新型外包钢板-自攻螺钉连接胶合竹梁柱节点转动性能

针对胶合竹材不易预开槽和预开孔以及节点转动时竹材易发生横纹劈裂的问题,研究了新型外包钢板-自攻螺钉连接节点的转动性能。对T形外包钢板-自攻螺钉连接节点和双L形外包钢板-自攻螺钉连接节点共5个试件进行了单调加载试验,分析了节点的破坏模式、初始刚度、极限承载力、变形能力和延性系数。试验发现,T形外包钢板-自攻螺钉连接节点相较双L形外包钢板-自攻螺钉连接节点,各项受力性能参数均较优。布置直径小但数量多的自攻螺钉时,节点(T8×8-M)的破坏表现为钢板和自攻螺钉的受拉断裂以及与胶合竹柱连接的自攻螺钉受拉断裂,布置直径较大但数量少的自攻螺钉时,节点(T6×10-M)的破坏则表现为竹材的横纹劈裂和自攻螺钉的剪切破坏。横纹方向采用自攻螺丝加强,可改善节点的受力性能,对T形外包钢板-自攻螺钉连接节点改善更明显。现行《工程竹结构设计标准》(T/CECS 1101—2022)提供的节点设计方法偏于安全地预测胶合竹自攻螺钉连接梁柱节点的抗弯承载力。

正交胶合木-混凝土组合楼板凹槽连接节点抗火性能研究

为研究火灾下正交胶合木-混凝土组合楼板凹槽连接节点单剪受力性能,设计并制作了9组共27个胶合木-混凝土组合楼板凹槽连接节点试件,分别进行常温下和火灾下加载试验和数值模拟分析。试验结果表明,常温下螺钉的钻入角度对试件典型破坏模式具有重要影响。受火90min及以内各试件组的破坏模式均为凹槽附近混凝土截面的脆性剪切破坏;受火接近120min的试件破坏模式为凹槽附近木材损伤十分严重(炭化和脱落)和凹槽下方木材的顺纹受压屈服,同时自攻螺钉附近部分混凝土被压碎。随着受火时间的逐渐增加,多数试件组的抗剪承载力逐渐降低,最大降低幅度为28.1%。荷载比对试件耐火极限具有重要影响:随着荷载比的不断增加,试件耐火极限最大降幅为50.7%。除试件组SFL3和SFL4外,有限元模型的计算结果与试验结果较为接近,预测误差在15%以内,满足工程精度要求。

基于超声相控阵技术的钢板混凝土缺陷识别研究

超声相控阵技术具有现场检测速度快、成像分辨率高等优点,在装配式建筑钢板混凝土缺陷检测中具有重要应用价值。制作预设结合面缺陷和混凝土内部缺陷的钢板混凝土试件,通过数值模拟和试验研究超声相控阵成像对试件中缺陷的识别能力。研究结果表明,超声相控阵技术可有效识别钢板混凝土结合面缺陷和混凝土内部缺陷,能够准确定位缺陷的平面位置,且可在一定程度上评估缺陷深度。

既有建筑外墙外保温系统应用现状与脱落风险研究进展

目前,我国外墙外保温系统种类多样,防脱落设计方法有待完善,既有建筑外墙外保温系统存在层间黏结强度不足和构造缺陷问题,外墙外保温系统劣化机理、脱落风险识别与评估方法等方面有待进一步深入研究。针对外墙外保温系统剥离机理复杂、劣化程度难以评估、脱落风险不易识别等问题,梳理了外墙外保温系统目前常见的主要构造体系及其防脱落设计方法,统计了外墙外保温系统存在的主要缺陷并探讨了其劣化机理,分析了外墙外保温系统脱落风险识别评估以及修复方法的研究现状。

基于地震损失风险的多层砌体结构抗震构造措施评估

地震损失风险可反映建筑结构的抗震性能,其定量评价不仅是结构抗震设计参数选择的重要环节,也是防震减灾决策的重要依据。为研究采用不同抗震构造措施的砌体结构的抗震能力,提出了砌体结构基于地震危险性和结构易损性的损失评估方法。设计了25种不同抗震构造措施的砌体结构模型,采用非迭代静力分析的砌体结构易损性分析方法研究了地震作用下砌体结构的失效概率,并分析了砌体结构在1年和50年内可能发生的经济损失和人员伤亡损失风险。结果表明,抗震构造措施可显著降低砌体结构地震损失风险,无抗震构造措施的砌体结构倒塌概率是采用完备抗震构造措施时的5.5倍。基于人员伤亡率控制的计算结果与现行设计规范要求基本一致,但对低层砌体结构的抗震构造措施要求更为宽松。

高层胶合木框架-混凝土核心筒结构振动台试验研究

为研究高层胶合木框架-混凝土核心筒结构的抗震性能,设计制作一个缩尺比例为1∶3的12层高层胶合木结构模型,并对模型开展振动台试验。试验中考虑了7度多遇至9度罕遇烈度水平,得到不同水准地震作用下模型的加速度响应、位移响应和层间剪力分布等,并基于白噪声扫频结果确定模型的动力特性。试验结果表明,高层胶合木框架-混凝土核心筒结构模型的主要破坏集中于混凝土核心筒,胶合木框架的损伤相对有限。模型具有良好的耗能能力,罕遇地震作用下模型的阻尼比均超过10%。模型的各楼层加速度放大系数在0.5~3.0,结构顶层的加速度放大系数明显高于其他楼层。7度多遇地震作用下,模型的最大层间位移角在多数工况下均能满足现行规范的规定,说明高层胶合木框架-混凝土核心筒结构具有良好的抗侧刚度。在8度~9度罕遇地震作用下,模型并未出现倒塌破坏,说明高层胶合木框架-混凝土核心筒结构能满足“大震不倒”的抗震设防目标。

钢板混凝土简支梁抗剪承载模式及承载力分析

以8根钢板混凝土组合简支梁的弯剪试验为基础,对构件的受剪破坏过程和破坏模式进行分析,基于试验中观测到的剪切破坏形态,以及测得的钢板受拉应变发展情况,建立钢板混凝土组合简支梁的抗剪承载力计算模型。模型根据构件临界开裂荷载与临界开裂后的抗剪承载力的相对大小,将剪切破坏模式分为混凝土开裂引起的脆性破坏和下部钢板拉剪屈服引起的延性破坏两类,模型计算承载力与试验结果相符。分别对ACI 349规程(针对钢筋混凝土结构)和JEAC 4618—2009规程(针对钢板混凝土结构)中建议的构件抗剪承载力的计算方法进行分析,通过与试验实测承载力的对比,得出各规程用于钢板混凝土构件时的适用程度和安全裕度。分析表明,导致计算值偏差的根本原因在于钢筋混凝土构件与钢板混凝土构件在破坏模式上的区别。

工程竹木梁受弯性能试验研究

为研究工程竹木梁受弯性能,设计足尺花旗松胶合木梁、胶合竹梁、重组竹梁和胶合竹木梁试件进行受弯性能试验,分析试件破坏模式、承载力、变形特点。试验结果表明,4种梁破坏均由下部纤维在跨中被拉断引起,与胶合木梁易受木节等缺陷的影响相比,工程竹梁和胶合竹木梁力学性能更稳定;胶合竹梁、重组竹梁和胶合竹木梁极限荷载平均值分别较花旗松胶合木梁提高28%,91%,38%,达到极限荷载时的跨中位移平均值分别提高94%,63%,118%;胶合竹木梁极限荷载及达到极限荷载时的跨中位移均略大于胶合竹梁,表明通过工程竹材与速生木材的组合使用,胶合竹木梁受弯性能得到增强,胶合竹强度和变形能力得到充分利用。

结构用工程竹干湿循环老化耐久性试验研究

工程竹耐久性对结构安全性具有重要影响,环境湿度变化是影响生物质材料耐久性的重要因素之一。通过干湿循环人工加速老化试验研究胶合竹、重组竹、花旗松试件物理力学性能变化,研究结果表明,随着循环次数的增加,3种试件质量均有所减小,其中重组竹试件降幅最大;胶合竹、花旗松试件顺纹抗压强度小幅度减小,重组竹试件顺纹抗压强度增大;3种试件抗弯强度均呈减小趋势;相比抗压性能,工程竹抗弯性能更易受湿度变化的影响。当工程竹结构应用于湿度变化较大的环境中时,需进行有针对性的防护,保证材料含水率稳定性。

结构用工程竹抗紫外线老化性能的试验研究

紫外线是导致材料老化的主要因素之一,通过人工加速老化试验,模拟太阳光中的紫外线辐射,加上温湿度循环变化的影响,测试未经防护处理的工程竹的物理力学性能,并与花旗松木材在紫外线辐射下的物理力学性能变化进行对比,评价胶合竹、重组竹、花旗松木材试样的抗紫外线老化性能。结果表明,花旗松木材颜色对紫外线辐射比较敏感,受辐射面有明显的颜色变深,在紫外线辐射下胶合竹也发生颜色变黄但没有花旗松木材严重,重组竹的颜色变化不明显;除顺纹抗压强度胶合竹降幅最大外,顺纹抗压弹性模量、顺纹抗拉强度、抗弯强度、抗弯弹性模量均为花旗松木材降幅最大。总体来说,重组竹的抗紫外线老化性能最优,但胶合竹、重组竹、花旗松木材这三种材料在紫外线辐射作用下均有不同程度的力学性能退化,用于室外环境时需要进行防护处理。

新型胶合竹梁柱节点抗测性能试验研究

进行了钢填板螺栓连接和新型外包钢板螺栓连接胶合竹梁柱节点的单调加载试验,通过节点的弹塑性刚度、屈服荷载、极限荷载和延性系数,分析了两种胶合竹梁柱节点的抗侧性能。试验结果表明,钢填板螺栓节点存在初始滑移,初始刚度较小,一旦出现螺栓截面的劈裂裂缝,承载力立即下降。外包钢板螺栓节点的外包钢板对节点起到较好的约束作用,出现劈裂裂缝后承载力还有上升空间。由此可见,采用外包钢板螺栓连接是增强胶合竹梁柱节点抗侧性能的有效措施。

基于钻入阻抗法的胶合竹缺陷检测研究

基于钻入阻抗法开展胶合竹试件缺陷检测试验研究,缺陷类型包括横纹劈裂裂缝、螺孔和柱槽,通过阻力曲线判定缺陷位置和几何尺寸。试验结果表明,胶合竹裂缝、螺孔和柱槽处阻力值明显低于完好部位;钻入阻抗法能准确识别胶合竹试件裂缝、螺孔和柱槽几何位置,且能预测胶合竹缺陷几何尺寸,预测误差≤10.0%,满足工程精度要求;研究结果可为胶合竹试件内部缺陷检测提供可行方法。

传统地仗保护圆木柱受火后力学性能的试验研究

传统木结构建筑的防火性能是制约其长期安全使用的重要因素。通过6组18根不同表面处理圆木柱受火后力学性能的对比试验研究,分析不同表面处理不同受火时间后圆木柱剩余承载力、初始刚度和炭化速度的变化规律,了解不同表面处理对圆木柱受火后力学性能的影响规律。结果表明,未受火对比试件和受火时间较短的圆木柱均呈轴压破坏特征,受火时间较长圆木柱呈偏压破坏特征。受火后试件剩余承载力较未受火对比试件降低5.3%~80.2%,降低幅度与受火时间成正比、与截面尺寸成反比;传统地仗保护试件剩余承载力损失程度明显小于表面无处理试件和表面涂抹防火涂料试件。受火后圆木柱初始刚度显著降低,降低幅度随受火时间增加而增加,有传统地仗保护试件降低幅度小于表面无处理试件。传统地仗保护试件受火炭化后表面有一层白色覆盖物,其炭化速度小于表面无处理试件。数值模拟结果与试验结果符合较好,可供传统历史木结构受火后的评估鉴定。

基于三维弹塑性损伤演化的斗拱节点滞回性能分析

斗拱节点是传统木结构中典型的木-木连接节点之一,其滞回性能对结构的整体抗震性能至关重要。为跟踪斗拱节点在低周反复荷载作用下的损伤演化过程,基于木材三维弹塑性损伤本构模型开展了斗拱节点滞回性能的有限元模拟分析。计算结果表明,有限元模型能合理表征节点滞回曲线的捏拢效应、强度软化行为和刚度退化行为。有限元模型对节点的初始刚度和水平承载力的预测结果与已有试验结果吻合较好,模拟误差小于12.5%。该模型能合理反映栌斗和木枋在加载过程中的转动变形和斗拱节点的损伤演化过程。参数分析结果表明,斗拱节点的承载力和耗能能力随轴向压力的逐渐增加而增加,当轴向压力超过40kN后,节点的承载力增幅降低。

超高层建筑人员步行疏散试验研究

为揭示超高层建筑人员疏散规律,在高632 m的上海中心大厦开展垂直疏散试验。试验人员由第126层（超过580 m）步行向下疏散至首层。根据视频监控数据,分析不同属性被试人员的疏散时间、疏散速度等关键参数。结果表明：向下疏散124层（573.82 m）,最短可在20 min内完成,平均疏散时间为（36±6.04）min,平均垂直疏散速度为（0.287±0.080）m/s,拥挤状态下的垂直疏散速度为（0.248±0.034）m/s。拥堵、性别、体力和年龄是超高层建筑疏散过程的关键影响因素。

内嵌砖墙穿斗木结构振动台试验研究

为研究南方地区传统砖木结构民居的抗震性能,设计制作了一个1∶2缩尺的内嵌砖墙穿斗木结构模型,通过振动台试验对模型结构的破坏形态、动力特性、加速度及位移响应进行了分析。结果表明:7度多遇地震时,木构架与内嵌砖墙连接良好,内嵌砖墙显著增加了木构架的抗侧刚度,结构位移反应显著减小,纵、横向最大位移角分别为1/1360和1/1381,远小于《木结构设计标准》(GB 50005—2017)中弹性位移角限值要求;7度罕遇地震时,木构件与内嵌砖墙连接基本失效,且砖墙受损严重,结构抗侧刚度显著降低,频率下降严重,纵、横向最大位移角分别为1/54和1/72,满足相关规范要求;7度(0.15g)罕遇地震时,模型结构最大位移角均达到约1/44时,木构架自身未发生明显损伤,内隔墙发生平面外倒塌,符合罕遇地震下"墙倒屋不塌"的宏观震害现象。文中提出的内嵌砖墙平面外承载力计算方法与试验结果吻合较好。

清式木结构建筑斗拱耐火性能的试验研究

通过3攒清式木结构斗拱耐火性能的足尺明火试验,研究不同防火处理方式对斗拱耐火性能的影响规律。选取单翘单昂五踩平身科斗拱为研究对象,火源采用木垛火。结果表明:明火试验中,斗拱试件单才瓜拱、单才万拱、厢拱等组件首先被引燃且燃烧持续时间最长,炭化较严重。未进行表面处理的斗拱组件燃烧火焰与木垛火源叠加,火苗高度较高;组件阻燃涂料浸渍的斗拱试件受火过程中组件木材未被引燃。随着受火时间增加,不同位置的温度大部分有不同程度的升高,不同试件距边缘相同位置处的温度变化规律大致相近。各组件沿其轴线方向的炭化不均匀,且各组件炭化速度与空间位置和原始尺寸有关。翘、单才瓜拱、厢拱、单才万拱和外拽枋等组件的宽度和高度方向的炭化速度均较高。表面未处理试件各组件炭化速度为0.5~1.0mm/min,表面喷涂阻燃涂料试件各组件炭化速度为0.1~0.9mm/min,组件采用阻燃涂料浸渍处理试件各组件炭化速度为0.1~0.7mm/min。

美丽中国的生动符号——现代竹建筑

0引言竹文化渗透于中国传统文化的方方面面,北宋著名文学家苏轼的名言“宁可食无肉,不可居无竹”,体现了竹在中华文明中兼具的实用价值和文化传承价值。面对全球绿色建筑日新月异、我国绿色和高质量发展方兴未艾的发展机遇,富有中华人文内涵的现代竹建筑,正在也必将在生态城市、美丽乡村和“一带一路”建设中占据重要地位,并发挥其独特影响与作用,成为美丽中国的生动符号。

竹材再生混凝土加固RC柱的轴压试验研究

竹材和再生混凝土均是优秀的绿色建材,且越来越多地应用于建筑行业,但在结构加固方面的研究仍非常匮乏。本文为研究用竹材和再生混凝土代替传统的钢筋混凝土在增大截面法加固混凝土柱中的加固效果,设计了2根未加固的对比柱和5根增大截面法加固柱并开展了轴压试验研究。试验结果表明:竹材再生混凝土加固RC柱可以显著提高柱体的受压承载力;同时会导致混凝土柱的延性系数略为降低,随着配筋率和配箍率增加降低幅度变小。利用VIC-3D非接触全场应变测量系统量测了试验过程中柱体表面的应变变化,测试结果能很好地预测加固柱的竖向裂缝开展。本文提出了加固柱体的受压承载力计算方法,计算结果与试验结果吻合较好。

基于探地雷达的工程竹缺陷检测研究

基于探地雷达开展工程竹缺陷检测研究,主要检测柱槽、螺孔和长方体缺陷,通过电磁波幅值剖面确定缺陷深度。研究结果表明,柱槽、螺孔和长方体缺陷部位电磁波幅值与完好部位电磁波幅值差异较大,可用于工程竹缺陷判别;在检测距离内存在多个类似于螺栓孔洞的缺陷时,探地雷达对距检测表面较近的缺陷较敏感;探地雷达对螺孔、长方体缺陷深度具有较好的检测精度,检测误差绝对值<17.6%,满足工程精度要求。