胶合木-混凝土混合结构动力特性研究

现代木结构的动力特性还有待进一步研究。根据一次地震模拟振动台试验,采集了三层缩尺胶合木-混凝土竖向混合结构地震响应的原始振动数据。经过分析和处理后,使用传递函数法得到了结构的前三阶动力特性。结果表明,结构阻尼比在2%~10%之间,且随结构损伤积累增加而增大,结构频率随刚度退化而下降。刚度比较大的混合结构振动主要表现为一阶振型,且上下层连接良好,协同工作能力较强。

江苏省康复医院木-混凝土混合结构体系设计与分析

江苏省康复医院项目采用了胶合木梁柱+正交胶合木(CLT)组合楼盖+混凝土框架结构体系,可充分发挥木材与混凝土材料各自的性能优势,此类新型结构体系在国内外较为少见。应用国内外设计标准与理论,并结合有限元分析方法,对该工程整体及构件开展各项设计与分析工作。系统介绍了整体结构性能、CLT组合楼盖的强度与舒适性、木结构的抗火设计以及BIM技术的应用等方面的内容与成果。

BIM在胶合木与混凝土混合结构体系中的应用分析

从传统木混结构设计施工的难点着手,尝试将目前广泛运用于建筑工程的BIM技术运用于江苏省康复医院木混结构部分的设计、施工过程中,来提高项目复杂节点交底,木构件预制化加工,材料管理和施工管理的水平。探索基于新技术的木混结构设计施工的理念与方法。

钢筋混凝土-木混合结构中的节点连接技术研究进展

在钢筋混凝土-木混合结构中,木材与混凝土之间的节点连接可靠性关系到结构稳定性。介绍了混合结构节点连接的力学性能要求,并分析不同国家与地区对混凝土-木混合结构的节点设计要求。介绍现有的节点连接技术及其性能与优化应用。通过深入研究并规范混合结构节点设计标准,可为我国钢筋混凝土-木混合结构的设计与发展提供科学参考。

正交胶合木-混凝土组合楼板凹槽连接节点抗火性能研究

为研究火灾下正交胶合木-混凝土组合楼板凹槽连接节点单剪受力性能,设计并制作了9组共27个胶合木-混凝土组合楼板凹槽连接节点试件,分别进行常温下和火灾下加载试验和数值模拟分析。试验结果表明,常温下螺钉的钻入角度对试件典型破坏模式具有重要影响。受火90min及以内各试件组的破坏模式均为凹槽附近混凝土截面的脆性剪切破坏;受火接近120min的试件破坏模式为凹槽附近木材损伤十分严重(炭化和脱落)和凹槽下方木材的顺纹受压屈服,同时自攻螺钉附近部分混凝土被压碎。随着受火时间的逐渐增加,多数试件组的抗剪承载力逐渐降低,最大降低幅度为28.1%。荷载比对试件耐火极限具有重要影响:随着荷载比的不断增加,试件耐火极限最大降幅为50.7%。除试件组SFL3和SFL4外,有限元模型的计算结果与试验结果较为接近,预测误差在15%以内,满足工程精度要求。

胶合木-混凝土组合楼板受弯性能有限元分析

为研究胶合木-混凝土组合楼板受弯性能,采用ABAQUS有限元软件建立9个组合楼板模型,其中楼板部分采用实体单元,钢筋采用桁架单元。有限元分析采用三分点加载方式,研究组合楼板模型纯弯段混凝土强度、连接方式、混凝土层厚度以及胶合木厚度等因素对组合楼板抗弯强度的影响,并探究组合楼板纯弯段的破坏形态。结果表明:采用胶结加抗剪连接件连接的组合楼板其受弯极限承载力比采用胶结连接的组合楼板提高了11.35%,比采用抗剪连接件的组合楼板提高了32.64%。混凝土强度、胶合木层厚度及混凝土层厚度的增加均能提高组合楼板的极限承载力。胶合木-混凝土组合楼板表现出良好的抗弯性能,且能减少混凝土用量,发挥木材的优势,值得在实际工程中推广应用。

高层正交胶合木-混凝土核心筒体系力学性能参数分析

基于国内外高层木结构及木-混凝土混合结构的研究,结合正交胶合木(CLT)的材料性能优势,设计了一种高层正交胶合木-混凝土核心筒混合结构体系.运用有限元分析方法,研究不同参数对该混合结构的力学性能、变形、动力特性等的影响.结果表明,CLT板连接刚度的变化对CLT结构竖向位移的影响较大,提高CLT板间的连接刚度,可减小CLT结构竖向位移和楼层水平位移;混凝土核心筒墙体厚度增加,结构楼层水平位移平均减小9.07%,但对CLT结构竖向位移几乎无影响;一定范围内楼层数的变化对结构周期和楼层水平位移的影响较大,而对CLT剪力墙结构竖向位移的影响相对较小.

胶合木-混凝土组合梁螺钉连接件推出试验研究

胶合木-混凝土组合梁中的剪力连接件是整个组合梁中至关重要的一部分。为了抵抗木梁与混凝土板之间的纵向剪力和滑移,不仅要求剪力连接件具有一定刚度,还必须具有足够的受剪承载力。为了研究胶合木-混凝土组合梁螺钉连接件的受力性能,对10组共30个胶合木-混凝土组合梁螺钉连接件进行推出试验研究。根据试验结果,探讨了螺钉连接件的受力特性和破坏机制,分析了螺钉直径、螺钉嵌入长细比、混凝土强度、螺钉布置方式等因素对螺钉连接件受剪承载力的影响。结果表明,螺钉连接件受剪承载力随螺钉直径的增大而增大;螺钉连接件受剪承载力随螺钉嵌入木材部分长细比的增大而增大,但增长幅度趋于平缓;混凝土强度和螺钉布置方式对受剪承载力的影响很小。研究结果可以为胶合木-混凝土组合梁的设计和工程应用提供参考。

木-混凝土组合结构简析

木-混凝土组合结构能够充分利用材料拓宽木结构应用领域,有利于低碳减排。文章介绍了木-混凝土组合结构的安全性、舒适性和装配化特点,对木-混凝土组合结构的界面连接技术进行了阐述,分析了界面连接技术的类型和特点,结合相关标准和指南相关规定及理论,讨论了木-混凝土组合构件的设计要点。最后,对木结构及木-混凝土组合结构的发展进行了展望。

碳纤维增强复合材料增强胶合木-混凝土组合梁静力试验

为了研究碳纤维增强复合材料(CFRP)增强胶合木-混凝土组合梁在静荷载作用下的受力性能,进行了4根完全剪力连接胶合木混凝土简支组合梁的试验,其中1根为未增强组合梁,3根为不同CFRP增强程度的组合梁,考察了CFRP增强胶合木-混凝土组合梁的变形发展过程与破坏形态,得到了试件跨中的荷载挠度曲线、胶合木梁与混凝土翼板交界面的荷载滑移曲线、试件跨中沿截面高度方向的纵向应变分布、试件剪跨段混凝土板横向应变分布,并分析了CFRP增强程度对组合梁受弯承载力以及挠度的影响。结果表明:CFRP可延缓胶合木混凝土组合梁的受拉脆性破坏,降低木材缺陷对组合梁受弯性能的影响,充分利用混凝土的抗压强度并显著提高胶合木-混凝土组合梁的承载力和刚度。

应用改进的全乘比例分析多目标优化方法对胶合木-混凝土装配式建筑经济性评价

以黑龙江地区胶合木-混凝土装配式建筑、砖混结构建筑、普通装配式建筑、框剪结构建筑为研究对象,从经济效益、社会效益、环境效益3个角度,遴选9个影响因素,构建了评价指标体系;在概率犹豫费马(Fermatean)模糊环境下,应用改进的全乘比例多目标优化(MULTIMOORA(IM))方法构建了胶合木-混凝土建筑经济性评价模型;依据采集的已知定量数据和评价信息,采用绍凯(Choquet)积分几何算子聚合各类指标值;利用改进的全乘比例多目标优化方法对评价的建筑进行经济性综合排序,比较不同结构建筑的经济性差异。结果表明:胶合木-混凝土组合结构建筑的经济性优于其它结构建筑的经济性;经稳健性检验、有效性检验和比较,验证了构建的模型的可行性和有效性。

长沙象山国际幼儿园装配式钢木混合结构关键问题研究

长沙象山国际幼儿园为湖南首座绿色装配式钢木混合结构示范项目,采用胶合木框架支撑-钢框架混合结构,位于结构中部的钢框架和两侧的胶合木框架支撑结构水平连接,协同受力。对其钢木混合结构、木楼板振动舒适度、中庭网壳和旋转坡道结构、木结构单元房、防火设计进行了研究。结果表明:钢木混合结构整体模型考虑木搁栅楼板实际平面内刚度后,抗侧刚度有明显降低,但考虑木结构节点刚度和木搁栅楼板平面内刚度更多是影响构件内力和节点内力;提出了木楼板人致振动舒适度控制指标,经计算,班级活动室大跨木楼盖舒适度满足要求;对中庭伞状网壳中心圆筒与坡道的连接、结构稳定性、旋转坡道悬挑端舒适度进行专项分析,保证了其安全适用;对木结构单元房和主体构成的叠箱-框架(支撑)结构进行大震非线性时程分析,连接满足大震弹性要求;采取建筑消防设计、结构防火设计、防火构造措施等方法保证了项目防火性能优于规范要求。

部分剪切连接胶合木-混凝土连续组合梁受力性能分析

为研究部分剪切连接胶合木-混凝土连续组合梁中抗剪连接件不同分布情况对其受力性能的影响,运用ANSYS有限元软件建立4组模型试件,对抗剪连接件进行分段布置,其他相关参数和条件均保持不变,对4组试件的滑移、挠度和剪力进行建模分析。有限元计算结果表明:抗剪连接件分段布置的3组试件滑移和挠度均比沿全梁等间距布置抗剪连接件的试件小,荷载总量相同时对称集中荷载对组合梁滑移和挠度的影响更大;间距为150 mm试件(GCB-4)的抗剪连接件布置方式最合适,该试件的界面滑移和挠度最小,且抗剪连接件的分布方式在实际施工时更方便,只需计算出布置区域并按固定间距布置即可。

高层建筑中新型绿色混凝土-木框盒体系研究

推动发展绿色低碳建筑和装配式建筑,是建筑业积极响应国家"碳中和"和"碳达峰"目标的重要举措。基于"主结构+子结构"的主从结构形式,提出的高层混凝土框架核心筒-木盒混合结构体系结合混凝土结构和木结构的优势,实现装配化木结构与高层建筑结构的有效融合,可促进绿色建筑的推广应用。该混合结构体系可实现建筑使用功能多样化、建造施工装配化,有效缩短施工周期、降低建造成本。相比于建筑功能相同的钢筋混凝土框架-核心筒结构,该结构体系自重减轻约25%,有效降低地震作用;对环境的影响降低34%~63%,符合可持续发展;具有多道抗震防线,主-子结构连接件和木子结构为前两道防线,其可快速更换和单独修复的特点使建筑震后迅速修复成为可能,适宜在密集城区且有抗震设防要求的地区应用。

木-混凝土单螺栓连接抗剪承载力试验及参数化分析

针对木-混凝土单螺栓连接性能,进行了14个连接试件单调加载试验,探讨和揭示了节点的传力机制、屈服模式和破坏形态。试验结果表明,节点具有良好的延性,螺栓直径的适当增大和钢垫板的使用可有效提高节点承载力,无垫板试件初始刚度随着直径增大而提高,建议在节点设计中使用钢垫板。利用ABAQUS软件对连接节点进行非线性参数化分析,计算结果表明增大螺栓直径能够增大节点承载力,但超过一定范围增大螺栓直径对承载力的提高幅度减小。

高层混凝土框架核心筒-木盒混合结构抗震性能研究

提出了一种以混凝土框架-核心筒结构为“主结构”,每层主结构间内嵌3层装配式轻型木结构为“子结构”的装配式高层建筑结构体系。该混合结构体系实现了建筑使用功能多样化,结构体系集成化,建筑材料绿色化,建造施工装配化的特点。着重研究了体系中主结构与子结构间的连接,根据连接的特点和强弱,提出了3种不同的结构模型：1）重力模型,其特点是主结构与子结构在侧向不连接或弱连接,不考虑子结构对整体结构抗侧刚度的贡献;2）刚度模型,主子结构间采用螺栓有效连接;3）隔震模型,其子结构底面与主结构采用隔震支座连接。采用有限元软件SAP2000对3种具有不同受力特点的模型结构进行抗震性能分析研究。结果表明：重力模型主结构受力安全合理;刚度模型中子结构对整体结构抗侧刚度的贡献可达6%~35%;隔震模型中隔震子结构可明显降低整体结构的地震反应。与建筑功能相同的混凝土框架核心筒结构相比,混凝土框架核心筒-木盒结构自重可减轻25%,地震作用可减小30%,有利于在地震设防区应用。

带大跨度木桁架屋盖的掉层结构分析与设计

基于重庆某带大跨度木屋盖的钢筋混凝土框架掉层混合结构,研究大跨度钢筋混凝土混合掉层结构的分析和设计。通过屋盖支座方案对比,上接地层是否设置拉梁对比论证结构方案的合理性;针对结构的竖向不规则和平面不规则进行了针对性的弹性分析和弹塑性时程分析,对关键构件确定了相应性能水准并进行验算;对大跨度木桁架进行专项分析,分析显示木结构在各类工况下均处于弹性工作阶段;通过以上分析,表明结构方案合理且在罕遇地震下能够达到预定的抗震性能目标。最后提出该类混合结构的加强措施,为后续掉层混合结构设计提供相应的参考。

正交胶合木-混凝土组合楼板单面受火耐火极限试验研究

为研究正交胶合木-混凝土组合楼板的耐火极限,设计并制作了4个正交胶合木-混凝土组合楼板试件和2个正交胶合木楼板对比试件,分别进行常温下受弯加载试验、持荷耐火极限试验和数值模拟。结果表明:常温下正交胶合木楼板的破坏模式主要包括底部规格材的顺纹受拉断裂破坏、上下两层规格材之间横纹劈裂破坏和中部规格材的滚剪破坏;常温下正交胶合木-混凝土组合楼板的破坏模式包括现浇混凝土层与正交胶合木板的界面发生剪切破坏和底部规格材顺纹受拉断裂破坏;常温下正交胶合木-混凝土组合楼板的初始刚度和受弯承载力比正交胶合木楼板的分别提高了237.8%和60.1%。受火后,正交胶合木板底发生了明显炭化,正交胶合木-混凝土组合楼板发生了明显的受弯变形。在荷载比相同的条件下,正交胶合木-混凝土组合楼板的耐火极限比正交胶合木楼板的提高了335.3%;随着荷载比由0.20增加至0.50时,试件耐火极限由74.1 min降低至30.6 min。正交胶合木-混凝土组合楼板耐火极限的数值模拟精度误差在14.1%以内,满足工程精度要求。

预应力胶合木-混凝土组合梁受弯性能的试验研究

进行了4组12个预应力胶合木-混凝土组合梁试件的受弯试验,试验参数为抗剪连接型式,包括凹槽连接、凹槽加螺钉连接、多种组合连接。结果表明:预应力胶合木-混凝土组合梁试件的主要破坏模式为木材的受弯破坏;对于同样采用凹槽加螺钉连接的组合梁试件,施加预应力后的平均受弯承载力提高了20.3%、破坏刚度提高了10.1%。组合梁试件破坏时,剪力连接处发生明显的滑移;采用凹槽加螺钉连接的组合梁试件在破坏时整体性和受弯承载力均优于其余两组组合梁试件,连接效果较好。

胶合木-混凝土组合楼盖人行荷载激励下振动舒适度研究

为研究胶合木-混凝土组合楼盖在人行荷载激励作用下的振动舒适度,对胶合木-混凝土组合楼盖进行了动力特性试验,测得其基本自振频率和阻尼比等相关动力特征值,并对该楼盖施加了多种人行激励工况,分析了步频、行走路径、行人数量、行走荷载布置方式、行走方式等因素对胶合木-混凝土组合楼盖振动性能的影响。结果表明:随着步频的增大和行走人数的增加,组合楼盖的峰值加速度逐渐增大;多人保持一致行走状态下组合楼盖的峰值加速度较随意行走的大;当步频相同时,原地踏步时的组合楼盖峰值加速度较连续行走的大。在试验研究的基础上,提出了胶合木-混凝土组合楼盖基本自振频率以及单人行走下峰值加速度的计算方法。最后结合国内外相关规范,建议采用自振频率和峰值加速度的双重指标来评价胶合木-混凝土组合楼盖振动舒适度,即楼盖的自振频率不小于15 Hz,峰值加速度不大于0.15 m/s^2。