叠合混凝土装配式建筑设计难点及其应用分析

混凝土装配式在全国应用较为广泛,从施工图设计、构件深化设计,工厂加工、构件运输、现场施工到检测验收等各个环节均有多种实践案例,也出现较多的特点、要点分析或总结。本文通过在云谷装配式住宅及汨罗武装部公寓楼等相关项目的应用案例分析叠合混凝土装配式建筑的设计与其它环节衔接所出现的难点进行分析总结,对相关专业人员在叠合混凝土装配式建筑设计方面以供参考,更好地应用于工程实际。叠合混凝土装配式建筑指的是采用预制混凝土和现浇混凝土叠合的装配式建筑形式,主要汇总以下五个方面的衔接设计难点:协调装配式的标准化与工程多样性、协调施工图各专业点位、协调三维设计与二维图纸和数据转换要求、协调构件设计与工厂生产工艺要求、协调构件设计与现场施工要求。

双面叠合混凝土剪力墙平面内和平面外抗震性能研究

双面叠合混凝土剪力墙由两侧预制混凝土板和中间后浇混凝土叠合层组成,具有整体性较好、大量节省模板和支撑、便于工业化生产、经济性好等优点,应用前景广阔。该文开展了剪力墙足尺模型的高轴压比下平面内和低轴压比下平面外低周反复荷载试验,对双面叠合剪力墙的抗震性能进行了研究与探讨。研究表明:双面叠合剪力墙在平面内和平面外低周反复荷载下的破坏形态与现浇剪力墙相同,均发生受弯破坏;4片剪力墙滞回曲线特征相似,双面叠合剪力墙的耗能性能好于现浇剪力墙;双面叠合剪力墙的平面内承载力比现浇剪力墙高约5%,平面外承载力低约12%;平面内和平面外加载时双面叠合剪力墙均具有良好的延性,其延性系数分别为2.15和3.83,比现浇剪力墙分别高约25%和20%。双面叠合剪力墙基于规范计算值的抗弯及抗剪安全系数均达到1.1以上,双面叠合剪力墙破坏时其水平接缝处的剪力远小于其接缝抗剪承载力设计值。总体而言,双面叠合剪力墙具有良好的抗震性能,可在抗震设防地区推广应用。

织物增强混凝土(TRC)永久模板叠合混凝土结构U形梁模的研制

提出一种采用TRC薄板(织物增强混凝土textile reinforced concrete)作为永久模板叠合RC结构体系,在预制TRC永久模板中浇筑混凝土,两者共同组成结构构件。TRC永久模板具有抗裂性、高延性和良好的耐久性,既起到模板的作用,又作为结构的一部分参加共同工作,有利于保护钢筋,提高结构构件的耐久性和有效的承载力、延性,节约大量的施工模板。进行了U形TRC永久梁模的研制,设计了U形梁模的制作模板和部分主筋的定位方法,并进行了U形梁模的制作。初步试验结果表明该技术的可行性。

叠合混凝土墙板竖向拼缝连接抗震性能试验研究

文章针对叠合板式混凝土剪力墙结构体系,参考国内外有关先进标准,对混凝土墙板竖向拼缝连接抗震性能进行试验研究;采用不同构造连接方式的单片剪力墙,在水平低周反复荷载作用下,研究叠合式混凝土墙板的受力、变形性能,以及与全现浇剪力墙之间的差别。研究表明,叠合式混凝土墙板的受力状态和破坏形式基本与全现浇剪力墙一致,均呈弯剪破坏;叠合板式剪力墙中,预制板与核心混凝土部分能够较好地共同工作。

工程中纵肋叠合混凝土剪力墙结构技术的实际应用

随着装配式住宅建筑产业化的迅速发展,其绿色低碳、节能环保的优势在工程实践中初露锋芒。其中,套筒灌浆作为装配式预制剪力墙结构体系的一种常用竖向连接技术,其工艺缺陷在施工与检测的实施过程中也逐渐显露。本文介绍了纵肋叠合预制混凝土剪力墙作为一种新的装配式住宅剪力墙竖向连接技术,详尽阐述了其工艺特性、受力特点、计算方法及水平、竖向连接方式并附详图加以说明;从项目全周期的角度与传统预制混凝土剪力墙套筒灌浆连接技术做了各方面的分析对比;最后,结合一实际工程深化设计,简述该技术的竖向拆分及连接节点,并给出详图实例加以说明。

双面叠合混凝土墙板在水池工程中的应用

预制叠合结构体系兼具工业化程度较高和结构整体性好的优点,是一种较好的适合建筑工业化的结构体系,但在水池工程中的应用及相关研究较少。上海长桥水厂工程将双面叠合混凝土墙板成功应用于水池导流墙,取得了较好的综合效益。总结了叠合板导流墙的设计和施工经验,分析了叠合板导流墙的设计方法,提出了新型的连接节点构造及针对性的施工措施,对于推广预制叠合技术在水池结构中的应用具有一定的借鉴意义。

轻钢保温叠合混凝土楼板静力荷载试验研究

轻钢保温叠合混凝土楼板是一种新型楼板,将轻型钢结构与EPS颗粒复合预制成的楼板再叠浇混凝土而成。为研究此楼板的受力性能,对其进行了静力性能试验和研究,分析此新型轻钢混凝土楼板的抗弯承载力、挠度及破坏机理等性能。采用现场堆石块对楼板进行荷载试验,并且结合相关规范对楼板的性能进行了安全分析。

叠合混凝土技术在建筑结构加固中的应用

本文以三个工程实例,论述了利用叠合混凝土技术对建筑结构的受弯构件进行加固的原理、方法和加固要点,本文可供今后进行类似工程结构加固作为参考。

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。

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.

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。

近场爆炸荷载作用下装配式钢筋混凝土叠合梁动力响应数值分析

为研究装配式钢筋混凝土叠合梁的抗爆性能,采用显式动力有限元软件LS-DYNA建立了相应的数值模型,通过已有的钢筋混凝土现浇梁爆炸试验研究对数值模型进行了验证。采用验证了的数值模型对爆炸荷载作用下的叠合梁和现浇梁进行动力响应分析,考虑比例距离、炸药量、浇筑方式等参数变化对装配式钢筋混凝土叠合梁动力响应及抗爆性能的影响。结果表明:随比例距离减小或炸药量增大,梁破坏形态由弯曲破坏向弯剪破坏转变,梁位移响应加剧;叠合梁抗爆性能略低于现浇梁,但尚能满足规范要求。

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。

界面焊接环向钢筋的钢管混凝土叠合柱抗剪性能研究

为研究界面焊接环向钢筋的钢管混凝土叠合柱的抗剪性能,以环向钢筋的布置间距和直径为研究参数,对6根叠合柱试件进行了横向剪切静力试验和数值模拟,分析了各参数对试件的破坏过程、破坏形态、荷载-跨中挠度曲线以及抗剪承载力的影响规律。研究结果表明:界面环向钢筋布置方案不同的叠合柱试件破坏形态基本相同,均发生斜压破坏;试件的受力过程可划分为弹性阶段、弹塑性阶段、强化阶段和破坏阶段四个阶段;随着界面环向钢筋布置间距的减小,试件的抗剪承载力提高显著,最大增幅达22%;增大界面环向钢筋的直径可提高试件的抗剪承载力,但作用效果有限,最大增幅仅为6.1%。通过试验数据对有限元模型的有效性进行验证,并进一步分析了不同阶段有限元模型的应力状态,明确了此类叠合柱的受剪机理。

钢管混凝土叠合柱-H型钢梁外套筒式连接节点抗震性能试验与有限元研究

以钢管混凝土叠合柱为研究对象,设计了一种高强对穿螺栓连接的外套筒式梁柱节点。为了研究该新型节点的抗震性能和破坏机理,对3个缩尺比为1∶2的节点进行了拟静力试验。观察节点损伤过程及破坏模式,分析了梁端荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、节点延性及耗能能力,采用ABAQUS软件建立有限元模型,研究套筒宽厚比和加强肋板厚度对节点抗震性能影响。试验及有限元研究结果表明:节点滞回曲线饱满,延性系数介于3.13~4.19之间,等效黏滞阻尼系数介于0.211~0.296之间,节点域的变形较大且耗能能力较强;随着套筒厚度增大,核心区混凝土开裂减少,破坏位置由节点外移至梁端截面;减小套筒宽厚比和增大加强肋板厚度可以有效提高节点刚度。为保证外套筒式节点达到刚性节点要求,建议套筒宽厚比不大于25,加强肋板厚度不小于梁翼缘厚度。

圆中空夹层钢管混凝土叠合长柱偏压性能分析

目的研究圆中空夹层钢管混凝土叠合长柱的偏压性能,提出其偏压承载力计算方法。方法以长细比、偏心率、混凝土强度、纵筋配筋率及外钢管直径为参数,利用ABAQUS有限元分析软件建立相应的有限元模型,考察不同参数对荷载-挠度曲线和荷载-弯矩曲线的影响,并进行工作机理分析;最后基于叠加理论给出偏压承载力计算方法。结果圆中空夹层钢管混凝土叠合长柱在偏压状态下的受力全过程可分为弹性、弹塑性和塑性3个阶段;长细比和偏心率是影响偏压承载力的主要因素,其中长细比由40增加到50和60时,承载力分别降低9.4%和18.9%;偏心率由0.2增加到0.4和0.6时,承载力分别降低31.0%和50.3%;由偏压承载力计算方法所得的结果与有限元模拟结果吻合较好。结论圆中空夹层钢管混凝土叠合长柱在减轻自重的情况下具有一定的承载能力和延性,偏压性能良好。

钢管混凝土叠合柱-RC梁空间节点耐火性能分析

目的 研究钢管混凝土叠合柱-RC梁空间节点耐火性能,为实际工程提供参考。方法 通过ABAQUS有限元分析软件建立ISO-834标准火灾下钢管混凝土叠合柱-RC梁空间节点的温度场模型和力学模型;在试验与有限元模拟相吻合的基础上,分析此类构件空间节点的温度场分布、破坏模态、变形和内力分布等工作机理。结果 由于梁板的保护作用,节点区温度远低于非节点区;当梁、柱火灾荷载比相同,梁由2根增加至3根、4根时,空间节点耐火极限分别降低了41.58%和43.75%;高温和轴向荷载的共同作用下,内部钢管混凝土承担内力从常温的43.27%增加至180 min的52.9%。结论 钢管混凝土叠合柱-RC梁空间节点具有较好的耐火性能,能够满足实际工程中对耐火性能的要求。

基于三点弯曲试验的混凝土叠合梁跨中挠度研究

预制装配式结构采用工厂预制与现场安装相结合的方式,可降低环境污染,减少资源浪费,其中装配式混凝土结构常采用叠合梁、叠合板,叠合结构整体性和抗震性能好。选取某构件厂成品叠合梁(YKL2a-XS-1)进行了三点弯曲试验,获得叠合梁荷载挠度曲线,分析叠合梁跨中挠度与荷载的关系;依据梁跨中挠度计算公式,计算叠合梁跨中挠度。叠合梁加载变形特点与适筋梁受弯性能相似,加载期间,叠合面无滑移,预制再生混凝土与后浇普通混凝土整体性较好;随着荷载增加,叠合梁的挠度增加,跨中挠度实测值增加幅度最大,跨中挠度未超过设计限值,叠合梁满足工程实际中构件的延性要求;依据梁跨中挠度计算公式得到的跨中挠度理论值高于真实值。