多层古建筑木结构柱脚节点力学性能研究

开展了多层古建筑木结构柱脚节点试验研究,揭示了不同楼层柱脚节点的变形机理并评估了其力学性能,基于受力机理和刚体摆动特性建立了多层古建筑木结构柱脚节点简化力学模型。研究表明:上部楼层柱脚节点以木枋横纹嵌入变形为主且变形显著,底层柱脚节点以木柱顺纹受压变形为主但变形较小。随着竖向荷载的增加,柱脚节点弯矩承载力增加,但上部楼层柱脚节点弯矩-转角滞回曲线捏拢现象明显,强度退化因子在0.8~0.9;底层柱脚节点弯矩-转角滞回环高度重叠,强度退化因子大于0.95。上部楼层柱脚节点耗能能力随竖向荷载的增加而增加,处于较低竖向应力状态的柱脚节点耗能增幅较为显著。简化力学模型与试验曲线吻合良好,可用于多层古建筑木结构性能分析。

带可更换抗侧耗能装置的装配式钢框架结构静力性能研究

为实现钢框架结构震后损伤可快速修复的功能,基于损伤控制思想,提出一种带可更换抗侧耗能装置的装配式钢框架结构.利用ABAQUS有限元软件进行数值模拟分析,首先对该钢框架结构的受力机理开展研究,分析钢框架体系内力流传递路径,提出结构的合理失效顺序,建立相应失效准则;而后对该装配式钢框架结构与对应刚接框架及铰接框架进行对比分析;最后进行变参数分析,着重讨论该柱脚节点抗侧剪切件截面宽度、厚度及高度、节点板连系螺栓数量、柱脚横梁刚度及柱轴压比等参数对该装配式钢框架结构力学性能的影响.研究表明,合理设计的该装配式钢框架结构在屈服荷载及抗侧刚度两方面可以与对应刚接柱脚框架完全等效,且该新型钢框结构主体构件的应力分布优于对应刚接框架,可以将结构内的塑性损伤集中在翼缘连接盖板、抗侧耗能装置等易于更换的耗能元件上,使梁柱等主体构件基本处于弹性状态,具备震后可恢复功能.

钢管混凝土柱脚节点抗冲切性能试验

目的研究钢管混凝土柱与钢筋混凝土基础梁柱脚节点的抗冲切性能和在竖向荷载作用下的破坏模式,解决实际工程中的柱脚节点破坏形态和抗冲切承载力问题.方法通过两个埋入基础梁式钢管混凝土柱脚节点的缩尺模型试件在竖向荷载作用下的试验,观察柱脚节点的破坏形态、破坏机理、冲切破坏面位置及影响冲切承载力的因素.结果钢管混凝土柱脚节点在竖向荷载作用下若不采取附加构造措施将发生冲切破坏,冲切破坏面从钢管底部高度处开始,与竖直方向夹角略大于45°.结论冲切破坏的承载力小于节点受弯、受剪破坏的承载力.建议相关设计规范应规定对该种柱脚节点进行抗冲切计算,或对钢管外焊接栓钉、抗剪环等构造等措施,保证节点的抗冲切性能.

古建筑木结构的承载及抗震机理

从古建筑木结构的材料劣化损伤、材性衰退、柱脚节点、榫卯节点缝隙与性能、斗栱性能与构架性能等几个方面探讨古建筑木结构的承载机理。从宏观和微观尺度分析古建木构材料性能,建立构件层次的古木材性时变模型;提出木柱摇摆抬升的力学模型及精细化分析方法;建立榫卯节点缝隙概率分布模型,构建榫卯节点模型及分析方法;分析单朵斗栱力学性能及斗栱层的协同作用;通过摇摆木构架的试验和理论分析总结节点摩擦耗能、重屋盖高位储能、构架长周期摇摆释能的综合抗震机理。

基于摇摆与剪切协同的柱脚叉接木框架抗侧荷载-位移曲线模型

榫卯连接木框架是传统木结构中的基本承力构件,研究表明其在竖向和水平荷载共同作用下具有摇摆和剪切两种抗侧机制。文章综合考虑木框架摇摆与剪切变形,根据变形协调和弯矩平衡条件,推导竖向荷载和水平荷载共同作用下,柱脚叉接榫卯连接木框架抗侧荷载-位移关系的曲线模型,提出木框架抗侧弹性极限荷载点、峰值荷载点及其切线刚度和下降段刚度的计算方法。基于叉接柱脚木框架抗侧试验对模型进行验证,结果表明:理论模型与试验结果吻合较好,模型计算结果误差小于15.5%。理论研究成果对于传统木结构抗震性能分析和设计具有参考价值。

2×30m跨刚架的设计

在铜陵港务局１号轻钢仓库２×３０ｍ跨刚架的结构设计中，对插入式钢柱脚的等截面刚架和靴梁武柱脚的变截面刚架进行了计算分析和经济比较，结果表明，采用插入式钢柱脚的等截面刚架更加经济可行。

倒置外露灌浆套筒连接的不同轴压比柱脚节点抗震性能试验研究

为了解决传统内置灌浆套筒竖向连接施工过程不可视和灌浆质量可控性差,提出“灌浆后再二次封边”的倒置外露钢筋灌浆套筒连接方法。通过设计制作3个截面尺寸为400 mm×400 mm的足尺试件,采用竖向荷载作用下的低周往复荷载试验,研究了该新型装配柱脚节点在不同轴压比作用下的抗震性能。结果表明:不同轴压比作用下各装配柱脚节点试件灌浆套筒均完好;伴随轴压比增大,柱脚节点区塑性铰上移,柱身开裂高度上升;柱脚节点开裂与极限荷载均随轴压比增大而增大,但延性系数随轴压比的增大而降低(试件S1、S2和S3对应的延性系数分别是3.08、2.77和2.56)并且刚度退化进程缩短;伴随轴压比增大开裂位移角变大和极限位移角变小,最小值分别为1/479、1/35,均大于规范限值,满足抗震设计要求。建议装配柱脚节点应适度延长柱端箍筋加密区范围,深化柱脚节点区受力机制的研究。

轻钢结构支座节点施工中一些问题的分析及防治

通过工程实践及调查,提出了目前轻钢结构支座节点施工中存在的问题,分析了在节点设计、材料、施工等方面的原因,并针对H型钢钢架支座、网架支座、柱脚等节点存在的问题,提出了对策和建议。

某既有地下室上新建钢结构高层连接节点的探索和实践

钢结构柱脚的锚固连接节点是既有地下室上新建钢结构高层的设计关键,同时也是整个上部结构的嵌固端部位。以上海市某一改扩建医院项目为例,选取三个典型节点,对嵌固端部位的新型钢柱连接节点设计进行了有限元分析和节点缩尺模型试验。结果表明:该新型节点设计可以有效传递上部结构的柱底内力,达到中震不屈服的抗震性能目标,且具有较高的安全储备。同时,针对该节点设计的特点,文中也给出了可行的施工方案。

钢管混凝土结构在厦门检验检疫综合实验楼工程中的应用

本文结合工程实例,介绍了钢管混凝土结构的特点,着重分析了柱脚节点、梁柱节点以及与普通混凝土柱的连接等,指出了设计中应注意的细节。结构体系的选择、实用的节点设计,为钢管混凝土结构的应用提供了很好的参考价值。

门式刚架两种柱脚方案分析

本文结合实际工程项目,分别将边柱柱脚按铰接、刚接两种形式进行设计分析,通过对刚架内力变形分析、刚架含钢量以及工程基础造价的综合对比分析,阐述影响刚架柱脚选择的因素以及综合分析后合理确定柱脚方案。

附加抗侧耗能装置的可恢复功能装配式柱脚节点抗震性能试验研究

基于塑性损伤控制、耗能元件可更换以及抗侧刚度分离等设计理念,提出了一种附加抗侧耗能装置的可恢复功能装配式柱脚节点,由底部铰接方钢管柱与抗侧耗能装置通过高强螺栓群拼装而成。为考察柱脚节点的抗震性能、震后修复性能以及低周疲劳性能,对3个边柱柱脚节点和1个中柱柱脚节点进行拟静力试验研究,获得了滞回曲线、骨架曲线、应力变化曲线、延性及耗能能力等性能指标。研究结果表明:柱脚节点具备良好的承载能力、耗能能力、抗震性能及震后修复性能,可以将结构的塑性损伤集中于抗侧耗能装置处,震后只需更换柱脚的抗侧耗能装置及高强螺栓即可恢复节点的使用功能;修复后的柱脚节点具备与原节点相似的力学性能,为多次修复提供了可能性;同时,柱脚节点经过30次循环低周疲劳加载后性能稳定,附加抗侧耗能装置可以作为位移相关型阻尼器使用;中柱柱脚节点的抗震性能相较边柱柱脚节点更佳,但应保证方钢管柱节点域处的焊缝质量。

预制混凝土管柱柱脚节点抗震性能试验研究

通过对柱脚节点的试验研究,对比分析预制混凝土管柱与普通混凝土柱柱脚节点的破坏特征、承载能力和延性、滞回特性和刚度退化等抗震性能指标。研究表明:预制混凝土管柱在抗震过程中有较好的抗剪性能和耗能能力,抗震性能可靠,具有替代普通混凝土柱的能力。

中足三柱理论在跖跗关节损伤治疗中的临床应用

目的 探讨中足三柱理论在跖跗关节损伤治疗中的应用,以指导临床实践.方法 自2003年1月至2008年4月手术治疗跖跗关节骨折脱位38例,男24例,女14例;平均年龄37.1岁;左侧16例,右侧22例.开放性损伤11例,闭合性损伤27例;新鲜损伤34例,陈旧性损伤4例.按解剖三柱分类：单纯内侧柱损伤5例,内侧柱与中间柱损伤13例,中间柱与外侧柱损伤8例,单纯外侧柱损伤5例,三柱完全损伤7例.其中合并舟骨骨折6例,骰骨骨折5例,楔骨骨折12例,跖骨骨折21例.受伤至手术时间5～24 d,平均9.2 d.闭合性损伤依据跖跗损伤程度行空心钉或钢板固定,开放性损伤采用克氏针或结合足部微型支架固定. 结果 所有患者术后获平均16.5个月（12～25个月）随访,除2例开放性损伤患者出现创面感染给予二期皮瓣修复外,其余创口均一期愈合.X线评估30例患者足部三柱长度与横弓恢复良好,8例出现足弓塌陷.7例患者取出内固定后主诉负重疼痛.根据Hardcastal足部功能评分评估疗效：优18例,良11例,一般5例,差4例,优良率为76.3%.结论 中足三柱理论对跖跗关节损伤治疗有重要临床意义,术中需依次重建并牢固固定内侧柱、中间柱,外侧柱需弹性固定,同时必须注意对楔骨与骰骨的重建.

合并骰骨压缩性骨折的Lisfranc损伤的手术治疗

目的探讨合并骰骨压缩性骨折的Lisfranc损伤的治疗方法及疗效。方法回顾性分析自2010年6月至2016年6月上海交通大学附属第六人民医院骨科收治的19例合并骰骨压缩性骨折Lisfrane损伤患者资料。其中男12例，女7例；年龄20～70岁，平均41．2岁。所有患者均待软组织条件改善后择期行切开复位内固定。结果18例患者获最终随访，时间1～7年（平均4年）。美国骨科足踝外科协会（AOFAS）评分56—97分，平均81．9分；疼痛视觉模拟评分0～7分，平均1．7分。随访期间出现2例中足创伤性关节炎，伴持续疼痛，经口服药物及支具保护后，仍无明显改善，后经关节融合术治愈，余患者未见骨不连、畸形愈合、内固定失效等并发症发生。结论切开复位内固定结合骰骨撑开植骨及辅助外固定治疗合并骰骨压缩性骨折的Lisfrane损伤，可有效恢复外侧柱长度，固定效果可靠，是有效的治疗方法。

钢管混凝土栓钉柱脚节点抗冲切性能试验研究

通过拟静力试验方法研究静力荷载作用下带有栓钉的钢管混凝土柱埋入钢筋混凝土基础梁式柱脚节点的冲切破坏机制,冲切面位置及影响冲切承载力的因素等。研究表明:在钢管外焊接栓钉后,冲切破坏面的上边缘由钢管底部移至最上排栓钉处,扩大了混凝土冲切面积,有效地提高了构件的抗冲切承载力,当栓钉数量足够且布置合理时,柱脚的抗冲切能力可以大于抗剪能力,使柱脚节点设计满足抗弯、抗剪要求,保证构件安全。

中信大厦巨型柱设计研究

巨型柱设计是中信大厦结构设计的重点之一。采用建筑结构一体化设计方法,对巨型柱几何精确控制,实现建筑效果与结构传力的统一。通过合理地分腔构造设计,解决巨型柱复杂截面变化的同时,确保其传力可靠、施工可行。楼板刚度对巨型柱计算长度的影响显著,通过分析不同楼板刚度与计算长度之间的变化规律,确定经济合理的计算长度。通过有限元分析验证巨型柱分叉节点、巨型柱与转换桁架连接节点等关键节点设计的安全性。本工程中巨型柱采用非埋入式柱脚,并设置翼墙扩散柱脚内力,通过有限元验证该柱脚在罕遇地震不屈服控制工况下的可靠性。

基于三柱理论的选择性柱融合术治疗Lisfranc损伤畸形愈合的中期疗效分析

目的分析采用基于三柱理论的选择性柱融合术治疗Lisfranc损伤畸形愈合的中期疗效。方法回顾性分析2011年1月至2020年1月于浙江大学医学院附属第二医院骨科行选择性柱融合术治疗的28例Lisfranc损伤畸形愈合患者资料。男18例,女10例;年龄平均37.2岁(18~65岁);左侧12例,右侧16例;根据Myerson三柱分型理论分型:内侧柱损伤(A型)1例,中间柱损伤(B型)4例,内侧柱合并中间柱损伤7例,三柱损伤16例。内侧柱融合7例,中间柱融合4例,内侧柱+中间柱融合17例。比较术前、末次随访时美国足踝外科协会(AOFAS)的中足评分、疼痛视觉模拟评分(VAS)评估改善情况,并记录手术相关并发症。结果所有患者均获随访,时间平均为35.6个月(18~60个月)。AOFAS的中足评分由术前(43.1±4.1)分(32~62分)升至末次随访时(84.1±7.4)分(78~94分),VAS评分由术前(5.7±1.3)分(6~9分)降至末次随访时(2.0±0.9)分(0~3分),差异均有统计学意义(P<0.001)。28例患者伤口均愈合,其中3例患者术后伤口渗出,经换药后获得延迟愈合。无患者出现腓深神经损伤、深静脉血栓形成等并发症。5例患者于融合术后1年左右取出内固定。结论基于三柱理论的选择性柱融合术治疗Lisfranc损伤畸形愈合,可获得满意的中期疗效。

古建筑木结构柱脚节点受力性能试验研究

在古建筑木结构中,将木柱直接平摆浮搁于础石之上,形成连接上部结构与台基之间的柱脚节点,其只承受压力而不承受拉力。在反复荷载作用下,木柱会沿柱脚边缘转动。为研究柱脚节点在地震、风荷载等作用下的受力性能,参考宋代《营造法式》制作了3个七等材足尺柱脚节点模型。通过低周反复荷载试验对柱脚节点的受力特点、滞回特性、转动刚度、刚度退化、柱脚截面等效半径和柱脚边缘点应变等特性进行研究,并分析了竖向荷载对上述性能的影响。试验结果表明:在反复荷载作用下,柱脚边缘出现受压变形,其转动支点交替变化;滞回曲线呈反Z形,产生捏拢现象;柱脚节点恢复弯矩和柱脚截面等效半径首先随转角增加而增加,而后逐渐趋于稳定;柱脚节点的初始转动刚度较大,随后刚度随转角增加逐渐减小;在反复荷载作用下,柱脚节点产生刚度退化现象,加载过程中,柱脚转动刚度为正值,表明其具有较好地转动性能;柱脚恢复弯矩、转动刚度、边缘点应变随竖向荷载增加明显增加,柱脚截面等效半径随竖向荷载增加而减小;通过试验拟合得到了竖向荷载对恢复弯矩和转动刚度的影响系数。

钢筋砼劲性柱节点施工技术

本文结合某重点交通枢纽工程案例,阐述相对于钢筋混凝土结构与普通钢结构而言劲性柱结构的优点,并通过对劲性柱柱脚节点、柱中与梁交叉节点、柱顶节点3种不同节点结构钢筋与钢结构的位置关系进行说明,对3种复杂节点结构钢筋与劲性柱安装时的冲突点和施工难度进行分析。运用CAD与BIM+装配式建筑技术对钢结构与结构钢筋结合部位的节点进行深化设计,提出采取弯折避让、等强替代、腹板开孔、翼板焊连接器与留置浇筑孔等技术措施;通过改变混凝土入模方式、利用性能好的自密实细石混凝土及早强微膨胀灌浆料、增设柱脚预埋螺栓固定模架、加强振捣等技术措施,对劲性柱复杂节点施工难题提出解决方案,以期为今后类似工程劲性柱梁柱节点设计与施工提供借鉴。