混凝土叠合板分类及研究综述

叠合板因为施工方便快捷、整体性好,近几年在我国得到快速发展和应用。开展叠合板的研究,可以进一步优化叠合板相关性能,拓宽叠合板应用范围,推动其在装配式建筑中的应用,有利于加速推进建筑工业化发展进程。根据底板构造形式不同将叠合板分为平板型、钢筋桁架型、预制带肋型、空心底板型、双向密肋夹芯叠合板几大类,全面系统地论述了不同类型叠合板的研究进展,并对各类型叠合板以及不同类型板间连接技术的优缺点进行了归纳总结,提出现阶段叠合板研究中的问题和不足。

3D打印混凝土永久模板叠合柱的抗压性能数值模拟研究

为深入研究3D打印混凝土永久模板叠合柱的抗压性能,基于3D打印混凝土永久模板叠合柱及同尺寸整体现浇对照柱试验建立构件数值模型,模拟分析其轴压荷载-位移响应及失效形态。针对界面粘结性能、现浇混凝土抗压强度、打印模板厚度、荷载偏心距等参数开展3D打印混凝土永久模板叠合柱的抗压性能计算分析,研究表明:叠合柱轴压极限承载力随着薄弱界面剪切强度、刚度及现浇混凝土抗压强度的增大而增大。由于打印材料的抗压强度高于现浇混凝土,叠合柱抗压极限承载力提升率与打印模板厚度呈近似线性关系,叠合圆柱的抗压极限承载力随着荷载偏心距的增大而降低,呈近似线性负相关。此外,偏心距对叠合圆柱极限承载力下降幅度的影响大于现浇圆柱。

基于卷积神经网络的预制叠合板多目标智能化检测方法

在生产过程中,预制构件尺寸不合格问题将导致其在施工现场无法顺利安装,从而影响工期。为推进预制构件智能化生产的进程,以预制叠合板为例,基于卷积神经网络研究生产过程中的智能检测方法,在生产流水线上设计并安装图像采集系统,建立预制叠合板尺寸检测数据集。通过YOLOv5算法实现对混凝土底板、预埋PVC线盒及外伸钢筋的识别,并以固定磁盒作为基准参照物进行尺寸检测误差分析,实现混凝土底板尺寸、预埋PVC线盒坐标的检测,在降低训练数据集参数规模的工况下保持较高的识别精度。结果表明:该方法可以有效检测预制叠合板的底板数量和尺寸、预埋PVC线盒数量和坐标,并实现弯折方向不合格的外伸钢筋检测,并能降低人工成本,提高检测精度,加快检测速度,提高预制叠合板的出厂质量。

设有叠合柱的局部错层RC框架结构地震易损性分析

为研究某一设有叠合柱的局部错层钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)框架结构在近断层和远场地震作用下的破坏概率,自定义钢管混凝土叠合柱塑性铰参数,并与试验对比验证塑性铰参数的有效性。采用SAP2000建立非线性分析模型,选取近断层和远场地震波共22条,分别以地震峰值加速度(peak ground acceleration,PGA)和最大层间位移角作为地震动强度指标和结构性能指标,基于增量动力分析(incremental dynamic analysis,IDA)结果和点估计函数对错层框架结构进行易损性分析。结果表明:对于远场地震动,结构满足“三水准”抗震设防要求,在罕遇地震下超越防止倒塌极限状态的概率仅为0.24%;结构在近断层多遇地震下仍能满足“小震不坏”的设计要求,设防地震下结构超越修复后使用极限状态的概率为53.63%,发生中等破坏的概率较大,罕遇地震下结构达到倒塌极限状态的概率为5.37%,较远场地震作用破坏更为严重。研究结果可为错层框架结构的设计和地震风险评估提供参考。

新型预应力混凝土钢管桁架叠合梁抗剪性能有限元分析

为解决施工现场中现有装配式混凝土叠合梁、梁柱结点钢筋相互影响的问题,设计一种新型预应力混凝土钢管桁架叠合梁。为进一步研究该叠合梁的抗剪性能,共设计6个叠合梁、3个整浇梁进行ABAQUS有限元模拟,分析其破坏特征机理、荷载–跨中挠度曲线等,研究试件剪跨比、底板厚度参数对抗剪性能的影响,以及新型预应力混凝土钢管桁架叠合梁与整浇梁的抗剪性能对比。数值模拟分析结果显示,新型叠合梁与整浇梁均为剪切破坏,在底板厚度相同的情况下,随着剪跨比的增大,叠合梁的极限承载力略微降低。此外,预制高度增加会导致叠合梁的极限承载力减小。叠合梁表现出与整浇梁相似的受剪性能,随着剪跨比增加,叠合梁相对于整浇梁表现出更好的抗剪性能。综合而言,新型预应力混凝土钢管桁架叠合梁具有良好的抗剪性能。

装配式叠合楼板后浇带接缝处细节施工研究

叠合楼板因整体性能好、构造简单、弹性好以及使用便捷等优势在装配式建筑中具有广泛的应用价值,装配式叠合楼板后浇带接缝处因模板与后浇带叠合板存在空隙等导致其存在漏浆通病问题,其不仅影响装配式建筑的整体美观,而且还增加施工成本。鉴于此,以某装配式项目为例,针对传统施工模式下后浇带接缝处存在的漏浆通病,提出在模板底部采取螺杆反吊和利用废钢筋焊接形成自拉加固体系,加固接缝处模板,以此减少叠合板后浇带接缝空隙,控制叠合板后浇带接缝漏浆通病。

考虑叠合面滑移的新型拼缝叠合板受力性能的有限元分析

为了优化双向受力钢筋桁架混凝土叠合板的拼缝构造方案,提高叠合板拼缝处的受力性能,设计了一种新型口袋式拼缝形式的叠合板。由于新旧混凝土叠合面容易发生相对滑移,从而影响板的整体承载力,因此利用有限元法研究其受力性能时考虑了叠合面滑移。通过对现浇板、密拼式叠合板和新型口袋式叠合板的数值分析,研究拼缝构造形式、现浇层厚度和附加钢筋对叠合板受力性能的影响。研究结果表明:新型口袋式拼缝形式可以使叠合板具有较好的承载能力,并保证了预制层和现浇层混凝土之间力的有效传递;增加现浇层混凝土厚度能够有效提高叠合板的承载力;附加钢筋配筋率对叠合板承载力影响也尤为明显,叠合板承载力在一定范围内随附加钢筋的配筋率的增加而提高。

装配式型钢混凝土叠合框架梁连接节点构造设置与安全分析

住房和城乡建设部印发《“十四五”建筑业发展规划》提出大力发展装配式建筑、推动生产和施工智能化升级的主要任务。而国内目前采用的预制叠合框架梁存在着跨度大自重大吊装成本高、预制梁柱节点位置易发生钢筋碰撞吊装定位难度大等问题,限制了装配式建筑结构的发展。结合实际工程项目,提出一种新型的装配式型钢混凝土叠合框架梁,并对该叠合梁的构造设置、连接方式及安全性进行分析,从而为装配式框架结构、框架—剪力墙结构等装配式建筑中框架梁的深化设计提供一种新的拆分方案。

预制板伸入支座长度对叠合板性能影响分析

为解决现浇梁内预埋钢套管与叠合板板端碰撞导致钢套管无法落位的问题,首先分析了单向叠合板叠合面受力特点,复核了板端抗剪承载力。计算结果表明,叠合板预制底板伸入梁(剪力墙)支座与否对叠合板等同现浇的受力性能影响极小,板端抗剪承载力规范公式求解值虽大幅下降,但叠合板抗剪安全富裕度仍较大。然后利用ABAQUS软件对叠合板预制底板伸入支座与否2种情况进行了有限元分析,结果表明2种情况下叠合板受力性能非常接近。考虑到目前国内外较多项目均采用预制板伸入支座的做法,建议一般情况下仍采用传统做法,但在套管预埋碰撞地方可采用预制板不伸入支座的做法。

双面叠合装配式管廊侧墙面外抗震性能试验

为研究采用螺旋箍筋套筒底节点连接的预制双面叠合式管廊侧墙在面外荷载作用下的受力变形性能,对2个采用该节点连接的足尺侧墙试件进行了不同轴压比下低周往复加载试验,并与对应2个现浇试件作对比,初步揭示了螺旋箍筋套筒底节点和竖向轴压比对管廊侧墙面外抗震受力变形性能的影响。试验结果表明:两种试件滞回曲线均较为饱满,具有良好的抗震耗能能力,满足装配式结构抗震变形设计要求;叠合装配试件上部区域剪切变形均高于现浇试件,且裂缝遍布整个墙体高度范围,具有良好的面外变形能力。

冲击荷载下内配圆形钢管混凝土的方形叠合柱剩余承载力研究

为研究内配圆形钢管混凝土方形叠合柱侧向冲击后剩余承载力性能,利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立了叠合柱冲击后受压承载力数值模型。对经典侧向冲击试验进行了数值模拟,分析表明该数值模型能够较好地模拟结构柱的破坏形态、冲击力和挠度。基于该模型研究了不同参数下叠合柱侧向冲击后剩余承载力特性,对比了未遭受冲击叠合柱轴心受压承载力,分析两者轴压极限承载力差异,并提出损伤程度评价指标(D_(dag)),量化分析了剩余承载力。结果表明:侧向冲击后叠合柱进行轴压加载直至破坏时易发生弯剪破坏,所消耗的能量相比于未遭受冲击叠合柱降低较多;在相同冲击条件下,冲击速度、轴压比和长细比对叠合柱耐冲击性能和冲击后剩余承载力影响最为显著和全面,而边界条件和钢管壁厚影响较小,但也不可忽视;基于损伤程度评价指标(D_(dag))及对应的损伤描述,可以快速地判定叠合柱的损伤程度,为结构安全提供应对策略。

钢管高强再生混凝土叠合柱偏压性能

为研究钢管高强混凝土叠合柱偏心受压性能,以混凝土类型和偏心距为参数,完成了6根叠合柱偏心受压试验,研究了不同参数对钢管高强混凝土叠合柱损伤发展过程、破坏特征、承载力和延性的影响,并基于《钢管混凝土叠合柱结构技术规程》(T/CECS 188—2019)和相关学者提出的公式对16根钢管混凝土叠合柱的偏压承载力进行了计算。研究结果表明:再生混凝土叠合柱与普通混凝土叠合柱的受力过程均经历了弹性、带裂缝工作和破坏3个阶段,表现出外围混凝土保护层被压碎脱落、纵筋鼓曲和箍筋外鼓等破坏特征;与普通混凝土叠合柱相比,再生混凝土叠合柱的初始刚度和变形能力有所降低,但承载力略高;随着偏心距的增加,钢管混凝土叠合柱的初始刚度和承载力迅速降低,而位移延性系数迅速增大,中和轴逐渐向受压区移动,与平截面假定的吻合度有所降低;钢管混凝土叠合柱偏压承载力计算应考虑钢管自身承载力以及钢管对核心混凝土约束效应的影响。

叠合式有机朗肯循环的热力学分析

针对有机朗肯循环(ORC)中传热过程对循环性能的影响,该文提出一种既相似但又区别于混合工质,各工质独立运行的叠合式有机朗肯循环(AORC)。AORC中,各工质进行串/并联的叠合换热,可形成类似于非共沸混合工质的温度滑移。由于各工质独立运行,使得叠合工质的温度滑移量可进行调节,以减小与外界热/冷源的传热温差,提高传热匹配性以及循环性能。以两种工质叠合的AORC为例进行循环性能分析,并与常规ORC进行对比。结果表明,AORC并不是各工质基本ORC的简单线性叠加,而是一种优化叠加。相比常规ORC,AORC的净输出功率最大可提升34.48%。但当热源温度高于高温工质的热源转折温度时,AORC趋近于高温工质的基本ORC。

双向受力的开槽混凝土叠合板力学性能试验研究

为了解决双向受力的叠合板拼缝处外伸的胡子筋容易与其他部件产生冲突从而影响施工的问题,采用了一种双向受力的开槽混凝土叠合板,在板件拼缝位置预留槽口,并在槽口处放置附加钢筋进行预制板之间的连接,共设置了3个试件对其力学性能进行试验研究.试验结果表明,双向受力的开槽混凝土叠合板与现浇混凝土板的承载力、刚度比分别达到0.99和1.08,延性系数达到9.59,且二者破坏形态一致,增加槽口数量对试件弹性刚度、开裂荷载、极限承载力的影响有限,但是可以提升叠合板的延性.双向受力的开槽混凝土叠合板可以实现拼缝处的有效传力,具有与现浇混凝土板一致的力学性能,在应用于实际工程时,可以提高施工效率、降低钢筋用量、提升经济效益,具有广阔的应用前景.

叠合板底板弯折钢筋与附加钢筋连接试验研究

为研究边缘叠合板U型钢筋和叠合区域预制底板钢筋弯折高度的影响,进行了1个现浇板和4个叠合板受弯性能试验,对比分析了试验板的裂缝发展、破坏模式、挠度、承载力以及钢筋应变情况.结果表明:配置U型钢筋的叠合板承载能力和变形能力与现浇板接近,U型钢筋的销栓作用限制了裂缝沿叠合斜面的发展;预制底板钢筋采用90°弯折措施的叠合板在叠合区域根部开裂以后,随着荷载的加大,叠合板的裂缝宽度沿叠合斜面发展很快,不利位置出现在板的叠合斜面处,导致叠合板承载能力和刚度降低;预制底板90°弯折钢筋叠合板在破坏时,叠合斜面根部位置钢筋达到了屈服强度,表明底板钢筋弯折构造措施可以让钢筋充分发挥性能.最后,提出了采用预制底板90°弯折钢筋边缘叠合板的设计建议.

ECC-混凝土叠合梁弯曲试验及裂缝发展的分形表征

为明确ECC(工程纤维增强型水泥基复合材料)-混凝土叠合梁抗弯性能及影响参数,并定性表征裂缝发展情况,设计、制作11根不同材料强度等级、配筋率、ECC层厚度、PVA纤维体积掺量的ECC-混凝土叠合梁及3根不同混凝土强度等级的混凝土梁进行四点弯曲试验,研究承载力、延性及裂缝发展等情况,并基于分形理论及数字图像处理技术,采用分形维数对不同影响参数下的叠合梁裂缝发展规律进行表征。结果表明:ECC-混凝土叠合梁较相同材料强度和配筋率的混凝土梁极限承载力和抗裂性能明显更优;材料强度等级提高,模型梁承载力及延性均提高;适筋范围内,配筋率越小模型梁延性越好;ECC层厚度对模型梁的承载力及延性影响不大;PVA纤维体积掺量为2.0%时,裂缝整体分布更均衡。计算分形维数得到的叠合梁表面裂缝分布具有自相似性;加载过程中叠合梁的分形维数小于混凝土梁,与试验结果相符,梁表面裂缝分形维数在一定范围内随着材料强度等级、配筋率、ECC层厚度、PVA纤维体积掺量的增加而降低,分形理论结合数字图像技术求得的裂缝分形维数可作为叠合梁裂缝分布及受弯损伤程度的定性表征指标。

矩形中空夹层钢管混凝土叠合长柱轴压性能研究

目的 研究矩形中空夹层钢管混凝土叠合长柱的轴压性能,提出轴压稳定承载力实用计算方法。方法 基于ABAQUS有限元分析软件,建立矩形中空夹层钢管混凝土叠合长柱有限元模型,分析其在不同参数下的工作机理;采用叠加原理并结合现行相关规范,给出适用于矩形中空夹层钢管混凝土叠合长柱的轴压稳定承载力计算公式。结果 矩形中空夹层钢管混凝土叠合长柱的破坏形态表现为在构件的中间位置产生侧向挠曲,最终因丧失稳定而破坏;长细比λ和外围混凝土强度fcu, out是影响叠合长柱轴压峰值荷载的关键参数;当λ由29增加到42和55时,峰值荷载分别降低7.3%和15.3%;当fcu, out由40 MPa提高到60 MPa和80 MPa时,峰值荷载分别提高21.4%和44.8%;轴压承载力简化计算公式与有限元模拟所得结果之比的均值和变异系数分别为0.927和0.017。结论 矩形中空夹层钢管混凝土叠合长柱具有良好的抗压性能和初始刚度,所提出的简化计算公式可为实际工程应用提供计算依据。

装配式蒸压加气混凝土底板叠合楼板力学性能研究

提出了一种装配式蒸压加气混凝土(AAC)底板叠合楼板,该叠合楼板采用带凹槽的预制AAC板作为底板,在凹槽中布设肋梁钢筋,再现浇混凝土形成。通过静力试验和数值模拟研究了该叠合楼板的破坏机理、裂缝分布、承载能力、变形能力和整体工作性能,分析了跨度、配筋率和构造形式等因素对楼板力学性能的影响。对该叠合楼板进行数值分析,验证了有限元模型的合理性。结果表明:叠合楼板试件的破坏形态分为受压混凝土压碎和底板裂缝超限;预制AAC板侧开槽的构造形式能提高楼板的整体工作性能;试件的延性均值在2.5左右,具有较好的变形能力,且试件开裂后刚度变化不大;预制底板配筋率对叠合楼板的极限承载力和刚度影响显著,提高底板的配筋率可以明显提高叠合楼板的承载力和刚度。最后提出了装配式AAC叠合楼板的设计方法。

新型预应力混凝土钢管桁架叠合梁受弯性能有限元分析

为解决传统叠合梁梁柱节点区锚固困难、底板厚重等一系列问题,研究了一种新型预应力混凝土钢管桁架叠合梁。设计了6根叠合梁、3根整浇梁,采用有限元数值模拟方法,通过荷载–位移曲线及混凝土塑性损伤等情况进行了分析,并探讨试件配筋率、预制底板厚度参数对抗弯性能的影响及新型预应力钢管桁架叠合梁与整浇梁的抗弯性能对比。经数值模拟分析结果显示,配筋适当的预应力混凝土钢管桁架叠合梁可有效减少变形和裂缝,与整浇梁破坏形态相似,具有良好的抗弯性能,适用于实际工程中的推广应用。

三层钢筋叠合板受弯性能试验与数值模拟

为研究叠合层厚度以及中间层钢筋对3层钢筋叠合板受弯性能的影响,基于实际工程项目,利用有限元软件ABAQUS进行数值模拟,设计了2组共6个有限元模型,并对模型的承载力和跨中挠度进行了分析。研究结果表明,3层钢筋叠合板试件承载力与叠合层厚度呈正相关,叠合层对试件刚度的影响在第3阶段前期达到最大;中间层钢筋对叠合板的承载力提升约20%~25%,同时使试件在刚度衰退过程中出现明显过渡阶段。相关规律可为3层钢筋叠合板研究提供参考。