基于数值模拟的带C形悬臂段装配式梁柱节点抗震性能研究

对C形悬臂梁柱节点在参数变化情况下的力学性能表现及破坏模式的发展状况进行了分析,按节点拼接部位分别从C形悬臂段、下翼缘盖板、端板3个方向进行扩展研究,共包含C形悬臂段宽度le、C形悬臂段翼缘板厚度dc、盖板长度lp、端板螺栓个数Ne,共4个参数。研究结果表明,C形悬臂段宽度le的变化可以显著影响节点承载力,当悬臂段宽度由350 mm下降至200 mm时,节点屈服承载力下降了20.73%,极限承载力下降了13.10%,同时塑性铰位置发生明显偏移,深刻影响节点焊缝区的应力大小;剩余参数对节点承载力影响不太明显,但却可以显著影响节点破坏模式与应力分布状态,翼缘板厚度dc的增加可以显著改善悬臂段根部的高应力状态,而随着端板螺栓个数Ne的增加,在降低梁上翼缘最外排螺栓孔附近应力的同时,也造成了梁腹板发生鼓曲现象。

接缝和主梁损伤对装配式多主梁桥荷载横向分布规律的影响研究

为了验证不同损伤对装配式多主梁桥荷载横向分布规律的影响,并探讨基于横向分布规律的桥梁损伤识别方法,考虑接缝损伤程度、主梁局部损伤程度、损伤位置和损伤区域长度的影响,采用刚接板梁法对接缝和主梁损伤情况下装配式多主梁桥的荷载横向分布规律进行了研究。结果表明,接缝损伤后其两侧主梁的横向分布影响线与损伤前的影响线有交点;有损伤的主梁其影响线整体下降,且刚度剩余系数越小、损伤位置距跨中越近、损伤范围越大,下降程度越大;主梁与接缝损伤同时发生时,可通过与敏感梁单独损伤时的影响线进行对比来进行分析。根据损伤前后敏感主梁的横向分布影响线变化规律,可对桥梁的损伤类别进行识别,但无法识别具体损伤位置。

基于非局部增强塑性损伤微平面模型的装配式梁柱节点力学性能研究

装配式结构梁柱节点是影响结构力学性能的关键部位,为深入全面地探究其非线性力学行为,基于非局部增强塑性损伤微平面模型,运用ANSYS有限元程序,考虑新旧混凝土结合面等构造措施,建立精细化有限元计算模型,以相关试验为基础,比较验证了所建有限元模型的可靠性。并以后浇区混凝土强度等级、轴压比、梁上部纵筋配筋率为参数,考察其对装配式节点承载力及延性的影响。结果表明:节点承载力随后浇区混凝土强度等级、轴压比、梁上部纵筋配筋率的增大而增大;节点延性随后浇区混凝土强度等级、梁上部纵筋配筋率的增大而增大,轴压比则对其影响较小。为装配式结构梁柱节点的设计和应用提供了理论依据和参考。

不同预应力下预压装配式节点抗震性能分析

为研究不同预应力下预压装配式节点的抗震性能,对三个预压装配式节点进行试验研究,得出节点在不同预应力下的滞回性能、承载能力、耗能能力、延性以及自复位性能。之后建立节点有限元模型,对节点进行扩大参数研究。结果表明:本文所提出的预压装配式节点拥有较好的自复位能力和耗能性能,在一定范围内,随着初始预应力的提高,节点的自复位能力越强,初始有效预应力的提高能在一定程度上提高节点的承载能力。但是初始预应力不是越大越好,初始预应力的提高会导致节点的耗能能力下降。

装配式剪力墙竖向接缝形式介绍及相关研究

装配式剪力墙结构中,竖向接缝是影响墙体刚度和承载能力的重要因素,为更加深入地了解不同接缝形式及构造特点,论文对装配式剪力墙竖向接缝的不同连接形式进行介绍,并结合已有的装配式剪力墙结构设计和新型连接形式的研发对各连接形式的优缺点及相关连接性能进行归纳总结。

硅烷聚醚树脂改性外墙密封胶制备及性能研究

为研究装配式建筑预制外墙接缝用密封胶的应用性能,采用硅烷改性聚醚树脂(920R)为主原料,结合重质碳酸钙、增塑剂、紫外线吸收剂等多种材料,按照一定配比制备硅烷改性聚醚密封胶试样;通过挤出性试验、耐候性试验和以溶胀倍率、热失重性、力学性能为指标的老化试验,测试试验样本性能。试验结果表明,硅烷改性聚醚密封胶试样其挤出性均大于50 mL/min;环境温度低于120℃时,样本密封处胶体的颜色均呈现透明或者淡黄色,耐候性较好;热老化、紫外线老化以及自然老化条件下的溶胀倍率试验结果均大于等于400,且密封胶最高热质量损失率依次分别为5.95%、6.67%和5.74%;拉伸强度、断裂伸长率结果分别在0.5 MPa和120%以上。

Effect of Twisted Fiber on Flexural Property and Microstructure of Woven Fabric Reinforced Composite

Two kinds of 2.5D deep straight-joint structure ultra-high molecular weight polyethylene（UHMWPE）（twisted and original） fibers woven fabric reinforced epoxy resin composites were prepared by the hand lay-up method. Subsequently, the flexural property, microstructures, and failure mechanisms of the composites were also investigated. The average flexural strength of 2.5D deep bend-joint structure twisted fiber and original fiber woven fabric composites were 176.66 MPa and 204.45 MPa, respectively. The results of the characteristics indicated that the twist was the main factor which affected the flexural performance. Flexural property vitally relied on the strength of the fiber itself. Twist decreased the strength of the yarns, which meant that when the mechanical property of woven fabric reinforced composites was improved, the yarns must be kept straight in the woven fabric. The study are extremely valuable to guide the improvement of the mechanical property of the woven fabric reinforced composites.

采用钢套筒约束装配式混凝土节点的滞回性能

提出一种节点核心区采用钢套筒约束的装配式混凝土节点,实现梁柱节点的完全预制,提高结构的装配效率。约束钢套筒内沿梁上下部纵筋位置各设置一块可使柱钢筋穿过的内隔板,约束钢套筒外侧与梁纵筋连接。设计了3个采用钢套筒约束的装配式混凝土节点试件、1个现浇钢筋混凝土节点试件进行低周往复荷载试验,研究钢套筒厚度、轴压比等不同参数下装配式混凝土节点的滞回性能。结果表明:钢套筒约束装配式混凝土节点滞回性能优于现浇钢筋混凝土节点;钢套筒约束核心区屈服后预制梁端发生塑性铰破坏,钢套筒约束装配式混凝土节点性能可达到预期效果;钢套筒约束装配式混凝土节点在相同轴压比0.6作用下,钢套筒厚度对滞回性能影响不大;试件钢套筒厚度相同情况下,试件SPJ-3在轴压比0.3作用下,前期刚度下降。

冲击载荷对装配式钢结构梁柱节点性能的影响

梁柱节点对装配式钢结构整体性能影响很大。为研究装配式钢结构梁柱节点在冲击载荷下的性能,用Q345钢制备A、B、C、D4种梁柱节点样本,进行不同等级冲击载荷试验。用Abaqus有限元软件建立梁柱节点的有限元模型,通过梁柱节点屈服准则确定本构模型,模拟其在冲击载荷下的性能。结果表明:随循环加载次数增加,样本A、C的强度退化系数均小于0.5,峰值载荷分别为166.75、165.95 kN,极限载荷分别为176.5、177.2 kN,屈服位移分别为40.8、41.2 mm。样本B、D的强度退化系数最高为0.85、0.87,峰值载荷和极限载荷低于样本A、C,极限载荷下样本A的应力分布最均匀,端板厚度对梁柱节点的影响较大。

基于OpenSEES的FRP加固装配式梁柱节点抗震性能研究

为研究FRP加固对装配式梁柱节点及整体框架结构抗震性能的影响,本文基于OpenSEES有限元程序,建立了某装配式梁柱节点的有限元计算模型,以相关试验为基础,比较验证了所建有限元模型的可靠性。同时选用合适的FRP约束混凝土本构关系来表征FRP对混凝土性能的提升作用,设计3种装配式梁柱节点FRP加固方案,并通过有限元数值模拟,分析比较了节点承载力、滞回曲线和位移延性的差异,考察了FRP包裹层数等因素对节点承载力的影响。随后对装配式框架结构设计了3种FRP加固方式,并选取3条地震波进行结构动力时程分析以考察结构抗震性能。结果表明:FRP环向包裹加固及纵向加固能分别有效提高节点的延性能力和承载能力;FRP加固的装配式框架结构具有更好的延性及耗能能力,能有效增强结构的整体抗震性能,为装配式结构FRP加固设计提供参考。

装配式钢框架柱法兰栓焊连接节点受力性能试验研究与有限元分析

为研究一种新型法兰栓焊连接柱节点在多高层钢结构中的工程应用,对3个法兰连接足尺模型试件进行了静力加载试验,并建立ABAQUS有限元模型对其进行对比论证以及理论分析。分析结果表明:新型法兰栓焊连接节点受力性能良好,对比传统法兰连接节点其刚度和承载力均有所提升;新型法兰栓焊连接节点的破坏模式有所改善。得出了不同焊缝尺寸下新型法兰栓焊连接节点的螺栓与焊缝承受弯矩的受力分配比,试验结果与有限元分析结果具有较好的一致性。

带悬臂拼接段装配式梁柱节点抗震性能研究

提出了一种带悬臂拼接段新型装配式梁柱节点,通过合理的参数设置,研究了节点在不同连接方式、不同加劲件短肢长度以及采用单腋及双腋加劲形式下的刚度退化、承载力及破坏模式变化规律,并建立了精确数值计算模型来进行对比分析研究。研究结果表明:各试件延性系数均超过3,且强轴连接下塑性铰远离节点连接区,具有较好的变形能力;相比于基本试件,采用双加腋加劲形式的节点初始刚度、承载力以及转动能力方面均出现一定程度的下降,承载力退化曲线波动较大,节点受力主要依靠节点域,悬臂拼接段加劲肋应力较小,不建议推广;增加L型加劲件短肢长度不会显著改善节点承载力及转角,但却可以充分发挥L型加劲件的承载作用,减轻节点域承载负担;采用弱轴连接方式的节点在初始刚度、节点转动及承载力方面的性能均劣于基本试件,且后期塑性铰发展不明显,破坏模式为节点连接区域的L型加劲件短肢弯曲变形。研究结果可为装配式结构的发展应用与推广提供参考与借鉴。

施工缝位置对装配式框架结构抗震性能影响

在装配式混凝土梁柱框架节点抗震性能试验基础之上,通过ABAQUS有限元软件创建了边节点试件模型,设计制作了8个试件,以模拟施工缝的不同留设位置。在柱顶轴向力一定的情况下,水平方向施加循环往复荷载,通过模拟结果与试验结果的对比,分析得到了该试件的破坏形式、荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线及其延性性能。结果表明:施工缝留设位置在梁端至梁跨1/4区域时,试件的承载能力较差,不利于实际工程中的应用,留设位置在梁跨1/3~3/5区域时,试件的承载能力较高;施工缝留设位置在梁端1/5区域时,试件的刚度退化较快,且最终残余刚度较小;施工缝在节点核心区附近留设时,试件的整体延性较差。

仿植物叶片的组织结构对衬衫面料散湿性能的影响

为解决夏季机织衬衫面料吸湿排汗的问题,从仿生的角度出发,模仿植物叶片结构,设计了多种联合组织,并选配合适的纱线进行上机织造,通过测试其厚度、克重、经纬密、透气率、透湿量、芯吸高度和蒸发速率等,分析仿生结构对面料散湿性的影响,为夏季衬衫面料的开发提供参考。结果表明:仿植物叶片叶脉的网目组织配合仿植物叶面气孔的透孔组织表现出了良好的散湿性能,为夏季散湿衬衫面料的开发提供新的方向与理论依据。

高温下装配式新型球柱节点受弯性能研究

节点高温性能与空间结构防火安全问题息息相关。基于非线性有限元软件ABAQUS建立了可靠的数值模型,进而探究装配式新型球柱节点在高温下的受弯承载性能。研究中考虑了温度、部件几何尺寸和荷载类型的影响,并通过破坏模式和机理分析,建立了受力分析模型,推导出高温下装配式新型球柱节点的受弯承载力公式。研究结果表明:(1)随着温度升高,装配式新型球柱节点的受弯承载力出现不同幅度的降低,且正、负弯矩作用下节点破坏模式和承载力计算方法呈现出明显差异;(2)装配式新型球柱节点计算公式能够有效评估节点的高温承载力,满足工程需要。

新型装配式钢结构连接节点的抗震性能研究

钢结构建筑因拥有强度高、自重轻、低碳节能、可重复利用等特点而被广泛应用。传统钢结构梁柱连接节点多采用焊接或栓焊混接方式,安装不便、易留下安全隐患。提出了一种采用全螺栓连接、安全可靠的新型装配式节点,建立了传统节点与新型装配式节点的有限元模型,对比分析了2种节点的应力、荷载-位移曲线、耗能能力等性能。分析结果表明:与传统节点相比,新型装配式节点核心区应力较小,可实现梁铰机制,滞回曲线饱满,承载力提升了约22.95%,延性系数提高了约14.89%,抗震性能较好。

一种新型装配式节点构造参数设计的响应面法多工况多目标优化

为提高装配式节点的刚度,降低节点的整体质量,需要对装配式节点的主要构造参数进行优化设计。采用一种将响应面模型与多目标遗传算法结合的优化设计方法。该法先采用最佳填充空间法在设计空间采取均匀设计点建立试验设计表;接着运用Kriging法构建质量、端板和高强螺栓工作Mises应力、刚度的响应面模型。紧接着利用多目标遗传算法基于响应面模型进行优化,得到Pareto最优解。然后通过敏感性分析,找到构造参数的优化优先级为优化结果提供支撑,并与直接计算的有限元结果进行误差分析,误差均在1%以内可忽略不计,优化结果表明:与人工优化方案相比,优化后质量减轻了3.8%,轴压工况压缩刚度提高0.41%,纯弯工况弯曲刚度提高了3.8%,压弯工况弯曲刚度提高了7.96%,拉弯工况弯曲刚度提高了3.83%,实现了多目标优化。

弹性护膝防护效果预测模型的分析

通过构建人体膝关节-护膝有限元模型,模拟人体站立和高度屈曲两种姿势,从应力、位移两个维度分析穿着不同弹性护膝对膝关节韧带的影响;采用最大位移差作为弹性护膝防护效果仿真模拟的评判指标,通过有限元法对膝关节内部组织结构间的作用机理进行定量化研究,进而对弹性护膝的防护效果进行预判。经模型测试,得到:1#样本弹性护膝对膝关节的防护效果最差,5#样本最好,样本1#~5#防护效果呈递增趋势,与护膝样本的实际防护效果一致。实验证明,模型可用于弹性护膝防护效果的预测,为弹性护膝的设计提供技术支持。

火灾后PPEFF节点抗震性能变化的研究分析

对2个足尺预压装配式混凝土梁柱节点在常温环境下进行了低周反复试验。同时,借助ABAQUS建立对应的火灾后的有限元分析模型,通过国际标准化委员会标准ISO-834升温曲线对构件进行升温(升温时长为60 min),对受火灾作用后的节点进行了低周反复荷载下的模拟分析。通过模拟分析,证明了节点在经历火灾后仍具备一定的支持能力、耐火完整性和隔热性,但对比常温环境下的试验研究表明,火灾后PPEFF节点的屈服强度出现了明显的降低,延性下降,耗能能力退化严重。

装配式损伤可控钢质铰滞回性能研究

为提高装配式梁柱节点的滞回性能,实现其损伤破坏区域的可控制性,提出一种装配式损伤可控钢质铰,钢质铰中设置狗骨式上下翼缘,使塑性铰外移远离节点核心区。设计两种不同构造形式的装配式损伤可控钢质铰,通过低周往复荷载试验与有限元参数分析,考察损伤可控钢质铰的滞回性能与损伤可控性能。结果表明,损伤可控钢质铰的塑性累积耗能发生在翼缘狗骨削弱区域,翼缘非削弱区域未屈服;损伤可控钢质铰的滞回曲线较为饱满,具有稳定的滞回性能和良好的耗能能力,两种钢质铰的延性系数都在7.0以上,等效黏滞阻尼系数都达到0.5以上,且强度无明显的退化;D字型钢质铰的滞回性能优于T字形钢质铰。L/b_(f)、b/L和c/b_(f)的变化对翼缘狗骨削弱型钢质铰的初始刚度影响较小,峰值承载力随着L/b_(f)、b/L和c/b_(f)的增大而减小,且c/b_(f)对峰值荷载的影响较为明显。