带凹角矩形截面高层建筑风荷载体型系数研究

采用CFD技术,对典型带凹角矩形截面高层建筑在群体建筑干扰环境下的平均风荷载进行数值模拟研究。首先对CAARC标准模型进行了数值模拟,以验证本文计算方法及参数设置等的合理性。然后基于两个风向角下的数值模拟结果,分析了该建筑物主塔楼表面上各区域体型系数的分布特征,并与我国荷载规范和文献中风洞试验给出的值进行了比较;同时,还计算了顺风向风荷载。研究发现,迎风侧凹角处的体型系数会出现较大的负值,与规范取值差别较大,这也将使得计算出的结构顺风向风荷载明显降低,造成该结果的主要原因是在迎风侧凹角处产生了较强烈的分离流和漩涡。除了气动外形以外,周边建筑的干扰也会对体型系数分布造成不可忽视的影响。     

考虑施工需求的混凝土结构耐久性定量设计参数协调取值方法

由传统耐久性设计方法所确定的混凝土结构一维和二维扩散区的耐久性定量设计参数取值往往互不相同,导致混凝土的制备和施工浇筑存在困难。鉴于此,提出了考虑施工需求的混凝土结构耐久性定量设计参数的协调取值方法。首先考虑氯离子扩散系数的时变特性,推导了混凝土结构中一维和二维扩散区氯离子浓度分布的时变解析模型;然后分析了混凝土结构角部箍筋弯折对混凝土附加保护层厚度的影响,并依据不同扩散区耐久性定量设计参数的协调一致性要求,建立了箍筋协调弯弧内半径的计算表达式,进而提出了混凝土结构耐久性定量设计参数的协调取值方法,从而满足对于同一截面上具有不同扩散区的构件能够一次性完成混凝土浇筑的施工需求。分析表明,该方法基于箍筋协调弯弧内半径和耐久性定量设计确定混凝土结构的耐久性设计参数取值,使混凝土结构能够在规定的腐蚀环境作用下满足预定的设计使用年限要求,从而克服传统耐久性设计方法所存在的缺陷。     

考虑施工需求的混凝土结构耐久性定量设计参数协调取值方法

由传统耐久性设计方法所确定的混凝土结构一维和二维扩散区的耐久性定量设计参数取值往往互不相同,导致混凝土的制备和施工浇筑存在困难。鉴于此,提出了考虑施工需求的混凝土结构耐久性定量设计参数的协调取值方法。首先考虑氯离子扩散系数的时变特性,推导了混凝土结构中一维和二维扩散区氯离子浓度分布的时变解析模型;然后分析了混凝土结构角部箍筋弯折对混凝土附加保护层厚度的影响,并依据不同扩散区耐久性定量设计参数的协调一致性要求,建立了箍筋协调弯弧内半径的计算表达式,进而提出了混凝土结构耐久性定量设计参数的协调取值方法,从而满足对于同一截面上具有不同扩散区的构件能够一次性完成混凝土浇筑的施工需求。分析表明,该方法基于箍筋协调弯弧内半径和耐久性定量设计确定混凝土结构的耐久性设计参数取值,使混凝土结构能够在规定的腐蚀环境作用下满足预定的设计使用年限要求,从而克服传统耐久性设计方法所存在的缺陷。     

纤维增强复合材料加固结构耐久性研究综述

随着纤维增强复合材料(FRP)在土木工程中应用越来越广泛,其耐久性成为工程应用人员关注的焦点问题。分析了各种环境条件对FRP耐久性的影响,结果表明:温度对FRP材料、FRP与混凝土、FRP与钢粘结界面的耐久性影响不明显;冻融作用对FRP与混凝土粘结界面影响较大;水分对FRP材料和粘结界面均有影响;化学介质对CFRP影响不大,对GFRP以及FRP与粘结界面均有较大影响。建议对FRP材料及粘结界面进行自然劣化与加速劣化对比试验,并提出进行耐久性评价时应根据使用环境不同对评价指标赋予不同的权重。     

FRP耐久性评价方法

随着FRP加固结构的广泛应用,其耐久性问题也日益突出并受到关注。在FRP材料、浸渍树脂及CFRP-混凝土粘结性能的系列耐久性试验的基础上,从理论上提出了一种评价其耐久性的方法。在此评价方法中建立了单一快速试验环境和复合快速试验环境下FRP名义力学性能衰减模型,在分析快速和自然老化试验结果对应关系时提出并计算了单一和复合加速因子。通过名义力学性能平均衰减速率这一指标建立了从未知材料到已知材料的映射,对未知材料进行耐久性评价。     

盐雾环境下氯离子在混凝土中扩散系数的研究

通过综合盐雾腐蚀箱模拟汕头地区大气盐雾环境,采用不同水灰比、不同比例粉煤灰掺合料、不同腐蚀时间的混凝土试件,提出了环境系数与粉煤灰影响系数,对Fick第二扩散定律进行了修正,并对修正后的扩散模型计算进行了简化处理.     

氯盐腐蚀环境下混凝土结构氯离子扩散模型研究

混凝土结构耐久性降低会导致结构失效并带来巨大的经济损失,研究氯离子扩散规律是氯盐腐蚀环境下混凝土结构耐久性评估的关键工作,在Fick第二扩散定律基础上,建立了考虑环境温度、混凝土材料对氯离子结合作用、氯离子扩散系数的时间性、混凝土应力状态和材料劣化效应的氯离子扩散理论模型,通过工程算例对理论模型进行验证,为氯盐腐蚀环境下混凝土结构的耐久性分析提供了理论依据,最后提出进一步研究的方向。     

气动外形对高层建筑风荷载的影响研究

针对我国现行建筑结构荷载规范规定的削角和凹角两种角沿修正形式,进行了7种截面形式高层建筑模型的风洞测压试验。定义角沿修正比为单个角沿沿主轴方向投影长度与全截面在同一方向投影长度之比,分析了角沿修正比对建筑风荷载的影响。试验结果表明:截面采用角沿修正是减小矩形截面建筑顺风向和横风向风荷载的有效方式;截面采用角沿修正比为10%的凹角修正时,建筑顺风向风力系数平均值和均方根值降低最多;截面采用角沿修正比为20%的凹角修正时,横风向风力系数均方根值降低最多;从频域来看,角沿修正对顺风向风力功率谱影响不大,而随着角沿修正比的增大,横风向风力功率谱谱峰对应的折算频率将向高频部分移动。     

浸渍树脂干湿交变试验

随着FRP加固结构的广泛应用,其耐久性问题也日益突出并受到关注。浸渍树脂作为复合材料的原料之一及FRP与结构的粘结材料,其耐久性直接影响FRP加固结构的效果。干湿交变作用是影响树脂耐久性的因素之一。对两种树脂进行干湿交变试验研究,考察浸渍树脂的力学性能随老化时间的变化特性,并对试验结果从宏观角度进行分析。结果表明,两种树脂在同样的干湿交变环境条件下老化,其力学性能随老化时间的变化趋势不同。     

混凝土结构耐久性控制区及设计参数的定量分析

现行规范的混凝土结构耐久性设计方法难以定量分析结构几何参数、环境作用等级、材料性能衰退等因素对结构服役寿命的影响。为此,针对氯化物腐蚀环境,提出了混凝土结构的耐久性控制区,并建立了混凝土结构耐久性设计参数的定量分析方法。首先基于混凝土中氯离子扩散补偿理论和结构几何外形建立混凝土结构的耐久性控制区模型;然后结合Fick第二定律,建立不同扩散维数下混凝土结构的耐久性定量分析模型,据此合理选取耐久性设计参数,并通过定量分析确定其取值。最后结合工程实例和设计规范对比验证了文中方法的有效性和适用性。研究表明,所提方法能够综合考虑混凝土结构几何外形及尺寸、环境作用等级、初始暴露龄期和材料性能衰退等因素对混凝土结构服役寿命的影响,可以有效克服现行规范耐久性设计方法中设计参数重复设置,不能有效反映材料性能衰退和结构几何外形的影响等不足。