全装配式混凝土结构界面软索连接拼缝抗剪性能试验研究

对5个设置界面软索连接的全装配混凝土试件进行静力加载试验研究,包括3个墙与墙连接试件及2个楼板与楼板连接试件.并采用目前已有的界面抗剪承载力计算方法对试验结果进行对比计算.研究结果表明:拼缝抗剪承载力主要由软索受拉产生的界面抗剪摩擦力和软索自身的销栓力组成,试件呈现良好的延性.针对试验结果,深入分析了软索连接拼缝的受力及破坏机理,采用合理的计算假定,提出了软锁连接拼缝抗剪性能的三折线受力模型,理论方法计算结果与试验值吻合比较理想,可为全预制混凝土结构软索连接拼缝的抗剪承载力计算及工程实践提供参考.

全装配式混凝土框架-钢支撑结构抗震性能

为了提高装配式混凝土框架结构的抗震性能和施工效率,提出了一种全装配式混凝土框架-钢支撑(all-precast concrete frame with steel braces,APCF-B)结构,该结构采用铰接梁柱节点和钢支撑。首先利用有限元软件ETABS建立了普通钢支撑、防屈曲支撑和自复位支撑构件模型及其相应的支撑框架子结构模型,并通过对试验进行模拟验证了分析模型的准确性和合理性。在此基础上,分别设计了带有以上3种支撑的4层和12层APCF-B结构模型,通过静力弹塑性分析和动力弹塑性分析探究了结构的抗震性能以及不同支撑类型对结构的影响。结果表明:APCF-B结构具有“强柱弱梁弱支撑”的破坏模式;在低层APCF-B结构中,使用3种支撑均可以保证结构在2种地震强度下的抗倒塌性能,但是在高层APCF-B结构中,建议使用防屈曲支撑或自复位支撑,以保证结构在极罕遇地震下的抗倒塌性能。

基于Pushdown方法的全装配式混凝土框架结构抗连续倒塌研究及灵敏度分析

通过非线性静力Pushdown分析及灵敏度计算方法,对影响多层装配式混凝土框架结构抗连续倒塌性能的不确定性参数进行评估。首先以某牛腿-插销杆-角钢连接形式的全装配式混凝土框架子结构静载试验研究为基础,利用OpenSees有限元软件对该试验过程进行数值模拟,计算所得的结构荷载-位移曲线及失效模式均与试验结果较好吻合。在此基础上,对试验过程中的插销杆失效模式进行了参数优化分析,结果表明可通过增大螺杆直径或采用高强螺杆等方式增强插销杆的抗剪强度,从而有效提高结构二次防倒塌能力;其次,设计了一榀四跨七层的全装配式混凝土框架结构及相应的现浇结构,分别对拆除首层中柱和边柱两种不同失效工况下剩余结构的抗连续倒塌性能进行了非线性静力Pushdown计算;并通过选取包含荷载、材料以及结构几何尺寸等在内的15个不确定性参数,利用Tornado图形法对各不确定性参数的灵敏度进行了分析。结果表明,在中柱和边柱失效工况下,该多层全装配式框架结构在压拱阶段的极限承载能力分别较现浇结构低约18.5%和22.8%左右;同时纵筋屈服强度、混凝土抗压强度、楼面恒荷载、活荷载及梁纵筋截面积等不确定性参数对采用该连接形式的整体结构抗连续倒塌性能影响较大,而混凝土弹性模量、柱纵筋截面积、纵筋弹性模量、箍筋截面积以及梁宽尺寸等参数不确定性对结构性能影响相对较小,在结构设计阶段可忽略其变异性造成的影响。

一种新型全装配式混凝土梁柱-钢支撑组合节点的抗震性能研究

提出一种新型全装配式混凝土梁柱-钢支撑组合节点,是实现装配式混凝土框架-Y形偏心钢支撑结构预期抗震性能的关键问题之一。采用校正的有限元方法对5种考虑不同因素的腹板开洞型抗剪连接键进行研究,以得到其受剪承载力和损伤模式。随后对基于合理分析模型、材料参数、单元接触、边界条件与加载方式等分析方法的新型节点研究表明,在不同地震水平往复力作用下,组合节点的滞回曲线表现为弹性,即未进入塑性和耗能。另外,在达到最大负向、正向位移时,抗剪连接键、对穿螺杆和支撑连接板仍处于弹性状态,混凝土损伤值和损伤区域均较小,即该新型组合节点具有高承载力、可全装配、功能可恢复等特点,可满足相应结构对该组合节点的要求。

低层全装配式混凝土结构的实践探索

以东莞某创优示范项目配电房为例,对低层全装配式混凝土结构进行了实践探索。从设计、生产、施工的一体化,多元化预制构件的拆分应用、异形柱框架结构的节点等角度进行研究与实践,并提出了兼顾外观与室内净高的全预制上反下挂梁方案,运用BIM技术进行精细化建模指引构件深化设计、生产和施工,达到提高工程质量和施工效率的目的。

螺栓连接多层全装配式混凝土墙板结构设计与施工

螺栓连接多层全装配式混凝土墙板结构建筑具有施工速度快、保温节能、抗震性能好等优点,其主要受力构件为预制墙板和楼板,预制墙板、楼板以及连接设计和施工质量是墙板结构建筑整体抗震性能的关键。详细阐述了预制墙板、楼板设计要求及螺栓连接设计方法。最后,以1栋2 F建筑为例介绍结构吊装施工要点,为推广使用螺栓连接多层全装配式混凝土墙板结构建筑奠定了坚实的理论和技术基础。

全装配式混凝土墙板结构的竖向接缝研究

目前国内装配式混凝土结构规程和标准中对于竖向接缝荷载效应的计算方法都少有提及,而竖向接缝承载力计算公式的研究却比较多。对于竖向接缝而言,只知道其承载力而未知其荷载效应,则无法判断其是否安全。根据组合梁荷载效应的计算方法来研究全装配式混凝土结构竖向接缝荷载效应的计算方法,在弯矩作用下,根据平截面假定,两片墙体不仅受到按其各自刚度分配得到的弯矩的作用还受到附加轴力的作用,分配得到的弯矩和附加轴力共同作用下的应力图与总的弯矩作用下的应力图一致;竖向接缝的荷载效应为弯矩以及轴力作用的效应之和。建立一种新的竖向接缝连接形式,并通过对相关内容的研究,提出一个承载力计算公式。

配置U形阻尼器的全装配式混凝土框架结构抗震性能试验研究

为实现全装配式混凝土框架,在混凝土构件和钢构件之间采用套筒转换连接,其中柱-柱法兰连接,梁-柱台阶式工字钢连接。通过对1榀配置U形阻尼器的全装配混凝土框架和1榀现浇混凝土框架进行低周反复荷载试验,研究配置U形阻尼的全装配式框架结构的抗震性能,分析其试验现象和破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、延性等。试验结果表明:全装配式混凝土框架中的柱-柱法兰连接和梁-柱台阶式工字钢连接可靠,钢支撑可以有效实现U形阻尼器和全装配式框架在地震作用下协同受力,配置U形阻尼器的全装配式混凝土框架具有良好的耗能能力和延性,延性系数为4.9~6.9,等效黏滞阻尼系数为0.15~0.24;相同荷载下,配置U形阻尼器的全装配式混凝土框架耗散能量为现浇混凝土框架的2倍,U形阻尼器有效减轻了整体结构的损伤程度。

基于拆除构件法的全装配式框架结构连续倒塌分析

为研究混凝土全装配式框架结构的抗连续倒塌性能,在2个全装配式试件(PC1、PC2)和1个现浇试件(RC)的中柱移除静力试验及动力试验的基础上,利用OpenSees有限元软件建立3个子结构宏模型,将校验结果与试验结果进行了对比,继而设计了2栋7层全装配式框架结构(PC1-Frame、PC2-Frame)和1栋现浇框架结构(RC-Frame),采用拆除构件法拆除框架底层的中柱和边柱,对剩余损伤结构的抗连续倒塌能力进行评估.结果表明,拆除边柱的倒塌危险性较拆除中柱大,PC1-Frame失效点位移时程曲线振幅比RC-Frame大;在拆除中柱后,PC1-Frame和PC2-Frame在压拱机制阶段的极限承载力分别较RC-Frame低30%和20.5%;在拆除边柱后,PC1-Frame和PC2-Frame在压拱机制的极限承载力分别较RC-Frame低26.9%和22.3%.最后校验了基于等能量原理的简化非线性动力分析方法的适用性,并得知结构的动力放大系数在构件进入塑性阶段后逐渐减小.

装配式混凝土框架-Y形偏心钢支撑结构体系抗震性能研究

将短剪切型耗能段和Y形偏心钢支撑引入全装配式混凝土框架结构中,并结合装配整体式混凝土框架结构,可得到一种装配式混凝土框架-Y形偏心钢支撑结构体系,以更好适应当前抗震要求。为将损伤集中在耗能段和装配式混凝土梁上,提出并研究一种基于弯剪分离的全装配式混凝土梁-耗能段组合节点、一种全装配式混凝土梁柱-钢支撑组合节点。设计某12层装配式混凝土框架-Y形偏心钢支撑结构体系,并采用弹塑性时程分析方法研究其抗震性能。结果表明,在保证各关键节点性能的前提下,该结构在不同地震下均能满足要求,且耗能段率先剪切屈服耗能,随后不带Y形偏心钢支撑的框架梁发生弯曲屈服,与预期抗震性能相符。另外,带Y形偏心支撑的框架梁-梁间采用铰接连接,可有效降低全装配式混凝土梁柱-钢支撑连接节点的受力,防止框架梁产生塑性铰,使结构具有抗震性能好和震后功能可恢复等特点。

创新型爬式外墙防护结构在装配式混凝土结构施工中的应用

以江苏海门一老年公寓项目为例,详细介绍了一种创新型爬式外墙防护结构在全装配式混凝土结构施工中的应用情况,可作为同类结构形式外防护结构体系施工的借鉴。

某高层办公楼装配式结构方案选型分析

针对目前装配式建筑普遍存在的钢筋碰撞严重、现场满堂支撑等引起的施工效率低的问题,提出了全装配式钢-混凝土混合框架结构体系。该体系采用预制混凝土柱、预制梁柱节点和钢梁,预制柱和预制节点采用套筒灌浆和灌浆金属波纹管连接,预制节点内预埋钢骨,通过钢牛腿与钢梁连接,楼板采用钢筋桁架楼承板,实现了免模少撑全装配式施工。以某高层办公楼为例,重点对装配整体式混凝土框架结构(PC)、装配式钢框架结构(PS)和全装配式钢—混凝土混合框架结构(PCS)三种方案进行结构分析和经济成本分析。分析结果表明,三种体系在结构计算整体指标相当的情况下,PCS体系与PC体系相比施工工期节省65天,成本相当;与PS体系相比成本缩减40%左右,施工工期相当。相比之下,PCS体系施工快捷、经济合理、工业化程度高,适合在装配式公共建筑的大面积推广。

装配式基础在巴西美丽山±800kV特高压输电线路工程的应用

巴西美丽山±800kV特高压直流输电工程沿途穿越热带雨林地区,雨季持续时间长且环境保护要求高,采用传统现浇基础形式对生态环境影响较大且施工质量难以保证。基于工业化理念,本工程拉线塔基础全部采用装配式基础。拉线塔中心桩采用全预制装配式钢筋混凝土基础,拉线桩基础采用全钢螺旋桩基础。基础施工过程实现了现场零湿作业和完全的机械化施工。文中分别从设计和施工方面介绍了巴西美丽山工程广泛采用的两种基础型式,为国内外输电线路工程的建设提供参考。

预制墙板横向均布荷载作用下试验研究与分析

以高3 m、宽1200 mm、厚220 mm的全螺栓连接装配式混凝土剪力墙结构(简称BPC)预制混凝土夹芯墙板为对象,通过试验和有限元分析研究墙板试件在横向均布荷载作用下的刚度和承载力。试验结果表明:墙板试件开裂荷载为10.60 kN/m^(2),对应的跨中挠度相当于墙板跨度的1/884;极限承载力为16.71 kN/m^(2)。有限元分析所得墙板试件荷载—跨中挠度曲线与试验结果吻合较好,开裂荷载、极限承载力与试验数据分别相差仅2%和1.2%。证明BPC结构墙板的承载力和刚度完全满足一般低层、多层民用建筑对抗风等方面的要求,也说明采用有限元建模方法的合理和可靠性。

插筋灌浆连接水平拼缝受剪性能试验研究与有限元分析

对4个采用插筋灌浆连接的装配式混凝土剪力墙连接试件进行静力加载试验,采用已有的界面受剪承载力计算方法进行计算,并与试验结果进行对比。采用有限元分析软件Msc.Marc对插筋灌浆连接拼缝的受剪性能进行非线性有限元分析,在模型验证的基础上,分析了轴压比、插筋数量以及界面粗糙程度对拼缝受剪性能的影响。研究结果表明:试件的初始破坏为拼缝处混凝土与砂浆的界面破坏,拼缝处出现明显的剪切通缝;混凝土与砂浆界面黏结破坏以后,界面剪力主要由拼缝处的插筋承担,试件呈现良好的延性;达到极限荷载以后,随着试验墙体劈裂裂缝的不断增加以及裂缝处混凝土剥落,试件荷载下降。在实际工程设计中,为了尽量避免拼缝破坏发生在预制构件破坏之前,应按照要求增大拼缝插筋配筋率或选取较高强度等级的插筋。