全装配式RC楼盖横板向传力性能试验研究及理论分析

为研究分布式连接全装配RC楼盖(DCPCD)横板向传力性能,完成了8个对边简支试件的竖向静载试验。基于共轭法提出了DCPCD横板向刚度的计算方法,并研究了板缝数量、板缝连接件数量、楼盖跨度和横板向与顺板向刚度比等参数对DCPCD横板向传力性能的影响。结果表明:DCPCD试件的板缝连接件受力性能良好,可有效地传递横板向弯矩和剪力,并能较好地协调相邻预制板的变形;基于共轭法的DCPCD横板向刚度计算方法的精度比最小截面刚度法和折线变形法高;减少板缝数量、增加板缝连接件数量均可有效改善楼盖横板向的传力性能,提高楼盖的竖向承载力和刚度;基于楼盖承载力与振动舒适度的要求,建议四边简支楼盖横纵向刚度比的取值范围为0.3~0.75。

汶川地震中典型RC框架结构的震害仿真与分析

四川汶川地震中,一些钢筋混凝土框架结构柱端出现严重的塑性铰,而梁端震害反而较轻,该结果不符合抗震设计的预期目标。基于地震灾区某典型框架结构的震害调查,对该框架结构进行深入的有限元仿真分析。保持该框架结构质量分布基本不变的情况下,建立3种不同的计算模型:①纯框架模型;②带楼板的框架模型;③带楼板-填充墙的框架模型。对3种模型分别进行三维弹塑性时程动力分析,分析中采用本次地震中什邡八角镇的强震记录。分析结果表明,按照规范设计的框架结构无法保证"强柱弱梁"抗震设计目标的实现;填充墙的存在影响结构的破坏机制,填充墙上下设置不均匀容易导致框架软弱层。建议框架结构的设计应充分考虑楼板和填充墙对框架抗震性能的影响,适当提高柱的刚度和承载力,结构弹塑性分析应采用考虑结构楼板和填充墙的计算模型。

220 kV全装配式混凝土户内变电站配电装置楼结构抗震设计

在国家电网“两型一化”发展战略引领下,提出了一种新型全装配式钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)户内变电站结构,该结构由全装配式RC框架结构和分布式连接全装配RC楼盖(discretely connected precast RC floor,DCPCF)组成。介绍了新型全装配式RC户内变电站结构数值分析方法,分析了某220 kV全装配式RC变电站配电装置楼地震响应规律,并与同型现浇结构进行了对比分析。结果表明:全装配式变电站满足抗震设计规范要求,结构安全可靠;全装配式变电站受由楼盖参与的高阶振型影响较大,设计时需考虑更多振型的参与;与同型现浇结构相比,在双向水平地震作用下,全装配式RC变电站整体结构的楼盖发生了较大的平面内变形,进而使得二者的地震响应存在较大差异;对结构大开洞楼层进行了楼板应力补充分析,发现DCPCF的应力小于现浇楼盖,结构的不规则布置使部分连接件所在区域出现应力集中,建议对楼板应力集中区域采取加强措施。研究结果可为全装配式变电站建筑结构的研究和应用提供参考。

楼板对RC空间框架结构抗连续倒塌性能影响试验研究

为研究楼板对RC空间框架结构抗连续倒塌性能的影响作用,文章以汶川地震中完全倒塌的漩口中学教学楼为原型结构,设计3个单层2×2跨1/3缩尺模型,包括2个带楼板子结构和1个纯框架子结构,通过拟静力加载试验研究RC框架结构在拆除中柱状态下的连续倒塌破坏过程。试验结果表明:纯框架子结构首先进入梁机制阶段,框架梁内产生轴向压力,产生'压拱效应',在梁端部截面抗弯承载力丧失后,进入悬链线机制阶段,依靠梁内部钢筋拉结力抵抗上部荷载。对比分析带楼板子结构与纯框架子结构试验结果,由于楼板的'薄膜效应'使梁机制峰值承载力提高了145%,悬链线机制峰值承载力提高了75%,楼板显著提高了梁机制和悬链线机制的抗连续倒塌能力。增加板厚增加梁板的'压拱效应',极大提高梁机制承载力,然而大变形下梁板开始不协同作用,板发生冲切破坏,降低了悬链线阶段承载力和延性。

分布式连接全装配RC楼盖竖向承载力与变形分析

在分布式连接新型全装配RC楼盖中,板与板之间通过连接件连接实现横板向传力。为研究新型楼盖竖向承载力计算方法,进行了新型楼盖在竖向荷载作用下的内力与变形分析。结果表明:基于正交各向异性弹性薄板小挠度理论和单三角级数法得到四边简支新型楼盖在竖向均布荷载作用下的弯矩与挠度表达式,提出了新型楼盖横板向刚度计算方法,并通过与试验和有限元结果对比,验证了所提方法的准确性;新型楼盖的挠度在两个方向呈空间抛物面分布,表明新型楼盖具有良好横板向传力性能;板缝连接可有效传递板内弯矩,但正交的两个方向弯矩传递效果存在差异,表现为顺板向弯矩的传递效果优于横板向。研究成果可为分布式连接全装配RC楼盖的研究和应用提供参考。

全装配式RC楼盖板缝节点拉剪复合受力性能试验研究

为研究分布式连接全装配RC楼盖(DCNPD)板缝节点在拉剪复合作用下的受力性能,进行了12个板缝节点在纯剪和拉剪复合作用下受力性能试验,对板缝节点的承载能力、裂缝模式、破坏形态、位移延性和应变规律等进行了较为系统的研究。结果表明:拉力的存在减小了由剪切作用引起的连接件与相邻混凝土间的承压作用,致使板缝节点抗剪承载力不同程度的降低,并且拉剪比越大,拉力对板缝节点屈服荷载和峰值荷载的削弱作用越明显;拉剪复合作用下,板缝节点较早呈现出非线性受力特征;拉力对板缝节点位移延性有较大的削弱,尤其对于楼盖中高拉剪比区域应采取措施避免节点发生脆性破坏;综合考虑板缝节点的荷载-位移响应、位移延性特征和破坏模式等因素,HPC、CPC和HP-CPC三种节点是较为理想的DCNPD板缝节点形式,SPC锚筋与锚板间焊缝在拉剪复合作用下易发生断裂,需改进措施以提高其拉剪复合受力性能。

分布式连接全装配RC楼盖横板向弯曲刚度计算方法研究

在分布式连接全装配RC楼盖(DCNPD)中,板与板之间和梁板之间通过连接件连接以提高楼盖的竖向承载力和平面内刚度。为研究DCNPD竖向承载力计算方法,在试验基础上进行了DCNPD横板向弯曲刚度理论与数值模拟分析。结果表明:DCNPD的竖向承载能力略小于现浇楼盖,远大于不加连接件的装配式楼盖,验证了DCNPD板缝构造横板向传力的有效性;建立了DCNPD横板向弯曲刚度简化分析模型,基于等效梁模型理论提出DCNPD横板向弯曲刚度计算方法,并验证了该方法用于楼盖竖向承载力弹性分析的可行性;楼盖的板缝数和连接件个数对其横板向与整体楼盖的竖向承载能力影响较大,而板缝数的影响更为显著,工程中在运输和吊装条件允许的情况下,宽板预制方案可有效提高楼盖的竖向承载能力。研究成果可为分布式连接全装配RC楼盖的研究应用提供参考和依据。

汶川地震中某RC框架结构的震害分析与模拟

2008年5月12日,四川省汶川县发生里氏8.0级地震,造成了巨大的人员伤亡以及工程结构震害。本文基于江油市某RC框架结构的震害调查,分析了该框架结果出现底层"薄弱层"和"强梁弱柱"的破坏机制的主要原因。采用该框架结构附近三个台站的主震加速度记录作为输入开展了非线性地震反应分析。研究表明,填充墙的竖向不均匀布置改变了框架的抗侧刚度分布,造成底层薄弱层的破坏现象。底层柱子的轴压比相对较大,塑性变形能力及耗能能力相对较差,使得底层柱的变形量更容易达到其塑性变形极限而发生破坏。由于现浇楼板对梁刚度和抗弯承载力的增强,框架结构很难出现规范中"强柱弱梁"的破坏机制。结构基本周期对应的加速度反应谱值是决定结构地震反应的主要参数,基本周期加速度反应谱值的增加会导致结构塑性铰的迅速发展,造成结构出现柱铰机构而整体失稳倒塌。建议设计框架结构时,尽量避免填充墙的不均匀布置。适当增加底层柱的截面面积和配筋率,降低轴压比以保证良好的延性。梁端负向抗弯承载力计算时采用T型截面,并考虑一定范围内楼板配筋的影响。

竖向荷载下分布式连接全装配RC楼盖横板向受力性能试验研究

为研究分布式连接全装配RC楼盖(DCPCD)横板向受力性能,进行了6个足尺DCPCD试件和2个现浇试件在竖向均布荷载下的静载试验,分析了试件的破坏模式、挠曲变形和应变发展规律.结果表明,DCPCD板缝连接件传力性能良好,试件弯曲刚度小于现浇试件,没有明显的塑性工作阶段,且较早进入弹塑性.DCPCD横板向挠曲变形以板缝变形和预制板转动为主,横板向变形曲线由多段直线在板缝位置处连接而成.DCPCD的板缝构造对楼盖横板向传力效果和弯曲刚度有较大影响,建议采用宽板预制方案和奇数板楼盖布置方法.然后,基于共轭法理论,提出了DCPCD弹性阶段横板向弯曲刚度计算方法,理论计算值与试验结果吻合良好,说明该方法可为四边支承条件下DCPCD的竖向承载力与变形计算提供依据.

踮脚和跳跃荷载下全装配式RC楼盖振动特性试验研究

为研究分布式连接全装配RC楼盖(DCPCD)在人致激励下的动力特性和振动响应,进行了6个足尺DCPCD试件和1个现浇对比试件的锤击法试验和在踮脚、单人跳跃荷载下的人致激励试验,研究了板缝和连接件布置对DCPCD振动特性的影响。结果表明:DCPCD与现浇楼盖的低阶振型基本相同,但自振频率略低;DCPCD与现浇楼盖有相同的振动传递机制;相同激励下DCPCD的振动响应略大于现浇楼盖,现浇楼盖的加速度峰值出现在跨中的边缘,DCPCD的加速度峰值出现在近跨中板缝的边缘;DCPCD的自振频率随连接件的增加而提高,随板缝的增加降低,连接件对频率的影响大于板缝的影响;提出了两对边简支条件下DCPCD横板向竖向自振频率与加速度计算方法,并以试验验证了所提方法的准确性。

国内外规范“强柱弱梁”屈服机制分析与对比

对广东省地方标准DBJ/T15—92—2021《高层建筑混凝土结构技术规程》、我国GB50011—2010《建筑抗震设计规范》以及美、欧、日规范关于混凝土框架结构“强柱弱梁”的设计规定进行介绍,从柱端弯矩增大系数、楼板作用等各规范关于“强柱弱梁”规定的差异进行比较,指出广东《高规》在内力调整措施上与其他规范不同,在抗震性能设计中通过构件重要性系数和承载力利用系数实现结构“强柱弱梁”屈服机制,更容易调整超强地震下引人的柱梁安全系数比指标,并给出框架梁端翼缘宽度范围内楼板钢筋的具体规定,减少梁配筋量。基于各规范设计规定,结合Pushover分析及动力弹塑性分析以6层RC框架结构作为对象进行计算分析,对梁柱钢筋用量、柱梁安全系数比、梁柱损伤及耗能情况等进行综合比较,分析RC框架结构各规范关于“强柱弱梁”规定的效果,该算例广东《高规》的柱配筋量、柱梁安全系数比较大,在实现“强柱弱梁”屈服机制方面效果较好。

不同轴压比带楼板RCS梁柱组合件恢复力模型

基于6个1/2模型的端板-螺栓连接RCS组合结构带楼板梁柱组合件的拟静力试验,研究在不同轴压比下RCS组合件的滞回性能。通过对试件破坏过程及应力-应变曲线的分析,建立符合RCS组合结构梁柱组合件的恢复力模型。研究结果表明:6个试件最终破坏模式均为梁铰破坏,混凝土板破坏严重,混凝土柱仅在柱端出现轻微裂缝。文中提出了RCS组合件特征点的相关理论计算公式,由此建立的三折线骨架曲线模型与实际试验骨架曲线吻合较好;6个试件滞回曲线均出现轻微的捏拢,文章通过引入带捏缩效应的滞回规则能够较好的反映该现象;通过所建立的滞回规则绘制的计算滞回曲线与试验滞回曲线具有较高的吻合度,可为该类型带楼板RCS梁柱组合件地震反应分析提供参考。

考虑钢筋混凝土梁板结构相互作用时楼板合理设计方法的研究

钢筋混凝土梁板体系中梁与楼板作为直接承担竖向荷载的构件 ,彼此之间相互作用 ,共同工作。采用有限元分析程序SAP2 0 0 0 ,对钢筋混凝土梁板体系进行大量计算 ,分析梁与楼板相互作用的内在规律及影响梁与楼板相互作用的各种因素 。

现浇楼板对钢筋混凝土框架结构在地震作用下破坏形式的影响

"5.12"汶川地震造成一些钢筋混凝土框架结构损坏甚至倒塌。灾后调查发现,框架结构震害特点之一是柱端而非梁端出现塑性铰的"强梁弱柱"破坏形式,这与结构抗震设计概念中的"强柱弱梁"不符。国内外研究表明现浇楼板增大了梁端抗负弯承载力,但其对整个框架结构屈服机制的影响研究依然不足。针对这种现象,应用有限元软件ABAQUS对汶川地震中都江堰市某典型"强梁弱柱"框架进行三维动力弹塑性时程数值模拟,着重从结构角度上分析了现浇楼板对框架结构抗震性能的影响、探讨了负弯矩作用下梁端有效翼缘的取值。经分析,发现按照目前我国规范设计的框架在遭遇大震时较难实现"强柱弱梁"屈服机制。框架设计时宜在柱端弯矩增大系数不变的情况下,负弯矩作用下梁端有效翼缘范围内的板筋参与梁受弯,建议该范围取6倍板宽;大震下框架弹塑性变形验算宜采用考虑现浇楼板的计算模型。

混合结构房屋现浇楼板裂缝的有限元数值分析

现浇钢筋混凝土楼板开裂是混合结构房屋常遇到的问题之一。在对若干实际工程调查和模型试验的基础上,用有限元程序建立了两种结构形式的有限元模型,进行了非线性有限元分析。有限元分析结果包括混凝土主拉应力及应变、楼板裂缝和钢筋应力的分布和发展,其与试验结果符合程度较好。研究结论给出了楼板开裂的主要原因和影响因素、裂缝形态及范围、控制裂缝的关键措施和楼板钢筋合理的布置方式。

双面粘钢加固砼板抗弯承载力与截面刚度计算

根据单面粘钢加固混凝土梁的相关试验研究和实际楼板加固需要,首次提出了双面粘钢加固混凝土楼板技术,结合截面内力平衡关系及求解受弯构件刚度的经典理论,并考虑加固过程中楼板未完全卸载的情况,建立了双面粘钢加固楼板的抗弯承载力与截面刚度计算公式,同时给出两种改善钢板与楼板之间粘结效果的构造措施。

梁板抗弯刚度比对板弯矩的影响分析

采用有限元工程分析软件ANSYS对竖向荷载作用下,钢筋混凝土梁板体系中梁板的相互作用关系进行研究分析,通过调整梁与板的抗弯刚度比来分析梁的刚度对板的弯矩的影响.研究结果表明:当梁与板的抗弯刚度比α大于25时,梁的竖向变形相对于楼板可忽略,梁可近似看作楼板竖向无位移的支座,此时楼板支座负弯矩在梁跨中位置最大;随着α的减小,楼板支座负弯矩的分布规律也相应发生变化,当α<10时,楼板支座负弯矩在靠近柱支承处迅速增加.

室外温、湿度波动对现浇钢筋混凝土楼板非使用荷载裂缝影响的试验研究

为了研究室内外温度、湿度波动对现浇钢筋混凝土楼板非使用荷载裂缝产生的影响,在实际环境中设计建造了足尺的砖混结构模型,对室内、室外的温度和湿度及无使用荷载作用楼板开裂前后板面混凝土的应变进行了5个月的测量。实测数据分析表明,室外温度波动对楼板混凝土应变有明显影响,可以使楼板发生应力疲劳而提前开裂,但湿度波动对裂缝影响较小;室内的温度和湿度波动与室外相比,呈现明显的衰减和滞后规律;楼板边界的梁和墙体也存在收缩应变,其对楼板收缩变形的约束有限,由此而产生的楼板拉应力较小;做好建筑物外表面隔热处理对减少楼板开裂是有益的。

梁板相对刚度对现浇板弯矩影响的修正研究

采用AN SY S对竖向荷载作用下钢筋混凝土梁板体系中梁板的相互作用关系进行研究分析,通过调整梁板相对刚度α来分析梁的刚度对板弯矩的影响。并且与按静力计算手册查表计算的结果相对照,提出了方形现浇板不同部位的板格各控制点弯矩与α相关的修正系数方程,以修正未考虑α影响的弹性静力计算所得的板弯矩。

梁板相对刚度对钢筋混凝土现浇板弯矩的影响

采用ANSYS对竖向荷载作用下钢筋混凝土梁板体系中梁板的相互作用关系进行研究分析，通过调整梁板相对刚度α来分析梁的刚度对板弯矩的影响，同时与PKPM中PMCAD程序的计算结果相对照。研究表明：当梁板相对刚度α大于10．3时，楼板跨中弯矩趋于稳定，板端负弯矩最大值出现在梁跨中位置；随着α的减小，板端负弯矩在两端的变化明显强于中部，当α小于2．4时，楼板角部负弯矩增加迅速。沿双向板长跨方向的梁板相对刚度对板短跨方向受力的影响要比沿相对刚度的影响显著。