混合联肢PEC墙结构简化力学分析模型及承载力计算

为克服钢筋混凝土墙肢底部易发生脆性破坏的缺点,提高联肢剪力墙结构的抗震性能,采用PEC剪力墙肢代替混合联肢剪力墙结构中的钢筋混凝土剪力墙肢,形成新型混合联肢PEC墙结构.通过改变钢连梁截面尺寸、PEC墙肢宽厚比以及楼层数形成3个系列共8个模型,研究了弹性耦连比和改变弹性耦连比的方式对混合联肢PEC墙结构滞回性能和应力分布的影响.结果表明:各个系列模型滞回曲线均饱满而稳定,未出现明显捏缩现象,证明混合联肢PEC墙结构抗震性能好、耗能能力强,适用于高烈度抗震设防地区;与已有联肢墙结构研究成果一致,弹性耦连比是影响混合联肢PEC墙结构整体性能的主要因素,并不会因为实现方式不同而影响结构应力分布规律;为保证结构达极限承载能力状态时各层钢连梁均发生剪切屈服并充分发展塑性,同时避免受拉侧墙肢发生延性较差的小偏心受拉破坏,应控制弹性耦连比小于等于70%;基于有限元模型分析结果,探讨了混合联肢PEC墙结构受力机理,建立了结构简化力学分析模型,给出了极限承载力计算公式;试验及有限元模型分析结果与理论计算结果误差在15%以内,且均为理论值偏低,证明本文提出的混合联肢PEC墙结构极限承载力计算公式精度较高且偏于安全,可用于计算结构极限承载力.

混合联肢PEC墙结构基于合理失效模式的性能化设计方法研究

基于性能化设计理念,提出了混合联肢PEC墙结构基于合理失效模式的性能化设计方法:以结构达目标位移时实现合理失效模式作为性能目标,基于能量平衡原理确定结构设计基底剪力,并给出符合失效模式的侧向力分布;依据给定目标塑性耦连比分别求解钢连梁和PEC墙肢底部加强区内力需求;采用塑性设计方法设计钢连梁和PEC墙肢底部加强区截面,采用弹性设计方法设计PEC墙肢非加强区截面,保证结构实现预期性能目标。依据提出的基于合理失效模式的性能化设计方法,设计了12层混合联肢PEC墙算例结构,对其进行Pushover分析和弹塑性动力时程分析,验证了该方法的可行性。基于合理失效模式的性能化设计方法设计的混合联肢PEC墙结构抗震性能良好,地震作用下,各层钢连梁首先剪切屈服耗散能量,然后PEC墙肢底部形成弯曲塑性铰,塑性铰分布及发展过程符合预期,实现了“两阶段耗能体系”设计目标。

某钢网架加固设计

某网架因施工遗留问题和使用荷载的增大,导致结构存在质量安全隐患。系统地介绍了网架加固方案:受压杆件采用薄壁槽钢、薄壁矩形管或角钢作为外加约束单元的增大截面法进行加固,受拉杆件采用新增双拼槽钢的增大截面法进行加固,螺栓采用在原螺栓球节点上焊接鼓筒节点或增设高强对拉螺杆的方法进行加固。采用MST和NIDA软件进行了结构模型验证并使用直接分析法对网架进行承载力计算,并对压杆加固方案进行了精细化有限元分析,对比分析了加固杆件和未加固杆件的荷载-位移曲线和破坏模式。结果表明:压杆加固后,构件承载力提高了15%~33%,破坏模式由失稳破坏向强度破坏转变;整体加固完成后,在荷载增加并考虑初始缺陷和整体缺陷的情况下,网架结构可以满足《建筑结构可靠性设计统一标准》(GB 50068—2018)的要求。

重组竹结构的研究现状与工程应用

重组竹不仅保留了原竹轻质高强、生态环保等优点,而且摒弃掉其原态性能不稳定、耐久性差等缺点,是一种理想绿色高强竹基材料,作为建筑材料引入现代结构中具有无可比拟的优势,符合国家大力发展竹产业、倡导节能减排的政策方针,应用前景广阔。然而现阶段重组竹结构的研究和应用明显滞后。基于此,归纳总结重组竹从制备、材料、构件、节点到结构体系的研究和发展现状,以层层递进的方式分析制约重组竹结构发展和应用的关键技术问题,为其后续研究指明方向。结果表明,重组竹结构基础研究不够深入,分散不成体系,已颁布实施的四部标准虽已初步构建起重组竹结构的技术标准体系,但试验和理论数据支撑尚显不足,条文多参考木结构规范而来,且均为团体标准,尚待进一步修正完善,进而建立起国家或行业标准。此外,现有研究集中于毛竹基重组竹,需进一步开展系统研究。

基于频数统计和χ^(2)-PCC的建筑施工高处坠落事故特征分析

为减少建筑施工高坠事故的发生概率,完善相关工程管理质量和技术措施,收集和整理2010—2020年中央住房和城乡建设部等部门公布的746份事故报告,总结事故发生时间、事故等级、直接经济损失、坠落高度、高处作业分类、防护措施和工人年龄这7类典型事故特征及相应指标,采用频数统计方法分析事故特征和规律,采用χ^(2)-皮尔逊相关系数(PCC)方法明确各因素间的相关性水平以及影响程度。结果表明:近半数坠落高度发生在二级作业高度范围,超过半数的工人在发生事故时未采取有效防护措施,且坠落高度、死亡人数、直接经济损失和防护措施四者之间的相关性达到显著性水平;防护措施与坠落高度、死亡人数、直接经济损失的相关系数分别为0.119、0.149和0.187,坠落高度与死亡人数相关系数为0.404,直接经济损失和死亡人数的相关系数达0.957,悬空作业与死亡人数相关系数为0.17。此外,目前国内施工现场较低高度的高处作业存在防护盲区,既有防护措施未能有效降低事故严重程度,建议加强对危险区域作业的安全监控,提高伤亡赔偿标准,重视防护用具长期使用后性能劣化情况的检验和抽查。

大力发展钢结构建筑,促进装配式建筑发展——以凉山州钢结构农房为例

现代装配式建筑是按照一定工程规则＂标准化、模块化＂进行设计,将建筑部品/部件与装饰/装修按照＂工业化、标准化、系列化、一体化＂生产,经施工现场＂集成化＂装配而成,是集＂绿色建材、绿色科技、绿色工艺、绿色使用、节能环保、安全经济美观＂于一体的＂绿色建筑＂模式。

双角钢十字组合截面压杆承载力研究

进行了160大规格Q420高强度双角钢十字组合截面构件的试验研究。得到了单节间和双节间压杆的受力性能和破坏模式。对该类构件进行数值模拟,考虑构件长细比、肢宽比和填板等对承载力的影响,并在此基础上提出计算方法。与试验结果进行对比,给出适合工程实际的组合截面承载力计算方法,可供工程设计参考使用。

西南科技大学东区7-B～E教学楼震损特点及原因分析

西南科技大学东区7-B～E教学楼在汶川地震中的破坏很具有代表性,在实地调查这些教学楼破坏现况的基础上,分析了4栋教学楼的震损特点和原因,对该工程按抗震规范(2001版)进行了计算分析,针对同类建筑提出了设计和施工的建设性意见。

四川泸定6.8级地震震中区域建筑震害考察与思考

四川省甘孜州泸定县发生6.8级地震后,对震中磨西镇及附近的房屋建筑震害情况进行多次考察。根据考察结果分析,现行规范关于场地地震作用放大系数的规定较为简单,建议应进行进一步细致研究;较多建筑底层发生严重破坏,甚至倒塌,建议对底部的刚度和承载力进一步提高;合理设计与施工的砌体结构在地震中表现良好;钢筋混凝土结构施工缝易发生滑移破坏,从而加重整体结构的破坏,建议对应整体结构性能目标进行施工缝验算;填充墙、装饰构件、吊顶和机电设备等非结构构件震害较多,建议从设计、施工和验收全过程控制,保证非结构构件的抗震性能。

四川省投资集团有限公司调度中心结构设计

详细介绍了四川省投资集团有限公司调度中心的设计过程,并重点介绍了该工程的特点、难点和处理方法,对类似工程的设计有一定的借鉴意义。

高层建筑外墙墙面脱落特征分析及防治措施研究

随着城市规模不断扩大,高层建筑数量快速增长,同时高层建筑外墙墙面脱落造成人员伤亡和财产损失的案例屡见不鲜,给城市空间环境带来了巨大的安全隐患。为了研究高层建筑外墙墙面脱落的特征和规律,通过搜集国内近20年来上千起高层建筑外墙墙面脱落案例,统计分析了不同类型外墙墙面脱落的基本模式和主要影响因素,并对其病害形成机理和脱落致因进行了梳理。统计表明,高层建筑外墙墙面脱落会受地理位置、修建时间、使用时间和脱落季节等因素影响,其中,饰面层和外保温层分别在5~10年间和5年内发生脱落的比例最高,钉挂类饰面层的平均脱落面积最小且离散性较低,外保温层平均脱落面积最大且离散性大。此外,在对既有防治措施进行总结的基础上,进一步讨论了其他防治措施和未来重点研究方向,为避免因外墙墙面脱落而导致高坠事故的发生和保障高层建筑的安全运维提供参考。

胶合木钢填板-螺栓节点抗弯刚度研究

为明确胶合木钢填板-螺栓节点的半刚性特征,进行了考虑螺栓行距、列距、列数和胶合木截面高度等参数变化的胶合木钢填板-螺栓节点抗弯试验。得到节点抗弯刚度后与欧洲木结构设计规范((BSEN 1995-1:2004))、日本木质构造接合部设计手册里节点抗弯刚度公式计算结果进行对比,结果表明规范公式计算的节点抗弯刚度均小于试验值,通过修正规范公式可以得到更加准确的计算结果。针对日本木质构造接合部设计手册的公式引入了滑移系数修正值和顺纹嵌入刚度修正值,修正后的公式准确度高,在胶合木结构设计的过程中可以用于计算节点的抗弯刚度并得到节点抗弯刚度折减系数。

复杂体型高层建筑风洞试验及数值模拟

以某复杂体型高层建筑为例,对其风荷载进行了刚性模型风洞试验研究,并基于Fluent6.1软件平台,将雷诺应力湍流模型(RSM)与非平衡壁面函数搭配使用,对其进行了计算流体动力学(CFD)数值模拟。结果表明:风洞试验与数值模拟2种方法相辅相成;该类高层的迎风面主要受正压作用,屋面、背风面以及侧面主要受负压作用,尤其转角处背风区域局部负压较大;在180°风向角下,该类高层体型本身提供的类似峡谷的风速放大效应显著。

格构式型钢混凝土柱延性性能的有限元分析

通过对已完成的5根格构式和1根实腹式型钢混凝土柱在低周反复荷载下的受力性能模拟分析,验证Open Sees非线性有限元软件能够对影响此类柱截面延性的因素及规律进行分析。利用Open Sees程序对影响格构式型钢混凝土柱截面延性的主要因素进行参数分析。分析结果表明:格构式型钢混凝土柱的延性性能随体积配箍率、型钢配钢率的增大而增大,随型钢强度、轴压比的增大而减小;格构式型钢混凝土柱水平承载力随着型钢强度、型钢配钢率的增大而增大,但随体积配箍率的增长很有限。在完成参数分析的基础上,应用MATLAB进行多元非线性回归分析,得到基于体积配箍率、型钢配钢率、型钢强度、混凝土强度和轴压比的格构式型钢混凝土偏压柱的极限位移角计算公式,并利用收集到的试验结果对公式进行检验。

基于直接分析法的施工爬升模架系统优化设计

随着超高层建筑施工的不断增多,爬升模架系统也得到了广泛应用,然而,爬升模架系统中的构件会存在明显初始缺陷,但在设计阶段未被充分考虑,将影响爬模系统安全性。此外,架体结构中构件规格过大的冗余度会增加系统自重和造价。基于直接分析法,以构件初始几何缺陷为控制变量,采用NIDA程序对某实际工程所用施工爬升模架系统开展了多组二阶非线性参数分析;通过调整应力比较小的构件截面进行了结构优化分析。研究表明:实际工况下,初始几何缺陷对构件截面承载能力以及系统变形影响较大,施工中应控制构件变形;同时,经优化后,结构应力比分布更加合理,用钢量较优化前减少了12%。

矩形钢管混凝土树状节点受力分析

钢管混凝土树状节点是由钢管混凝土Y形柱与双十字形梁柱节点组合而成的复杂节点。采用ANSYS对该类节点进行非线性有限元计算分析,计算模型考虑材料,几何和接触非线性。梁端荷载位移曲线以及滞回曲线与试验吻合较好,并能准确模拟出节点的破坏形态。分析有限元计算结果表明:梁端加劲肋使拉压应力能有效传递到内隔板,中间孔洞的存在对内隔板的传力影响较小,反复荷载作用下节点核心区混凝土对角区受压,对梁端压应力的传递有较大贡献。

蘑菇形悬挑屋盖风洞试验研究

以海口“雨林之心”项目为背景,针对其蘑菇形悬挑屋盖,采用1∶40大比例尺刚性模型,开展了大型风洞试验,得到其平均风压系数和脉动风压系数,并以此分析了该结构屋盖的风压分布规律以及脉动风特性;进而给出屋盖的分块体型系数,可直接用于屋盖结构抗风设计;最后就地形对风荷载的影响进行分析。试验结果表明:该蘑菇形悬挑屋盖在风荷载作用下整体受到向上的风吸作用;3个建筑间存在较强的相互影响作用;屋盖悬挑边缘位置在来流的直接撞击下,对风荷载较为敏感,呈现为较大的风压变化梯度和较大的脉动风压;A、C建筑处于迎风侧时,由于山坡对流场的影响,悬挑迎风侧的风荷载相较B建筑更不利。针对以上问题,在设计时应重点关注。

基于近场动力学的落锤冲击PVB夹层玻璃数值模拟

为了研究聚乙烯醇缩丁醛夹层玻璃(PVB夹层玻璃)在刚性冲击下的破坏模式和力学响应,采用基于近场动力学的键基PD模型模拟落锤冲击作用下的冲击力的变化情况及玻璃裂纹开展,并与试验结果进行对比验证;通过改变上、下玻璃层厚度、PVB胶层厚度及冲击初速度,系统研究PVB夹层玻璃的裂纹扩展规律和耗能特性。结果表明:键基PD模型可以很好地再现PVB夹层玻璃断裂失效和裂纹扩展行为,和试验吻合度很高;玻璃厚度越厚抗冲击性能和耗能能力越强,下玻璃层厚度影响大于上玻璃层厚度影响。随着PVB胶层厚度的增加,PVB夹层玻璃抗冲击性能以及耗能能力随之增加。同等条件下,增大PVB胶层厚度,能有效增加玻璃的耗能能力,取得较大的单位厚度耗能比,但PVB胶层厚度大于1.14mm后增幅变小。保持冲击能量不变,增大落锤的冲击初速度,明显改变了PVB夹层玻璃的破坏模式,其抗冲击性能和玻璃耗能也随之增加。

既有多层砌体结构教学楼隔震加固设计

为研究隔震技术加固砌体结构房屋的可行性及适用性,以一栋层数和高度均超限的既有多层砌体结构教学楼为对象,详细介绍隔震加固设计全过程,并利用软件ETABS对隔震加固后的结构进行分析。结果表明,隔震加固后,砌体结构的自振周期明显延长,地震响应显著降低;变形集中于隔震层,隔震层以上结构层间位移角在设防地震作用下远小于2倍弹性层间位移角限值,在罕遇地震作用下远小于4倍弹性层间位移角限值,满足了预定的抗震性能目标;隔震支座的水平位移和拉/压应力也远小于规范限值。隔震层以上结构X、Y向减震系数最大值分别为0.301和0.379,均小于0.4,结构构造措施可按比设防烈度降低一度确定,解决了结构层数和高度超限问题。