某高层住宅项目弱连接楼盖的抗震性能化分析和设计

弱连接楼盖作为协调各分肢与核心筒内力和变形的关键构件,结合某十字形弱连接的超限高层建筑,分析了弱连接区域楼板剪力得出来的几种方式;在设防地震作用下,对核心筒周边弱连接区域的楼盖进行抗剪截面及受剪承载力分析,对弱连接区域的边梁的拉应力的配筋进行复核;对罕遇地震下的弱连接楼盖进行不屈服验算。分析结果表明:弱连接区域的楼板作为传力的关键构件相对其他区域要加厚,并加强其配筋,其弱连接区域的边梁应该加强其腰筋的配筋,以满足其中震受剪弹性、大震受剪不屈服的性能目标。

大底盘双塔超高层建筑结构关键连接楼板抗剪设计

深圳创益科技大厦由两栋超高层主楼和23层的裙房大底盘组成,主塔楼结构高度170m,属于B级高度超限高层结构.本工程采用“框架-核心筒”结构体系,主塔楼相对底盘非对称布置.本文就项目特点,对关键连接板部位采用有限元计算以及结合规范计算公式复核的方式,验算了连接板预期的抗震性能目标.

预制柱连接部位抗剪性能试验研究

装配式混凝土框架结构具有构件加工精度高、施工速度快、节省模板材料及环境影响小等优点。预制框架柱的安全连接是装配式混凝土框架结构实现的难题,通过灌浆料将工厂预制柱连接为整体,如何保障预制柱连接部位的使用安全性是研究的重点。本文以3个装配式混凝土柱为研究对象,开展了装配式混凝土柱抗剪试验研究。试验结果表明,通过灌浆料连接可实现接缝处预制柱抗剪性能达到或接近混凝土柱自身的抗剪性能;有限元数值模拟结果与试验结果趋势一致,有限元数值模拟是准确的。

钢-高性能混凝土组合梁栓钉连接件抗剪性能的试验

基于10个栓钉连接件在单调荷载下的推出试验,对高性能混凝土中栓钉的破坏形态、抗剪承载力、荷载-滑移关系、变形能力等进行了研究,重点分析了混凝土类型、栓钉直径等参数对栓钉抗剪性能的影响。结果表明:栓钉在高性能混凝土中的抗剪承载力与在普通混凝土中相近;栓钉具有较好的抗剪延性与变形能力;栓钉在高性能混凝土和普通混凝土中均出现了明显的刚度退化特性,且二者的退化程度相当;栓钉焊接不宜采用普通围焊工艺。最后,在试验的基础上,初步提出了高性能混凝土中栓钉抗剪承载力的设计建议。

FRP-钢复合板剪力墙力学性能试验研究

为进一步提高钢板剪力墙的力学性能,文章将纤维增强复合材料(FRP)引入钢板剪力墙结构体系中,形成一种FRP-钢复合板剪力墙结构。复合板提升的拉力场效应,增加墙-框连接节点的设计难度,受剪墙板在框架-墙板连接节点部位容易发生局部破坏。为解决这一问题,提出增强复合板螺栓连接节点抗剪设计与构造方法,并通过9个复合板螺栓连接节点抗剪试验,探究复合板螺栓连接的破坏模式,验证设计方法的有效性。为验证采用增强复合板螺栓连接节点的FRP-钢复合板剪力墙的抗震性能,完成2个1/3缩尺的单层单跨钢板剪力墙试件的拟静力试验,墙板分别采用复合板和纯钢板,为充分发挥FRP的受拉承载能力,在钢板两侧沿对角度方向各粘贴一层单向CFRP纤维布,两层布的纤维相反方向布置,在墙-框节点连接区采用增强复合板螺栓连接节点,通过对比探究复合板剪力墙的抗震性能指标、破坏顺序和破坏模式。研究表明,墙-框复合板螺栓连接节点铺设CFRP能够提高节点抗剪承载能力,其中增设CFRP 90°铺层能够改善只有45°铺层复合板承载力的突降,提高节点的延性。复合板剪力墙表现出明显的三阶段受力特征:弹性阶段(阈值层间位移角0.4%),前期承载力由弹性模量控制,随后逐渐转变为屈曲强度控制,提升作用随位移增大逐渐降低;塑性阶段(阈值层间位移角1.5%),FRP对钢板的承载力和刚度实现明显的增强作用,呈现上升趋势,同时提升了钢板墙的耗能能力,控制了墙板的面外变形,承载力最大提升30%,刚度最大提升31%;破坏阶段(阈值层间位移角3%),FRP对钢板的承载力和刚度提升作用逐渐降低,随后FRP断裂,复合板剪力墙退化为纯钢板剪力墙结构。

外露式钢柱脚节点的抗剪性能

参考实际工程中使用的外露式钢柱脚节点,以柱脚底板孔径、柱脚底板厚度、锚栓直径和锚栓强度为主要参数,设计7组共19个大直径锚栓的钢柱脚试件,开展抗剪性能试验研究.试验表明,锚栓连接具有可观的抗剪能力,节点的最终破坏模式有3种:当基础混凝土配筋足够时为锚栓剪断,配筋不够时为混凝土冲切破坏,介于两者之间的锚栓剪断同时存在混凝土冲切裂缝;锚栓连接的荷载-相对位移曲线呈现2种类型,主要区别在于是否存在滑移段.对于锚栓连接的抗剪承载力设计值,将3个已有理论模型与试验结果对比,给出推荐的简化公式.对于锚栓连接的极限抗剪承载力,提出考虑锚栓截面拉力、剪力和弯矩影响的计算模型.

钢-煤矸石混凝土组合梁抗弯性能及其设计方法

采用ABAQUS软件建立钢-混凝土组合梁抗弯性能有限元模型,并利用现有的钢-混凝土组合梁抗弯性能足尺试验结果验证模型的可靠性;进行参数分析,量化自燃煤矸石粗骨料取代率及抗剪连接度等参数对钢-混凝土组合梁抗弯性能的影响;基于有限元分析结果对现行的钢-混凝土组合梁设计方法的适用性进行评述,进而提出钢-自燃煤矸石混凝土组合梁抗弯设计方法。研究结果表明:钢-混凝土组合梁抗弯性能随自燃煤矸石粗骨料取代率的增加而降低,相比钢-普通混凝土组合梁,自燃煤矸石粗骨料取代率为50%和100%的组合梁抗弯承载力分别降低1.1%~2.6%和2.2%~5.4%、抗弯刚度分别降低3.6%~4.7%和8.3%~10.0%;自燃煤矸石粗骨料取代率及抗剪连接度对钢-混凝土组合梁抗弯性能存在耦合影响,随着抗剪连接度的增大,自燃煤矸石粗骨料取代率对组合梁抗弯承载力的影响增大、对组合梁抗弯刚度的影响降低;提出考虑取代率和抗剪连接度影响的组合梁设计方法,可有效预测钢-自燃煤矸石组合梁的抗弯性能,且与钢-普通混凝土组合梁设计方法的预测精度相近。

高性能混凝土复合铺装短栓钉推出试验研究

针对正交异性钢桥面中高性能混凝土复合铺装薄层中剪力钉的长径比不满足钢结构设计规范要求的情况,采用推出试验,并且建立推出有限元弹塑性模型,对此类短栓钉力学性能展开研究。在推出试验中,栓钉在靠近焊缝处剪切破坏,栓钉周围混凝土无明显开裂或压溃现象。考察推出试件的破坏形态及其承载力的试验情况,综合分析栓钉受力性能的有限元结果可知,短栓钉具有良好的延性,其荷载~滑移曲线与栓钉材料的应力~应变关系密切相关,短栓钉距离其焊接位置15mm以外的部分对其抗剪能力贡献较小;短栓钉在高性能混凝土中仍具有良好的抗剪性能。将推出试验数值与各国规范计算值比较发现,我国现行规范的设计值偏于保守,建议可采用欧洲规范或者美国规范设计值进行相关设计工作。

超高性能混凝土开孔板连接件抗剪性能研究

为探讨混凝土强度对开孔板连接件性能的影响,开展了6个开孔板连接件的插入式试验。通过分析连接件的破坏形态可知,所有的开孔板连接件中的贯穿钢筋均在开孔钢板和混凝土的界面处被剪断。在加载过程中,普通混凝土板出现了明显的表面裂缝,而超高性能混凝土板没有出现裂缝,超高性能混凝土抗裂性能良好。通过分析开孔板连接件的推出试验情况以及荷载—滑移曲线可知,连接件具有良好的延性,超高性能混凝土能显著提高开孔板连接件的承载能力和抗剪刚度。将开孔板连接件的插入式试验数值与其他学者的承载力公式预测的结果进行对比可知,现有研究得到的承载力公式相对保守。选择其中与超高性能混凝土开孔板连接件试验结果吻合良好的承载力公式进行相关的系数修正,提高了公式的计算精度,可以更好地支撑超高性能混凝土开孔板连接件的研究与推广工作。

冷弯薄壁型钢锁铆连接力学性能及其本构模型研究

为将锁铆连接引入冷弯薄壁型钢结构中构件的连接,对锁铆连接及自攻螺钉连接的试件进行了抗拉、抗剪性能试验,探讨了铆钉端距、基板厚度差、铆钉长度等参数对锁铆连接抗剪性能的影响;基于传染病传播动力学SIR模型建立了铆接本构模型,提出了锁铆连接抗剪承载力设计计算方法。研究结果表明:锁铆连接的主要破坏模式为延性破坏模式,表现为铆钉腿部剥离下层板材并伴随铆钉头部局部脱离上层板材,且刚度、强度和耗能性能均明显优于自攻螺钉连接;所建立的本构模型能够较精确反映锁铆连接荷载-变形曲线的变化趋势,且抗剪承载力的理论值和试验值误差较小;锁铆连接用于冷弯薄壁型钢板间连接时,其组合厚度不宜大于4 mm,厚板与薄板的厚度比不宜大于1.5,锁铆接头的端距应大于2倍铆钉直径。

蒙皮效应在建筑结构中的研究与应用进展

对蒙皮效应的产生机理及条件进行了介绍,并基于前人的研究成果,从连接方式的性能、蒙皮体支撑构件的静力特性、蒙皮体的抗剪性能、蒙皮单元和主结构的协同工作性能及空间结构蒙皮效应5个方面对蒙皮效应在建筑结构中的研究与应用进行了梳理和总结。在前人研究成果的基础上提出,由于蒙皮的抗剪性能、板与构件之间的连接件数据不足,在目前的结构设计中没有考虑蒙皮效应的有利影响,有必要针对考虑蒙皮效应的设计方法开展进一步研究,提出更合理、简化的设计方法。