基于拉压杆模型的装配式混凝土挡墙结构设计方法

为了研究装配式混凝土箱体挡墙结构在水压力和土压力共同作用下的受力机理,提出了一种基于拉压杆模型的装配式混凝土挡墙结构设计方法.以体积和应变能为优化目标,采用Tosca软件对数值模拟得到的主要受力骨架进行拓扑优化.构建拉压杆模型,结合箱体挡墙结构的破坏机理,分析并推导出侧墙受压、临水面挡墙和集束连接受拉3种主要破坏模式的承载力公式.实际工程对比分析结果表明:进行900次模型优化后,优化形态和应变能基本保持不变;基于拉压杆模型的装配式混凝土箱体挡墙结构的承载能力低于规范值和有限元模拟值,但误差均保持在16%范围内,从而验证了该方法的合理性.

HIC墙板-钢框架结构拟静力试验研究

为研究不同连接方式下中空内模水泥(hollow inner-formwork cement, HIC)墙板-钢框架结构的抗震性能,文章设计了2种内嵌式连接方式。通过对1榀钢结构空框架足尺试件和2榀内嵌HIC墙板的钢框架足尺试件进行拟静力试验,分析不同试件的破坏特征、承载力与变形性能、刚度退化和耗能能力,综合评估该结构的抗震性能。研究表明:内嵌式连接下,HIC墙板-钢框架结构的抗侧刚度提高3.31倍以上,峰值承载力提升29%以上,延性系数达到6.20,最终破坏时的总耗能增加约47%;结构塑性开展过程稳定有序,墙板与钢框架采用“梁上点连接”或“周边线连接”时,结构的破坏模式存在差异,但两者均能提供安全可靠的连接效果。

南充博物馆结构设计

南充博物馆采用钢筋混凝土筒体(内置钢框架-支撑)-钢桁架-钢筋混凝土框架组成的混合结构体系,该项目的整体抗侧力体系为4个钢筋混凝土筒体及与其相连的大跨度钢桁架,所采用的结构体系暂未列入现行设计规范。对项目的抗震性能设计、大跨钢桁架变形及温度应力计算、舒适度验算、典型节点设计等进行介绍。结果表明:该结构体系具有可靠的抗侧刚度及抗震性能,但钢筋混凝土筒体刚度大、约束强,大跨度钢桁架温度应力对结构整体受力影响不可忽略。大跨度钢桁架与钢筋混凝土筒体合拢连接后,与上下层楼盖形成整体受力,楼盖会产生较大的拉压应力,应在设计中充分重视。

带PC填充墙的装配式联肢剪力墙抗侧刚度与水平承载力计算方法研究

为研究带预制混凝土(PC)填充墙的装配式联肢剪力墙抗侧刚度与水平承载力计算方法,完成了1个无填充墙和2个带PC填充墙试件的低周往复荷载试验,考察了PC填充墙对装配式联肢剪力墙抗侧刚度和水平承载力的影响,在试验基础上建立了结构简化分析模型,提出了联肢剪力墙抗侧刚度和水平承载力计算方法。结果表明:带PC填充墙的装配式联肢剪力墙试件整体性较好,PC填充墙的存在可提高试件的抗侧刚度和水平承载力;PC填充墙与联肢剪力墙的连接形式对试件的抗侧刚度和水平承载力有较大影响;基于连续化计算方法提出的带PC填充墙的装配式联肢剪力墙抗侧刚度和水平承载力计算方法,计算结果与试验值吻合良好。

箱式模块化建筑结构的抗震设计技术研究

为了改善传统箱式模块化建筑结构的整体性、平面抗扭刚度、抗侧刚度,提高结构的抗震性能,研究了结构体系和抗侧力结构部件的抗震设计技术。分析了箱体模块的尺度与构造、水平地震作用下的内力分布与变形,总结了传统模块化建筑结构的特性。基于模块结构特征和模块标准化思路,提出了抗重力和抗侧力两种功能模块分离的抗震结构体系设计。设计开发了密肋蒙皮的模块底板结构,并通过模块底板间的相互连接组成具有足够抗剪刚度和承载力的整体楼盖。设计开发了模块式加劲波纹钢板剪力墙部件,建立部件的荷载模式和分析模型,通过Abaqus有限元计算得到部件的抗侧刚度和设计承载力,并进一步建立了部件的弹性与弹塑性实用设计模型。设计技术已应用于国内8度地震区的多个箱式模块化数据中心实际工程,证明了技术方法的合理性与高效性。

钢框架-无屈曲波纹钢板墙结构分析

上海市某医院临床诊疗中心综合楼项目,综合楼为钢框架-中心支撑超限高层建筑,地上18层,总高约80m。根据《基于保持建筑正常使用功能的抗震技术导则》要求,项目综合楼为医院主要建筑,需采用减震技术。

预制装配式型钢混凝土剪力墙试验与模拟受力分析

文中以预制装配式型钢混凝土剪力墙为研究对象,制作试件开展低周往复加载试验,分析结构承载能力等性能。根据结构受力情况,采用有限元软件模拟剪力墙受力,最终获得了与试验结果相吻合的分析数值,验证了数值模拟方法在预制剪力墙结构受力分析上的有效性。

装配式抗侧力钢格构柱抗震性能分析

近年来,预制件建筑在中国发展迅速,“十四五”规划中提出推进新型城市建设,装配式建筑和钢结构住宅得到大范围推广与应用。装配式抗侧力钢格构柱(GZA)可以通过钢筋缀件发生塑性变形来达到抗震耗能的目的,其特点为重量轻、抗震性能好、可实现干法施工等。施工现场仅需螺栓连接,可以更好地满足装配化施工要求。提出了一种新的GZA结构,通过拟静力试验研究了新建GZA结构的抗震性能。研究结果表明:相较于钢筋缀件格构柱,GZA抗侧力性能较优越,且抗震性能良好。

预制装配式剪力墙结构的连接方式及结合面抗剪承载力分析

本文以某住宅建筑为例,探究了预制装配式剪力墙结构的连接方式以及混凝土剪力墙结合面抗剪承载力的计算方法。文章基于《装配式大板居住建筑设计和施工规程》(JGJ1-91)提供的公式,对混凝土剪力墙结合面的抗剪承载力展开了分析。提出了优化剪力墙连接方式、适当增加剪力墙钢筋配筋率、合理确定混凝土强度等建议,能够保证结合面抗剪承载力达到最大。

钢框架-预制混凝土抗侧力墙装配式结构体系

介绍了新型装配式钢结构住宅结构体系的基本构成、连接方式和构造关系;同时归纳和评述了该结构体系的特点,包括预制装配化程度高、墙体可更换、墙体轴力小、布置灵活、抗侧力体系与维护一体化等;阐述了该结构体系的设计理念、设计步骤,并对6层和18层该结构体系房屋进行设计实例分析;最后讨论了该结构体系在应用过程中存在的主要问题和相应对策。研究结果表明:这种新型结构体系符合建筑产业化的进程,具有广阔的应用前景。

钢框架-装配式混凝土抗侧力墙板结构受力性能

为研究钢框架-装配式混凝土抗侧力墙板装配式结构体系的受力性能,对4榀钢框架-预制混凝土抗侧力墙板结构足尺试件进行低周反复荷载作用下的试验研究,测试连接构造的可靠性,研究结构的破坏机理、滞回性能、延性及变形和耗能性能等.采用有限元软件ABAQUS对试验模型进行分析,并在验证有限元模型可靠性的基础上,研究抗侧力墙板与钢梁连接界面的受力性能和传力机理,考察各类连接件承担剪力和弯矩的分布情况以及分配关系.试验结果表明:该结构体系为一种典型的双重抗侧力体系,加载过程呈现出明显的两阶段性,抗侧力墙板先于钢框架破坏,为结构体系的第1道防线;型钢混凝土墙板与钢梁连接界面上的剪力由型钢与抗剪栓钉共同承担,对于钢筋混凝土墙板,剪力作用主要由抗剪栓钉承担;连接界面上的弯矩作用主要通过型钢(或锚筋)承担拉、压力和混凝土承压来平衡.

轻型木结构房屋侧向变形机理的现场试验研究

对一幢轻型木结构房屋进行侧向载荷试验研究,结果表明,层间剪力传递路径为上层剪力墙→楼盖→下层剪力墙,与常用设计假定一致;各片剪力墙与楼盖之间的剪切滑移均较小,可忽略不计;结构分析中应采用整体结构分析方法,提出的简化分析模型考虑了楼盖变形对剪力墙荷载分配的影响,分析结果接近于实测结果,可供实际工程设计分析采用;非抗侧力构件显著提高房屋抗侧力刚度,当这些构件包括在定型设计中,则应考虑其抗侧力的作用,具体考虑方法有待进一步研究;楼盖吊顶石膏板对楼盖刚度的提高很有限,可忽略不计.

水平荷载作用下钢框架-预制混凝土抗侧力墙体装配式结构的简化计算方法

为研究水平荷载作用下钢框架-预制混凝土抗侧力墙装配式结构体系(SPW体系)内力和位移的简化计算方法,提出了结构体系的简化计算模型,根据弹性理论建立结构体系的平衡微分方程,提出反映结构侧向刚度的参数λ,结合边界条件求解了在均布侧向荷载、倒三角侧向荷载和顶部集中侧向荷载作用下结构体系的内力与侧向位移计算公式,采用有限元法对简化计算方法的可靠性进行了验证,并进行了误差分析。研究结果表明:有限元分析值与简化计算值较为接近,简化计算方法能够较为准确地计算SPW体系在水平荷载作用下的内力和位移,可靠性较好。

波纹钢板剪力墙抗震性能试验研究

提出一种新型钢板墙—波纹钢板剪力墙。设计了两个不同形式的波纹钢板剪力墙试件,采用低周往复加载试验,分析二者的破坏形式,对滞回曲线、骨架曲线、延性、刚度及耗能性能等性能进行了系统的研究。研究表明:两种波纹钢板剪力墙均具有较高的极限承载力及初始刚度;屈曲承载力较高,屈服位移较小,能够较快地进入塑性耗能;滞回曲线较为饱满,不易发生捏缩现象。与横向波纹钢板剪力墙相比,竖向波纹钢板剪力墙的滞回性能及屈服后承载力更加出色。结果表明,在合理的参数设计下,所提出的波纹钢板剪力墙承载力高、耗能性能较强,是一种极具前景的新型抗侧力构件及耗能构件。

钢框架-装配式混凝土抗侧力墙板结构基于性能的抗震设计方法

为研究钢框架-预制混凝土抗侧力墙板装配式结构体系(SPW体系)的基于性能的抗震设计方法,对4榀钢框架-预制混凝土抗侧力墙板结构足尺试件进行低周反复荷载作用下的试验研究。对SPW体系的抗震性能水平及性能指标的量化进行研究,提出5个性能水平的失效判别标准,并给出不同性能水平对应的层间位移角限值建议;提出SPW结构体系直接基于位移的抗震性能设计方法和设计步骤,并通过算例给出16层SPW结构体系的基于性能的抗震设计过程。实验结果表明:该结构体系为一种典型的双重抗侧力体系,加载过程呈现出明显的2个阶段性,抗侧力墙板为结构体系的第1道防线,钢框架为结构的第2道防线。

劲性钢筋混凝土低剪力墙抗震性能试验研究

为了改善钢筋混凝土低剪力墙的抗震性能，可在钢筋混凝土低剪力墙内设置型钢骨架，成为劲性钢筋混凝土低剪力墙。试验结果表明，劲性钢筋混凝土低剪力墙的抗震性能明显优于钢筋混凝土低剪力墙。同时，在分析试验结果的基础上。

钢板剪力墙的分类及性能

对钢板剪力墙结构进行分类讨论,分析了墙板本身的力学性能、使用性能以及与框架的相互作用;探讨了内嵌钢板与框架栓接或焊接的典型连接方式,并从制作安装、使用性能和对墙板性能的影响3个方面比较了栓接与焊接的优劣;分析了各类钢板剪力墙的特点和适用范围,为设计人员在工程应用中选择恰当的钢板剪力墙类型提供了参考。

螺栓连接装配式墙板抗侧刚度研究

螺栓连接装配式墙板体系具有连接简单、建造快速的优势,近年来工程应用逐渐增多。本文以钢板拼接式螺栓连接和穿缝式螺杆连接两种常见的螺栓连接装配式墙板为研究对象,进行7片墙板的拟静力试验。结果显示:螺栓连接装配式墙板由于水平缝处张开,墙体发生刚性转动,导致抗侧刚度低于现浇墙板。通过弹性理论分析和有限元数值模拟,揭示了螺栓连接装配式墙板的水平变形特性,分析了影响墙体抗侧刚度下降的因素,提出了相应的抗侧刚度计算公式。通过对比数值分析结果与试验结果,验证了本文公式的可靠性。基于参数分析的研究结果,回归了考虑螺栓节点配钢率、墙体的高宽比、轴压比和节点相对位置4个参数的干式螺栓连接装配式墙板抗侧刚度降低系数的简化计算公式,该简化公式的计算结果与数值模拟的结果误差在±20%之内,表明预测结果较为准确。提出的抗侧刚度计算公式可为建立低多层螺栓连接装配式墙板结构体系的设计理论提供参考。

楼板刚、弹性计算假定对梁式转换高层建筑地震作用效应的影响

论述了楼板刚弹性计算假定对梁式转换结构地震反应的影响。提出楼层地震剪力在抗侧力构件中的分配除按楼盖的刚性、柔性和弹性三种情况考虑以外,还存在另一种分配方式,即转换层上邻近楼层框支剪力墙分配的地震剪力受转换层下部结构落地剪力墙设置的间距和楼板面内变形的影响。建议进行复杂高层建筑结构内力与位移计算时,楼板宜按弹性考虑。

基于荷载时程分析法的钢板混凝土结构墙的抗冲击性能敏感性分析

选取由表面钢板、拉结筋、剪力钉及混凝土组成的钢板混凝土结构墙为研究对象,运用经典显式非线性动力分析软件ANSYS/LS-DYNA,基于荷载时程分析法进行了一系列影响钢板混凝土结构墙抗冲击性能的参数敏感性分析。这些参数包括:墙体厚度、钢板厚度、拉结筋直径与间距等。分析结果表明,以上参数均会影响墙体的抗冲击性能,尤其是墙体与钢板的厚度以及拉结筋的间距。本文的研究工作对于核电厂核岛厂房钢板混凝土结构外墙的设计具有一定的指导与参考意义。