预制装配式型钢混凝土梁抗剪承载力的智能模型研究

通过建立计算预制装配式型钢混凝土(PSRC)梁抗剪承载力的智能模型,在一定程度上提高了计算精度与适用性。基于BP人工神经网络算法,通过对影响PSRC梁抗剪承载力的相关参数进行梳理,选取14个主要影响参数作为输入层,以试算法确定隐含层节点数为5,初步构建了3层结构人工神经网络系统;以收集的76组试验数据作为学习样本,对构建的神经网络系统进行训练,建立了对PSRC梁及SRC梁抗剪承载力计算的N14-5-1智能模型。使用智能模型对6个PSRC梁构件及6个SRC梁构件进行抗剪承载力计算,并通过与规范公式计算结果、试验结果的对比分析,证明了智能模型具有良好的计算精度及较好的泛化能力,具有一定的工程参考意义。运用Garson算法对输入参数进行敏感性分析,结果表明箍筋间距、型钢屈服强度、箍筋屈服强度、型钢腹板含钢率对抗剪承载力影响较大。随着研究试验的开展,在收集更多具有代表性的试验数据以扩充学习样本后,可对智能模型进一步优化。

装配式型钢混凝土叠合框架梁连接节点构造设置与安全分析

住房和城乡建设部印发《“十四五”建筑业发展规划》提出大力发展装配式建筑、推动生产和施工智能化升级的主要任务。而国内目前采用的预制叠合框架梁存在着跨度大自重大吊装成本高、预制梁柱节点位置易发生钢筋碰撞吊装定位难度大等问题,限制了装配式建筑结构的发展。结合实际工程项目,提出一种新型的装配式型钢混凝土叠合框架梁,并对该叠合梁的构造设置、连接方式及安全性进行分析,从而为装配式框架结构、框架—剪力墙结构等装配式建筑中框架梁的深化设计提供一种新的拆分方案。

部分预制预应力型钢混凝土梁受力性能试验与设计方法研究

为简化现场施工工序,创新将预应力技术与装配式技术集成应用于型钢混凝土结构中,提出部分预制预应力型钢混凝土(PPPSRC)梁。通过5个梁试件的受弯性能试验及5个梁试件的受剪性能试验,研究了预应力施加顺序、预应力度、预应力筋高度及预制混凝土种类对PPPSRC梁的破坏形态和截面应力发展的影响,并结合试验结果对各试件的裂缝发展规律、承载及变形能力进行了分析研究。研究结果表明:预应力施加于梁预制部分或施加于整个梁对PPPSRC梁受力性能影响较小,不同预应力施加顺序的试件开裂荷载与峰值荷载差值均在5%以内;预应力度和预制部分混凝土种类对PPPSRC梁的抗裂性能影响显著,其中PPPSRC梁的开裂荷载相较于普通型钢混凝土梁最高可提高166%,而预制部分采用超高性能混凝土相比预制部分采用普通混凝土的试件开裂荷载可提高33%。基于试验结果建立了适用于PPPSRC梁的受弯、受剪承载力以及开裂荷载的计算公式,计算结果与试验结果吻合较好。

型钢混凝土T形梁纯扭及弯扭性能试验研究

为研究型钢混凝土T形梁在纯扭和弯扭作用下的受力性能,以翼缘宽度、型钢含钢率、配箍率、翼缘纵筋直径及弯扭比为变化参数,设计并完成12根型钢混凝土T形梁的纯扭、弯扭静载试验。观察了试件的破坏过程,获取了试件的扭矩-扭率全过程曲线、开裂扭矩和极限扭矩等特征参数,深入分析了纯扭、弯扭作用下不同变化参数对型钢混凝土T形梁抗扭性能的影响规律,揭示了其抗扭破坏机理。结果表明:T形截面梁和矩形截面梁的破坏形态基本一致,其中钢筋混凝土梁呈现为脆性破坏,型钢混凝土梁呈现为延性破坏;T形试件翼缘、型钢和混凝土之间存在相互约束作用,翼缘和型钢大幅增强了试件的抗扭强度和延性;试件翼缘的最优高宽比为2.33;随着型钢含钢率的增大,试件的抗扭强度和延性呈增大趋势,平均提升幅度分别为30.99%、101.14%;试件的极限扭矩随着弯扭比的增大而增大,平均提高了7.86%。最后,提出了型钢混凝土T形梁的开裂扭矩和极限扭矩计算方法,所得计算结果与试验结果吻合良好。

冻融循环对十字形型钢混凝土柱轴压性能影响分析

为探究十字形型钢混凝土(SRC)柱经冻融作用后力学性能的演变,考虑混凝土强度、配筋率及长细比三个影响因素,采用ABAQUS软件对十字形SRC柱进行冻融和压缩模拟研究,对比分析冻融循环对十字形SRC柱荷载-应变曲线及承载力退化规律的影响,并归纳总结其承载力退化系数表达式.结果表明:SRC试件极限承载力与冻融循环次数呈负相关趋势,冻融循环导致混凝土劣化,使构件轴压承载能力降低,100次冻融循环后,SRC柱的极限承载力最大下降8.48%;而构件轴压承载能力与配筋率呈正相关趋势,因此适当提高混凝土强度及配筋率可有效抵御构件的冻融损伤;此外,极限承载力与长细比成反比,长细比过大,构件易发生弯曲失稳破坏;所提出轴压承载力退化系数计算值与模拟值吻合度较好.

薄壁型钢混凝土梁抗弯性能试验研究

为研究薄壁型钢混凝土(thin-walled steel reinforced concrete,TSRC)梁试件的抗弯性能,设计制作了5根TSRC梁并进行四点弯曲试验,探究不同抗剪螺杆布置方式、截面形式、剪跨比以及混凝土保护层厚度对TSRC梁试件抗弯性能的影响。研究结果表明:TSRC梁的失效模式为薄壁钢管加载点处发生局部屈曲,外围混凝土保护层出现贯通斜裂缝,混凝土保护层沿抗剪螺杆开裂;TSRC梁试件在加载过程中未发生脆性破坏,表现出较好的延性;TSRC梁开裂荷载较小,在0.11P_(u)~0.15P_(u)之间,裂缝总数较少,稳定在6~10条;满跨布置螺杆、增大钢管截面尺寸、减小剪跨比以及增加保护层厚度均可提高TSRC梁试件的承载力。基于试验结果,建立适用于TSRC梁的极限抗弯承载力和抗弯刚度计算公式,可为该构件在实际工程中的应用提供参考。

焊接栓钉型钢混凝土柱压-扭复合受力滞回性能试验研究

为研究焊接栓钉型钢混凝土(stud steel reinforced concrete, SSRC)柱的抗扭性能,提出了6种栓钉布置形式(翼缘、腹板、对称、交错、单双、X型),通过7根SSRC柱和1根型钢混凝土(steel reinforced concrete, SRC)柱的压扭低周反复试验,研究了SSRC柱在压扭复合受力作用下的受力性能。试验观察了SSRC柱在压扭复合受力状态下的破坏形态,揭示了其受扭破坏机理,对比分析了轴压比和栓钉布置形式对试件扭矩-扭转角滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、扭转耗能及延性性能的影响规律。结果表明:在压扭复合受力状态下,SSRC柱的扭矩-扭转角滞回曲线呈“S”形,扭转裂缝倾角介于45°~60°之间且随轴压比增大而增大;6种栓钉布置形式均可有效延缓SSRC柱的受扭开裂,腹板焊接栓钉后试件的抗扭承载力提高11.9%;增大轴压比可有效提高SSRC柱的初始抗扭刚度和耗能能力,但会降低其扭转变形能力;栓钉“对称”、“腹板”、“X型”布置时SSRC柱的扭转累积耗能分别提高约16.4%、11.8%、10.2%;综合对比各项指标发现,栓钉“对称”布置对型钢混凝土结构压扭性能的改性效果最佳。

型钢混凝土柱抗火性能研究

型钢混凝土结构的应用日益广泛,关于其常温下的力学性能研究较多,而有关型钢混凝土结构抗火性能方面的研究较少。在火灾作用下,结构内部产生温度场,在高温下,钢材和混凝土材料的力学性能恶化。在火灾下和常温下,型钢混凝土结构的承载力和变形有很大不同。在对比分析各学者提出的材料高温力学性能的基础上,选取合适的力学性能参数,利用ABAQUS建模,模拟在火灾下型钢混凝土柱的受力情况。

型钢混凝土组合结构粘结滑移性能研究

探讨了不同的影响因素,如型钢与混凝土的锚固长度、混凝土的强度等对型钢混凝土组合结构的粘结滑移性能的影响。试验结果显示,这些因素对组合结构的粘合结构强度和滑移特性有显著的影响;锚固长度和混凝土强度与组合结构的初始粘合结构、极限粘合结构呈正相关关系;膨胀剂掺量影响了混凝土强度,进而影响了组合结构的粘合结构性能。研究结果对于深入理解型钢混凝土组合结构的受力机理和工作特性具有重要意义,为型钢混凝土的设计、施工提供了借鉴。

型钢混凝土梁柱节点施工技术及质量控制

型钢混凝土组合结构是在型钢外围包裹一层钢筋混凝土,这样的组合使得结构有了比传统钢筋混凝土结构更大的承载力、刚度和抗震性,并且也优于钢结构的防火及稳定性。型钢混凝土结构凭借着强度高、延性好,以及防火和耐腐蚀性能好的优势在高层及超高层建筑中已广泛应用。论文分析了型钢混凝土结构梁柱节点施工过程技术及质量控制难点及要点,结合项目实例,分析介绍传统的4种梁柱连接节点构造做法,并对传统做法进行优化组合,对优化后的施工及过程控制要点进行分析总结,在提升工程质量的同时提高施工效率,为同类型结构的工程施工提供指导作用。

型钢混凝土斜柱裂缝鉴定检测分析

文章主要分析了型钢混凝土斜柱裂缝鉴定检测,某高层塔楼建筑施工过程中,型钢混凝土斜柱出现了裂缝,为明确裂缝出现的原因及其是否对结构安全造成了影响,业主委托有资质的检测单位对该塔楼的型钢混凝土斜柱裂缝进行了检测鉴定。通过对型钢混凝土斜柱裂缝进行现场调查及检测,综合考虑该项目的设计及施工等因素,分析得出了裂缝产生的原因,并给出了相关结论。

预应力混凝土梁-型钢混凝土柱新型框架节点受剪承载力计算方法

梁柱节点受剪承载力计算是混凝土框架结构节点抗震设计的关键点之一,由于节点剪力传递机理与构造的复杂性,目前尚未形成完善的节点受剪承载力计算理论。该文阐述了预应力混凝土梁-型钢混凝土柱新型框架节点的受力机理,并基于桁架模型和斜压杆模型,提出了一种同时考虑预应力筋与型钢贡献的节点受剪承载力计算方法。开展了新型节点受力性能拟静力试验,分别选取了梁端破坏与节点剪切破坏两种破坏形式的节点试验数据,对所建立的新型节点受剪承载力计算方法进行了验证评估,结果表明,该文提出的预应力混凝土梁-型钢混凝土柱框架节点承载力计算方法具有较好的精度。

型钢混凝土柱配钢形式研究现状与展望

为促进型钢混凝土在超高层建筑中的应用,在介绍巨型柱在超高层建筑应用状况的基础上,从实腹式和空腹式两种配钢形式论述了型钢混凝土柱抗震性能研究现状。分析表明,相比空腹式配钢形式,实腹式能更稳定地发挥型钢混凝土的性能。但部分研究表明,合理的截面设计能提高空腹式型钢混凝土型钢与混凝土协同工作效果。尚需研究具有普适性的型钢混凝土承载力理论计算方法和抗震构造措施,以发展具有施工便捷性和良好抗震性能的钢–混凝土组合构件。

基于现行规范的型钢混凝土柱侧力-位移曲线预测方法研究

型钢混凝土(steel reinforced concrete,SRC)柱因承载力高、刚度大和耐久性能好等优点而被广泛应用于高层结构中。然而,现阶段SRC结构设计普遍基于承载力设计法,基于性能的抗震设计法在SRC结构方面的应用仍待完善。作为基于性能(位移)的抗震设计方法中最重要的一环,现阶段SRC构件的侧力-位移关系评估缺乏规范指导。基于美国现行规范ASCE/SEI 41-17中针对钢筋混凝土构件的相关规定,结合SRC构件的受力与变形特征,提出了发生弯曲破坏的SRC柱在地震作用下的侧力-位移曲线建模方法。该曲线采用约束混凝土强度计算SRC构件的峰值承载力;使用刚度折减法考虑型钢与混凝土之间的黏结滑移;基于SRC构件的变形特征考虑了纵向受力钢材端部滑移对柱顶侧移的贡献。最后,通过与28根SRC柱试验结果的比较证明了曲线的适用性。计算结果表明:所提出的曲线能合理预测发生弯曲破坏的SRC柱的开裂荷载、开裂位移、峰值荷载、峰值位移和强度退化,可为SRC结构的性能化抗震设计提供参考。

基于软化效应的型钢混凝土节点抗剪承载力计算

根据现有试验资料,对规范YB 9082—2006《钢骨混凝土结构技术规程》和JGJ 138—2016《组合结构设计规范》中型钢混凝土节点抗剪承载力计算公式进行计算,结果表明,规范计算结果偏于保守,且离散性较大,主要原因在于混凝土项取值过于简化,导致计算结果离散性大。基于软化效应,考虑主拉方向对主压方向强度的弱化影响,对混凝土强度、配箍率、型钢约束强度、轴压比等因素的影响进行量化分析,并提出抗剪承载力计算公式中混凝土项的修正公式,结果表明,所提公式可以合理考虑各因素的影响,提高计算结果的准确性并降低离散性。

多元算法融合模型的CFRP约束型钢混凝土柱承载力预测

为准确预测多影响因素下碳纤维增强复合材料(CFRP)约束型钢混凝土柱(SRCC)的轴压承载力,提出了一种基于随机森林(RF)、分类提升(Catboost)、极端梯度提升(XGBoost)、梯度提升回归树(GBRT)的多元算法融合预测模型。首先采用合成少数类过采样技术(SMOTE)算法对原始数据集进行扩充,开展了10种传统机器学习和集成学习模型试验,筛选出决定系数R2均大于0.92的RF、Catboost、XGBoost、GBRT的4种集成学习模型,用随机搜索优化其超参数,然后融合形成了RF-Catboost-XGBoost-GBRT预测模型,对CFRP约束SRCC的承载力进行预测。结果表明,两种数据集下RF-Catboost-XGBoost-GBRT模型的预测性能最好,原始数据集经SMOTE算法处理后,5种预测模型R2平均提高20.43%,其中RF-Catboost-XGBoost-GBRT模型的R2达到了0.942,预测值误差均在±10%以内。

型钢混凝土组合结构施工技术在房建工程中的应用

型钢混凝土组合结构在济南市轨道交通R3线一期工程中济南东车辆段梁、柱安装工程得到应用。应用中形成以下经验:型钢柱的安装中,由于受力大,其安装的位置、标高及垂直度控制十分重要,要通过经纬仪做好观测,其标准应从地面引测,而不能从下节柱顶引上,避免累积误差;焊接质量决定了钢柱强度,其控制关键在于焊接工艺评定、焊后外观和无损检测;型钢的钢筋绑扎涉及到主筋、箍筋节点较多,重点做好主筋穿插、箍筋焊接等,严格按照设计图绑扎;型钢构件支模考虑型钢梁结构的摆放形式,为有利于钢筋绑扎,应先安装底模,再绑扎钢筋,最后支设侧模,确保钢筋绑扎效率和支模质量;型钢浇筑环节,要重点考虑浇筑的密实度和均匀性,要在浇筑时按照预留灌注孔浇筑,确保梁、柱底部填充到位;并按照分层浇筑、对称捣鼓的原则,确保填充密实、均匀。

型钢混凝土组合结构梁板柱施工质量控制要点分析

型钢混凝土组合结构梁板柱是一种目前应用广泛的新型建筑结构,具有高刚度、高强度和抗震性能好等优点。但施工中也会存在一些质量问题,如型钢混凝土梁板柱的连接、型钢混凝土界面黏结等,型钢混凝土梁板柱施工质量控制对结构性能和整体稳定性具有较大影响。通过对型钢混凝土组合结构梁板柱的施工质量控制要点的分析,从型钢与混凝土界面的黏结性能、型钢混凝土梁板柱连接的方式等方面进行了论述,为型钢混凝土组合结构梁板柱的施工质量控制提供了一定的理论参考。

超大截面型钢混凝土圆柱施工方法研究

随着国内大型场馆及机场工程的兴建,采用何种形式能够提供超大空间,是设计师们必须首要确定的问题。近年来,大家广泛运用型钢混凝土组合结构,随着对空间的要求越来越高,跨度也越来越大,进而型钢混凝土柱的截面尺寸也越来越大,部分工程为了达到美观、精致的视觉效果,常常选用型钢混凝土圆柱。相较于型钢混凝土矩形柱,型钢混凝土圆柱在施工过程中难度更大,尤其体现在外围钢筋定位、圆柱定位、型钢牛腿定位及各构件连接区的深化设计。为此,通过对钢筋排布深化、钢筋安装定位控制、型钢吊装、型钢牛腿深化设计、混凝土浇筑工艺进行探索,研究出一种高效、优质、可靠的施工方法。通过在具体项目中实施,通过将实施效果与理论成果相比较,确定其相对常规工艺的先进性。

预制装配型钢混凝土梁抗剪性能研究

基于ABAQUS软件预制装配型钢混凝土梁(PSRC)的精细化有限元模型,首先对比了高强螺栓加固与未加固试件的承载能力与破坏模式,结果表明界面粘结强度是影响PSRC梁承载能力的关键,采用高强螺栓加固破坏时型钢已屈服,材料强度得到充分利用,因此为避免发生粘结破坏,设计时需采取相应加固措施。通过研究用钢量与混凝土强度对试件承载能力的影响发现:PSRC梁中型钢贡献了大部分抗剪性能,混凝土强度对承载能力的影响不大,用钢量的增加可显著提升试件初始刚度与承载能力。将模拟结果与3种规范计算结果进行对比,结果表明钢骨规程计算结果与模拟结果吻合较好,但并未考虑混凝土基体与型钢的组合作用,仍存在一定局限性。