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2026年 第41卷 第2期
2026, 41(2): 1-9.
doi: 10.13206/j.gjgS25110701
摘要
PDF (2162KB)
摘要:
随着我国钢结构行业向高性能、轻量化、绿色低碳方向发展，高效使用690至960 MPa高强钢的需求与日俱增。为此，中国钢结构协会（CSCS）组织香港理工大学、清华大学等单位编制了团体标准《690至960 MPa高强钢结构设计标准》（简称《钢协团标》），以推动钢结构产业的高质量发展，并填补行业空白，促进高强钢的规范化应用与国际化推广。《钢协团标》集合现时全国钢结构专家在690至960 MPa高强钢方面的最新科研成果、设计方法、施工经验和焊接技术，形成了一部兼具系统性和先进性的设计标准。《钢协团标》借鉴了欧标EN 1993-1和EN 1994-1的设计理念、计算方法及相应表达形式，便于中国工程师熟悉国际通行标准，与国外工程师进行技术沟通与合作，同时有助于国外工程师更容易理解中国标准。这是促进中国标准国际化和中外钢结构工程建设标准互联互通的重要实践案例，为加快国产钢材钢构产品和技术“走出去”、推动“一带一路”国家基础设施建设发挥重要引领作用。重点阐述《钢协团标》制定过程中的几个关键技术，包括国产高强钢材的品质控制、抗震性能化设计、全截面塑性设计等，旨在为研究人员和工程技术人员准确理解并规范运用《钢协团标》提供理论依据与实践参考。
随着我国钢结构行业向高性能、轻量化、绿色低碳方向发展，高效使用690至960 MPa高强钢的需求与日俱增。为此，中国钢结构协会（CSCS）组织香港理工大学、清华大学等单位编制了团体标准《690至960 MPa高强钢结构设计标准》（简称《钢协团标》），以推动钢结构产业的高质量发展，并填补行业空白，促进高强钢的规范化应用与国际化推广。《钢协团标》集合现时全国钢结构专家在690至960 MPa高强钢方面的最新科研成果、设计方法、施工经验和焊接技术，形成了一部兼具系统性和先进性的设计标准。《钢协团标》借鉴了欧标EN 1993-1和EN 1994-1的设计理念、计算方法及相应表达形式，便于中国工程师熟悉国际通行标准，与国外工程师进行技术沟通与合作，同时有助于国外工程师更容易理解中国标准。这是促进中国标准国际化和中外钢结构工程建设标准互联互通的重要实践案例，为加快国产钢材钢构产品和技术“走出去”、推动“一带一路”国家基础设施建设发挥重要引领作用。重点阐述《钢协团标》制定过程中的几个关键技术，包括国产高强钢材的品质控制、抗震性能化设计、全截面塑性设计等，旨在为研究人员和工程技术人员准确理解并规范运用《钢协团标》提供理论依据与实践参考。
2026, 41(2): 10-15.
doi: 10.13206/j.gjgS25050602
摘要:
随着越来越多的国内单位承接国外工程项目，工程人员急需熟悉国外规范。AISC 360-10是美国钢结构设计规范，在钢结构计算方法、稳定验算理论、结构构造要求等方面均与我国的GB 50017—2017《钢结构设计标准》存在明显的差别。针对钢结构构件验算方法，对AISC 360-10和GB 50017—2017进行了系统比较，分别从钢构件抗压、抗弯和抗剪承载力方面分析了AISC 360-10和GB 50017—2017所提供的构件验算方法的区别，并通过典型构件案例，定量分析了两本规范计算得到的结果差异。研究结果可为相关国外钢结构工程的初步判断提供依据，尤其对于采用国内规范进行初步设计的情况，可参考研究结论对最终采用美国规范的设计结果进行初步判断。
随着越来越多的国内单位承接国外工程项目，工程人员急需熟悉国外规范。AISC 360-10是美国钢结构设计规范，在钢结构计算方法、稳定验算理论、结构构造要求等方面均与我国的GB 50017—2017《钢结构设计标准》存在明显的差别。针对钢结构构件验算方法，对AISC 360-10和GB 50017—2017进行了系统比较，分别从钢构件抗压、抗弯和抗剪承载力方面分析了AISC 360-10和GB 50017—2017所提供的构件验算方法的区别，并通过典型构件案例，定量分析了两本规范计算得到的结果差异。研究结果可为相关国外钢结构工程的初步判断提供依据，尤其对于采用国内规范进行初步设计的情况，可参考研究结论对最终采用美国规范的设计结果进行初步判断。
2026, 41(2): 16-23.
doi: 10.13206/j.gjgS25111701
摘要:
许多建筑幕墙因自重较轻导致地震作用较小，对其抗震性能容易被忽视。高延性钢结构损伤控制与韧性提升关键技术大大提升了在强震后钢结构的韧性，进而提升了钢结构建筑幕墙抗震安全基础，对幕墙震后存活率和正常使用的能力提出了新的要求。结合对玻璃幕墙、石材幕墙为代表的脆性幕墙抗震研究现状，解读了高延性钢结构损伤控制与韧性提升关键技术，首次对高延性高韧性钢结构建筑脆性幕墙抗震的巨大优势进行分析。
许多建筑幕墙因自重较轻导致地震作用较小，对其抗震性能容易被忽视。高延性钢结构损伤控制与韧性提升关键技术大大提升了在强震后钢结构的韧性，进而提升了钢结构建筑幕墙抗震安全基础，对幕墙震后存活率和正常使用的能力提出了新的要求。结合对玻璃幕墙、石材幕墙为代表的脆性幕墙抗震研究现状，解读了高延性钢结构损伤控制与韧性提升关键技术，首次对高延性高韧性钢结构建筑脆性幕墙抗震的巨大优势进行分析。
2026, 41(2): 24-30.
doi: 10.13206/j.gjgS24102201
摘要:
热电厂间冷塔下部支撑结构采用钢管混凝土X形柱的形式，这种结构形式因其优良的承载能力和抗震性能，在实际工程中得到了广泛应用。然而，X形柱在中部节点以及上部和下部节点的力学性能，尤其是钢管应力水平与界面滑移问题直接关系到结构的安全性与耐久性。因此，对其节点性能进行深入分析具有重要的理论意义与工程应用价值。基于约束混凝土的塑性-损伤模型和钢材的弹塑性强化模型，采用ABAQUS有限元分析软件建立了钢管混凝土X形柱的三维壳-实体单元精细化计算模型。在建模过程中，细化了节点区域的构造细节，包括内竖隔板、拉筋、外竖隔板和外环板等构件的布置情况。同时，为确保模型的准确性，参考了现有的钢管混凝土X形柱中部节点受力试验数据，通过对比分析验证了模型的可靠性。通过对不同节点构造措施的数值模拟，详细分析了内竖隔板、拉筋、外竖隔板和外环板对钢管混凝土X形柱中部节点的钢管应力水平及界面滑移的影响。研究结果表明：1）钢管混凝土X形柱的中部节点主要承受轴压力，由于其由两个半圆钢管连接且不封闭，导致钢管的应力水平较高。通过布置内竖隔板，可以显著降低钢管的应力水平，增强节点的承载能力，改善中部节点的力学性能。2）在上部和下部节点区域，由于弯矩较大，界面滑移成为主要问题。通过布置拉筋，可有效减少界面滑移，提高节点的整体稳定性，优化节点构造措施是改善钢管混凝土X形柱性能的重要途径。基于约束混凝土塑性-损伤模型和钢材弹塑性强化模型，建立了钢管混凝土X形柱的设计优化模型，为间冷塔支撑结构的安全性与耐久性研究奠定了基础。
热电厂间冷塔下部支撑结构采用钢管混凝土X形柱的形式，这种结构形式因其优良的承载能力和抗震性能，在实际工程中得到了广泛应用。然而，X形柱在中部节点以及上部和下部节点的力学性能，尤其是钢管应力水平与界面滑移问题直接关系到结构的安全性与耐久性。因此，对其节点性能进行深入分析具有重要的理论意义与工程应用价值。基于约束混凝土的塑性-损伤模型和钢材的弹塑性强化模型，采用ABAQUS有限元分析软件建立了钢管混凝土X形柱的三维壳-实体单元精细化计算模型。在建模过程中，细化了节点区域的构造细节，包括内竖隔板、拉筋、外竖隔板和外环板等构件的布置情况。同时，为确保模型的准确性，参考了现有的钢管混凝土X形柱中部节点受力试验数据，通过对比分析验证了模型的可靠性。通过对不同节点构造措施的数值模拟，详细分析了内竖隔板、拉筋、外竖隔板和外环板对钢管混凝土X形柱中部节点的钢管应力水平及界面滑移的影响。研究结果表明：1）钢管混凝土X形柱的中部节点主要承受轴压力，由于其由两个半圆钢管连接且不封闭，导致钢管的应力水平较高。通过布置内竖隔板，可以显著降低钢管的应力水平，增强节点的承载能力，改善中部节点的力学性能。2）在上部和下部节点区域，由于弯矩较大，界面滑移成为主要问题。通过布置拉筋，可有效减少界面滑移，提高节点的整体稳定性，优化节点构造措施是改善钢管混凝土X形柱性能的重要途径。基于约束混凝土塑性-损伤模型和钢材弹塑性强化模型，建立了钢管混凝土X形柱的设计优化模型，为间冷塔支撑结构的安全性与耐久性研究奠定了基础。
2026, 41(2): 31-38.
doi: 10.13206/j.gjgS25021001
摘要:
抗震支吊架与建筑结构本体牢固连接，是一种非常常见的建筑机电设备。除了能起到支撑与固定的作用外，地震发生时还能对管线设备提供必要的保护，有利于减轻地震引起的次生灾害。由于该构件大规模应用时间较短，关于其力学特性及构件行为的研究较为有限，相关机理尚未完全揭示。铰链式抗震连接构件作为建筑抗震支吊架的关键部位，在使用过程中受力集中，且在交变荷载下容易损坏。针对铰链式抗震连接构件的受力特点，对于其力学性能尤其是疲劳性能的研究具有很强的实际意义。为此，根据同种材料和尺寸规格的铰链式抗震连接构件抗拉承载力试验样本，采用数学统计的方法获得了对应置信度下的抗拉承载力数值。根据其抗拉承载力的统计结果，确定了疲劳试验中的升降法应力水平，以升降法测得铰链式抗震连接构件的中值疲劳极限应力。对于其疲劳寿命，则通过成组法分别在不同的应力等级下进行了测定。通过将上述升降法以及成组法中的相关数据点相结合绘出S-N曲线。对抗拉承载力的试验结果进行细致分析解读后发现：由于抗震连接零件2为缺口式结构，应力集中现象极易在受力过程中发生，从而滋生裂纹并迅速扩展，最终导致零件的失效；破坏承载力试验中，在样本置信度为0.9的情况下，破坏荷载的置信区间为31571~39480 N；在置信度为0.95时，对应区间为30718~40333 N；若将疲劳循环周次设定为100万次，其对应的中值疲劳强度为19.56 MPa。最终得出在设计或安装使用情况下，抗震连接构件所受的力值小于2900 N时，整个抗震支吊架结构会有较高的安全性。
抗震支吊架与建筑结构本体牢固连接，是一种非常常见的建筑机电设备。除了能起到支撑与固定的作用外，地震发生时还能对管线设备提供必要的保护，有利于减轻地震引起的次生灾害。由于该构件大规模应用时间较短，关于其力学特性及构件行为的研究较为有限，相关机理尚未完全揭示。铰链式抗震连接构件作为建筑抗震支吊架的关键部位，在使用过程中受力集中，且在交变荷载下容易损坏。针对铰链式抗震连接构件的受力特点，对于其力学性能尤其是疲劳性能的研究具有很强的实际意义。为此，根据同种材料和尺寸规格的铰链式抗震连接构件抗拉承载力试验样本，采用数学统计的方法获得了对应置信度下的抗拉承载力数值。根据其抗拉承载力的统计结果，确定了疲劳试验中的升降法应力水平，以升降法测得铰链式抗震连接构件的中值疲劳极限应力。对于其疲劳寿命，则通过成组法分别在不同的应力等级下进行了测定。通过将上述升降法以及成组法中的相关数据点相结合绘出S-N曲线。对抗拉承载力的试验结果进行细致分析解读后发现：由于抗震连接零件2为缺口式结构，应力集中现象极易在受力过程中发生，从而滋生裂纹并迅速扩展，最终导致零件的失效；破坏承载力试验中，在样本置信度为0.9的情况下，破坏荷载的置信区间为31571~39480 N；在置信度为0.95时，对应区间为30718~40333 N；若将疲劳循环周次设定为100万次，其对应的中值疲劳强度为19.56 MPa。最终得出在设计或安装使用情况下，抗震连接构件所受的力值小于2900 N时，整个抗震支吊架结构会有较高的安全性。
2026, 41(2): 39-48.
doi: 10.13206/j.gjgS25021203
摘要:
脚手架在工程中应用广泛，但因往复使用连接节点产生几何缺陷，导致稳定性降低并引发事故。因此，通过ANSYS有限元软件建立了基于随机缺陷法下的精细化脚手架随机有限元模型，该方法可最大程度贴近实际情况。为此，研究架体各连接节点所存在的缺陷对脚手架整体稳定性的影响，并在此基础上对应用更广泛的包含剪刀撑的承插型脚手架展开研究，揭示剪刀撑的跨数、平面布置形式以及节点密度等因素对其稳定性能的影响规律。结果表明：水平剪刀撑对脚手架稳定性能近乎无影响；当脚手架的节点抗弯刚度较大时，起到支撑作用的因素主要是各节点的承载能力，随着节点抗弯刚度逐渐减小，影响架体稳定性的主要因素为剪刀撑和连墙件的共同作用；斜撑布置形式为2×2或2×4时，节点密度对顶端设置连墙件的脚手架稳定性能的提升效果更加明显；节点抗弯刚度一定时，脚手架斜撑的横纵跨数及节点密度要尽可能大一些，使脚手架稳定性能的提升效果更大。
脚手架在工程中应用广泛，但因往复使用连接节点产生几何缺陷，导致稳定性降低并引发事故。因此，通过ANSYS有限元软件建立了基于随机缺陷法下的精细化脚手架随机有限元模型，该方法可最大程度贴近实际情况。为此，研究架体各连接节点所存在的缺陷对脚手架整体稳定性的影响，并在此基础上对应用更广泛的包含剪刀撑的承插型脚手架展开研究，揭示剪刀撑的跨数、平面布置形式以及节点密度等因素对其稳定性能的影响规律。结果表明：水平剪刀撑对脚手架稳定性能近乎无影响；当脚手架的节点抗弯刚度较大时，起到支撑作用的因素主要是各节点的承载能力，随着节点抗弯刚度逐渐减小，影响架体稳定性的主要因素为剪刀撑和连墙件的共同作用；斜撑布置形式为2×2或2×4时，节点密度对顶端设置连墙件的脚手架稳定性能的提升效果更加明显；节点抗弯刚度一定时，脚手架斜撑的横纵跨数及节点密度要尽可能大一些，使脚手架稳定性能的提升效果更大。
2026, 41(2): 49-59.
doi: 10.13206/j.gjgS25092601
摘要:
通过改进高钒密封索扭绞工艺开发了国产165 mm大直径Z型密封索。为研究该索的受力性能与疲劳耐久性能，对其展开了轴向拉伸、疲劳与盐雾试验，重点分析该索随疲劳周次增加下等效弹性模量变化情况以及最外层索丝与索体应变之比随应力增加的变化规律。结果表明：该165 mm大直径密封索完成了200万次疲劳试验，断丝率满足规范要求，力学性能并未丧失；断丝均分布于首根断丝两侧且断裂点处于深入锚头50~72 mm位置处的外层索丝；密封索初始等效弹性模量107520 MPa，随着疲劳周次增加，等效弹性模量呈先增后降趋势，最外层索丝应变与索体应变逐渐趋于一致；有限元分析结果中不同断丝数量下索丝应力集中位置与试验中观测的断丝分布一致，断丝至一定数量时索丝最大应力趋于稳定，不再随断丝量增多而增大，且发现断丝但未跳丝时，密封索在离断丝点一定距离后能保持全截面传力；盐雾试验中未出现红锈。试验研究表明，该165 mm大直径Z型密封索具有良好的疲劳耐久性以及耐腐蚀性能，同时表现出优秀的力学自适应性以及损伤容限性。
通过改进高钒密封索扭绞工艺开发了国产165 mm大直径Z型密封索。为研究该索的受力性能与疲劳耐久性能，对其展开了轴向拉伸、疲劳与盐雾试验，重点分析该索随疲劳周次增加下等效弹性模量变化情况以及最外层索丝与索体应变之比随应力增加的变化规律。结果表明：该165 mm大直径密封索完成了200万次疲劳试验，断丝率满足规范要求，力学性能并未丧失；断丝均分布于首根断丝两侧且断裂点处于深入锚头50~72 mm位置处的外层索丝；密封索初始等效弹性模量107520 MPa，随着疲劳周次增加，等效弹性模量呈先增后降趋势，最外层索丝应变与索体应变逐渐趋于一致；有限元分析结果中不同断丝数量下索丝应力集中位置与试验中观测的断丝分布一致，断丝至一定数量时索丝最大应力趋于稳定，不再随断丝量增多而增大，且发现断丝但未跳丝时，密封索在离断丝点一定距离后能保持全截面传力；盐雾试验中未出现红锈。试验研究表明，该165 mm大直径Z型密封索具有良好的疲劳耐久性以及耐腐蚀性能，同时表现出优秀的力学自适应性以及损伤容限性。
2026, 41(2): 60-64.
doi: 10.13206/j.gjgS24121125
摘要:
斜撑与梁柱连接节点的设计经常参考标准图集16G519《多、高层民用建筑钢结构节点构造详图》，但相关设计规程并没有对应的计算方法和构造要求，对从斜撑到节点域采用折线形变化的节点，提出了设计计算和构造要求；对该标准图集中广泛采用圆弧过渡的情况，从抗拉等强要求对过渡曲线的形状进行了微分方程求解，发现其确实是一条圆曲线，并得到了应采用的最小半径，依据圆弧对翼缘贡献的抗拉承载力损失不高于3%的要求，提出了对圆弧段是否需要加劲肋的判断条件，当条件不满足时给出了加劲肋间距的计算方法。
斜撑与梁柱连接节点的设计经常参考标准图集16G519《多、高层民用建筑钢结构节点构造详图》，但相关设计规程并没有对应的计算方法和构造要求，对从斜撑到节点域采用折线形变化的节点，提出了设计计算和构造要求；对该标准图集中广泛采用圆弧过渡的情况，从抗拉等强要求对过渡曲线的形状进行了微分方程求解，发现其确实是一条圆曲线，并得到了应采用的最小半径，依据圆弧对翼缘贡献的抗拉承载力损失不高于3%的要求，提出了对圆弧段是否需要加劲肋的判断条件，当条件不满足时给出了加劲肋间距的计算方法。
