拉性能与破坏机理

建筑钢结构进展 2020年第3期22卷 76-82页

作者：吴安旭王静峰余曦张增德沈奇罕合肥工业大学土木与水利工程学院合肥230009 中建三局第二建设工程有限责任公司武汉430074

弯扭箱形钢构件是指在箱形钢构件的基础上,2个端部绕构件轴线发生扭转、沿构件纵向发生弯曲的复杂构件。因优美的建筑造型,弯扭箱形钢构件近年来在国内外的大跨度空间结构中逐步得到应用,然而目前对于弯扭箱形钢构件的受拉性能和破坏机... 详细信息

弯扭箱形钢构件是指在箱形钢构件的基础上,2个端部绕构件轴线发生扭转、沿构件纵向发生弯曲的复杂构件。因优美的建筑造型,弯扭箱形钢构件近年来在国内外的大跨度空间结构中逐步得到应用,然而目前对于弯扭箱形钢构件的受拉性能和破坏机理尚缺乏系统性的研究。利用ABAQUS有限元程序建立了受拉作用下弯扭箱形钢构件的数值分析模型,通过试验验证了计算模型的准确性。研究了钢材强度、弯曲曲率、截面相对扭转角和钢板厚度等参数对弯扭箱形钢构件受拉承载力的影响规律。分析结果表明:随着钢材强度和钢板厚度的增加,弯扭箱形钢构件的屈服受拉承载力明显提高;构件弯曲程度和截面相对扭转角的增大会明显降低其屈服受拉承载力。另外,还分析了弯扭箱形受拉钢构件的破坏模式和受力机理,研究结果可为实际工程中弯扭箱形钢构件的设计和应用提供参考依据。

关键词：弯扭箱形钢构件空间结构数值分析受拉承载力破坏模式

635 MPa级热轧带肋高强钢筋混凝土短柱的偏压性能与承载力计算

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合肥工业大学学报（自然科学版） 2023年第4期46卷 500-511页

作者：林威沈奇罕王静峰王成刚合肥工业大学土木与水利工程学院安徽合肥230009 安徽省先进钢结构技术与产业化协同创新中心安徽合肥230009 土木工程结构与材料安徽省重点实验室安徽合肥230009

为了研究新型635 MPa级热轧带肋高强钢筋应用在主要建筑构件中的力学性能,文章基于635 MPa级热轧带肋高强钢筋混凝土短柱的偏压性能试验,建立其在偏压荷载下的精细化有限元模型,分析偏心率、配筋率、混凝土强度、截面高宽比等关键参数... 详细信息

为了研究新型635 MPa级热轧带肋高强钢筋应用在主要建筑构件中的力学性能,文章基于635 MPa级热轧带肋高强钢筋混凝土短柱的偏压性能试验,建立其在偏压荷载下的精细化有限元模型,分析偏心率、配筋率、混凝土强度、截面高宽比等关键参数对其破坏模式、承载力、延性等力学性能指标的影响规律,得到其在偏压荷载下的全过程受力特征,确定635 MPa级热轧带肋高强钢筋与混凝土强度的匹配特性,揭示试件在2种偏压状态下的内在受力机理,最后提出635 MPa级热轧带肋高强钢筋承载力理论计算方法。研究结果可为新型635 MPa级热轧带肋高强钢筋在实际工程中的设计和应用提供一定的理论依据。

关键词：高强钢筋偏压性能有限元分析破坏形态承载力计算

苏州太平金融高层格构式树形柱轴压试验与数值分析

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建筑钢结构进展 2020年第6期22卷 120-127页

作者：王静峰吴安旭余曦周文武沈奇罕合肥工业大学土木与水利工程学院合肥230009 中建三局第二建设工程有限责任公司武汉430074

为了获悉苏州太平金融高层格构式树形柱的轴压性能和破坏机理,对格构式树形柱缩尺试件展开了轴压试验研究。试验结果表明,格构式树形柱的轴压受力性能良好,试件破坏主要集中在分肢柱弯头处。利用ABAQUS有限元软件建立了格构式树形柱的... 详细信息

为了获悉苏州太平金融高层格构式树形柱的轴压性能和破坏机理,对格构式树形柱缩尺试件展开了轴压试验研究。试验结果表明,格构式树形柱的轴压受力性能良好,试件破坏主要集中在分肢柱弯头处。利用ABAQUS有限元软件建立了格构式树形柱的数值分析模型,通过破坏模式和荷载-位移曲线验证了有限元分析模型的准确性。针对格构式树形柱在较大轴压荷载作用下分肢柱弯头处破坏的情况,提出了提高十字拉结梁高度、设置纵向隔板、填充混凝土等3种构造加强措施,并通过有限元分析验证了其改善效果。研究表明,在分肢柱弯头处提高十字拉结梁的方式可以有效提高格构式树形柱的刚度和轴压极限承载力,显著改善其受力性能,可以在实际工程中推广使用。

关键词：格构式树形柱轴压试验破坏模式数值分析构造加强措施

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吕梁地区早前寒武纪主要地质事件的年代框架

地质学报 2000年第3期74卷 216-223页

作者：耿元生万渝生沈其韩李惠民张如心中国地质科学院地质研究所北京100037 中国地质科学院天津地质矿产研究所 300170 山西省地质研究所太原030006

通过同位素地质年代学研究初步建立的吕梁山地区早前寒武纪主要地质事件的年代格架是:界河口群形成在2600～2400Ma期间。吕梁群近周峪组火山岩形成在2360～2350Ma期间,2124Ma时野鸡山群白龙山组火山岩喷发。赤坚岭杂岩约在2150Ma时侵位... 详细信息

通过同位素地质年代学研究初步建立的吕梁山地区早前寒武纪主要地质事件的年代格架是:界河口群形成在2600～2400Ma期间。吕梁群近周峪组火山岩形成在2360～2350Ma期间,2124Ma时野鸡山群白龙山组火山岩喷发。赤坚岭杂岩约在2150Ma时侵位,随后发生了钾质花岗岩的侵入(2031 Ma左右),界河口群和吕梁山群都受到这次构造热事件的影响。芦芽山紫苏花岗岩在1800Ma左右侵位。

关键词：早前寒武纪同位素年代学地质事件吕梁地区