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2024年 第39卷 第10期
2024, 39(10): 1-13.
doi: 10.13206/j.gjgS24070220
摘要
PDF (26214KB)
摘要:
发展风电是实现"双碳"目标的重要途径。与欧洲地区相比,我国风电产业起步较晚,但发展迅速。目前我国风电行业已进入平价上网阶段,并面临大型化发展趋势,对风电机组支撑结构(包括塔筒与基础)的稳定性、安全性、经济性提出了更高要求。在陆上风电机组塔筒方面,全钢结构塔筒和钢-混凝土混合结构塔筒已广泛使用,其中全钢结构塔筒目前的研究主要围绕局部屈曲和结构优化展开,钢-混凝土混合结构塔筒研究的重、难点在接缝和混凝土疲劳设计方面,当前轮毂高度超过140 m的风电机组普遍使用钢-混凝土混合结构塔筒。此外,格构式和桁...
发展风电是实现"双碳"目标的重要途径。与欧洲地区相比,我国风电产业起步较晚,但发展迅速。目前我国风电行业已进入平价上网阶段,并面临大型化发展趋势,对风电机组支撑结构(包括塔筒与基础)的稳定性、安全性、经济性提出了更高要求。在陆上风电机组塔筒方面,全钢结构塔筒和钢-混凝土混合结构塔筒已广泛使用,其中全钢结构塔筒目前的研究主要围绕局部屈曲和结构优化展开,钢-混凝土混合结构塔筒研究的重、难点在接缝和混凝土疲劳设计方面,当前轮毂高度超过140 m的风电机组普遍使用钢-混凝土混合结构塔筒。此外,格构式和桁...
2024, 39(10): 14-20.
doi: 10.13206/j.gjgS24080520
摘要:
预应力钢结构由于受力路径明确合理、刚度大、自身重量较轻以及制作安装方便等显著特点,广泛应用于大型公共建筑的城市基础设施及特种结构中。首先回顾了80多年来预应力钢结构建造技术国内外发展的历史、材料方面等瓶颈难题的突破,标志性的工程及系列标准规程的颁布。面对城镇化发展的新需求,阐述了预应力钢结构服役性能评价方法、在役性能多层次的提升技术等方面的发展和研究现状。最后结合国家科技创新发展战略目标,展望了预应力钢结构未来趋势,重点关注新材料应用、数字化维护、智能建造和智能控制平台。通过回顾分析,旨在为预应...
预应力钢结构由于受力路径明确合理、刚度大、自身重量较轻以及制作安装方便等显著特点,广泛应用于大型公共建筑的城市基础设施及特种结构中。首先回顾了80多年来预应力钢结构建造技术国内外发展的历史、材料方面等瓶颈难题的突破,标志性的工程及系列标准规程的颁布。面对城镇化发展的新需求,阐述了预应力钢结构服役性能评价方法、在役性能多层次的提升技术等方面的发展和研究现状。最后结合国家科技创新发展战略目标,展望了预应力钢结构未来趋势,重点关注新材料应用、数字化维护、智能建造和智能控制平台。通过回顾分析,旨在为预应...
2024, 39(10): 21-31.
doi: 10.13206/j.gjgS24070120
摘要:
为了推动我国耐候钢桥技术进步和发展,梳理了美国、日本、欧洲和我国耐候钢桥技术现状,从工程应用、耐候桥梁钢性能要求、耐候钢桥设计、钢结构连接及管养技术等五方面进行了综述总结。分析表明:耐候钢桥在美、欧被大量应用且反响良好,日本耐候钢桥则经历了从快速发展到2008年左右顶峰后比重逐年下降并趋于稳定的过程。通过多年的工程应用和技术提升,目前各国在耐候钢的母材、设计、连接、管养等方面技术已相对成熟。我国耐候钢桥应用近些年发展势头良好,在公路和铁路桥梁领域涌现出众多工程案例。工程实践表明,耐候钢桥应用效果...
为了推动我国耐候钢桥技术进步和发展,梳理了美国、日本、欧洲和我国耐候钢桥技术现状,从工程应用、耐候桥梁钢性能要求、耐候钢桥设计、钢结构连接及管养技术等五方面进行了综述总结。分析表明:耐候钢桥在美、欧被大量应用且反响良好,日本耐候钢桥则经历了从快速发展到2008年左右顶峰后比重逐年下降并趋于稳定的过程。通过多年的工程应用和技术提升,目前各国在耐候钢的母材、设计、连接、管养等方面技术已相对成熟。我国耐候钢桥应用近些年发展势头良好,在公路和铁路桥梁领域涌现出众多工程案例。工程实践表明,耐候钢桥应用效果...
2024, 39(10): 32-45.
doi: 10.13206/j.gjgS24080521
摘要:
综述了中国空间结构的应用发展与创新。首先,回顾总结了中国空间结构的发展历程。然后,分别论述了空间网格结构、索结构和膜结构的应用发展。在空间网格结构的应用发展中,论述了空间网格结构在大型工程中的应用和铝合金空间网格结构的应用,分别总结了近期空间网格结构在大型体育场馆、文化娱乐和会展建筑、机场航站楼中的典型工程应用,以及近年来铝合金空间网格结构典型工程;在索结构的应用发展中,介绍了近年来索网体系、索穹顶体系、弦支穹顶体系和轮辐式索结构体系在大型体育场馆中的工程实践与创新应用;在膜结构的应用发展中,分...
综述了中国空间结构的应用发展与创新。首先,回顾总结了中国空间结构的发展历程。然后,分别论述了空间网格结构、索结构和膜结构的应用发展。在空间网格结构的应用发展中,论述了空间网格结构在大型工程中的应用和铝合金空间网格结构的应用,分别总结了近期空间网格结构在大型体育场馆、文化娱乐和会展建筑、机场航站楼中的典型工程应用,以及近年来铝合金空间网格结构典型工程;在索结构的应用发展中,介绍了近年来索网体系、索穹顶体系、弦支穹顶体系和轮辐式索结构体系在大型体育场馆中的工程实践与创新应用;在膜结构的应用发展中,分...
2024, 39(10): 46-57.
doi: 10.13206/j.gjgS24081820
摘要:
对钢结构设计领域的现状进行了全面剖析:材料性能因冶金技术进步和新材料涌现而提升,新型钢材的力学、疲劳及抗腐蚀性能增强,加工工艺也更为先进;设计方法借助CAD和有限元分析取得长足进步,智能化设计探索兴起且与BIM技术结合,提升了设计效率和质量;规范标准持续完善,涵盖精细钢材分类,考虑计算力学进展,重视结构耐久性等多个方面;应用领域从传统建筑拓展到桥梁、海洋平台等众多领域;钢结构设计面临复杂受力分析、防火防腐、与其他结构协同,以及可持续发展等挑战。未来,钢结构设计将在材料创新上取得突破,如多相钢研发...
对钢结构设计领域的现状进行了全面剖析:材料性能因冶金技术进步和新材料涌现而提升,新型钢材的力学、疲劳及抗腐蚀性能增强,加工工艺也更为先进;设计方法借助CAD和有限元分析取得长足进步,智能化设计探索兴起且与BIM技术结合,提升了设计效率和质量;规范标准持续完善,涵盖精细钢材分类,考虑计算力学进展,重视结构耐久性等多个方面;应用领域从传统建筑拓展到桥梁、海洋平台等众多领域;钢结构设计面临复杂受力分析、防火防腐、与其他结构协同,以及可持续发展等挑战。未来,钢结构设计将在材料创新上取得突破,如多相钢研发...
2024, 39(10): 58-67.
doi: 10.13206/j.gjgS24090520
摘要:
对我国钢结构规范及标准体系的现状进行了总结,并对国内主要钢结构规范及标准的发展历程和技术内容变迁进行了梳理。我国钢结构标准规范体系的发展历程可分为4个阶段:20世纪50年代参照前苏联钢结构规范的内容制订了我国第一本钢结构设计类规范;60—70年代,结合我国国情和工程经验,对钢结构的设计规范进行了修订,并推出了薄壁型钢结构方面的规范;80—90年代,随着钢结构工程建设的巨大需求,在前期基础上,推出了高层民用建筑、网架结构、网壳结构和门式钢架等方面的相关规范。对钢结构领域重点规范的发展历程进行了总结...
对我国钢结构规范及标准体系的现状进行了总结,并对国内主要钢结构规范及标准的发展历程和技术内容变迁进行了梳理。我国钢结构标准规范体系的发展历程可分为4个阶段:20世纪50年代参照前苏联钢结构规范的内容制订了我国第一本钢结构设计类规范;60—70年代,结合我国国情和工程经验,对钢结构的设计规范进行了修订,并推出了薄壁型钢结构方面的规范;80—90年代,随着钢结构工程建设的巨大需求,在前期基础上,推出了高层民用建筑、网架结构、网壳结构和门式钢架等方面的相关规范。对钢结构领域重点规范的发展历程进行了总结...
2024, 39(10): 68-76.
doi: 10.13206/j.gjgS24080520
摘要:
针对国外空间钢结构的设计与实践,以体育场馆罩棚结构为研究对象,对相关的找形技术进行了综述。首先回顾了近20年重大赛事体育场馆的发展,介绍了体育场罩棚的结构体系。为了解找形技术的发展概况和瓶颈,从基本原理、发展趋势和现有工具三方面对基于物理实验和数值模型的找形方法进行了讨论,并根据1 048篇英文文献和会议论文,对近10年相关研究的发表时间和关键词进行了统计分析,明确了AI技术融合、结构找形等问题。最后,结合找形技术在体育场罩棚结构中的应用案例,梳理了相关技术的不足之处和未来的研究展望。
针对国外空间钢结构的设计与实践,以体育场馆罩棚结构为研究对象,对相关的找形技术进行了综述。首先回顾了近20年重大赛事体育场馆的发展,介绍了体育场罩棚的结构体系。为了解找形技术的发展概况和瓶颈,从基本原理、发展趋势和现有工具三方面对基于物理实验和数值模型的找形方法进行了讨论,并根据1 048篇英文文献和会议论文,对近10年相关研究的发表时间和关键词进行了统计分析,明确了AI技术融合、结构找形等问题。最后,结合找形技术在体育场罩棚结构中的应用案例,梳理了相关技术的不足之处和未来的研究展望。
2024, 39(10): 77-83.
doi: 10.13206/j.gjgS24092801
摘要:
主要分两部分:钢结构理论发展和钢结构教科书演变。第一部分首先对钢结构的计算理论作简要介绍,包括钢结构相关屈曲理论、畸变屈曲理论、大跨空间结构理论、高强高性能钢结构理论和钢结构高等分析理论;然后对钢结构设计方法发展的四个阶段进行简单介绍。第二部分首先结合钢结构教科书60年来的发展变化,分析设计规范和结构性能此消彼长,指出钢结构性能应该在教科书中占主导地位;接下来讨论教材体系,指出按极限状态分章比按构件分章更适合于阐明钢结构的基本性能;最后提出,为了适应创新型人才的培养,钢结构教科书不仅是传授知识的...
主要分两部分:钢结构理论发展和钢结构教科书演变。第一部分首先对钢结构的计算理论作简要介绍,包括钢结构相关屈曲理论、畸变屈曲理论、大跨空间结构理论、高强高性能钢结构理论和钢结构高等分析理论;然后对钢结构设计方法发展的四个阶段进行简单介绍。第二部分首先结合钢结构教科书60年来的发展变化,分析设计规范和结构性能此消彼长,指出钢结构性能应该在教科书中占主导地位;接下来讨论教材体系,指出按极限状态分章比按构件分章更适合于阐明钢结构的基本性能;最后提出,为了适应创新型人才的培养,钢结构教科书不仅是传授知识的...
2024, 39(10): 84-89.
doi: 10.13206/j.gjgS24070921
摘要:
中国抗震设计起步较晚,但在经历了几次重大地震后,通过吸收国外经验和自主研究,逐步建立了完整的抗震设计体系,其中也体现在钢结构领域。目前,我国钢结构抗震设计采用"三水准、两阶段"的设计方法,并已发展出基于性能的抗震设计理念。本文梳理了国内外建筑钢结构抗震设计的历史演进和最新进展,分别从我国钢结构抗震技术的历史发展过程、当前主流技术和对该领域技术的未来展望三个不同角度全面阐述了我国在钢结构抗震设计领域从无到有、从落后到逐步与世界接轨的发展过程。同时对不同时期国外发达国家在相关技术上的主要突破进行了简...
中国抗震设计起步较晚,但在经历了几次重大地震后,通过吸收国外经验和自主研究,逐步建立了完整的抗震设计体系,其中也体现在钢结构领域。目前,我国钢结构抗震设计采用"三水准、两阶段"的设计方法,并已发展出基于性能的抗震设计理念。本文梳理了国内外建筑钢结构抗震设计的历史演进和最新进展,分别从我国钢结构抗震技术的历史发展过程、当前主流技术和对该领域技术的未来展望三个不同角度全面阐述了我国在钢结构抗震设计领域从无到有、从落后到逐步与世界接轨的发展过程。同时对不同时期国外发达国家在相关技术上的主要突破进行了简...
2024, 39(10): 90-96.
doi: 10.13206/j.gjgS24071020
摘要:
近年来,我国建筑钢结构防火技术取得了显著进展。回顾了自20世纪90年代初以来,我国在建筑钢结构抗火性能研究和防火技术领域的主要成就,系统剖析了火灾模拟技术、抗火安全评估技术及防火保护技术的发展历程。首先,介绍了大空间火灾场景中的温度分布及其对钢结构抗火性能的影响,以及火灾数值模拟方法与结构火灾安全评估技术;然后,阐述了基于承载力法和临界温度法的结构耐火承载力验算方法,强调了大跨度钢结构消防安全设计的特殊需求;最后,依托一系列典型钢结构工程防火安全设计案例,介绍了钢结构防火保护技术在实际工程中的应...
近年来,我国建筑钢结构防火技术取得了显著进展。回顾了自20世纪90年代初以来,我国在建筑钢结构抗火性能研究和防火技术领域的主要成就,系统剖析了火灾模拟技术、抗火安全评估技术及防火保护技术的发展历程。首先,介绍了大空间火灾场景中的温度分布及其对钢结构抗火性能的影响,以及火灾数值模拟方法与结构火灾安全评估技术;然后,阐述了基于承载力法和临界温度法的结构耐火承载力验算方法,强调了大跨度钢结构消防安全设计的特殊需求;最后,依托一系列典型钢结构工程防火安全设计案例,介绍了钢结构防火保护技术在实际工程中的应...
2024, 39(10): 97-104.
doi: 10.13206/j.gjgS24071720
摘要:
具有高强度、高延性、高韧性、强可焊性、强耐候性、强抗火性等优越材料性能的高性能结构钢材,在建筑和桥梁钢结构中具有广阔的应用前景。高效和合理应用高性能结构钢材,可以大幅度节省钢材和防护涂装,降低制作加工和运输安装成本,减少焊接工作量和碳排放,从而降低钢结构的全生命周期运维成本。重点讨论了高强度钢材、超高强度钢材、耐火钢材、耐候钢材等高性能结构钢材的发展现状,总结了国内外现行建筑和桥梁钢结构技术标准体系中对应用高强度钢材的相关规定,并结合工程应用案例分析了690 MPa及以上超高强度钢材的优势,提出...
具有高强度、高延性、高韧性、强可焊性、强耐候性、强抗火性等优越材料性能的高性能结构钢材,在建筑和桥梁钢结构中具有广阔的应用前景。高效和合理应用高性能结构钢材,可以大幅度节省钢材和防护涂装,降低制作加工和运输安装成本,减少焊接工作量和碳排放,从而降低钢结构的全生命周期运维成本。重点讨论了高强度钢材、超高强度钢材、耐火钢材、耐候钢材等高性能结构钢材的发展现状,总结了国内外现行建筑和桥梁钢结构技术标准体系中对应用高强度钢材的相关规定,并结合工程应用案例分析了690 MPa及以上超高强度钢材的优势,提出...
2024, 39(10): 105-110.
doi: 10.13206/j.gjgS24070920
摘要:
相较于传统低碳钢,不锈钢具有卓越的耐腐蚀性和良好的力学特性,是一种高性能绿色建筑材料,是解决严苛环境下工程结构安全性和耐久性的重要材料方案。为此,简要介绍了不锈钢材料和产品的类型、特点及在建筑结构中典型应用。研究表明:近年来建筑业对不锈钢需求的不断增长,越来越多企业致力于开发经济、高强型的建筑用不锈钢,不锈钢在建筑结构中的应用逐渐从围护结构拓展到承重结构。通过梳理国内外不锈钢研究现状,对不锈钢材料性能、构件、连接节点、结构、抗震、抗火等研究现状进行了总结。目前对传统不锈钢材料和构件的研究趋于完善...
相较于传统低碳钢,不锈钢具有卓越的耐腐蚀性和良好的力学特性,是一种高性能绿色建筑材料,是解决严苛环境下工程结构安全性和耐久性的重要材料方案。为此,简要介绍了不锈钢材料和产品的类型、特点及在建筑结构中典型应用。研究表明:近年来建筑业对不锈钢需求的不断增长,越来越多企业致力于开发经济、高强型的建筑用不锈钢,不锈钢在建筑结构中的应用逐渐从围护结构拓展到承重结构。通过梳理国内外不锈钢研究现状,对不锈钢材料性能、构件、连接节点、结构、抗震、抗火等研究现状进行了总结。目前对传统不锈钢材料和构件的研究趋于完善...
2024, 39(10): 111-118.
doi: 10.13206/j.gjgS24051601
摘要:
为了研究耐火钢在高温环境下的力学性能,采用高温稳态试验方法进行耐火钢Q235FRB标准件的拉伸试验。基于试验结果,得到了不同温度条件下耐火钢Q235FRB的应力-应变曲线,据此给出了高温下耐火钢各项力学性能参数指标(包括弹性模量、屈服强度、抗拉强度)的折减系数。研究结果表明,耐火钢Q235FRB的强度指标(包括弹性模量、屈服强度、抗拉强度)与温度基本呈负相关关系,并提出了对应计算模型。当温度达到400℃时,强度指标劣化速率加快,温度升至800℃时,强度指标基本为常温性能的10%。耐火钢Q235F...
为了研究耐火钢在高温环境下的力学性能,采用高温稳态试验方法进行耐火钢Q235FRB标准件的拉伸试验。基于试验结果,得到了不同温度条件下耐火钢Q235FRB的应力-应变曲线,据此给出了高温下耐火钢各项力学性能参数指标(包括弹性模量、屈服强度、抗拉强度)的折减系数。研究结果表明,耐火钢Q235FRB的强度指标(包括弹性模量、屈服强度、抗拉强度)与温度基本呈负相关关系,并提出了对应计算模型。当温度达到400℃时,强度指标劣化速率加快,温度升至800℃时,强度指标基本为常温性能的10%。耐火钢Q235F...
2024, 39(10): 119-126.
doi: 10.13206/j.gjgS24052122
摘要:
智能建造是我国当前建筑业转型升级的主要方向,主要是将建筑工业化与人工智能等新一代信息技术相融合,提高建筑业的效率、效益和品质,降低人力投入。建筑工业化的重要特征就是将建筑的构部件在工厂预制,然后到现场用机械设备进行安装。因此,构部件在工厂内的制造,是建筑工业化的核心环节之一;要实现智能建造,就需要实现构部件的智能制造。智能制造在制造业中已发展多年且技术日渐成熟,而智能建造在建筑业中尚处于探索阶段;因此,借鉴制造业的发展成果,在建筑构部件的生产环节引入智能制造技术,是当前我国发展智能建造的重要方向...
智能建造是我国当前建筑业转型升级的主要方向,主要是将建筑工业化与人工智能等新一代信息技术相融合,提高建筑业的效率、效益和品质,降低人力投入。建筑工业化的重要特征就是将建筑的构部件在工厂预制,然后到现场用机械设备进行安装。因此,构部件在工厂内的制造,是建筑工业化的核心环节之一;要实现智能建造,就需要实现构部件的智能制造。智能制造在制造业中已发展多年且技术日渐成熟,而智能建造在建筑业中尚处于探索阶段;因此,借鉴制造业的发展成果,在建筑构部件的生产环节引入智能制造技术,是当前我国发展智能建造的重要方向...
