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。

木梁三面受火后力学性能的试验研究

木梁三面受火后截面分为三个区:外侧为炭化层,承载力完全丧失;中间为高温分解层,承载力明显劣化;内部为正常层,承载力无影响。通过4组15根木梁三面受火后力学性能的对比试验研究,了解不同受火时间后木梁剩余承载力、破坏形态和炭化速度的变化。研究结果表明,三面受火后木梁初始刚度明显降低,剩余承载力显著减小。三面受火后木梁承载力下降原因主要包括:受火后木梁表面炭化使有效面积减小,中和轴上升;受火后靠近炭化层的高温分解层木材强度明显劣化。由于角部遭受两个方向的热传递,使木梁下角部炭化加速后变为弧形。随着受火时间增加,木梁炭化速度有所降低;且竖向炭化速度略大于水平炭化速度。

木柱四面受火后力学性能的试验研究

木柱受火后截面演化为三个区域:外侧为漆黑的炭化层,承载力完全丧失;中间为深灰的高温分解层,承载力明显劣化;内部为颜色不变的正常层,承载力无变化。通过5组24根木柱四面受火后力学性能的对比试验研究,了解不同受火时间后木柱剩余承载力、延性、破坏形态和炭化速度的变化过程。研究结果表明,受火后木柱剩余承载力显著降低,受火木柱的初始刚度均明显低于对比试件,部分截面较小的受火木柱发生偏压破坏。四面受火后木柱承载力下降原因主要包括:受火使木柱表面炭化,木柱有效面积减小;受火后靠近炭化层的高温分解层木材强度明显劣化;随着受火时间增加,木柱截面长细比增加导致其稳定系数降低;部分木柱由于局部裂缝使炭化不均,使受火后木柱的破坏形态由轴压转变为偏压破坏。受火木柱表面有裂缝处及角部的炭化速度加大;随着含水率降低,炭化速度有所增加;随着受火时间增加,炭化速度有所降低。

粘贴钢板加固木梁试验研究

对8根木梁粘贴钢板加固进行对比试验研究,其中3根为对比试件,5根为粘贴钢板加固木梁试件,试验参数包括钢板厚度(3或5mm)、钢板层数(1或2)和是否采用螺栓锚固。研究结果表明:粘贴钢板加固木梁的极限承载力有明显提高,提高幅度为9%～141%(平均提高60%);其中采用螺栓锚固的粘贴钢板加固木梁的极限承载力提高幅度更大,平均提高88%。加固木梁的极限位移亦明显提高,提高幅度为16%～139%(平均提高61%)。粘贴钢板加固木梁试件的初始弯曲刚度亦有较大提高,提高幅度为32%～158%,其中粘贴一层5mm厚钢板的加固木梁提高最多。粘贴钢板加固木梁跨中截面仍基本符合平截面假定;在相同荷载作用下,加固木梁受拉边缘钢板拉应变和受压边缘压应变明显小于对比试件。粘贴钢板加固木梁并用螺栓锚固是一种有效的加固方法。

CFRP加固短木柱的试验研究

通过39根(13组)短木柱试件的试验,研究了CFRP层数、倒角半径等对短木柱受力性能改善的影响程度。结果表明,倒角半径对短木柱受力性能的影响不明显,而CFRP层数对短木柱受力性能的影响明显。粘贴1层CFRP后,短木柱的极限应力平均提高5.2%,延性系数平均提高40.7%;粘贴2层CFRP后,短木柱的极限应力平均提高17.4%,延性系数平均提高71.6%。

螺丝连接钢板可逆抗弯加固木梁的试验研究

优秀历史木结构建筑的维修加固方法要求具有可逆性,以保证其永续保护和适应性利用。共进行了11根螺丝连接钢板可逆加固木梁的对比试验研究,其中3根为未加固对比试件,8根为螺丝连接钢板加固木梁试件,试验参数包括螺丝直径、螺丝间距和钢板重复利用次数等。研究结果表明,螺丝连接钢板加固木梁的极限承载力显著提高,提高幅度为16%～79%,平均提高50%;初始弯曲刚度明显提高,提高幅度为21%～38%,平均提高30%;木梁跨中截面变形基本符合平截面假定。在相同荷载作用下,加固试件受拉边缘拉应变和受压边缘压应变均明显小于对比试件,加固试件跨中钢板应变明显滞后于木梁底面应变。理论计算和有限元分析结果均表明,螺丝连接钢板加固木梁受弯承载力计算值与试验值较为吻合,满足工程精度要求。螺丝连接钢板加固木梁是一种可逆的、可循环的、施工方便的、有效的加固方法,可用于优秀历史木结构特别是文物建筑的永续保护。

粘贴竹片加固木梁的研究

木结构使用功能变更或使用荷载增加均可能导致木梁受弯承载力不足,需采用措施进行加固。共进行了6根木梁采用竹片加固的对比试验研究,其中3根为对比试件,3根为粘贴竹片加固木梁试件。研究结果表明:粘贴竹片加固木梁受弯承载力可提高48.0%～83.1%,平均提高69.5%;同时破坏位移亦有所增加。加固木梁跨中截面仍基本符合平截面假定;在相同荷载作用下,加固木梁受拉边缘拉应变和受压边缘压应变明显小于对比试件;不同位置竹片随荷载增加时的应变变化基本一致,且应变值相近。粘贴竹片加固木梁是一种低碳高效的加固技术。

竖向荷载和不平衡弯矩共同作用下板柱节点的设计

在试验研究和理论分析的基础上 ,给出了普通板柱节点和配置抗冲切钢筋板柱节点的受冲切承载力计算公式 ,同时给出了板柱节点在竖向荷载和不平衡弯矩共同作用下等效竖向荷载设计值的计算方法 ,简化了复杂受力条件下板柱节点的设计 .试验研究表明 ,抗冲切锚栓是有效的抗冲切钢筋类型 ,不但能提高板柱节点的受冲切承载力 ,而且能改善板柱节点的延性 .抗冲切锚栓的布置方式包括正交布置和径向布置 ,且抗冲切锚栓应在柱周边区域均匀分布 .本文给出了板柱节点抗冲切的设计步骤和方法 ,并给出抗冲切锚栓的设计方法和构造措施 .同时给出了板柱节点配置抗冲切锚栓的算例 ,验证了抗冲切锚栓的设计方法 ,可用于板柱节点的工程实践 .

CFRP维修加固局部受损木柱的试验研究

木柱在长期使用过程中易发生底端腐朽或局部损伤。共进行13根木柱采用局部顺纹木块替换并用CFRP布包裹的试验研究,取得了较好的维修加固效果。研究结果表明,受损木柱的极限承载力明显降低,降低幅度大于其截面损失幅度,且破坏呈明显的偏心受力特征;局部受损处用完好顺纹木块替换并用CFRP布包裹后,其受压承载力和延性性能可得到完全恢复;但采用横纹木块替换时,其受压承载力不能得到完全恢复。顺纹木块局部替换并用CFRP布包裹维修加固局部受损木柱是行之有效的方法,可用于木结构维修加固的工程实践。

钢筋网水泥砂浆加固旧砖墙的试验研究

经过长时间使用后,砖砌体易发生由于砖风化、砂浆粉化、墙体裂缝和底层受潮等导致的砖砌体承载力下降、安全性降低,需采取合理的维修加固措施。已有研究表明,钢筋网水泥砂浆是一种砖墙抗震加固的有效方法。通过8片旧墙体的对比试验,研究钢筋网水泥砂浆加固旧砖墙受压承载力和水平承载力的效果,研究参数包括水泥砂浆层数、掏缝置换等。研究结果表明,采用双侧钢筋网水泥砂浆加固后旧砖墙的受压承载力提高121%～134%,而仅采用单侧钢筋网水泥砂浆加固旧砖墙的受压承载力没有明显改善。采用双侧钢筋网水泥砂浆加固后旧砖墙的水平承载力大幅提高,提高幅度达250%～612%,同时加固旧墙体的耗能能力明显提高。对原灰缝进行30mm深掏缝置换可对砖墙的加固效果略有提高。

五层梁柱式胶合木结构振动台试验研究

为研究多层胶合木结构的抗震性能,设计制作了一个1:2缩尺的五层梁柱式胶合木结构模型,并对增设屈曲约束支撑和木支撑前后的结构模型开展了振动台试验。试验结果表明:纯框架模型抗侧刚度过低,在7度多遇地震作用下纵、横向的最大层间位移角分别达到1/145和1/175,不宜在地震区采用;增设支撑后,模型的基频大幅提高、位移响应显著降低,在7度多遇、基本和罕遇地震作用下的层间位移均满足《多高层木结构建筑技术标准》(GB/T 51226—2017)中弹性和弹塑性位移角限值要求;增设木支撑的横向框架在8度罕遇地震作用下,绝大多数木支撑发生断裂破坏,最大层间位移角达到1/11,但结构并未发生倒塌且梁、柱及节点无明显损伤;增设屈曲约束支撑的纵向框架在8度罕遇地震作用下主体结构无明显损伤,仅在支撑连接板处出现了少量局部的平面外屈曲。屈曲约束支撑和木支撑起到了第一道抗震防线的作用,有效保证了胶合木结构主体框架的安全;在合理设计的基础上,梁柱-木支撑和梁柱-屈曲约束支撑的梁柱式胶合木结构体系均可满足8度区抗震设防要求。

既有工业建筑的可持续改造利用

通过对既有工业建筑改造利用现状的回顾和总结,并结合国内外工业建筑改造利用的成就,提出适合既有工业建筑特别是上海世博园区工业建筑改造利用的策略:功能提升、结构改善、文化保护、持续利用,保证城市和建筑业的可持续发展。

内嵌CFRP筋维修加固老化损伤旧木梁的试验研究

经过长期使用,木梁易发生老化损伤和端部腐朽,导致其承载力和耐久性明显降低,影响结构的正常使用。共进行了10根内嵌CFRP筋维修加固旧木梁的试验研究。试验共分两组,第一组5根试件重点研究内嵌CFRP筋加固老化旧木梁,研究参数包括CFRP筋根数、端部锚固等;第二组5根试件重点研究旧木梁端部替换后内嵌CFRP筋维修的效果,研究参数包括截断位置、是否用CFRP布包裹等。研究结果表明,内嵌CFRP筋加固老化旧木梁不仅可明显提高其受弯承载力,其破坏模式由脆性受拉破坏转变为延性受压破坏,且加固木梁跨中截面变形仍符合平截面假定。端部腐朽旧木梁的端部用完好木梁替换,在受拉面和受压面内嵌CFRP筋并用竖向CFRP布包裹后,其受弯承载力可完全恢复并有一定提高。内嵌CFRP筋维修加固老化损伤旧木梁是行之有效的方法,可用于历史木结构的维修加固工程实践。

FRP加固木结构的研究进展

通过对已有FRP加固木结构研究的总结,分析FRP加固木梁受弯承载力、受剪承载力,木柱受压承载力、徐变性能、延性性能的研究成果,并指出需进一步研究的重点。

粘贴CFRP布加固受火后预应力混凝土空心板的试验研究

为研究火灾后预应力混凝土空心板采用粘贴碳纤维布加固前后的力学性能和破坏形态,进行8块受火后加固的预应力混凝土空心板的静载试验研究,并考虑15,30,45和60 min 4种不同受火时间。研究结果表明:粘贴CFRP布加固受火损伤预制空心板能有效抑制其开裂并显著提高承载力,但破坏模式由加固前的弯曲破坏转变为剪切破坏;受火加固试件初始弯曲刚度小于未受火对比试件的弯曲刚度,但后期弯曲刚度明显大于未受火对比试件的弯曲刚度。

钢纤维砂浆强度的试验研究

通过对８４个砂浆试件的试验研究，对比了普通砂和掺入同长度，不同掺量钢纤维的钢纤维砂浆的抗压强和抗折强度，表明钢纤维砂浆的抗压强度略有提高，平均提高约１０％；抗折强度有很大提高，平均提高约１５０％；砂浆韧性得到明显改善，同时指出砂浆强度和韧性的改善程度与所掺入钢纤维的长度和掺量有关。

影响环氧涂层钢筋粘结锚固性能的因素分析

分析了钢筋的直径、钢筋的外形、涂层的厚度、混凝土保护层的厚度以及有无箍筋约束等因素对环氧涂层钢筋粘结强度和锚固性能降低程度的影响，以及减低这些影响的措施。

三面受火受弯构件自然冷却后承载能力的试验研究

进行了7根三面受火受弯试件自然冷却后承载能力的试验研究,了解了钢筋类型、混凝土保护层厚度和试件截面尺寸对自然冷却后受弯承载力的影响程度,为火灾后混凝土结构的鉴定和评估提供依据。

浅谈梁的粘FRP板加固法

通过使用粘ＦＲＰ板加固法，来克服粘钢加固法中钢板易腐蚀粘结力易降低的缺点。在已有试验基础上，对粘ＦＲＰ板加固梁受弯承载力和受剪承载力提高程度进行进一步的研究，分析了各因素对粘ＦＲＰ板加固梁承载力的影响，提出了相应的施工建议。