张晓辉
- 作品数：18 被引量：96H指数：6
- 供职机构：西安建筑科技大学土木工程学院更多>>
- 发文基金：国家科技支撑计划国家自然科学基金国家教育部博士点基金更多>>
- 相关领域：建筑科学更多>>
- 酸性大气环境下多龄期平面钢框架结构抗震性能试验研究被引量：8
- 2017年
- 为研究酸性大气环境下锈蚀对钢材力学性能和平面钢框架结构抗震性能的影响,利用人工气候加速腐蚀试验技术对21组钢材材性试件和4榀平面钢框架结构进行加速腐蚀,并分别对其进行拉伸试验和拟静力试验。拟合拉伸试验数据,得到钢材力学性能(屈服强度、极限强度、伸长率和弹性模量)与失重率之间的线性回归关系;通过拟静力试验,分析了不同锈蚀程度对平面钢框架结构抗震性能(荷载-位移曲线、骨架曲线、强度和刚度退化、耗能能力等)的影响,得到不同锈蚀程度下平面钢框架结构抗震性能的衰退规律。结果表明,锈蚀对平面钢框架结构的抗震性能有着显著的影响,随着锈蚀程度的加剧,平面钢框架结构的极限承载力和耗能能力明显降低,强度和刚度退化严重,而且脆性破坏显著。
- 郑山锁左英张晓辉程洋孙龙飞张艺欣
- 关键词：平面钢框架拟静力试验抗震性能
- 氯盐锈蚀钢框架柱抗震性能试验及恢复力模型研究被引量：1
- 2021年
- 为研究氯盐锈蚀钢框架柱抗震性能并建立其恢复力模型,利用人工气候环境法对48件不同厚度钢材和4榀钢框架柱试件进行加速锈蚀,进而对锈蚀钢材试件进行单轴拉伸试验,并对锈蚀钢框架柱试件进行低周往复加载试验.试验结果表明:随着锈蚀程度的加重,钢材的屈服强度、极限强度、延伸率和弹性模量等力学性能发生劣化,最大下降幅度分别为12.78%、12.78%、21.13%、13.28%;随着失重率的增大,钢框架柱承载、变形及耗能能力等抗震性能退化明显,其中,当失重率增大至8.02%时,峰值弯矩、极限转角、延性系数和累积耗能能力分别降低了17.34%、24.21%、12.32%和18.64%.基于修正I-K模型,结合拟静力试验结果,建立完好钢框架柱试件的弯矩-转角恢复力模型,并采用回归分析法,以失重率为参数,对钢框架柱骨架曲线各特征点弯矩、转角及延性系数进行拟合,得到考虑锈蚀影响的钢框架柱骨架曲线特征参数修正函数;在此基础上,通过循环退化指数表征基本强度退化、峰值后强度退化、卸载刚度退化等滞回规则,进而建立考虑氯盐锈蚀影响的钢框架柱弯矩-转角恢复力模型.通过与试验滞回曲线及峰值点、极限点累积耗能对比,两者吻合较好,验证该恢复力模型的有效性.研究成果可为受氯盐锈蚀影响的在役钢框架结构弹塑性地震反应分析及抗震性能评估提供依据.
- 董晋琦郑山锁张晓辉张晓辉刘毅王斌
- 关键词：钢框架柱抗震性能地震作用恢复力模型
- 大气环境腐蚀下钢结构力学性能研究综述被引量：23
- 2020年
- 钢结构因质轻、强度高、建造方便、塑性及抗震性能好等优点越来越受到青睐。近几十年来,随着国内钢材产量及品种大幅提升,钢结构应用范围也越来越广,除传统的钢结构厂房外,钢结构也逐渐应用于高层、超高层及大跨度结构中。然而,钢结构有一个明显的缺点,即易腐蚀,暴露在大气环境中的钢结构,钢材表面会形成一种薄液膜,在干湿交替过程中对结构产生腐蚀。随着我国现代工业化进程的加快,环境问题日益突出,其中在富含SO 2的酸性大气环境和富含Cl-的近海大气环境下钢材的腐蚀最为严重。钢材腐蚀不仅会造成巨大的经济损失,还会影响结构的安全稳定。钢材遭受腐蚀后,构件有效截面面积减小,强度和延性下降,不均匀腐蚀引起的锈坑会导致应力集中等,在动力荷载作用下,这些现象将引起钢材脆性断裂并影响疲劳强度,增加了钢结构风险事故发生的概率。大气环境腐蚀下钢结构性能的劣化已引起众多学者的关注。目前,国内外学者对钢材大气腐蚀的研究主要集中于:(1)钢材的大气腐蚀机理及影响因素;(2)不同大气腐蚀试验方法及其相关性;(3)钢材的大气腐蚀深度预测模型,目前虽已建立多种腐蚀深度预测模型,但要建立一种形式相对简单且精度高的预测模型仍需深入探讨;(4)大气腐蚀下钢材、钢构件的力学性能;(5)大气腐蚀下钢结构动态力学性能,此方面研究相对较少,目前国内外仍缺乏系统的报道。因此,为了明确大气环境(酸性和近海大气环境)腐蚀对钢结构性能的影响,本文对近50年国内外有关钢结构大气腐蚀的研究报道进行了评述,重点讨论了酸性、近海两种大气环境下,腐蚀对钢结构静态和动态力学性能的影响。首先分别详述了钢材在酸性(富含SO 2)、近海(富含Cl-)大气环境下的腐蚀机理,以及大气腐蚀的影响因素;其次总结了钢材大气腐蚀试验方
- 曹琛郑山锁胡卫兵胡卫兵刘毅
- 关键词：大气腐蚀钢结构力学性能
- 多龄期钢框架时变损伤模型研究被引量：3
- 2018年
- 对3种不同厚度的钢材标准试件进行酸性大气环境气雾加速腐蚀试验,并对锈蚀后的试件进行单向拉伸试验,得到钢材力学性能随失重率的衰变规律。同时考虑构件截面削弱与材料力学性能降低,建立不同锈蚀程度下的钢框架有限元分析模型,利用非线性静力推覆分析得到锈蚀钢框架结构的整体初始刚度随锈蚀程度增大的退化规律,以表征结构因锈蚀造成的损伤。提出同时反映最大变形效应和累积耗能效应的双参数结构整体地震损伤模型,并在此损伤模型的基础上集合钢材材性试验结果及有限元分析结果,提出适用于锈蚀钢结构的"时变"损伤模型。对比分析以层间位移角及时变损伤模型为性能指标建立的不同龄期钢框架结构的地震易损性曲线,结果表明:随着锈蚀程度的增加,在相同地震动强度下结构超越某一极限状态的失效概率均增大。
- 郑山锁张晓辉黄威曾赵旭冉孙乐彬
- 关键词：钢材锈蚀失重率易损性分析
- 近海大气环境下锈蚀钢框架梁抗震性能试验及恢复力模型研究被引量：19
- 2018年
- 为了研究近海大气环境下锈蚀钢框架梁的抗震性能,对5根钢框架梁进行了近海大气环境加速腐蚀试验和低周反复加载试验,分析了不同锈蚀程度对钢框架梁破坏模式、承载能力、变形能力及耗能能力等的影响。结果表明:随着锈蚀程度的增加,试件底端翼缘屈曲、腹板鼓曲及塑性铰形成所对应的位移逐渐减小;试件承载力及延性显著降低,强度和刚度退化明显,耗能变差。在试验研究的基础上,引入循环退化指数,建立了能够反应强度、刚度循环退化效应的锈蚀钢框架梁恢复力模型;并与试验滞回曲线进行对比,两者吻合较好,验证了该恢复力模型的适用性。研究成果为近海大气环境下在役钢结构的抗震性能评估奠定了试验与理论基础。
- 郑山锁张晓辉赵旭冉刘毅
- 关键词：抗震性能恢复力模型
- 酸性大气环境下多龄期钢框架节点抗震性能试验研究被引量：15
- 2015年
- 为研究酸性大气环境下钢材力学性能及钢框架节点抗震性能随锈蚀程度加剧的退化规律,分别对不同锈蚀程度的24个标准钢材材性试件、12个焊接梁柱节点试件进行了单向拉伸试验、低周往复加载试验。基于材性试验数据,建立了钢材屈服强度、抗拉强度、弹性模量和伸长率等基本力学性能指标与失重率之间的线性回归关系,分析了不同锈蚀率及加载制度对钢框架节点试件荷载-位移曲线、骨架曲线、刚度和承载力退化、变形能力、滞回耗能等的影响,获得锈蚀钢框架节点试件承载力、刚度以及耗能能力随锈蚀程度加剧的退化规律。研究结果表明:锈蚀对钢框架节点的破坏形态有着显著影响,随着锈蚀程度的增加,钢框架节点试件的耗能能力逐渐减小,加载后期的承载力急剧下降,而且脆性断裂现象表现得愈发明显;随着水平位移幅值及循环次数的增加,钢框架节点试件的塑性变形累积、刚度与承载力退化明显;在相同锈蚀程度下,试件在变幅加载下的耗能能力最大,混合加载下的次之,等幅加载下的最小。研究成果可为在役钢框架结构地震易损性研究提供试验支撑。
- 郑山锁王晓飞孙龙飞田进韩言召张晓辉
- 关键词：钢框架梁柱节点拟静力试验抗震性能
- 锈蚀钢框架柱抗震性能试验研究及有限元分析被引量：6
- 2016年
- 为深入研究锈蚀钢框架柱的抗震性能,通过改变加载制度和轴压比,对6榀相同锈蚀程度的钢框架柱进行了低周往复加载试验,观察其受力过程和破坏形态,分析了不同加载制度和轴压比对锈蚀钢框架柱的滞回曲线、骨架曲线、强度和刚度退化、耗能能力等抗震性能的影响。并采用通用软件ABAQUS对试验框架柱进行了非线性有限元分析。结果表明:有限元分析结果与试验结果吻合较好,试件均发生延性较好的破坏,其滞回曲线也较为饱满,表现出良好的耗能能力和延性;加载路径对试件的塑性发展与耗能能力有较大影响;随着轴压比的增大,试件极限承载力和耗能能力降低,强度和刚度退化加快。
- 郑山锁张晓辉王晓飞程洋左英
- 关键词：抗震性能有限元分析
- 锈蚀钢框架梁抗震性能试验及地震损伤模型被引量：1
- 2020年
- 为了揭示锈蚀钢框架梁的地震损伤演化规律,基于人工气候环境法对5榀钢框架梁试件进行加速锈蚀,并对锈蚀后的试件进行拟静力试验,研究不同锈蚀程度对钢框架梁破坏形态、强度、刚度、变形和耗能等的影响。结合试验结果,分析可反映锈蚀钢框架梁地震损伤演化规律的指标,提出变形-滞回耗能双参数损伤模型,给出模型中相应参数的具体定义和确定方法。研究结果表明:随着锈蚀程度增加,试件局部屈曲程度加重,承载力及延性逐渐降低,强度和刚度退化明显,耗能变差;损伤值在弹性阶段收敛于0,进入弹塑性阶段后迅速增大,破坏时等于1,符合损伤指数性质;随着锈蚀程度增加,试件损伤发展速度逐渐加快;所建立的损伤模型能够较好地模拟锈蚀钢框架梁的地震损伤演化过程。
- 尚志刚郑山锁张晓辉张晓辉董晋琦郑淏
- 关键词：拟静力试验抗震性能地震作用
- 近海大气环境下锈蚀钢柱抗震性能试验研究被引量：1
- 2020年
- 为了研究近海大气环境下锈蚀钢框架柱的抗震性能,通过人工气候环境模拟试验技术对6榀钢框架柱进行了近海大气环境下的加速腐蚀,并对腐蚀后试件进行低周往复加载试验,研究了不同锈蚀程度和轴压比对钢框架柱破坏机理、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、延性及耗能能力等指标的影响.试验结果表明:随着锈蚀程度增加,试件底端翼缘屈曲、腹板鼓曲及塑性铰形成所对应的位移呈减小趋势;试件承载能力、变形能力及耗能能力均有所降低.此外,随着轴压比的增大,试件发生局部屈曲现象提前;承载力及延性显著降低,强度和刚度退化速率加快,耗能变差.基于试验结果,初步确定锈蚀钢框架柱不同抗震性能水平和性能指标量化限值.研究成果为近海大气环境下在役钢框架结构的抗震性能评估提供了试验支撑.
- 张晓辉郑山锁郑山锁刘毅
- 关键词：抗震性能轴压比
- 酸性大气环境下锈蚀钢框架结构振动台试验研究被引量：4
- 2017年
- 为研究酸性大气环境下锈蚀钢框架结构的整体抗震性能,设计了2个不同锈蚀程度(S1、S2)的5层空间钢框架结构。利用气雾腐蚀箱对酸性大气环境进行人工模拟并对S2进行加速腐蚀(S1未锈蚀作为对比)。分别对2个结构进行振动台试验,测定了不同锈蚀程度钢框架结构的动力特性及加速度、位移、应变反应和破坏特征,研究了钢框架结构的地震响应随钢材锈蚀程度增大的变化规律。试验结果表明:锈蚀对整体结构的影响主要表现为:结构自振频率下降7.46%~9.76%,阻尼比、位移、应变增大,加速度反应、剪力响应明显降低;S1与S2的破坏形式基本相同,均为钢框架梁端部发生局部屈曲破坏,S2塑性变形程度较S1增大;8度多遇时,S1、S2地震响应相差不显著,随地震强度的增大,两者地震响应差异越明显;研究成果可为进行锈蚀钢框架的安全性评估提供试验支持。
- 郑山锁石磊张晓辉郑捷王晓飞左英
- 关键词：失重率
