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摘要针对铜结构有限元建模中出现的问题问邂提出基于时域下的模型相关性检验方法在对时域响应序列二值化得到0-1序列的基础上进用互信息量方法对试验与计算响应序列进行相关分析进而检验钢结构节点计算模型的动态特性，结果表明正信息量相关方法能有效地地反映计算模型与实际结构的相关程度，用于检验钢结构计算模型节点焊疑处材料参数的合理性

钢结构由于其良好的力学性能、经济性能和使用性能，被广泛地应用在高层建筑、桥粱．大跨屋架

等建筑领域。但足．从近年来相继发生的***和灾害情况来看，许多***都是由于结构的动态特性考虑小足以及节点焊接处的失效***引起的。工程中刘该问题蛀常川的分析方法是运用有限元软件对钢结构进行建模．通过所建立的计算模型分析结构的静、动态特性。然而，钢结构的节点处是汁算模型建模中的一个较难处理的部位，由于材质、工艺上的差别．使得节点处刚度等不确定参数难以确定。本文以工程结构中某带有焊缝的钢结构点为研究对象，运用基于0-1序列的平均互信息量相关分析方法对焊缝处的刚度等不确定参数进行计算，通过比较得到材料参数和动态特性较台理的计算模型。

1模型相关性检验方法

在有限元动态计算模型检验方面，传统的手段足通过频域下的模态分析方法将固有频率和横态振型进行比较来检验模型的相关性。由于采用了试验模态分析技术，其结果容易受测点数量及分布的限制测试时存在不可避免的高频干扰，所获得的高频段模态参数可靠性不高，另外，试验模态模型与计算模型存在着自由度数与节点数的不相容性使得该方法的使用县有很人的局限性。

i. I时域模型检验***

时域分析方法和频域分析方法二者柑辅相成，成为结构动态分析的两人有力工具。试验测得的动态响应序列量该系统真实动态特性的外在表现，它儿乎包含着废结构所有的动力信息；而有限儿动态模型则是为了更好地J解结构的动志特性所建立的计算模型。计算模型改变了，动态特性就相应改变，响应电就不同。由于试验的响应信号不经信号处理，这样就避免了信号处理所带来的频率泄漏、能量损失等问题。因此，本文从时域角度出发，通过试验所得的响应与计算模型的响应来检验计算模型建模的合理性，并将其用用f钢结构计算模型的检验。

考虑到工程加固效果及实用性，采用直接张拉法对碳纤维布施加预应力加固具有更高的可操作性。这样必然涉及到加载设备的问题。目前国内外有多家研发部门对碳纤维布预应力张拉装置进行了开发研究，下面分别介绍:

(1)***床张拉施工法

这一方法是在梁的外部做一个***的工作床，***钢结构，采用后张法的锚具将碳纤维片材在工作床上固定并张拉，然后将碳纤维片材粘贴到梁底部，等到胶水干了之后将碳纤维布放张，锚固后在两端截断。

(2)梁底环绕布法

这一方法也被许多科研人员在试验室里所采用，将碳纤维布在构件底锚具上环绕一圈，形成闭合的回路，用张拉千斤顶将碳纤维布在梁底拉紧，或用普通千斤顶将碳纤维布在回路中部将碳纤维布顶升绷直，以实现加预张拉力的目的。

(3)构件上张拉施工法

这种方法是在梁上设置固定端和张拉端锚具，在固定端上将碳纤维布一端固定，在另一端利用梁上的锚具做反力装置，用张拉设备对碳纤维布进行张拉。这种方法只要求很少的人员和轻型设备，可以用到实际工程中各种长度的梁上，具有开发价值，***钢结构安装，因此被众多的科研单位所关注。其中锚具要求刚度大和尺寸小.配套的张拉设备需要杯便。

在已有的张拉方法中，梁上张拉方法适合在各种尺寸的梁上进行作业，不需要大型交通工具和工作床，对梁没有损坏作用，进行桥梁结构加固施工时不妨碍正常交通秩序，对张拉设备和工作人员要求较低，而且碳纤维片材固定在锚具上可以防止梁端部发生剥离，这些优点使之成为众多科研单位关注的对象。

型钢混凝土(Steel Reinforced Concrete，简称SRC)结构是钢混凝土组合结构的一种主要形式。与钢结构相比可节省大量钢材，增大截面刚度，克服钢结构耐火性、耐久性差及易屈曲失稳等缺点，使钢材的性能得以充分发挥。与全钢结构相比可节约1/3～1/5钢材，从而降低了造价；与普通钢筋混凝土(RC)结构相比，型钢混凝土结构的容许配筋率比钢筋混凝土结构大很多，可以在有限的截面面积中配置较多的钢材，因此，型钢}昆凝土构件的承载能力比相同截面的钢筋混凝土构件的承载能力高1倍以上，从而可以减小构件的截面积，增大建筑钢结构的使用面积和空间，节省混凝土用量、减轻地基荷载、减小***作用、节省模板和支撑，降低建筑的综合造价，并且有更好的延性等优点，可产生较好的经济效益。因仳，它越来越多地被应用于高层结构以及超限高层结构，工程界对此十分重视，在1998 -2008的10年间，我国各部门、各地对此编制出版了5部不同规程，这是之前从来没有过的现象，它们依据不同的理论，又有不同的安全度。这一方面显示了学术空气活跃，另一方面也说明大家对这种结构的设计理论分歧严重，给广大设计人员应用带来了很大困惑，***钢结构，特别是大多数设计人员只了解JGJ 138-2001《型钢混凝土组合结构技术规程》，对其他规程了解不多，但是恰恰这个规程存在一些安全问题。

为此，有必要对这5部规程的不同点及其问题作一些介绍。

1 型钢混凝土钢结构的应用与有关规范简介

目前关于型钢混凝土结构的计算理论，国际上主要有3种。

欧美采用的是基于钢结构的计算方法；前苏联采用的是基于钢筋混凝土结构的计算方法，认为型钢与混凝土是完全共同工作的；日本则采用的是叠加法，认为型钢混凝土结构的承载能力是型钢与钢筋混凝土两者承载能力的叠加。3种计算理论的主要差别之一是对型钢与混凝土之间的粘结滑移性能给予了不同的考虑。日本规范没有考虑混凝土与型钢之间的共同工作，计算简单但结果偏于保守。前苏联规范的承载力计算结果偏大，因此并不安全。

20世纪50年代初，我国从前苏联引进了型钢混凝土结构，包头电厂的主厂房和鞍山钢铁公司的沉铁炉基础是由前苏联设计、由我国施工的第1个型钢混凝土结构。国外建成的典型型钢混凝土建筑有美国休斯城市大厦，49层，高207 m;休斯顿得克斯商业中心大厦，79层，高305 m;达拉斯国际大厦，72层，高276 m;日本北海饭店，36层，高121 m;新加办公大楼，55层，***钢结构阁楼制作，高242 m;雅加达中心大厦，21层，高84 m;悉尼款特斯中心，高198 m。20世纪80年代以来，在我国北京、上海、大连等地也相继建成了一批型钢混凝土结构高层建筑，典型的有北京香格里拉饭店，24层；北京长富宫饭店，地上25层，地下3层；上海瑞金大厦，地上27层，地下1层，高107 m;大连联合大厦，地下3层，地上48层；香港中心大厦，建筑高度为292 m，采用型钢混凝土组成巨型结构体系。

我国对型钢混凝土的研究起步较晚，自20世纪80年代才开始进行较系统的研究。西安建筑科技大学与原冶金部建筑研究总院***早开始对此立项研究，1986年***计委工程建筑***标准规范***科研项目“混凝土钢结构设计规范第四批科研课题”将“型钢混凝土结构性能及方法”列为科研课题之一，组成专门研究课题组，进行了一系列的试验研究，并负责编写技术规程。经过多年试验研究和工程实际应用，参考日本的SRC钢结构设计标准，1998年冶金工业部颁发了我国第1部型钢}昆凝土结构行业标准YB 9082-97《钢骨混凝土钢结构设计规程》口1，并于2006年修订为YB 9082-2006《钢骨混凝土钢结构设计规程》‘2]。2002年建设部颁布了JGJ 138-2001《型钢混凝土组合结构技术规程》‘朝。在G11 -2001《建筑抗震设计规范》、0010 - 2002《混凝土钢结构设计规范》及17 - 2003《钢钢结构设计规范》颁布以后，上海市颁布了地方标准DG/TJ 08015-2004《高层建筑钢一混凝土混合钢结构设计规程》。近年来中国工程建设协会又颁布了协会标准CECS 230：2008《高层建筑钢混凝土混合钢结构设计规程》。在短短的10年间各地先后编制了5本规程，可见大家对此的重视。各个规程的颁发和我国经济的快速发展，促进了SRC结构的广泛应用，但是由于各种规程依据的理论不同、安全度不同，因此也给]一程应用常来了困惑，为此有必要对此进行讨论。

有关规程对比及其存在的问题由于规程间的编制依据和编制背景不同，时间不同，造成了各个规程设计方法的不同。

2.1 抗震增大系数问题

因为有的规程早于***标准1- 2001编制，或者是同时编制的，所以其中有关计算公式中，没有考虑抗震增大系数，或者小于抗震规范。其中YB 9082-97 L1 3和JGJ 138-2001"30就属于这种情况，因此它们都存在抗震安全问题。但是后来《钢骨混凝土钢结构设计规程》编制了新版本即YB9082-2006，与后来相继编制出版的DG/TJ 08-015 2004、CECS 230：2008都按现行抗震规范考虑了弯矩与剪力的抗震增大系数，因此这3本规程都不存在抗震安全问题。

2.2 计算方法问题

YB 9082- 2006与DG/TJ 08 - 015 - 2004参照日本规范的叠加方法（以下简称为叠加法），进一步提出了较为准确的轴力分配方法，称为改进简单的叠加方法。改进简单叠加方法与理论方法及一般叠加法基本吻合，即将型钢和钢筋混凝土所分别承担的弯矩叠加，同时考虑构件轴向力的影响。在YB 9082-2006中，无论是构件的承载力计算还是刚度、裂缝验算，均采用盈加原理，原理清晰，这种简单的强度叠加在计算时忽略实际构件中型钢与混凝土之间存在的粘结力，且不考虑彼此间变形的相互约束作用，因此得到的计算结果偏于安全。CECS 230：2008完全采用了YB 9082 2006的计算方法。

在JGJ 138 2001中，构件的承载力计算采用平截面假定，型钢与混凝土变形协调，通过构件截面平衡方程求解构件承载力（以下简称为平衡法），即“受压区钢骨与混凝土之间始终没有相对滑移，构件截面始终保持为平面”，但试验证明，在构件达到极限承载力之前，型钢与混凝土之间已经产生了相对滑移，计算假定与实际并不相符。若要满足平截面假定则必须沿全构件焊接栓钉，并满足一定构造要求，在工程应用中则会增加造价与施工工序。在承载力计算中，公式复杂，适合于已知各配筋条件下的承载力验算，而已知内力求配筋则计算复杂，并且未给出常用的双向偏心受压柱的承载力计算公式。工程应用不方便。特别要指出的是，以截面平衡法为基础的JGJ 138-2001中，承载力的计算公式中有关弯矩与剪力的抗震增大系数，比G0011-2001所规定的小得多，有的甚至没有考虑，因此是不安全的。