DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 2. 何谓美好生活 什是美好生活？从古至今无数的思想家都致力于寻求这一问题的答案，不同的思想家给出了不同的回答。在这个价值多元化的时代，通过梳理美好生活的历史发展脉络，以寻求美好生活的本质内涵以及现阶段的时代意蕴，这是实现美好生活必备的前提。 2.1. 美好生活内涵的历史回溯 在中国古代的传统文化当中就蕴含了当时的人们对于美好生活的理解与向往。中国传统文化对于美好生活的理解即表现在人对与本身的道德伦理上的追求，同时还表现在对于外部环境的希冀当中。在《礼记》当中，人们表现出对“天下为公”的和谐社会的向往，儒家则追求“仁”、“义”、“礼”、“智”、“信”的品质与和谐的社会状态。佛家则追求众生平等、慈悲为怀的祥和安宁的净土。而道家的创始人老子则将美好生活描绘为顺其自然、无为而治的社会形态。田园诗派则追求自由恬静、悠然自得和不争名利的生活态度。直到近代的“太平天国”、“三民主义”都寄托着对美好生活的期许与向往。尽管这一系列的思想未能真正的使人们实现美好生活，但是中国古代思想家对美好生活的追寻和探索对于新时代下我们对美好生活的理解仍具有一定的意义。 西方学者对于美好生活同样有过不息的探寻。古希腊苏格拉底认为，以正确的价值观和世界观为引导的生活才是美好的。柏拉图则描绘出“理想国”作为美好生活的政治蓝图。伊壁鸠鲁则提出个人的快乐才是幸福，这也蕴涵了最初的个人主义的美好生活。到了中世纪，现实欧洲世界的苦难使人们对于美好生活的渴求，从现实的“此岸世界”转移到了虚幻的由宗教所创造的“彼岸世界”。到了近代，霍布斯的《利维坦》、卢梭的《社会契约论》以及洛克的《政府论》等著作中都体现了对于“美好生活”的寻求思想。随着欧洲资产阶级上升为统治阶级，无产者被资产家抛弃从而受到了残酷的压迫与剥削，这时出现了一批“空想社会主义者”，他们提出了诸多的空想社会主义学说，试图让人们在他们描绘的“美好生活”中生存。古代和近代西方的这些思想家所描绘的理想的生活对于我们今天探寻美好生活的内涵和标准仍有一定参考价值。 由此可见，无论东方还是西方，对于美好生活都是人们关注和向往的。但他们所提出的关于美好生活的想法和主张，但却未能触及到“美好生活”的真正本质。随着马克思主义的诞生，才有了对于“美好生活”本质进行科学解释的理论基础。 2.2. 美好生活是满足人的自由而全面发展需要的生活 马克思主义哲学将人们对于美好生活的追求从虚无缥缈的精神世界拉回到“尘世”，拉回到人类现实世界和物质生活，创立了唯物史观，实现了哲学史上的革命性变革，人类对于美好生活的理解从此走上了现实主义道路。马克思主义为我们准确理解美好生活的内涵提供了全新的理论指导。马克思主义认为，人的全面发展就是“作为一个完整的人，占有自己的全面的本质” [ 2 ]。人的全面发展是其理论的逻辑起点、核心内容和未来社会的最高价值目标。而人的全面发展和美好生活是具有内在统一性的，美好生活是人的全面发展的前提和根本价值取向；人的全面发展的要求也为美好生活带来了内在规定性。总而言之，人的自由而全面发展的实现过程中包含着对美好生活的追求，美好生活是满足人的自由而全面发展需要的生活。 人的自由而全面的发展需要得以满足的首要因素是高度发达的生产力。生产力是作为生产关系以及全部社会关系的基础因素，“当人们还不能使自己的吃喝住穿在质和量方面得到充分保证的时候，人们就根本不能获得解放” [ 2 ]。生产力发展到一定程度，首先满足人们的基本需要，“才能为一个更高级的、以每一个个人的全面而自由的发展为基本原则的社会形式建立现实基础” [ 3 ]。“美好生活”的内涵同样也包括物质条件和精神条件两个范畴。首先，要发展生产力满足物质前提。当基础的物质需要被满足，才得以有余力去追求精神层面的“美好生活”。所以，物质生活的丰盈以及精神生活的充实是美好生活的应有之义。在新时代背景下，物质生活丰盈的衡量标准应当是更高品质的物质生活及保障全体人民的物质生活；精神生活的充实则应给人正确的指引和精神的寄托。 人的自由而全面发展需要的满足还要求先进的生产关系和社会制度。在资本主义制度下是全然不能达到人的自由而全面发展的状态，只有资本主义制度被消灭、社会主义制度被建立，建构一个“以每个人的全面而自由的发展为基本原则的社会形式” [ 4 ]。才能在这个社会中，“由社会全体成员组成的共同联合体来共同地和有计划地利用生产力……这就是废除私有制的主要结果” [ 5 ]。只有在社会主义制度之下，美好生活的追求和人的全面发展的向往才有实现的保障，才能成为现实。在新时代背景之下，社会主义制度已为现实，但是我国处于社会主义初级阶段的国情不容忽略。因而美好生活应当是通过进一步完善社会主义制度以确保更为和谐的社会生活。
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user: 3. 实现美好生活的价值路径：坚持以人民为中心 实现美好生活首先要明晰美好生活的建设依靠谁、为了谁、由谁享有的原则性问题。中国共产党的群众路线给出了明确的答案：“一切为了人民，一切依靠人民，一切发展成果由人民共享”。人民群众是一切实践活动的主体，是历史的创造者，马克思的以人民为中心的唯物史观在新时代的背景之下可以阐释为人民是美好生活的主体。人民在美好生活中的主体性主要体现在三个方面：人民群众是美好生活的创造主体、人民群众是美好生活的评判主体、人民群众是美好生活的利益主体。美好生活的建设必须遵循以人民为中心的价值原则。 3.1. 美好生活由人民创造：一切依靠人民 美好生活的实现依赖于人民群众的力量。从横向来看，人民群众是物质财富的创造者同时也是精神财富的创造者。从纵向上来看，人民群众是历史车轮的推动者。 “美好生活的需要”是对物质、精神等多方面的需要，而这些需要正是由人民群众自身所创造的。首先，人民群众是物质财富的创造者。“资产阶级在它的不到一百年的阶级统治中所创造的生产力比过去一切时代创造的全部生产力还要多，还要大” [ 2 ]。这规模庞大的生产力根本还是来源于工人的剩余价值，还是由人民所创造出来的。从新中国成立到今天，我国生产力的巨大飞跃也是依靠人民群众所实现的。其次，人民群众也是精神财富的创造者。精神文化的产生发展是以人民群众进行的实践活动为根源的。诸多的科学、文化、艺术等精神财富在实践活动中为人民群众所创造。这些精神财富对于美好生活而言是必不可少的。所以，要使美好生活得以实现，必须在物质财富、精神财富创造过程中最大限度的发挥人民群众的力量。 从中华民族由“站起来”到“富起来”再到“强起来”的奋斗历程中来看，人民群众无疑是当中的决定性的力量。封建阶级、农民阶级和资产阶级发起救亡运动，但是由于他们的阶级局限性以及没有认识到人民群众是历史的创造者这一规律宣告失败。这时中国共产党领导广大人民推翻了“三座大山”，新民主主义革命宣告胜利。历经社会主义改造，继而从广大人民的利益出发走过了改革开放的四十个年头。我国在经济、外交、民生等各个方面都取得了举世瞩目的成就。历史充分证明了人民群众的力量，所以新时代美好生活的建设必须仍要继续“依靠人民”。 所以，在实现“美好生活”的过程当中，必须充分发挥人民的主体性的作用。只有发挥好人民在物质财富、精神财富以及社会变革中的决定性作用，才能更好的实现“美好生活”。 3.2. 美好生活由人民评判：一切为了人民 如何判断美好生活的达成？对这一问题的解答仍然应当回到人民群众中去。习近平总书记始终强调人民的主体地位，并且提出我们党的工作做的是否成功，必须要让万千人民群众来评判，人民是最高裁决者和最终评判者。而人民作出评判的依据则是人民的需要是否真正的得到了满足，人民的“安全感”、“获得感”、“幸福感”是否得到了满足。 首先，要以人民是否满意作为全部工作的标杆。最根本的利益是人民群众的利益，人民群众的需要与美好生活的需要具有一致性。所以评判美好生活的标准可以理解为是否将将人民群众的利益摆在首位，是否真正满足了人民群众的需要 [ 6 ]。这一标准要求处理好执政与为民的关系，“执政”本身不是目的，真正的目的是“为民”。政府要建立群众问责机制，引导广大官员树立“群众标杆”意识。在工作当中多跑基层，多与民众交流并且询问民众的意见，不能把人民群众视为下属，应当视为裁判。多做让人民群众满意的实事，切实做到一切为了人民。 其次，要摸清楚人民群众的真实需要。我国社会的主要矛盾已经转变为人民日益增长的美好生活的需要同不平衡不充分的发展之间的矛盾。这意味着人民群众的需要发生了变化，已经变为一种多层次、宽领域的整体性的需要。这种需要是以物质文化需要为来源的“获得感”需要、以精神文化需要为来源的“幸福感”需要、以生态文明需要为来源的“安全感”需要三者有机构成的整体。 3.3. 美好生活由人民享有：一切发展成果由人民共享 美好生活是由全体人民群众共同享有的美好生活，这充分彰显出社会主义的核心价值诉求，并有利于进一步促进公平正义。所以，在美好生活的实现过程中应当时时刻刻把人民放在第一位，把共享发展的理念贯彻于其中。 一切发展成果由人民共同享有，表明了社会主义的核心价值追求。邓小平指出：“社会主义的本质是解放生产力，发展生产力，消灭剥削，消除两极分化，最终达到共同富裕” [ 7 ]。美好生活应当是包含共同富裕的美好生活，应当是共同富裕的社会主义核心价值追求的时代体现。这也是中国共产党与世界上其他的政党的最本质的区别，是社会主义制度的优越性所在。改革开放的四十年中，我国各领域的发展均实现了历史性的进步，但是其中也所体现出了一些收入分配问题、贫富差距过大的问题、社会正义问题。美好生活应当是对这些社会问题的扬弃，这就要求树立好共享发展的理念。 充分贯彻全民共享、全面共享、共建共享、渐进共享的发展理念是实现人民享有美好生活的重要路径。全民共享是对共享的主体的规定性，共享的主体不是个别的少数人，而是全体人民。全面共享则是指享受发展成果的人群要全面，区域也要全面。共建共享必须坚持每个人即是建设主体同时也是受益主体的统一。渐进共享说明美好生活的建设不是不是一步登天的，而是需要逐渐实现的一个过程。共享发展理念保证了美好生活的受益的主体为全体人民。
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user: 4. 实现美好生活的实践路径：美好生活是奋斗出来的 马克思强调：“全部社会生活在本质上是实践的。” [ 2 ]。实践是连接理论与现实的桥梁，理论不付出实践永远只是理论，唯有通过实践活动才能把理论变为现实。美好生活的实现必须诉诸于具体的实践活动。中国在改革开放四十年来所取得一系列的伟大成就证明只有选择实践这一方式才能通向美好生活。再回看实践本身，人在实践活动中才能体现人的本质，实践活动本身就是一种幸福。 4.1. 实践使美好生活的实现成为可能 实践是人们改造客观世界以满足自身需要的对象性活动。实践的观点贯穿于马克思的整个理论过程之中，马克思认为“以往的哲学家都是在解释世界，而问题在于改变世界。” [ 2 ]。实践是区分马克思主义哲学与其他哲学的最显著的标志。正是由于科学的实践理论的创造，马克思主义哲学有力的批判了唯心主义与旧的唯物主义，随之开辟了新的哲学范式，完成了一场伟大的哲学革命。 马克思认为实践是一种感性的对象性的活动。这种对象性的活动具有客观物质性、主观能动性和社会历史性。首先，“实践把人的目的、理想、知识、能力等本质力量对象化为客观实在，它具有物质的、客观的、感性的性质和形式。” [ 8 ]。通过实践可以把感性的理论的内容转化为客观存在的实体。美好生活不是缥缈的虚无，而是真真切切的生活。实践成为美好生活的从愿景走向客观实在的桥梁。其次，实践具有主观能动性。“动物只是按照它所属的那个种的尺度和需要来构造，而人却懂得按照任何一个种的尺度来进行生产，并且懂得处处都把固有的尺度运用于对象。” [ 8 ]。实践不能被理解为被动的、本能的顺从性的活动，这一活动是具有创造性、精神性的。美好生活需要归根结底是人民的需要，反映的是人们积极改造世界满足自身需要。蕴含着主观能动性的实践活动则满足了这一需求。最后，实践还具有社会历史性。“人们自己创造自己的历史，但是他们并不是漫无目的地创造，也不是在自己已经选定的条件下进行创造，而是从以往承继下来的适当的条件下创造。” [ 8 ]。实践是置于一定的历史与社会的大环境之下的特殊的活动，体现了时代性与历史性。从新中国成立到改革开放、再到进入新时代，人民群众的实践活动不断创造着历史。美好生活成为可能正是依赖于这种具有客观物质性、主观能动性和社会历史性的实践活动。 4.2. 美好生活的实现需要“五位一体”的具体实践 习近平指出：“40年来取得的成就不是天上掉下来的，更不是别人恩赐施舍的，而是全党全国各族人民用勤劳、智慧、勇气干出来的！” [ 9 ]。改革开放四十年来的中国特色社会主义实践使得我党的指导思想从理论走向现实，从理论优势转化为经济、政治等多方面的实际成就。因此，建设美好生活必须要发扬“撸起袖子加油干”的实干精神，把单纯的理论变为实实在在的成就，致力于经济建设、政治建设、文化建设、社会建设、生态建设。 经济建设是美好生活得以实现的物质基础。只有解决了人民的物质需要，人民才会产生对于美好生活的向往。在经济新常态的背景之下，应当牢牢把握住深化经济体制改革、调整产业结构和科技创新三大关键点。首先，深化经济体制改革必须立足于我国的基本国情，深入认识市场和政府的关系问题，完善社会主义市场经济体制。其次，重视产业结构的调整和升级。尽快弥补我国产业结构中暴露出的结构失衡、高耗能产业过多等弊端；加快使工业迈向高端制作业的脚步。最后，增强我国科技实力，以科技创新作为经济发展的带动点 保障人民权利，促进公平正义是实现美好生活的关键一环。如若不能使人民切实感受到权利与公平的保障，必会损害人民建设美好生活的信心。对人民权利的捍卫应当诉诸于制度层面和个人层面。一方面，充分发挥社会主义民主制度优势，进一步加强人民代表大会制度对于人民权利的实现，使人民权利的行使和表达更为通畅。另一方面，强化政府工作人员的公仆意识和人民群众的主人翁精神，让政府工作人员和人民群众都能用好权力。 精神文明建设对于构建美好生活的作用不容忽视。中华民族根植于五千年灿烂文化的土壤，对优秀文化的吸收和传承是建设美好生活的精神财富。优秀文化即能陶冶性情、提高修养，又能增进民族认同。所以应当建立新的文化传播机制，使优秀文化惠及全体人民。与此同时，身处国际化背景之下，应重视文明的交流。 和谐良好的社会环境是实现美好生活的重要支撑。民生社会问题与人民群众息息相关，其直接影响到人民是否幸福、人民的生活是否美好。一方面，要给予民生问题以足够的重视，政府应当加大对于改善民生的资金投入、出台相关的政策支持。另一方面，优先解决民生领域中的重大问题，如贫困问题、教育问题、医疗和养老保障问题等等。只有解决了这些问题，美好生活的实现才有了支撑。 良好的自然环境为美好生活的实现提供生态依托。习近平指出“绿水青山就是金山银山” [ 10 ]。生态文明建设也是一种生产力。生态经济发展这一模式兼顾生态文明建设以及经济建设，实现优势互补。生态经济发展要求统筹更快发展而和绿色发展的发展理念；明确发展本身不是目的，目的是为了人的自由而全面发展；与发展方式而言，要摆脱不顾生态环境的发展，而是要坚持低碳发展、绿色发展和循环发展。 4.3. 美好生活的实现需要努力奋斗 奋斗是与人类本质相一致的、是能够实现自身价值的创造性的实践活动。奋斗本身就是一种幸福。“美好生活不是温室里的生活，不是真空里的生活，风风雨雨就是生活的本身。” [ 11 ]。习近平的“奋斗幸福观”，充分说明了奋斗的涵义与奋斗是美好生活不可缺少的内容。 奋斗是一种创造性的实践劳动。这种创造性是对于受压迫的、机械性的被异化的劳动而言的。在资本主义剥削下的劳动是与人类的本质相异化的劳动，这种劳动是反人性的，更谈不上所谓的幸福。就像马克思所说“他在自己的劳动中不是肯定自己，而是否定自己，不是感到幸福，而是感到不幸，不是自由地发挥自己的体力和智力，而是使自己的肉体受折磨、精神遭摧残。”创造性的实践劳动是消灭了异化的劳动，这种劳动与人类本质相一致，并且充分展现出创造性，进而能够实现人本身的价值。 奋斗是实现自身价值的实践活动。毫无疑问奋斗的目的是走向幸福、建成美好生活，但是奋斗这一过程本身也是具有重要内在价值的。习近平总书记指出，奋斗本身就是一种幸福。只有奋斗的人生才称得上幸福的人生。奋斗作为幸福的一种表现形式启迪人们享受奋斗的过程，在过程中彰显自身价值。只有在奋斗的过程中去体验和感悟幸福，才能更加深入的理解幸福的真谛、才能成为最幸福的人。
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user: 摘 要 基于盲孔法对同种规格的三个焊接空心球节点无缝钢管表面残余应力进行了试验测量，根据Kirsch理论解计算了本次试验选取的应变片的应变释放系数。依据Scara-Mangas经验公式对计算得到的球面径向、环向残余应力进行塑性修正，最终得出钢管焊趾附近以及远离焊趾表面残余应力分布图。探讨了钢管焊趾附近以及远离焊趾表面残余应力对工程领域中节点强度、疲劳的影响。 关键词 :轧制，残余应力，焊接空心球节点，盲孔法 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 空间网格结构因为跨度大、整体性好、自重轻，在工业建筑与公共建筑中得到普遍运用 [ 1 ]。焊接空心球节点是网架结构常用的节点形式之一 [ 2 ]，该节点中钢管通常采用热轧的无缝钢管，而钢材在冶炼、轧制过程中，由于不均匀的冷却过程和组织结构的变化，可能出现较大的残余应力 [ 3 ]。 残余应力是轧件在轧制过程中产生的平衡于其内部的应力。实践证明，残余应力直接影响轧件的疲劳强度、抗应力腐蚀能力、尺寸稳定性和使用寿命 [ 4 ]。同时有研究表明，钢在热轧和冷轧过程中因不均匀塑性变形产生的残余应力最高分别可达到屈服强度的20%和70% [ 5 ] [ 6 ]。目前，型钢等金属材料的残余应力已被大量学者深入研究，但对于焊接空心球节点残余应力测试尚无文献记载。 早在20世纪30年代人们就开始研究各种测试残余应力的方法 [ 7 ]。1934年，小孔释放法测量残余应力由德国学者J. Mathar [ 8 ] 提出，根据钻孔是否钻通，小孔释放法又可分为通孔法和盲孔法。目前半无损的盲孔测量法在工程领域应用较多。之后由Soete和Vancromburgge [ 9 ] 发展完善并形成一种应用电阻应变仪测量的基本方法。残余应力直接由理论推导式得出。本文主要通过盲孔法对焊接空心球节点热轧无缝钢管焊趾附近以及远离焊趾处表面的残余应力进行测量，得到应力分布规律。
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user: 2. 焊接空心球节点设计 焊接空心球节点通常会通过构造设计来避免节点的受压失稳破坏，将节点的破坏形式主要转变成更易控制的强度破坏。而构造设计主要涉及到管径、球径和壁厚等，我国《空间网格结构技术规程》中提出了焊接空心球截面规格尺寸的相关规定。网架和双层网壳的空心球外径和壁厚之比在25~45之间；单层网架取20~35；空心球外径与钢管外径之比在2.4~3.0之间；空心球壁厚与主钢管壁厚之比在1.5~2.0之间；空心球壁厚不宜小于4 mm。因此本文最终取钢管外径为159 mm，壁厚为8 mm，取空心球外径为400 mm，壁厚为10 mm。焊接空心球节点材料均为Q235-B钢材且管–球采用对接焊缝，具体参数见表1，试件图详见图1。 Table 1 The table of cross plate welded hollow spherica 试件编号 试件数量 焊接球规格/mm 管规格/mm 管与球连接方式 KQ6-3 1 Φ 400 × 10 Φ 160 × 10 坡口焊 KQ6-4 1 Φ 400 × 10 160 × 10 坡口焊 KQ6-5 1 Φ 400 × 10 Φ 160 × 10 坡口焊 表1. 十字板焊接空心球节点试件表 图1. 焊接空心球试件(mm)
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user: 3. 焊接空心球节点残余应力测试 本次试验采用盲孔法测量残余应力，试验主要包括应变片的粘贴和钻孔测量两部分内容。试验用到的主要仪器ZS-ⅡA型钻孔装置、CM-1L-10型静态电阻应变仪、万用表等。 3.1. 测点的选择与布置 根据焊接空心球节点球面特性，并充分避免焊缝的影响，测量其残余应力时在钢管焊趾附近以及在焊趾上方400 mm处均匀布置测点，然后在残余应力较大处密布测点，即可得到较为精确的钢管表面残余应力分布曲线。当钻孔深度达到1.2倍孔径时(美国材料试验学会要求1.2 D)，表面应力进一步释放是极小的，所测得的应变值将趋于稳定 [ 10 ]。本次试验沿管面和球面均匀布置8个测点，每个测点盲孔直径为1.5 mm，孔深2 mm。打孔顺序为①→⑤→⑦→③→②→⑥→④→⑧，具体如图2~4所示。 图2. 钢管测点布置实物图 图3. 测点布置俯视图 图4. 测点布置正视图 3.2. 应变片的选择和粘贴 3.2.1. 应变片的选择 本试验选用由宁波江东耀南机电设备有限公司生产的单向电阻应变计BX120-2CA。应变片的相关参数见表2。 Table 2 Strain gauge parameter 应变片类型 电阻值/Ω 灵敏系数 栅长×栅宽/mm 精度等级 三向 119.8 ± 0.1 2.08 ± 1% 2.0 × 1.0 A 表2. 应变片参数 3.2.2. 应变片的粘贴 在本次试验中，测点处残余应力的主应力方向未知，所以应选用三向应变花并按照如图5粘贴。在粘贴时对试件表面进行打磨处理，保证应变花与试件表面接触良好。借助万用表监测应变花与试件表面绝缘后再连接静态电阻应变仪并调零。 图5. 三向应变花示意图 3.3. 测量步骤 盲孔法测量步骤主要由安装钻具对中、钻孔、检测电阻应变仪读数。在测点处稳定固定好钻孔台座，在塞入2 mm厚垫片后打开电钻开始垂直钻孔。待1~2分钟后测读应变仪读数。图6为试验过程。 图6. 试件测点钻孔图
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user: 5. 结论 本文采用盲孔法对焊接空心球节点网架中热轧无缝钢管表面残余应力进行测试研究，得到如下结论： (1) 焊接空心球节点远离焊趾处的残余拉应力值较大，压应力值较小。试验结果中部分测点处残余拉应力达到甚至超过母材屈服强度，最大残余拉应力可达到屈服强度的145.9%，而残余压应力最大才达到屈服强度的52.8%。在残余拉应力较大部位疲劳强度和抗拉强度较低，而焊接空心球节点常用于悬挂吊车的网架结构，并且该结构由于疲劳问题和弦杆受拉破坏问题产生的事故已有大量记载，因此，本研究对焊接空心球节点网架的研究有重要意义。 (2) 焊接空心球节点焊趾处的残余拉压应力值均较大，压应力分布居多。试验结果中部分测点处残余压应力达到甚至超过母材屈服强度，最大残余压应力可达到屈服强度的168.3%，而残余压应力最大可达到屈服强度的131.5%。这也验证了焊缝处残余应力较大的说法，并且较大的残余拉应力将对焊缝处的疲劳问题提供依据，较大压应力有可能引起受剪破坏从而导致起壳和压陷，因此，焊趾处的研究将为焊接空心球节点设计提供重大的参考依据。 (3) 采用盲孔法测量残余应力对工件的损伤较小，并且操作简单，结果较为可靠。
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user: 摘 要 本文提出了冷弯薄壁型钢轻质混凝土组合墙体，该墙体以冷弯薄壁型钢形成的钢骨架作为主要受力构件，外侧固定水泥板或钢网模等免拆模板，其间浇筑混凝土。考虑了组合墙体浇筑不同种类的轻质混凝土(分别为筑粒混凝土和聚苯颗粒混凝土)、型钢骨架是否设置斜撑两种因素，对4个组合墙体进行低周反复加载试验，分析了组合墙体的受力过程和破坏模式，并对组合墙体的滞回性能、骨架曲线、延性、刚度退化等抗震性能指标进行研究。试验结果表明：4个组合墙体的主要破坏形式基本相同，在控制位移较小时，墙体只在角部出现细小裂缝，随着位移的增大，表面的轻质混凝土在沿型钢布置方向处出现细小裂缝，并逐渐沿此方向延伸，直至贯通，最后型钢屈曲，墙体破坏。使用筑粒混凝土和设置斜撑均可以提高组合墙体的抗震性能，但若单独考虑这两种因素时，使用筑粒混凝土对抗震性能的提高效果要好于设置斜撑。 关键词 :冷弯薄壁型钢，轻质混凝土，破坏形态，抗震性能 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 近年来，随着城镇化进程的加快，建筑能耗占我国社会总能耗量的30%以上 [ 1 ]。未来几年，我国住宅建造量继续增加，出于对绿色节能建筑的发展、节能和经济效益的考量，研究学者将科研方向更多的集中于新材料、新结构、新工艺的研究。 冷弯薄壁型钢轻质混凝土组合墙体结构体系采用冷弯薄壁轻型钢和轻质混凝土，组成了一种与传统结构房屋建造方式不同且适用于低层房屋的新型结构体系。该体系以冷弯薄壁型钢形成的钢骨架作为主要受力构件，外侧固定水泥板或钢网模等免拆模板，其间浇筑混凝土，构成墙体和楼板等结构构件 [ 2 ]，骨架表面覆盖的钢网模是由镀锌薄钢板加工成的蛇皮网，该体系具有工业化程度高，能耗低、减少资源浪费和环境污染、自重低等优点。
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user: 2. 试验方案 2.1. 试件设计 本试验采冷弯薄壁型钢，通过规格为ST4.8 × 19的盘头自攻自钻螺钉连接在一起，形成两种不同的墙体钢骨架，外侧固定钢网模，每种形式的钢骨架内浇筑两种不同的轻质混凝土，制成1500 × 1200 × 100的墙体模型，所有组合墙体试件的立柱和上下导轨采用Q235级镀锌钢，其中立柱的规格为C89 × 44.5 × 12 × 1.0 mm，上下导轨的规格为U91 × 40 × 1.0 mm，试件具体尺寸及型钢布置方式如图1所示。 图1. 试件的几何尺寸与构造 2.2. 材料属性 轻质混凝土是由水泥、砂、水和筑粒或聚苯颗粒按照一定的比例配合搅拌而成，制作100 × 100 × 100 mm的立方体试块进行抗压强度试验，其中，筑粒颗粒由北京顺港筑邦环保科技公司生产。轻质混凝土的材料性能见下表1。 Table 1 Slight concrete strengt 类型 编号 容重(kg/m 3 ) 抗压强度(MPa) 抗压强度平均值(MPa) 聚苯颗粒混凝土 J1 400 0.78 0.78 J2 400 0.81 J3 400 0.77 筑粒混凝土 Z1 600 1.12 1.1 Z2 600 1.1 Z3 600 1.08 表1. 轻质混凝土试件强度 组合墙体的立柱、导轨均采用Q235B级镀锌钢材，试验前对钢材进行单向拉伸试验，试验方法参考规范 [ 3 ] 的方法，力学性能见表2。 Table 2 Mechanical properties of cold-formed thin-walled stee 试件种类 试样标号 (MPa) 屈服强度 (MPa) 极限强度 (MPa) 弹性模量(MPa) 冷弯薄壁C型钢 L1 290.08 351.81 1.65 × 10 5 L2 288.21 344.23 1.65 × 10 5 L3 295.25 354.21 1.65 × 10 5 平均值 291.18 350 1.65 × 10 5 表2. 冷弯薄壁型钢力学性能 2.3. 试验装置及加载制度 本试验是在内蒙古工业大学结构实验室完成的，加载装置如图2所示，其中垫块与固定槽钢和固定底槽的连接为焊接，固定槽钢与墙体底部采用钻尾丝连接。 该装置采用的是成都液压伺服加载系统，主要由竖向荷载千斤顶(200 t)、千斤顶与反力横梁之间的滑板、分配梁、反力墙和横向千斤顶(60 t)组成。 水平荷载是由液压伺服加载系统施加荷载，并对墙体施加水平往复荷载。 竖向荷载采用竖向液压千斤顶对墙体施加荷载，千斤顶的中心要，跟墙体中心在一条直线上，保证轴心受压，墙体无附加弯矩。 图2. 低周反复加载装置示意图 本次试验采所施加的竖向荷载由荷载控制，水平荷载由位移控制，这样为了更好地观察试验现象。首先通过荷载控制的加载方式对试件进行竖向加载，加至其轴压力，水平荷载切换到位移控制加载，其具体步骤为下： (1) 试验开始之前，先对墙体的竖向方向进行预加载，加载量为3 KN。 再将墙体水平方向进行预加载，加载量为2 KN。之所以预加载一方面可以检测各测试仪器是否正常工作，另一方面使加载装置与试件各结合部位更加紧密，加载完毕后，将荷载卸载至零，并读取各仪表的初始数据。 (2) 试验开始后，首先对墙体施加竖向荷载10 kN，并在加载过程中保持不变，轴压比为0.1，在水平方向逐级施加往复荷载，用位移控制加载，且每级位移循环两次，然后逐级增大墙体顶部位移，墙顶最大位移(对应位移角)分别为1 (1/1500)、1.25 (1/1200)、1.5 (1/1000)、2 (1/750)、3 (1/500)、4 (1/375)、6 (1/250)、8 (1/187.5)、12 (1/150)、15 (1/100)、20 (1/75)、25 (1/60)、30 (1/50)、37.5 (1/40)当荷载下降到峰值荷载的85%以下时，试验结束加载。此过程注意观察裂缝的出现。 2.4. 测点布置 试验共布置5个位移计，见图3，其中位移计1测量墙体顶部随水平作动器变化的位移；位移计2测量墙体底部水平方向相对于底部固定槽钢的位移；位移计3测量底部固定槽钢相对于加载架的水平位移，位移计4测量底部固定槽钢相对于加载架的竖向位移，位移计5测量墙体平面外位移。 图3. 位移计支设位置图
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user: 3. 试验现象 3.1. Q1的试验现象 Q1的采用聚苯颗粒混凝土，竖其型钢间距为244 mm，无斜撑。在试件受竖向荷载时，Q1试件表面无明显变化。准备施加水平位移，当加载至5 mm第二个循环时，墙体内部聚苯颗粒混凝土受到挤压发出轻微响声，墙体的左上角出现少许裂缝，当加载至10 mm第二个循坏时，墙体发出较大的响声。当加载至12 mm第一个循环时，墙体右下角出现0.4 mm裂缝，随着水平荷载值持续增大，墙体所产生的裂缝持续增多，并沿竖向型钢有大量细小裂缝产生。加载至15 mm第一个循环时，型钢骨架发生倾斜，此时内部轻质混凝土能承受的荷载已大大减小，荷载主要由型钢承受，当加载至18 mm第一个循坏，峰值荷载为21.24 KN，此时可以较明显的看出沿型钢布置出的裂缝，加载至24 mm第二个循环时，荷载为18.24 KN，试件产生剧烈响动，部分混凝土应变片溢出。随着水平位移的变大，墙体背面继续掉渣，有的甚至大区域掉渣，墙体正面右下角的型钢周围的泡沫混凝土碎裂，裂缝愈加明显，裂缝开展就是沿着墙体内部型钢的放置位置开展，期间也有响动产生。当加载至27 mm第二个循坏时，型钢有屈曲，墙体的抗剪承载力急剧下降，试验停止。Q1墙体破坏现象，如图4。 图4. 试件Q1破坏过程 3.2. Q2的试验现象 Q2的采用筑粒混凝土，型钢骨架有斜撑。加载至5 mm第一个循环时，墙体内部发出轻微响声，墙体表面看不出任何变化，加载至8 mm第二个循环时，墙体远离加载一侧的角部出现第一条细小裂缝，加载至12 mm第二个循环时，在第一条裂缝周围又形成许多细小裂缝，在墙体右下角又出现了新的裂缝，同时在沿型钢布置方向上出现了第一条裂缝，加载至15 mm第二个循环时，墙体表面沿型钢骨架布置方向出现的裂缝增多，加载至20 mm第一个时，此时承载力达到最大值为28 KN，沿型钢出裂缝更加明显，基本贯通，此时轻质混凝土和型钢之间的约束力大大减小，主要靠型钢受力，加载至30 mm第二个循环时，此时荷载为24 KN，加载过程中主要表现为位移的增加要比荷载的增加更为明显，且墙体右下角型钢变形明显，承载力急剧下降，试验停止，如图5。 图5. 试件Q2破坏过程 3.3. Q3的试验现象 Q3采用聚苯颗粒混凝土，型钢骨架有斜撑。加载至5 mm第一个循环时，墙体内部发出轻微响声，墙体表面看不出任何变化，加载至8 mm第二个循环时，墙体远离加载一侧的角部出现第一条细小裂缝，加载至12 mm第二个循环时，在第一条裂缝周围又形成许多细小裂缝，在墙体右下角又出现了新的裂缝，同时在沿型钢布置方向上出现了第一条裂缝，加载至15 mm第二个循环时，墙体表面沿型钢骨架布置方向出现的裂缝增多，加载至20 mm第一个时，此时承载力达到最大值为28 KN，沿型钢出裂缝更加明显，基本贯通，此时轻质混凝土和型钢之间的约束力大大减小，主要靠型钢受力，加载至30 mm第二个循环时，此时荷载为24 KN，加载过程中主要表现为位移的增加要比荷载的增加更为明显，且墙体右下角型钢变形明显，承载力急剧下降，试验停止，如图6。 图6. 试件Q3破坏过程 3.4. Q4的试验现象 Q4的采筑粒混凝土，竖向龙骨间距244 mm，无斜撑。其破坏过程和Q1相似，加载至5 mm第一个循环时，在墙体右下角部出现第一条细小裂缝，当加载至8 mm第二个循环时，轻质混凝土与型钢互相挤压，墙体内部发出轻微响声，加载至12 mm第一个循环时，在原来产生裂缝的周围，又产生了新的裂缝，形成区域，同时在沿型钢龙骨布置方向开始出现细小裂缝，加载至15 mm第一个循环时，沿型钢布置方向上的裂缝逐渐增多，墙体内部因为轻质混凝土和型钢的挤压发出较大响声，加载至20 mm第二个循环时，沿型钢龙骨布置方向已形成较明显的裂缝，此时，墙体倾斜较明显，内部轻质混凝土对型钢的约束力较小，裂缝两侧的混凝土凸起，脱落，加载至27 mm时，越来越多的混凝土应变片开始溢出，型钢有屈曲，承载力下降，试验停止，如图7。 图7. 试件Q4破坏过程
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user: 4. 试验结果分析 4.1. 滞回曲线 它可以反映结构或者构件的承载力、滞回耗能能力、刚度退化特征及变形能力等。滞回曲线越饱满，结构或构件的抗震性能越强。 4个试件的墙体顶部位移–荷载滞回曲线如图8所示，试件的滞回环形状随着加载循环的次数的变化而变化，根据滞回环的形状和面积可以反映试件的耗能能力，可以看出其相似之处： 图8. 组合墙体滞回曲线 (1) 前几次加载，控制位移很小，试件未开裂，滞回曲线基本为通过原点直线，卸载时基本无残余变形，所包围的面积也很小，刚度较大，耗能少，组合墙体处于弹性工作阶段； (2) 随着位移的增大，滞回曲线呈现梭形，刚度下降，滞回环的面积逐渐增大，卸载时出现明显的残余变形，耗能能力有所改善； (3) 位移继续增加，此时滞回曲线向弓形发展，滞回环面积继续加大，承载力不断提高，卸载时残余变形明显增加，刚度退化明显，并伴有捏缩； (4) 当试件达到最大荷载后，试件表现出明显的刚度退化和强度退化，捏缩效应更明显，具有良好的耗能能力，滞回曲线基本呈反S形； (5) 随着位移的增加，承载力开始下降，此时滞回曲线开始呈Z形。 但不同的是： (1) 组合墙体Q2的极限承载力明显大于其他三个组合墙体； (2) Q3和Q4的承载力也均大于Q1，组合墙体Q2的滞回曲线相也比其他墙体较为饱满，包围面积更大，表示耗能能力更好； (3) 组合墙体Q1的滞回曲线对比其他三个相对不饱满，包围面积也小，表示耗能能力差； (4) 通过Q2与Q3相比可知，使用筑粒混凝土的墙体要比使用聚苯颗粒混凝土的墙体承载力大的多，塑性变形能力更强，初始刚度也较大，通过Q2与Q4相比，设置斜撑虽然也能提高组合墙体的承载力和变形，但与筑粒混凝土相比对墙体的提高要小的多。 4.2. 骨架曲线 在试件滞回曲线的基础上，将同方向各次加载的峰值点依次相连得到其骨架曲线 [ 4 ]，它反应了试件的刚度、延性，受力和变形的关系，是结构抗震的性能的综合体现。4个试件的骨架曲线如图9所示。 本文参考《建筑抗震试验规程》(JGJ/T101-2015) [ 5 ] 的研究方法，来确定组合墙体的屈服荷载和破坏荷载。 图9. 试件骨架曲线 如图10所示，在骨架曲线中，通过原点做曲线的切线，即可求出骨架曲线的屈服点、极限点和破坏点。其中切线与最高荷载点的水平线相交点的位移定义为结构的屈服位移Δ y ，与之对应为屈服荷载P y ，而破坏荷载P f = 0.85 P m 。 表3给出了各模型的P − Δ骨架曲线的特征值。 图10. 骨架曲线的特征点 Table 3 Feature points of skeleton curv 试件编号 初始刚度 (KN/mm) 屈服点 极限点 破坏点 Δ y /mm P y /KN Δ m /mm P m /KN Δ f /mm P f /KN Q1 2.9 7.3 13 18 21.24 24 18.24 Q2 3.6 9.14 21.82 24 32.64 35 27.3 Q3 3.1 8.12 15.67 21 25.2 27 21.33 Q4 3.3 8.6 16.2 22 28.38 31 24 表3. 骨架曲线的特征点 从骨架曲线和表3中可以得出以下结论： (1) Q1的承载力、弹塑性最大位移和小于其他试件，抗震性能较差，初始刚度仅为2.9，相比其他3个墙体的屈服位移和屈服荷载最小。 (2) Q2初始刚度在3.6，是4个组合墙体中初始刚度最大的试件，屈服荷载和屈服位移均大于其他3个试件，表示使用筑粒混凝土和设置斜撑不会使墙体过早屈服。 (3) 由组合墙体Q2和Q1相比，表示同时使用筑粒混凝土和设置斜撑可以使组合墙体极限承载力提高53%，极限位移提高45%； (4) 由组合墙体Q2和Q3相比可知，在同时设置斜撑时，筑粒混凝土相比聚苯颗粒混凝土可以使组合墙体的极限承载力可以提高30%，极限位移提高30%； (5) 由组合墙体Q2和Q4相比可知，同时使用筑粒混凝土时，设置斜撑可以使组合墙体极限承载力提高15%，极限位移提高16%； (6) 由组合墙体Q3和Q1相比，在同时使用聚苯颗粒混凝土的情况下，设置斜撑可以使组合墙体的极限承载力提高18%，极限位移提高16%； (7) Q4和Q1相比，在型钢全为竖向排列的情况下，不设斜撑，使用筑粒混凝土相比聚苯颗粒混凝土，可以使组合墙体的承载力提高33%，极限位移提高25%。 综合来看，引起4个墙体之间的差异主要是轻质混凝土的种类不同和型钢骨架的形式不同，使用筑粒混凝土和设置斜撑，都会提高组合墙体的抗侧刚度、承载力和极限位移，这是因为筑粒混凝土的力学性能要优于聚苯颗粒混凝土，有斜撑的型钢骨架相对于无斜撑的可以抵抗一部分水平力，但如果单独考虑这两种因素，用筑粒混凝土代替聚苯颗粒混凝土对墙体承载力和极限位移的提高，都远远大于设置斜撑的提高效果，进一步可以推断出，组合墙体内部轻质混凝土的种类对抗震性能的影响程度要远大于型钢骨架对抗震性能的影响。 4.3. 延性指标 延性是指结构达到屈服后承受变形的能力，衡量延性的延性指标可以用位移延性系数、转角延性系数、曲率延性系数等不同的系数来表示，在低周反复荷作用下，常用位移延性系数 来反映结构在屈服后的塑性变形能力，是评价结构或构件的抗震性能的一个重要指标，在地震作用下，结构或构件通过产生变形来吸收和耗散地震能量，以减小地震所带来的影响。其延性性能越好，耗能能力和承受塑性变形的能力越强，因而其抗震性能就优越， 为极限位移与屈服位移的比值，根据上表给出的数据，可得出各个组合墙体的延性系数，Q1的延性系数为3.25，Q2的延性系数为3.83，Q3的延性系数为3.33，Q4的延性系数为3.60。从组合墙体的延性系数可以看出： (1) Q2的延性系数均比其他三个试件的延性系数大，Q2与Q1相比，延性系数提高了17%，说明同时使用筑粒混凝土和设置斜撑，能提高组合墙体的延性，使组合墙体具有较大的变形能力； (2) 由Q2和Q4在同时使用筑粒混凝土的组合墙体中，设置斜撑比不设斜撑延性系数提高了6%； (3) 由组合墙体Q2和Q3相比可知，在同时设置斜撑时，筑粒混凝土使延性系数提高了15%； (4) 由组合墙体Q3和Q1相比，在同时使用聚苯颗粒混凝土的情况下，设置斜撑可以使延性系数提高2%； (5) Q4和Q1相比，在型钢全为竖向排列的情况下，不设斜撑，使用筑粒混凝土相比聚苯颗粒混凝土，可以使延性提高10%。 4.4. 刚度退化 刚度是结构抗震性能的重要指标，定义试件的刚度为同级荷载作用下割线刚度的平均值 [ 6 ]，即为正负两个方向峰值荷载绝对值与位移绝对值之和的比值。 如图11所示，由图可知，4个墙体的初始刚度基本相同，随着位移的增大，刚度K呈现下降趋势，在较小的位移是刚度下降较明显，在位移较大时刚度则下降逐渐变慢；但值得注意的时，Q2初始刚度要比其他墙体高，下降的数值更少，最小刚度约为0.8，大于其他三个试件的最小刚度，这是因为筑粒混凝土性能更好，且设置斜撑提高了墙体的变形能力和抗剪承载力。同时，在位移相同的情况下，4个墙体的负向刚度小于正向刚度，其原因是首先正向施加荷载对试件造成了损伤。
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user: 5. 结论 本章通过对4个冷弯薄壁型钢与轻质混凝土组合墙体进行低周反复加载试验，从滞回曲线、骨架曲线、延性指标、刚度退化详细分析了组合墙体的抗震性能，试验结果表明： 图11. 组合墙体刚度退化曲线 (1) 4个组合墙体的主要破坏形式基本相同，在控制位移较小时，墙体只在角部出现细小裂缝，随着位移的增大，渐渐的在沿型钢布置方向处出现细小裂缝，并慢慢沿此方向延伸，直至贯通，最后型钢屈曲，墙体破坏。 (2) 组合墙体Q2的滞回曲线最为饱满，包围面积大，Q4次之，Q3不及Q4，Q1的滞回曲线相对最不饱满的，包围面积小。 (3) 从4个组合墙体的骨架曲线及其特征点可以看出，骨架曲线形状虽然很相似，但Q2初始刚度最大，随着位移的增大，其差距也越来越大，说明筑粒和斜撑在位移较大时发挥的作用明显，使得组合墙体Q2的荷载峰值点，极限位移得以提高，但通过4个组合墙体两两对比可以发现，单独使用筑粒混凝土对承载力和极限位移提高的效果要好于单独使用斜撑时的效果。 (4) 从组合墙体的延性性能、刚度退化、残余变形等方面分析可知，使用筑粒混凝土和设置斜撑，可以使墙体具有良好的整体性能和抗震性能。
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user: 摘 要 基于薄壁方钢管混凝土柱与C型钢混凝土梁新型组合节点的低周反复荷载试验，选择适用合理的材料本构关系，通过有限元分析软件ABAQUS对新型节点进行循环往复荷载作用下的受力变形特性进行分析。有限元分析得出的新型节点应力应变矢量图较精确的反映出节点的破坏机理及过程，其荷载–位移曲线与试验结果对比分析表明该新型节点承载力较高，延性好，具有优越的耗能能力。 关键词 :组合结构节点，薄壁C型钢，应力应变矢量，有限元分析 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 自上世纪八十年代起步至今，以钢管混凝土为基础的钢–混凝土组合结构节点研究有了长足发展，包括隔板式节点、螺栓连接节点、焊接节点等常规连接构造的节点抗震性能研究比较成熟 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]。而冷弯薄壁钢与混凝土组合结构的研究还较少，且主要集中于梁、板、柱等构件的研究 [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]，关于冷弯薄壁钢混凝土梁与方钢管柱组合节点受力性能的研究还不多见。本文以薄壁方钢管混凝土柱–C型钢混凝土梁组合节点为研究对象进行试验研究，并建立有限元模型对比分析节点的破坏形式及传力机制，得出新型组合结构节点的相关性能。
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user: 2. 试验研究 2.1. 试件概况 本文以图1所示薄壁方钢管柱、C型钢混凝土梁构成新型组合节点，其中C型钢梁插入柱身，混凝土贯通并设置负弯矩筋。构件型号□200 × 200 × 6、C型钢160 × 50 × 20 × 3，详见表1；混凝土在实验室现浇并养护，其配合比为水泥:水:砂:石子 = 1:0.65:2.35:3.68。制作试件时留设100 mm立方体混凝土试块3组共计9块，标准养护条件下实测强度为30.5 MPa。 2.2. 加载装置与加载制度 本次试验加载装置见图2。此次试验采用拟静力方式加载，柱顶部通过与反力架相连固定装置进行约束，柱下部混凝土支座采用地锚螺栓及千斤顶进行可靠约束，确保柱两端不产生位移；梁加载端通过行程±150 mm的1000 KN电液伺服作动器施加竖向往复荷载，作动器上部与加载架连接，下部通过传力装置与试件梁右端相连。 试验采用荷载控制加载，每级荷载循环往复一次，每级增量5 kN，持荷3分钟。试验采用PLU200三通道疲劳试验机采集分析系统记录作动器工作过程中的荷载及位移。加载开始前通过预加载确定试件安装、加载装置及仪表均正常后正式加载，直至试件破坏。 图1. 试件设计尺寸 Table 1 Material properties of stee 名称 型号 直径(mm) 屈服强度(MPa) 极限强度(MPa) 弹性模量(MPa) □200 × 200 × 6 Q235B / 308 445.7 2.10 × 10 5 C型钢160 × 50 × 20 × 3 钢筋 HRB400 8 438 642 2.09 × 10 5 表1. 钢材材料性能 图2. 低周反复加载装置示意图 2.3. 试验结果 试验现象如图3所示。最初破坏现象表现为图3(a)中C型钢梁腹板“鼓起”，产生局部屈曲变形，随荷载增大孔洞下边缘柱壁产生局部屈曲变形，如图3(b)所示，最终组合梁柱于节点相接处粘结锚固失效，C型钢混凝土梁相对薄壁方钢管柱滑移，如图3(c)所示。
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user: 3. 有限元计算模型 本文对新型组合节点进行有限元模拟，模型几何特征、边界约束条件及加载制度等与试验试件完全相同。 图3. 试验现象 3.1. 材料本构 材料的本构关系是张量б和ε之间的关系，是关于变形性能和承载力求解过程中的重要材料性能依据。本次模拟中，混凝土本构模型采用通用的Concrete Damaged Plasticity Model，如图4所示，其弹性模量 E c 根据参考文献 [ 8 ] 由下式求得： E c = 4730 f c 式中： 为混凝土圆柱体抗压强度。 由参考文献 [ 9 ] 知约束混凝土处于单轴受压时，其应力–应变关系由下述关系式确定： y = { 2 x − x 2             ( x ≤ 1 ) x β 0 ( x − 1 ) η + x     ( x > 1 ) x = ε ε 0 ； y = σ σ 0 σ 0 = f c ε 0 = ε c + 800 ξ 0.2 × 10 − 6 ε c = ( 1300 + 12.5 f c ) × 10 − 6 η = 1 .6 + 1 .5 / x ξ = A s f y A c f c k 其中： A s 是钢管横截面积； A c 是钢管中核心混凝土横截面积； f y 是钢材屈服强度； f c k 是混凝土轴心抗压强度标准值； f c 是混凝土圆柱体抗压强度。 本次模拟忽略混凝土受拉性能，即认为混凝土材料受拉开裂后即不能在承受拉应力，退出工作。 钢筋的本构关系采用双折线模型，见图5，包括弹性阶段和强化阶段。其材性参数见表1，泊松比0.3。 图4. 混凝土本构关系 图5. 钢材本构关系 3.2. 模型建立 节点模型网格划分如图6所示。混凝土、薄壁方钢管及C型钢采用C3D8R Solid单元，钢筋采用T3D2 Truss单元。为节省模拟计算时间成本，网格划分时结合新型节点的特点分区段进行，C型钢混凝土梁的网格划分密于方钢管混凝土柱，且在柱节点区域适当加密网格，又考虑到C型钢混凝土梁在靠近柱的一端会产生变形，故此区段内网格划分最密。本模型建立过程中不考虑混凝土与方钢管及C型钢之间的滑移，认为其完全粘结，协同工作。
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user: 4. 模型分析 4.1. 节点模拟应力云图 新型节点试件模拟Mises应力云图如图7(a)所示，图7(b)~(e)分别为钢筋、方钢管、C型钢、混凝土部分的应力云图。由图可知，该节点试件在外部荷载作用下，节点区域梁柱交接部分所产生应力和屈曲变形最大，故组合梁与柱交接部分截面是该节点构件的最危险截面。同时可知，组合构件应力值梁C型钢部分最大，其次是支座处负弯矩钢筋的应力值较大，组合柱仅薄壁方钢管洞口附近存在应力，节点构件混凝土部分除部分局部应力外，绝大部分内部应力极小，这与试验研究结论相符，也与定性判断分析相符。 图6. 节点模型网格划分 图7. 有限元分析结果 梁最危险截面与中性轴交汇区域部分，组合梁外包C型钢是试件应力最大区域，最危险截面是主要屈曲变形区域，C型钢产生了明显的畸变屈曲变形，C型钢侧壁局部“鼓起”，且同截面角部是内力最大处，如图8所示，这与试验研究中该节点同样于最危险截面角部首先产生破坏现象相一致，即节点域角部C型钢混凝土梁与柱构件产生裂缝、角部少许混凝土挤碎压出。 图8. 最危险截面有限元分析 4.2. 应力应变矢量图 应变矢量图可以反应试件的开裂状态及裂缝宽度，节点试件在受拉侧的应变矢量可表示裂缝的开始及发展，其方向与最大主应变方向垂直，而应变矢量的箭头长短可表征开裂宽度，由此可知节点试件的裂缝分布状态。应力矢量表明内力的大小和方向。由图9(a)可知，在负弯矩作用下节点试件初始裂缝发生在节点梁最危险截面上侧受拉边缘，由图9(b)可知最危险截面受拉侧C型钢的外边缘应力最大，与其紧临的混凝土表面首先开裂破坏。 图9. 初始状态应力应变矢量图 节点试件屈服状态的判断是依据梁加载端荷载–位移曲线，曲线出现拐点时的应力应变矢量分布见图10所示，在负弯矩作用下，最危险截面受拉侧的主应变已由表面向梁中性轴方向移动，其应力也有了较大涨幅，且分布区域由受拉侧边缘转变为几乎布满中性轴以上受拉区。由图8(a)中红色箭头相比初始状态增多、增长，反映出新裂缝的发展及既有开裂缝隙的延伸，在最危险截面形成一条方向明确的主裂缝，此时最危险截面受拉区域的混凝土高度减小，大部分C型钢进入塑性状态，但其他截面C型钢仍处于弹性状态。 图10. 屈服状态应力应变矢量图 节点峰值状态的应变矢量见图11(a)，在负弯矩作用下，最危险截面的应变矢量已越过梁中性轴在全截面分布。由图11(b)可知，节点试件峰值状态应力矢量与屈服状态时的应力矢量分布及大小相差不大。与屈服状态相比，峰值状态下节点试件的刚度退化较大，最危险截面的混凝土裂缝有了较大的发展，C型钢大部分进入塑性状态，故整个梁表现出在应力有较小增长的前提下产生较大变形，此时组合梁构件中的混凝土大部分退出工作，此时主要由混凝土中配置的节点负弯矩钢筋承担外部荷载。 图11. 峰值状态应力应变矢量图 4.3. 梁端荷载–位移曲线 新型节点有限元模拟梁端荷载–位移曲线与试验曲线如图12所示。分析可知试验时节点试件存在初始缺陷，例如节点区钢管柱内混凝土材料填充不密实，而有限元模型无初始缺陷且无滑移，所以模拟得到的节点P-Δ曲线饱满，试验所得曲线存在一定程度的捏缩，且试验时极限承载能力较模拟承载限值降低约43%，产生原因分析如下： 滑移。试验研究中由于节点域组合梁与组合柱之间的粘结锚固失效破坏导致随着荷载增大及往复，组合梁柱之间产生相对滑移错动，即在试验加载过程中观察到的“节点松动”现象(图3(c))，而在模拟试验中并无此相对滑移产生，故承载力较试验研究中较高。 节点区域柱壁屈曲。试验过程中随着荷载增大，柱壁孔洞边缘发生局部屈曲变形，产生一个“较光滑的滑动面”致使梁相对柱向外侧滑移，即在试验加载过程中观察到的图3(b)所示柱壁局部屈曲。 材料缺陷。试验节点试件是在结构实验室现场拼装、浇筑，混凝土没有百分百密实，尤其是贯通节点区域附近，因内部结构构件交错使得混凝土由于浇筑不饱满降低对外包钢构件的支撑钢化作用，使试验研究值低于模拟值。 其他。本次试验所使用的PLU200三通道疲劳试验机采集分析系统及1000 kN电液伺服作动器设备自身存在误差；设计加载位置与实际承载点的偏差，可能会导致节点区域受到额外的扭矩作用，降低竖向作用面内的承载作用。 图12. P-Δ曲线对比 4.4. 节点荷载传递机制 节点试件在受力伊始经由C型钢部分传递应力至柱，梁混凝土部分基本无内力，随着加载到极大值后混凝土由边缘开始受力，但C型钢仍是主要承力部件。循环递增外载使得梁最危险截面边缘C型钢屈服、混凝土开裂，拉应力合力不断下移，直至拉区应力主要由混凝土内的钢筋承担，此时节点最危险截面刚度退化严重，变形过大不适于继续承载；对于柱，初始C型钢传递的内力由核心混凝土承担，即C型钢以薄壁方钢管侧壁孔洞边缘为支点形成传力杠杆，随着荷载循环递增，方钢管腹板也产生内力并递增；对于梁，应力在最危险截面循环递增的同时，也在同步向节点外侧不断增大，故若在节点区域采取一定构造措施，便可将最危险截面形成的塑性铰外移，使得组合梁先于组合节点到达屈服状态。
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user: 5. 结语 (1) 通过试验研究可知新型组合节点滞回曲线呈现捏拢形，包围面积较大、耗能能力较强，呈现延性破坏状态，因构造特点，随着外载周期性增大，其承载力与变形也随之增大，且因C型钢延性优于混凝土，二者于节点核心区不能完全协调变形，故滞回曲线呈递增式“S”形曲线。 (2) 通过试验研究及有限元模拟对比分析可知，新型组合节点承载力较高，耗能能力优越，但在实际应用时应采取柱壁孔洞边缘补强措施及节点防粘结锚固失效措施，防止局部屈曲及节点混凝土与C型钢粘结锚固失效导致的承载力下降。 (3) 有限元分析中没有反应出柱壁孔洞边缘的屈曲变形及刚度退化，致使与试验结果有所差异，在今后的研究分析中应作深化。
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user: 摘 要 刚性连接的连体部位楼层常形成超长结构，在水平温差作用下，两侧塔楼竖向构件对混凝土楼层沿水平方向变形产生较大约束，塔楼竖向构件受到相应的水平剪力作用。大跨度超长连体结构设计中温度效应非常明显，应进行水平温度效应分析。通过某大跨超长连体结构算例，得出了连体两侧塔楼竖向抗侧力构件在水平温度作用下的受力变化和连体部位楼板应力分布特征。针对温度效应的影响范围和薄弱部位，给出了相关设计建议和加强措施。 关键词 :温度效应，超长连体，刚性连接 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 根据连接体结构与塔楼的连接方式，一般分为强连接方式和弱连接方式。当连接体与两侧塔楼刚性连接时，连接体可与塔楼结构整体协调，共同受力，此时连接体除了承受重力荷载外，还要协调连接体两侧塔楼的变形和振动所产生的作用效应。《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010) [ 1 ] 规定，连体结构应进行风荷载和地震作用计算、施工模拟分析及舒适度验算，尚未对刚性连接的连体结构温度效应分析作出具体规定。目前已经建成和在建的刚性连接的连体结构，相关的研究工作主要集中在连体动力特性、抗震性能、连接节点等方面，而针对超长连体结构温度效应分析的研究还相对较少。在温度荷载作用下，两侧塔楼竖向构件对混凝土楼层沿水平方向变形产生较大约束，降温时，水平构件受拉，塔楼竖向构件受剪而产生附加内力，附加内力与水平温差、结构长度和约束强弱等因素直接关联，呈非线性变化。因此，连体结构设计中温度效应影响不可忽略。
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user: 2. 设计概况 本项目为某五星级酒店，地下2层，主楼地上13层，结构总高度58.2 m，裙楼3层，主楼与裙楼形成大底盘结构。因主楼建筑立面开双洞，故在主楼第7层设置两跨型钢混凝土转换桁架，跨度分别为36 nm、14 m，桁架高度5.1 m，桁架下弦底部相对标高28.900 m，形成大跨度双跨连体结构(强连接)。1~3层底盘结构平面尺寸为108 × 65 m (L × B)，4~6层三个塔楼结构平面尺寸分别为27 × 22 m、4 × 22 m、27 × 22 m，7~13层连体结构平面尺寸为108 × 22 m，结构单元纵向长度远超《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010) [ 2 ] 规定的限值。连体转换层结构平面、剖面见图1、图2。 主体结构采用钢筋混凝土框架–剪力墙体系，利用两侧和中部的楼、电梯间设置纵横剪力墙，形成抗侧刚度较大的筒体。连接体部分采用钢筋混凝土框架结构，在连接体下部楼层(7层)沿纵向布置4榀型钢混凝土转换桁架承托连接体，将连接体部分荷载传至两侧和中部塔楼。连接体下部桁架与各塔楼均采用刚性连接，桁架上、下弦杆伸入两侧塔楼各一跨并可靠锚固。支承转换桁架的框架柱均采用型钢混凝土柱。墙柱竖向构件混凝土强度等级由下至上为C50~C40，梁板水平构件均为C35。楼、屋盖均采用钢筋混凝土梁板体系，除连接体转换桁架上、下弦楼板及屋面板厚度为150 mm外，其余楼板厚度均为120 mm。 图1. 连体转换层结构平面示意图 图2. 结构剖面示意图