西藏美丽乡村装配式住宅建造技术路径研究

本研究以现有的装配式乡村住宅建造实例为基础,提出了三种技术路径,即“建筑设计、结构保温一体化、房屋建造过程全装配”。通过进一步明确新型装配式住宅的“非等同现浇”抗震设计方法,结合多种装配式建筑技术的集成应用,本研究从乡村住宅轻量化、模块化、装配化的角度出发,指出其具备快速建造、构件可拆卸移动、节省人工、保证施工质量、绿色节能等特点,从而能够实现全寿命周期内的高效益建造运维目标。该研究为藏区广大乡村地区的装配式住宅建造提供了有效的技术指导。

螺栓连接装配式混凝土墙板结构水平缝的抗震性能研究

为改善装配式混凝土墙板结构体系的抗震性能,提出了一种高强螺栓-连接钢板拼接式螺栓连接节点,建立了墙板结构的精细化有限元模型。通过改变轴压比,箍筋间距,节点位置,螺栓和连接钢板的尺寸、数量和布置等因素,探究各参数对该墙板结构体系力学性能的影响。分析结果表明:和试验值相比,正负向的最大平均承载力和最大平均位移相差均在14%以内;改变轴压比对新型螺栓连接装配式混凝土墙板结构的承载能力和刚度等力学性能影响最大;在一定范围内减小螺栓的使用数量会降低结构的承载力,同时会在一定程度上提高结构的延性;改变螺栓直径和钢板厚度对结构的力学性能影响不大,但减小钢板厚度会使得钢板发生屈服;改变箍筋间距和混凝土强度对结构的承载能力有一定的影响;改变节点位置对结构的初始刚度有较大影响。

螺栓连接装配式墙板抗侧刚度研究

螺栓连接装配式墙板体系具有连接简单、建造快速的优势,近年来工程应用逐渐增多。本文以钢板拼接式螺栓连接和穿缝式螺杆连接两种常见的螺栓连接装配式墙板为研究对象,进行7片墙板的拟静力试验。结果显示:螺栓连接装配式墙板由于水平缝处张开,墙体发生刚性转动,导致抗侧刚度低于现浇墙板。通过弹性理论分析和有限元数值模拟,揭示了螺栓连接装配式墙板的水平变形特性,分析了影响墙体抗侧刚度下降的因素,提出了相应的抗侧刚度计算公式。通过对比数值分析结果与试验结果,验证了本文公式的可靠性。基于参数分析的研究结果,回归了考虑螺栓节点配钢率、墙体的高宽比、轴压比和节点相对位置4个参数的干式螺栓连接装配式墙板抗侧刚度降低系数的简化计算公式,该简化公式的计算结果与数值模拟的结果误差在±20%之内,表明预测结果较为准确。提出的抗侧刚度计算公式可为建立低多层螺栓连接装配式墙板结构体系的设计理论提供参考。

预制混凝土夹心保温墙板结构性能研究综述

预制混凝土夹心保温墙板具有良好的经济效益和环境效益,作为低能耗绿色环保的预制墙体,可契合当前建筑产业装配化和住宅建筑节能化的发展趋势,将成为“双碳”目标下建筑业控制碳排放量的有效手段。介绍了预制混凝土夹心保温墙板的现有研究,对墙板的构造特征、结构性能和设计方法进行归纳总结。结果表明应将复合度作为衡量墙板结构性能的重要指标并在结构设计中得到体现;应将墙板内连接件性能的退化趋势引入到设计方法中,进而完善结构计算模型;应尽快提出统一设计标准,促进承重式完全复合墙板的发展和应用。

高强钢角焊缝的强度模型和设计建议

目前针对高强钢角焊缝力学性能的研究多采用试验研究的方法,缺少系统的设计理论。采用传统的针对普通钢角焊缝连接的强度模型和失效准则,对高强钢角焊缝的断裂角度和破坏荷载进行预测,通过与试验结果的对比,选择精度较高的最大剪应力准则,并确定模型中的参数C取值。基于钢板间摩擦力的影响和焊根处应力集中产生的约束效应,推导出两个优化系数,对强度模型进行修正。为了便于工程应用,结合承载力计算推导过程,提出了角焊缝在不同加载角度下的简化公式,并对公式进行了验证。通过搜集和汇总焊缝尺寸、材料性能以及试件工作性能等三方面的数据,对简化公式进行可靠度分析,得出安全系数为4.5时的抗力分项系数为0.79。对我国规范中高强钢角焊缝连接的设计方法提出修正建议,即在承载力计算公式中应考虑约束效应、摩擦效应、焊材强度和加载角度等的影响。

钢管混凝土柱巨型交叉节点受力性能研究

在一超高层结构工程中,外框架采用了焊接钢管混凝土边柱和夹角为12°的斜柱交叉形成高达6层且与6层楼面梁相接的巨型交叉节点,该节点构造复杂。节点边柱的轴向荷载不平衡在节点处产生剪力,同时,由于斜柱承受的轴向荷载巨大,该巨型节点受力复杂。为研究该节点的受力性能,对其进行了大比例模型加载试验。试验在最不利工况(1.2×重力荷载+1.3×设防地震作用)下:1)在设计荷载作用下节点试件整体仍然处于弹性工作状态;2)增大边柱不平衡力,对节点试件的平面内侧移有一定的影响,而对平面外变形基本没影响;3)对斜柱轴向荷载进行卸载,将节点由压剪转换至更不利的拉剪受力状态,节点未破坏;4)施加斜柱轴向荷载超过设计承载力的2倍,节点试件最终在斜柱两端出现局部鼓起而发生破坏,说明该交叉节点的设计符合我国规范"强节点弱构件"的设计原则。在整个加载过程中,节点区域并未产生剪切破坏面,钢管内部设置的纵向内隔板和加劲环板使得钢管与混凝土协同工作,节点构造合理。通过合理的简化,对该节点试件进行了三维非线性有限元分析,其荷载-变形曲线以及破坏模式与试验结果吻合良好。

考虑匹配比和软化效应的高强钢对接焊缝的设计建议

针对高强度结构钢在焊接热循环作用下热影响区域可能产生软化现象,且高强钢焊接时将遇到焊材强度匹配的问题,基于高强钢对接焊缝的试验研究、数值分析和理论研究的结果,对考虑焊接软化和焊材强度匹配的强度模型进行简化,进而提出便于设计的简化公式。通过对试验数据、欧洲规范EC3预测值、强度模型预测值和简化公式预测值的对比,得出强度模型和简化公式对接头强度的预测值较为准确,而欧洲规范EC3高估了对接接头强度。为了进一步地将简化公式应用于工程设计,通过搜集和汇总焊缝加工尺寸、高强钢力学性能以及试件实际的工作性能等三方面的数据,对简化公式进行可靠度分析,当安全系数为4.5时,抗力分项系数取为0.84。对我国规范中高强钢对接焊缝连接的设计方法提出设计建议,即在对接焊缝受拉承载力计算式中考虑接头的综合强度,该综合强度取决于钢材强度、焊材强度、软化区情况和约束情况。