木-混凝土螺栓连接力学性能试验及承载力计算模型

连接节点的设计是保证木-混凝土混合结构中两种材料协同工作的基础.为研究常用工程木-混凝土螺栓连接节点的力学性能及破坏模式,分别选用正交胶合木(Crosslaminated timber,CLT)-混凝土螺栓连接和云杉-松木-冷杉(Spruce Pine Fir,SPF)规格材-混凝土螺栓连接作为试验对象,设计了27组单调加载试验和低周往复加载试验,归纳并对比了两类木-混凝土螺栓连接的典型破坏模式.结果表明:木-混凝土螺栓连接节点承载力大小与螺栓屈服模式相关,CLT-混凝土螺栓连接相较于SPF-混凝土螺栓连接更易发生双铰破坏,且CLT-混凝土螺栓连接具有更好的延性.基于对两类连接力学性能差异的影响机理分析,考虑钢垫板对承载力的影响,并引入CLT等效截面,提出了木-混凝土螺栓连接的承载力力学模型.计算结果与试验结果对比的平均误差为12.18%,表明计算值与试验值吻合良好,可为木-混凝土螺栓连接的设计与应用提供参考.

张弦金属薄板空间结构模型试验研究

基于大跨空间结构“围护+结构”合二为一的设计理念,提出张拉金属薄板空间结构体系。金属薄板具有强度高、面内刚度大的特点,但其面外刚度较弱,对于大跨空间结构,在面外荷载作用下金属薄板变形控制难度大。因此,通过对金属薄板施加面内预应力提高其面外刚度,同时将索结构与预应力金属薄板结构相结合,构成新的张拉金属薄板空间结构体系,实现围护与结构在大跨空间结构设计上的统一;进行了平面尺寸为6m×4.5m的张弦金属薄板空间结构的模型试验,研究了该结构金属薄板间的连接、预应力施加、结构成形过程、静力加载特性等,并将试验结果与数值模拟结果进行了对比,最后对采用新结构体系的工程实例进行了数值分析。结果表明:张弦金属薄板空间结构体系在成形后具有良好的力学性能,能够充分发挥围护与结构相统一的优点,在各类大跨度料场封闭工程中具有广泛的应用前景。

装配式建筑模块化标准化设计的优化措施分析

当前我国建筑行业中,装配式建筑以高效率低成本优势逐渐应用在建筑项目领域中。传统建筑设计存在单一固定模式等问题,装配式建筑通过模块化设计能进行灵活性动态调整,提高建筑标准化需求还能满足不同建筑项目中使用者要求。针对装配式居住建筑特点在对户型模块设计时,强调模块组合灵活与可变性,适应多样化居住需求提高居住舒适度与效率。文章通过阐释装配式建筑模块标准化设计理念,并深入分析设计原则与技术要点,提出模块标准化优化措施为相关领域提供参考意见和借鉴。

考虑转动特性的球形支座结构设计与分析

球形支座作为现代精密机械设备与高速运行装置的关键组件,其设计至关重要。本研究聚焦于球形支座的转动特性,采用有限元分析方法对结构设计进行深入探讨。首先,明确球形支座的基本构造及转动特性,并强调其在各类设备中的核心应用价值。通过有限元分析,对比评估不同设计方案对球形支座静、动态性能的影响,旨在探索最佳设计参数。研究揭示,合理调整支座结构形态和材料属性,能显著提升其刚度、耐久性和转动性能,进而增强整体稳定性。最后,提出优化设计方案建议,并为实际工程应用提供设计指导。本研究不仅为球形支座等精密部件设计奠定理论基础,还推动装备性能提升。

预制装配式混凝土结构设计与施工技术研究

在国家对装配式建筑大力发展的大背景下,预制装配式混凝土结构设计与施工技术在建筑工程中得到了越来越广泛地应用。本文通过分析预制装配式混凝土结构设计与施工技术特点,总结了预制装配式混凝土结构设计与施工技术的关键问题,包括装配式混凝土结构设计、预制混凝土结构设计和施工三个方面,以期为相关领域人员提供有价值的参考。

低应变法在建筑桩基检测中的实用研究

众多桩基检测技术中,低应变法成为建筑桩基基础检测的重要手段。该方法能高效、准确地评估桩基的健康状况,还可以在一定程度上预测潜在的安全风险,为建筑物的管理及维护提供切实的支持。这使得低应变法在建筑桩基检测中得到广泛的应用,成为行业专家及公众关注的焦点。因此,本文将对低应变法在建筑桩基检测中的实用策略进行研究。

张弦梁结构在大跨度厂房中的应用

考虑到工业厂房大跨度、重载屋面、挠度控制严格,结构方案采用了张弦梁屋盖结构,通过顶部刚性梁构件、柔性拉索和刚性撑杆组成平衡体系。在附加外荷载的作用下,经过分析得出张弦梁屋盖结构的强度应力比、拉索拉力、跨中挠度限值及结构整体稳定性均满足了规范和相关工艺专业要求,安全冗余度较高。结构设计较为合理,可对后续类似工程设计项目起到指导意义。

超声波检测技术在建筑结构中的应用

超声波检测技术因其高效、精准和无损的特性,已在建筑结构安全监测中展现出重要价值。本研究从超声波检测的理论基础出发,详细探讨了其在建筑材料质量评估、构件缺陷检测、结构健康监测以及特殊环境适应中的应用场景。围绕信号处理、设备智能化升级、数据分析方法改进等核心问题,分析了现存技术瓶颈并提出优化策略。在此基础上,重点讨论了技术标准化和行业推广的现实需求,以及在经济性与可持续发展方面的潜力。通过深度分析和针对性建议,可以促进超声波检测技术在建筑工程中的进一步应用,从而使建筑结构检测水平得到显著提升。

装配式配筋砌块砌体结构技术与应用

当前在国家大力倡导建筑业采用装配化建造方式的背景下,装配式混凝土结构、装配式钢结构等建筑新技术不断涌现并在工程建设中大量应用,而砌体建筑在这次装配化建造大潮中比较沉寂。砌体结构领域的工作者一直也在积极探索,介绍了砌体结构中一种配筋砌块砌体结构实现装配化建造的技术,该技术先以标准化生产的砌块产品组装成个性化需求的墙构件,再将墙构件经绑扎后在施工现场吊装并在安装中穿入竖向钢筋,最后用混凝土灌孔连接形成整体结构。该技术是基于理论试验研究及工程实践验证后得出的新成果,已有近20万m^(2)规模的工程实践应用,具有成本低、工艺简、安全性好、效率高等特点,为采用装配化方法建造房屋提供了新的选择。

大跨度单层柔性光伏支架结构气动阻尼的试验研究

大跨光伏支架结构轻柔,在风荷载作用下易产生显著气动效应。为研究该类结构的气动阻尼特征,对不同风速和张力工况下两种典型倾角(0°和10°)的大跨度柔性光伏支架结构开展气弹风洞试验。基于气弹模型风洞试验结果,分别利用经验小波变换(empirical wavelet transform,EWT)和变分模态分解(variational modal decomposition,VMD)结合改进的随机减量方法(random decrement technique,RDT)识别得到了柔性光伏支架结构在不同风速风向、组件倾角和拉索预张力下的气动阻尼比。研究结果表明,气动阻尼对风向角的变化较为敏感。当组件倾斜铺设时(10°倾角),大跨光伏结构气动阻尼在180°迎风向时会出现负值。张力增加可能导致高风速下平铺组件的气动阻尼比显著降低。气动阻尼比随风速的增加整体呈减小趋势,低风速下基本为正值,而高风速下可能出现负气动阻尼。不同方法识别出的气动阻尼比结果存在一定的差异,但反映出的气动阻尼的变化特征具有一致性。

双层索系柔性光伏支架结构受力性能研究

目的研究双层索系柔性光伏支架结构在风荷载作用下的静力性能与动力响应。方法采用ABAQUS有限元软件开展双层索系柔性光伏支架结构的静力性能、动力特性、动力响应和风振系数分析,探究了跨度、横向连接系间距以及挠度限值等影响因素对支架结构受力性能的影响。结果结构的风振响应随着跨度的增加而增大;结构跨中挠度及上层索索力随横向连接系间距的增大而增大;增大上层索预应力可以减小结构的动力响应,而下层索预应力过大会导致结构的风振响应增大。结论通过研究给出了双层索系柔性光伏支架结构的风振系数取值范围以及上、下层索的初始预拉力设置建议,可以为其结构抗风设计提供参考。

大跨度装配式单层网壳十字形半刚性螺栓连接节点抗弯性能研究

装配式连接节点是大跨度装配式单层空间网壳结构体系的关键。提出一种适用于大跨度单层网壳结构的十字形板装配式节点。该节点由圆钢管、十字形钢板、角钢、矩形连接盖板、圆盖板和高强螺栓组成,其中圆钢管、盖板、十字形钢板在工厂焊接,现场将十字形板和角钢、矩形盖板用高强螺栓连接。该节点通过设置角钢、矩形连接盖板和十字形钢板螺栓连接,在节点受到弯曲荷载时,角钢和矩形连接盖板可以首先承受弯曲荷载,从而减少节点内侧的十字形钢板塑性损伤,并且提高节点的抗弯性能。利用有限元模拟方法,构建新型连接节点有限元模型,分析了十字形钢板和角钢厚度等变量如何影响节点在平面内外的抗弯性能。通过对各组成部分尺寸的参数化研究,得到了这些因素对所提出的连接节点平面内外抗弯性能的影响规律。研究结果表明,采用角钢与矩形盖板相连接形成的十字形节点,在抗弯刚度和承载力方面表现出了优异的性能。通过调节十字形板厚度、螺栓个数、角钢和盖板厚度可调控节点的初始抗弯刚度和抗弯承载力。基于刚性节点设计方法,对该半刚性节点进行尺寸理论设计,结果表明该方法可以保证节点弯矩设计值基本达到圆钢管的屈服弯矩,满足设计要求,提高节点安全。

阻尼器变形放大系统及肘式变形放大装置的新发展

将特定机械装置与阻尼器协同设置,可将建筑结构的小幅振动变形传递放大为阻尼器的中、大幅变形,提高阻尼器对风或地震等激励引起的结构振动的抑制效果。阻尼器变形放大装置可使阻尼器工作效率显著提升。在综合评述齿轮式、杠杆式、旋转式、负刚度式阻尼器变形放大装置的主要问题和应用瓶颈后,分析了肘式变形放大装置的主要优势。进一步论述了基于肘式变形放大装置形成的剪刀式变形放大装置的特点和发展需求。针对肘式和剪刀式变形放大装置的平面外整体动力失稳问题,提出新型立体式变形放大装置,介绍了立体式放大装置的构型和力学模型,并通过数值算例,证明了该装置的有效性。最后,根据阻尼器变形放大装置工程应用的要求,提出了放大装置理论和技术的进一步研究需求,包括研究适用于安装变形放大装置的消能减震结构实用分析设计方法,以及研发变形放大装置与阻尼器的新型连接铰节点,以弥合连接“暗缝”造成的变形放大损失,并保障此类装置易于设计,且能高效、可靠工作。

多排大跨度光伏柔性索桁架结构设计的差异化

山地光伏电站建设的发展势头迅猛,光伏柔性索桁架结构应运而生。这种结构在原有单层悬索的柔性支架基础上增加了防风结构,能更好地适应复杂地形。但索桁架结构和受力更为复杂,目前缺少统一的设计规范,为研究光伏柔性索桁架两种典型结构的结构性能,采用有限元的方法对不同拱形矢高多排大跨度光伏柔性索桁架进行仿真分析,从结构模态、风振系数以及极限工况多角度开展研究。结果表明,增大防风索拱形的矢高,有利于抑制倒拱和正拱两种结构的风致振动;分析四种极限工况,矢高每增加100 mm,倒拱Z向位移平均减小率最小为10.07%,正拱最小为2.79%。同时倒拱结构的挠度变形和轴力等力学性能优于正拱结构,更具市场应用价值。

正交胶合木新型抗剪及抗拉连接耗能特性试验

连接节点是保证木结构抗震性能的重要因素,节点的耗能能力是衡量其是否适用于抗震区的重要指标。提出了适用于正交胶合木(cross laminated timber,CLT)结构的新型耗能抗剪连接节点和新型耗能抗拉连接节点,为研究该类连接节点的破坏模式及力学性能,开展了15组低周往复加载试验。试验结果表明,新型耗能连接节点试件延性系数(D)均大于9.0,满足欧洲规范Eurocode 8中对高延性节点D>6的要求,属于高延性范围;新型耗能连接节点工作阶段强度退化系数均低于20%,具备工程适用性;新型耗能连接节点工作阶段等效黏滞阻尼系数为12%~22%,普通商用连接节点等效黏滞阻尼系数为2.5%~15.8%,两类新型耗能连接节点具有较好的耗能能力。

柔性光伏系统颤振性能的节段模型试验研究

柔性光伏支架的频率低、质量轻,极易在风荷载作用下发生大幅振动。以某实际柔性光伏项目为工程背景,借鉴桥梁抗风的研究经验,对该柔性光伏支架的颤振性能进行研究。首先,考虑严格的相似比关系,设计并制作了弹性悬挂节段模型系统,并对其动力特性进行了测试;然后,进行不同光伏组件倾角(-39°~+39°)下的弹性悬挂节段模型测振风洞试验,研究光伏组件风致响应随风速的变化规律,得到各倾角下柔性光伏节段模型的颤振临界风速值,探讨2种气动措施对提高柔性光伏支架颤振稳定性的效果。结果表明:在0°~39°的正倾角工况下,柔性光伏支架的颤振临界风速随光伏组件倾角的增大,呈现先减小后增大的趋势,最小颤振临界风速出现在12°~21°光伏组件倾角范围内,折算成实际风速为9.6m/s;在-39°~0°的负倾角工况下,颤振临界风速随光伏组件倾角的增大,也呈现先减小后增大的趋势,最小颤振临界风速出现在-21°~-12°光伏组件倾角范围内,折算成实际风速为10.1m/s;设置中央稳定板的气动措施难以有效提高柔性光伏支架的颤振临界风速。

数字孪生技术在土木工程中的应用:综述与展望

随着工业4.0概念的发展,数字孪生技术(digital twin)已经成为智能制造和产品全寿命周期管理相关领域的主要数字化解决手段。在工程建设领域,提升土木工程结构数字化防灾能力和管理水平是未来智慧城市建设的重要环节。建立精确可靠的数字孪生模型,一方面,可以帮助实现工程灾害的精准防控和重大灾害事故的风险识别预警;另一方面,数字孪生也为未来城市的数字化建设和管理提供了技术基础。本文首先对数字孪生技术的基本概念和阶段性发展成果进行梳理,总结了在土木工程领域里孪生数据获取和构建数字孪生体的技术手段。最后,从结构运营评估、灾害仿真推演和数字孪生城市建设三个领域来回顾与展望数字孪生技术在土木工程领域的应用进展。

2023年积石山地震重要公共建筑吊顶震害调查分析

对2023年6.2级积石山地震中公共建筑内部吊顶开展了震害调查及分析,并以积石山县大河家镇大河家中学教学楼、中西医结合医院门诊楼以及中国邮政银行会议室3处典型震害为例,分析了在以往的公共建筑吊顶震害调查及研究中较少涉及的铝扣板吊顶、间接悬挂式吊顶的新震害现象及典型震害特征。研究表明:铝扣板边角锋利,卡入式连接对龙骨网格平整度要求较高,此类吊顶如若用于抗震要求较高或人员较为密集的建筑内,建议进行专门的抗震分析,以避免坠板伤人或妨碍人员逃生。此外,在吊顶地震损伤评估中,除坠板率外,还应考虑龙骨网格变形等因素。应加强吊顶中照明单元与主体结构连接的可靠性以避免其在地震中出现大量坠落。研究结果可为公共建筑吊顶抗震研究与工程应用提供参考。

风与地震作用下平面索网幕墙系统的动力性能研究

平面索网幕墙被广泛应用于大型公共建筑中,因具有阻尼小、刚度低、非线性强等特点,其在强风与地震作用下易出现索力突变、变形过大、面板损伤等不利现象。建立了索网幕墙系统的精细化数值模型,量化了风、地震作用下相邻主结构对幕墙动力性能的影响,分析了两种灾害共同作用下的索网动力响应及面板、密封胶安全状态,计算了幕墙的风振系数并与规范参考值进行对比。研究结果表明:考虑主结构影响的索网幕墙的频率平均减小了12%,地震作用下中部拉索的峰值位移比为6.5,远大于风致响应,计算索网幕墙的地震响应时不可忽略主结构的影响。两种灾害共同作用时,索网位移的增幅大于索力的增幅,位移响应对外部激励变化更加敏感,且位于幕墙顶部的玻璃面板与密封胶的应力均超过设计强度,应在运维过程中予以重点关注。此外,对索网幕墙风致响应结果进行数理统计,得到了可供工程设计参考的风振系数。

强风多发区柔性光伏支架抗风可靠度评估

以某实际柔性光伏支架为研究对象,建立了该光伏支架的有限元模型,并通过实测结构动力特性验证模型的正确性.采用谱表示-降维方法,生成全概率空间内的随机风速代表性样本集合.在此基础上,结合概率密度演化理论,研究了基本风速、风荷载方向及支撑索预拉力对其位移响应及抗风可靠度的影响.结果表明:随着风速的增大,柔性光伏支架抗风可靠度降低,当基本风速达到25 m/s时,结构平均整体抗风可靠度仅为0.14;提高支撑索预拉力可以显著提升结构抗风可靠度,但随着预拉力的增大,预拉力对抗风可靠度的提升作用越来越小;与背风荷载相比,柔性光伏支架在承受正风荷载时,结构抗风可靠度更低,预拉力对抗风性能的提升效果更显著.