新型可恢复功能半刚性节点抗震性能试验研究

为了实现建筑功能的震后快速恢复,提出新型可恢复功能半刚性节点.新型节点主要由T形耗能板、带铰的预制梁柱和高强螺栓群组成.对4个该新型节点试件及1个同尺寸的焊接节点对比试件进行往复加载试验,考察新型节点的抗震性能,分析耗能区截面面积、长度、截面惯性矩对新型节点滞回性能的影响.结果表明:新型节点比焊接节点具备更好的承载能力、耗能能力和延性.在试验中,非弹性变形主要集中在耗能板,主体结构基本无损伤,更换T形耗能板能够快速恢复结构功能.不同耗能区长度、惯性矩表现出不同的破坏特征与抗震性能.提出简单的新型节点设计计算方法,可以有效预测各类新型节点在往复荷载作用下的受力性能与破坏特征;对比采用所提方法计算与试验记录得出的屈服载荷、极限载荷,两者最大误差分别为2.5%、12.8%.

大跨空间结构温度效应分析与合拢温度研究

温度对建筑结构的影响主要体现在应力和变形两方面。对于大跨度空间钢结构,由于结构形式复杂,合拢过程周期较长,结构共同受力、协调变形的过程要比其他结构复杂得多,所以在设计和施工中应予以重视。结合世界大学生运动会主体育场结构工程,对温度作用进行理论计算和模拟分析,明确提出计算大跨度空间结构合拢的温度差值,并将部分理论计算结果同实际监测结果进行对比,验证了温度应力有限元模拟方法的正确性。利用有限单元法计算合拢杆件在不同时段的温度应力,从而确定体育场结构适宜的合拢时段,并在此基础上给出一些关于合拢施工的建议和意见,为大跨度空间钢结构的合拢施工提供参考。

大跨度复杂钢结构施工力学模拟的研究与应用

随着我国经济的发展,大跨度空间钢结构的形式也日趋复杂,施工过程对结构的影响不能忽略.结构施工过程中的力学问题属于施工力学的范畴,是耦合了时间与空间的四维分析.采用施工力学方法对三个大跨度复杂钢结构工程进行施工过程跟踪模拟分析,同时将有限元计算结果同实际监测结果进行对比.研究表明:进行施工过程模拟分析不仅可以优化施工方案,而且可以保证施工过程中结构的安全并使成型结构的内力和变形满足设计要求.在此基础上,给出一些关于大跨度复杂钢结构施工的建议和意见,为施工力学学科的研究和发展提供了参考.

提前卸载临时支撑对大跨度空间结构施工过程的影响分析

设置临时支撑几乎是所有大跨度空间钢结构施工过程中必然要遇到的问题。由于临时支撑的存在,改善了结构的受力性能,使结构更加安全,但是辅助用钢量也会增加较多。在符合受力的前提下,如何实现建造过程中安全和经济的平衡是施工研究的关键。以世界大学生运动会主体育场实际工程为例,对结构进行临时支撑提前卸载分析,并将计算结果同未提前卸载的分析结果进行比较,给出了结构内力和变形的变化趋势,提出了有针对性的改进意见。分析计算结果表明:直接循环卸载方案不安全因素较大,而考虑关键位置修正的循环卸载方案可以运用于大跨度空间结构的施工中,为大跨度空间结构合理施工提供参考。

基于多重响应的大跨度空间网格结构重要构件评估方法

为统一大跨度空间网格结构在进行连续性倒塌分析时移除构件的判别方法.基于稳定与强度失效模式,给出大跨度空间网格结构重要构件初选范围的选取方法.在此基础上提出了基于初选范围的多重响应分析法,并将该方法通过算例进行验证后应用于世界大学生运动会主体育场中,得到此类折面空间网格结构的重要构件分布.该分析结果与实际工程的设计结果吻合较好.研究表明:基于初选范围的多重响应分析法简单实用,能够快速全面地评估大跨度空间网格结构中构件的重要性,弥补了现有方法只考虑单一结构响应的不足,解决了目前连续性倒塌分析中初始失效构件判别没有统一标准的缺陷,使备用荷载路径法得到了更广泛的应用.

现代竹结构的研究与工程应用

竹材是世界上为数不多的可再生资源,是建筑行业的理想材料。随着经济社会的发展、科学技术的进步、国家政策的推动,全生命周期均可实现与生态环境协调共存的竹结构是未来发展方向之一。虽然从基本方法与手段上,竹结构的研究可以从已经较为成熟的传统结构研究中汲取经验,但是,竹材的特殊使得竹结构在构件、节点以及体系构成上与传统结构存在显著差别,且目前针对竹结构的研究尚缺乏统一材料本构,手段也较为单一,节点连接形式局限性大,均限制了竹结构在工程中的广泛应用。结合已有成果,对竹结构中所涉及的竹材、竹构件、节点的力学性能作出分析;结合现代科技,对竹结构体系进行研究、总结。提出一种喷涂复合砂浆-原竹骨架组合结构体系,其整体力学性能好,功能性和适应能力强,施工速度快,可代替传统砖混结构,在低层房屋及村镇建筑中应用,具有较高的推广价值。

大跨度单层空间网格结构连续性倒塌动力效应分析及简化模拟方法研究

为评估大跨度单层空间网格结构的连续性倒塌动力效应,并确定此类结构静力分析时所采用的荷载动力放大系数,构建了单层空间网格结构抗连续性倒塌的单自由度子结构模型,推导出考虑初始状态下子结构在线弹性、弹塑性阶段的动力放大原理,通过数值算例分析验证了其正确性。提出适用于单层空间网格结构的连续性倒塌动力效应简化模拟方法,通过算例验证后给出单层网壳结构荷载动力放大系数的建议取值范围。研究表明:不考虑初始状态时,弹性阶段下的位移动力放大系数、荷载动力放大系数趋势保持一致;弹塑性阶段下,随着塑性的发展,荷载动力放大系数逐渐减小,位移动力放大系数逐渐增大。考虑初始状态后,虽然两个动力放大系数的变化趋势未发生改变,但值均显著减小,与理论分析结论一致,因此必须考虑初始状态的影响。此外,对于单层网壳结构,当DCR<0.7时,建议荷载动力放大系数取1.7~1.9;当DCR>0.9时,建议取1.4~1.6。

原竹-保温材料界面黏结滑移性能试验研究

为研究原竹-保温材料界面的黏结应力与滑移分布,进行了12个试件的拉拔试验,研究了界面的破坏模式、黏结机理及影响黏结强度的因素,并给出了提高原竹-保温材料界面黏结性能的措施.结果表明:原竹-保温材料界面的黏结力由化学胶结力、机械咬合力及摩擦力3部分组成.原竹-保温材料界面的滑移过程可分为4个阶段:无滑移阶段、滑移阶段、摩擦阶段、后滑移阶段.保温材料包裹原竹的长度越长、原竹表面越粗糙、原竹直径越小,其界面黏结强度越大,其中原竹表面粗糙度的影响最大.对原竹表面进行粗糙化处理、选用直径较小的原竹、用保温材料将原竹全面包裹可提高原竹-保温材料界面的黏结性能.

原竹骨架喷涂复合材料多功能组合构件力学性能试验研究

为研究原竹骨架喷涂复合材料组合构件的力学性能,该文通过立柱轴压性能和抗弯性能足尺试验,研究其传力过程、承载能力、破坏模式及复合材料对原竹骨架的增强作用。结果表明:组合构件立柱轴压试验的破坏模式为整体失稳破坏;在有限元参数分析中,立柱数目少于6根时,立柱数目越多,平均每根立柱的轴压承载力越大,但立柱数目超过6根时,平均每根立柱的极限承载力随立柱数目的增多反而有降低的风险;立柱间距在200~500 mm范围内,间距越大,其立柱平均承载力越高;对多根立柱统一均匀加载时,构件会发生整体失稳破坏,而对中间立柱单根加载时,其顶部出现局部压溃现象。抗弯性能试验的破坏模式为纵向原竹与复合材料产生滑移,构件在集中荷载处发生弯折破坏。复合材料对构件立柱提供了较好的约束作用,使其轴压承载力提高3.7倍,但与立柱达到抗压强度破坏时的极限承载能力相比低16.7%;当达到组合构件的弯曲容许挠度和峰值挠度时,构件所承担荷载分别约为原竹骨架构件的7倍与4倍,说明复合材料对原竹骨架的增强作用显著。研究成果可为喷涂复合材料-原竹骨架组合结构体系的工程应用提供参考。

喷涂轻质复合砂浆—密布原竹组合墙体抗震性能试验研究

提出一种在密布原竹骨架外喷涂轻质复合砂浆的组合墙体.对喷涂轻质复合砂浆—密布原竹组合墙体试件进行低周反复加载试验,分析试件的受力过程和破坏模式,对试件的承载能力、抗侧刚度、延性、承载力退化、刚度退化以及耗能性能等力学特征进行研究,并将试验结果与压型钢板—竹胶板组合墙体、喷涂保温材料—原竹骨架组合墙体的试验数据进行对比分析.试验结果表明:喷涂轻质复合砂浆—密布原竹组合墙体的主要破坏模式为抗拔件被拉出,墙体底部发生破坏.当试件处于极限状态时,组合墙体出现裂缝,但试件整体结构较为完好.喷涂轻质复合砂浆—密布原竹组合墙体的延性和耗能能力较好,且具有较高的抗剪承载力和初始抗侧刚度.与压型钢板—竹胶板组合墙体相比,喷涂轻质复合砂浆—密布原竹组合墙体具有更好的抗震性能和耗能能力.与喷涂保温材料—原竹骨架组合墙体相比,喷涂轻质复合砂浆—密布原竹组合墙体经济性好,同样具有较高的推广价值.

大跨空间结构的胎架设计及受力性能研究

随着空间结构的不断创新,大跨空间结构成为反映一个国家建筑科学技术水平的重要标志。由于大跨空间结构的施工往往要借助临时搭设的胎架才能完成,所以对胎架结构进行设计和研究具有重要的意义。基于深圳世界大学生运动会主体育场结构实际工程,对胎架结构进行分析讨论,为胎架搭设提供参考。

深圳大运中心主体育场施工过程模拟分析

深圳大运中心主体育场屋面采用单层折面空间网格钢结构体系,具有悬挑长度大、折面刚度大的结构特点。由于结构形式复杂,施工周期较长,所以建造过程对结构的内力和变形影响较大。利用施工力学的方法对施工过程进行跟踪模拟分析,得出最优的施工方案,使结构的受力和变形趋于设计状态,保证施工过程的安全性。

圆竹的力学性能及影响因素研究

为了获得圆竹的主要力学性能及其影响因素,完成了6组共计51个试件的试验研究,获得了圆竹的抗压强度、环刚度以及抗弯强度等力学性能,研究了含水率、竹节和取材单元对上述力学性能的影响.结果表明:竹材顺纹抗压强度分别为弦向横纹和径向横纹抗压强度的2.7倍和4.0倍;竹节的紧箍作用有效提高了圆竹的环刚度,节部材较节间材提高90%;竹节对竹材的抗压强度具有一定的提高作用,节部材较节间材提高6.3%;含水率对圆竹抗压强度和抗弯强度有较大影响,但其影响趋势不同.圆竹的抗压强度随竹材含水率降低而增加,含水率降低40%时抗压强度提高约20%,而其抗弯强度随竹材含水率的降低而降低,在挠度相同的前提下,抗弯强度下降约20%.

毛竹顺纹方向力学性能的试验研究

以毛竹圆竹和竹片为研究对象,研究其顺纹方向的力学性能.通过41个试件的试验研究,获得了毛竹竹片顺纹方向的弹性模量、抗压强度、抗拉强度以及毛竹圆竹顺纹方向的抗压强度和抗剪强度等力学指标,所有强度计算结果转化成含水率为12%时的强度,以消除含水率差异的影响.结果表明:竹材顺纹抗拉强度略大于抗压强度,以圆竹和竹片为测试单位测得毛竹竹材的顺纹抗压强度相差不大,竹节对竹材的抗压强度提高不明显,对抗拉强度和抗剪强度有所削弱.研究还提出了试件破坏现象及原因,为竹结构房屋设计与进一步理论分析提供必要依据.

大运会主体育场施工过程力学模拟与分析

大运会主体育馆为一大跨度单层折面形空间网壳,其建筑形态比较复杂,施工过程中的结构形式和设计成形状态下有很大差别;施工"路径"会对最终成形的竣工状态产生不同的内力和变形,与设计状态下的分析结果有较大差别,需在结构设计和施工中加以考虑.对大运会主体育馆建立有限元模型,运用施工力学的方法,按照实际的施工顺序进行施工全过程的力学模拟和分析;跟踪施工过程中结构的内力和变形的累积发展过程,分析施工过程对主体结构的影响,保证施工过程中结构的安全性,并使竣工时结构的内力和变形满足设计的要求,为设计和施工提供理论依据.

竹材在建筑结构中的应用发展与研究现状

现代竹结构体系是一种绿色可持续发展的建筑结构体系,符合我国建筑行业的发展方向。本文简述了竹材在建筑结构构件中的应用现状及现代竹结构体系的发展方向,并提出对竹结构进一步研究课题的看法及竹结构新的研究方向。

方钢管混凝土框架-薄钢板剪力墙抗震性能试验研究

对1个单跨两层1∶3比例的方钢管混凝土框架-薄钢板剪力墙试件进行低周反复荷载试验。研究方钢管混凝土框架-薄钢板剪力墙的抗震性能,得到结构的破坏形态、荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、特征荷载和位移等,分析结构的破坏机理、延性、耗能能力、承载能力及刚度退化等。结果表明:方钢管混凝土框架-薄钢板剪力墙具有较高的承载能力、抗侧刚度及良好的延性和耗能性能。方钢管混凝土框架可为薄钢板剪力墙屈曲后性能的充分发挥提供足够锚固,使结构形成"先钢板墙后框架"的破坏机制,实现双重抗震设防目标。与钢框架-薄钢板剪力墙相比,方钢管混凝土框架-薄钢板剪力墙具有更好的延性和抗震性能,是一种优良的双重抗侧力体系。

毛竹力学强度标准值和设计值的确定方法

选取3~6年生毛竹作为研究对象,收集了569个数据,分别对毛竹强度标准值和设计值的确定提出方法。采取次序统计法获得毛竹的顺纹抗拉、顺纹抗压、抗弯和顺纹抗剪强度标准值,分别为145.33、45.58、104.33和9.52MPa。用设计验算点逆算法建立适合竹材的功能函数,在满足可靠度的要求下,得到毛竹对应的强度设计值为38.19、22.32、37.19和4.73 MPa。通过将毛竹的强度设计值与重组竹、格鲁斑胶合竹对比,得出设计验算点逆算法计算毛竹设计值可行。

喷涂复合材料-密布原竹组合楼板抗弯性能试验研究

对一块喷涂复合材料-密布原竹组合楼板的抗弯性能进行了试验研究,通过观察各级荷载作用下组合楼板挠度发展情况,探讨组合楼板的破坏过程、破坏形式及破坏机理,考虑原竹与喷涂复合材料之间的组合效应,获得组合楼板的抗弯承载力,并得出组合板的荷载-挠度曲线以及原竹荷载-应变曲线.结果表明:这种组合楼板整体性能良好,原竹与喷涂复合材料之间具有很好的组合效应,能够提供较高的承载力.

原竹龙骨组合结构喷涂式环保墙体试验房冬季室内热环境测试

为验证原竹龙骨组合结构喷涂式环保墙体作为建筑围护结构时室内热环境的保温性能,对试验房的冬季室内外温湿度进行现场测试。结果表明,该新型墙体具有良好的热稳定性能,试验房在兼顾绿色环保的条件下可达到与黏土砖墙相同的保温效果,但二者保温效果均一般。建议结合目前墙体热工性能实验数据对试验房的围护结构构造层次进行优化。