基于数字孪生的装配式钢节点混凝土框架结构建造技术

与传统现浇框架结构相比,装配式钢节点混凝土框架结构建造速度更快,但框架钢连接节点处存在应力突变,因此,有必要采用基于数字孪生的手段监测该实际工程结构的施工过程,以获得钢节点对结构性能的影响。基于BIM、有限元和传感器等技术搭建了基于数字孪生的新型装配式钢节点混凝土框架结构的智能建造框架,从物理数据收集、虚拟模型建立、模型信息交互3个方面提出基于数字孪生的建筑结构智能建造实现方法。在新型装配式钢节点混凝土框架实际工程建造阶段,采用传感器技术实现工程中关键点数据的实时监测,并将其与BIM和有限元数据进行比较,进一步调整与修正物理模型中的框架结构受力情况,最终实现装配式钢节点混凝土框架数字孪生模型的建立和应用。研究表明,该数字孪生模型能有效对新型装配式钢节点混凝土框架结构进行实时监测,实现基于传感器网络和时空参数分析的危险点预测,有效减少资源消耗,为该结构的应用提供有效数据信息。

基于性能的新型装配式钢节点混凝土框架结构抗震设计

目的基于一种新型预制装配式钢筋混凝土梁柱节点试验,将现浇钢筋混凝土框架结构(RCF)与新型装配式钢节点混凝土框架结构(PCF)进行抗震性能对比分析,验证PCF结构的安全可靠,从而进行推广应用。方法运用有限元分析软件Perform-3D进行纤维截面建模,自定义组合截面;对RCF结构以及PCF结构进行基于性能的抗震性能分析。结果该新型装配式钢节点混凝土框架结构的极限承载力和最大位移均大于普通现浇钢筋混凝土框架结构,延性较好,能够承担较大剪力,且整体耗能能力更强,抗倒塌性能良好。结论此类新型装配式钢节点满足规范要求,而且能够提高结构的抗震性能。

装配式轻钢框架-轻钢骨架轻混凝土墙板结构抗震性能

为研究装配式轻钢框架-轻钢骨架轻混凝土墙板结构抗震性能,对1个足尺轻钢框架结构试件和3个足尺轻钢框架-轻钢骨架轻混凝土墙板结构试件进行了低周反复荷载下的抗震性能试验及理论分析,试件变量包括:2种装配构造,即内嵌式装配墙板、外贴式装配墙板;2种轻钢骨架轻混凝土墙板,即框架式轻钢骨架轻混凝土墙板、桁架式轻钢骨架轻混凝土墙板。研究了各试件的破坏特征和损伤演化过程,分析了结构滞回特性、承载力、变形能力、刚度退化、耗能性能和应变。结果表明:装配式轻钢框架-轻钢骨架轻混凝土墙板结构共同工作性能良好,其水平承载力相比轻钢框架提高了204.7%~210.4%,抗侧刚度提高了257.3%~512.5%,结构变形及耗能能力有显著提高;内嵌墙板的自攻钉连接构造以及外贴墙板的螺栓连接构造传力性能可靠,结构具备2道抗震防线的受力特征;基于简化塑性分析模型以及拉压杆软化桁架模型,对试件承载力进行了计算,计算结果与试验符合较好。

新型分层装配式节点钢框架地震易损性分析

为提高装配式钢框架的装配效率,结合节点抗震性能要求,提出一种新型全螺栓分层装配式节点。对新型和传统两类节点进行抗震性能试验研究,并把节点参数引入整体框架模型中,采用SAP2000建立两类框架模型并进行增量动力分析。考虑基于层间位移角的单参数损伤模型和基于变形与累积耗能的双参数损伤模型,定义结构性能水准限值并划分破坏等级,对结构进行地震易损性分析。结果表明:在单、双参数损伤指标下,新型节点框架的易损性曲线都包络于传统节点钢框架的易损性曲线内,且新型节点框架的抗倒塌储备系数更大,说明采用新型节点能降低结构在各破坏状态下的失效概率,提高框架的抗倒塌能力;在LS1、LS2极限状态下结构基于单参数损伤指标的峰值加速度中位值比基于双参数损伤指标下的峰值加速度中位值小,在LS3、LS4极限状态下则相反,说明累积耗能对结构抗震性能评估影响明显,结合双参数损伤指标能更好地预测结构的损伤程度;新型节点框架在单、双参数损伤模型下的倒塌储备系数均高于传统框架,说明新型框架的抗倒塌储备能力更高,有利于结构抗震。

可恢复功能装配式钢框架梁柱节点力学性能研究

装配式钢结构具有施工快、工期短、污染小的优点。基于此,提出一种由方钢管柱、H型钢梁、保险丝、高强螺栓和现浇楼板组成的可恢复功能装配式钢框架梁柱节点,并变换保险丝处梁间缝隙宽度、保险丝长细比和保险丝屈服强度三个参数,共建立了13个有限元模型进行分析。研究结果表明:保险丝能够实现损伤控制,保护主体结构免受损伤;保险丝处梁间缝隙宽度大于5mm时,可以保证梁段不发生碰撞,损伤集中在保险丝处,工程应用中建议采用10mm的缝隙宽度;保险丝长细比为43时,能够保证可恢复功能装配式钢框架梁柱节点具有足够的承载能力;当主体结构选用Q345B钢材时,保险丝宜采用Q235B钢材,以实现保险丝的损伤控制。

钢框架+钢管混凝土束剪力墙结构装配式施工研究

以某市场升级改造工程为实例进行分析,研究钢框架和钢管混凝土束剪力墙结构体系在装配式施工中的应用。该工程采用了多层结构,其中地上主体结构采用了创新的钢框架和钢管混凝土束剪力墙结构,并详细探讨了该结构体系的结构优势以及装配率的计算方法。研究表明,钢管混凝土束组合结构住宅体系具有抗震性能好、施工周期缩短、工业化生产、现场装配化施工、节能环保等优点,对提高建筑工程的质量和效率具有重要意义。

装配式混凝土框架节点抗震性能研究进展

装配式混凝土框架结构,凭借其施工速度快、质量可控及造价低廉等显著优点,已在建筑领域得到广泛应用。然而,在地震易发区,该结构的抗震性能仍待提升。梁柱节点作为该结构体系中的关键部分,其抗震性能研究尤为重要。文中总结了5种常见的装配式混凝土框架梁柱节点连接方式,并深入分析了它们在抗震性能方面的研究进展及各自的优缺点,展望了装配式混凝土框架节点抗震性能研究的未来趋势,为后续相关领域研究者提供参考。

装配式钢筋混凝土框架螺栓连接节点温度场试验研究

为了进一步研究装配式钢筋混凝土框架螺栓连接节点的温度场分布规律,首先对预制装配式钢筋混凝土框架螺栓连接节点的温度场分布及发展规律进行了试验研究,然后在温度场试验研究的基础上,通过合理选择材料热工参数以及采取合适的建模方法,提出了装配式钢筋混凝土框架螺栓连接节点的温度场理论计算模型,计算结果与试验结果吻合较好,计算模型合理。温度场试验研究表明,与梁柱构件截面相比,节点核心区螺栓升温速度缓慢,温度较低。试验中下侧螺栓温度较高,上侧螺栓温度较低。靠近节点核心区的螺栓温度较低,远离节点核心区的螺栓温度较高。

装配式钢框架柱法兰栓焊连接节点受力性能试验研究与有限元分析

为研究一种新型法兰栓焊连接柱节点在多高层钢结构中的工程应用,对3个法兰连接足尺模型试件进行了静力加载试验,并建立ABAQUS有限元模型对其进行对比论证以及理论分析。分析结果表明:新型法兰栓焊连接节点受力性能良好,对比传统法兰连接节点其刚度和承载力均有所提升;新型法兰栓焊连接节点的破坏模式有所改善。得出了不同焊缝尺寸下新型法兰栓焊连接节点的螺栓与焊缝承受弯矩的受力分配比,试验结果与有限元分析结果具有较好的一致性。

采用钢套筒约束装配式混凝土节点的滞回性能

提出一种节点核心区采用钢套筒约束的装配式混凝土节点,实现梁柱节点的完全预制,提高结构的装配效率。约束钢套筒内沿梁上下部纵筋位置各设置一块可使柱钢筋穿过的内隔板,约束钢套筒外侧与梁纵筋连接。设计了3个采用钢套筒约束的装配式混凝土节点试件、1个现浇钢筋混凝土节点试件进行低周往复荷载试验,研究钢套筒厚度、轴压比等不同参数下装配式混凝土节点的滞回性能。结果表明:钢套筒约束装配式混凝土节点滞回性能优于现浇钢筋混凝土节点;钢套筒约束核心区屈服后预制梁端发生塑性铰破坏,钢套筒约束装配式混凝土节点性能可达到预期效果;钢套筒约束装配式混凝土节点在相同轴压比0.6作用下,钢套筒厚度对滞回性能影响不大;试件钢套筒厚度相同情况下,试件SPJ-3在轴压比0.3作用下,前期刚度下降。

基于BIM可视化技术的装配式混凝土框架结构设计要点分析

旨在深入探讨基于BIM可视化技术的装配式混凝土框架结构的设计理念与实践,介绍了装配式混凝土框架结构的基本组成,分析了装配式混凝土框架结构在传力路径、提高装配效率以及减少现浇作业等方面的优势,对梁柱节点连接方式进行了分类说明,阐述了装配式混凝土建筑预制柱和叠合梁的设计要点,结合某装配式混凝土框架结构工程实例,详细叙述了BIM可视化技术在装配式混凝土框架结构形式、布置方案、荷载计算、受力情况、构件尺寸设计以及连接设计等具体步骤。

截面修复法在预制装配式混凝土节点加固中的应用研究

混凝土梁柱节点的脆弱性可能导致严重后果,如地震或自然灾害时的坍塌等情况,造成巨大的经济和生命损失。针对加固节点的问题,提出了截面修复法。截面修复法通过替换受损钢筋并进行特殊混凝土浇筑以及外部加固,能够有效提高节点的承载能力和整体完整性。通过有限元分析和试验验证,证明了加固方法的有效性和可靠性。为预制装配式混凝土梁柱节点的加固提供了可行的解决方案,对于确保建筑结构的安全稳定具有重要意义。

钢筋桁架楼承板及其在装配式混凝土框架结构体系中的应用研究

为更好地在装配式混凝土框架结构中应用钢筋桁架楼承板,提出一种钢筋桁架楼承板的设计方法。对比分析钢筋桁架板与预制叠合混凝土板的特点,钢筋桁架楼承板可以在板底不做竖向支撑的情况下跨空浇筑混凝土,底钢板及钢筋笼自重较轻,与钢筋桁架叠合板相比,更易于装配,可以节约施工能耗。其板底铁皮影响外观,适用跨度较小,且成板较厚,在住宅类建筑中不太受欢迎,但在非住宅工程中,综合效果显著优于预制叠合混凝土板。根据实际工程设计经验,提出:钢筋桁架楼承板采用钢次梁,用于装配式混凝土框架结构体系的构造做法,以弥补其跨度小,板太厚造成浪费的缺点。

预制装配式部分钢骨混凝土框架梁柱中节点抗震性能试验研究

预制装配式混凝土结构的节点连接方式是目前解决该技术推广的重点问题.提出了预制装配式部分钢骨混凝土框架结构的概念,即把钢筋混凝土框架结构分解成柱预制构件和梁预制构件两个部分,只在构件连接区和梁柱核心区设置钢骨,钢骨在混凝土构件中不连续,连接区为无筋钢骨混凝土.开展了3个预制装配式部分钢骨混凝土框架中节点试件的低周往复试验,并与两个相同工况的钢筋混凝土框架中节点试件进行了对比.对2种形式5个试件的破坏规律、滞回曲线、承载能力、刚度退化及延性进行了分析,发现预制装配式部分钢骨混凝土试件的承载力是相同配筋的钢筋混凝土试件的3倍,承载力及刚度退化缓慢,延性和耗能能力较好,说明装配式连接节点的设计可靠、抗震性能好,符合强节点、弱构件的抗震设计理念,可用于预制装配式混凝土框架结构的现场装配施工.

预制装配式部分钢骨混凝土框架梁柱节点承载能力的试验研究

为了更好的实现建筑结构工厂化生产,找到可靠、实用、经济的预制装配式结构连接方式,提出了预制装配式部分钢骨混凝土框架结构的概念,进行了六个预制装配式部分钢骨混凝土节点试件的低周往复试验,并与四个相同工况的钢筋混凝土试件的承载力、裂缝和破坏情况进行了对比分析,结果表明:预制装配式部分钢骨混凝土试件的承载力约为普通钢筋混凝土试件的3倍,符合"强节点弱构件、强柱弱梁"的抗震设计理念,说明预制装配式部分钢骨混凝土框架结构的承载能力优于普通钢筋混凝土结构,连接可靠,是实现工厂化生产、现场装配施工的可行结构形式.

预制整浇装配式混凝土框架结构节点抗震性能试验研究

为了解决预制混凝土框架梁下部水平钢筋较多或为双排时,框架梁下部水平钢筋无法在框架柱内锚固的问题,提出将梁底部纵向钢筋锚固件锚固在框架柱节点内的预制整浇装配式混凝土框架结构。通过8个预制整浇装配式混凝土框架节点抗震性能试验,节点试验构件采用1∶2缩尺模型,按体积配筋率和配箍率相等的原则制作,用千斤顶模拟大震作用循环加载,直至构件破坏,对预制混凝土框架梁采用底部纵向钢筋锚固件在框架柱内锚固的整体性能及抗震承载力安全进行了研究,分析了预制装配式混凝土框架结构梁柱节点受力及破坏机制。结果表明,采用预制混凝土框架梁底部纵向钢筋锚固件在框架柱内锚固的连接节点,能够实现强锚固、强连接、弱构件、易安装,节点整体抗震安全性能等同现浇框架结构的特点。

部分包覆钢-混凝土装配式框架-现浇钢筋混凝土核心筒结构应用研究分析

某建筑主体结构高度为172.4m,采用框架-核心筒结构体系。核心筒采用现浇钢筋混凝土结构,外框架进行了装配式钢筋混凝土框架、钢管混凝土柱钢梁框架、部分包覆钢-混凝土组合框架三种结构方案对比。部分包覆钢-混凝土组合框架采用钢管混凝土柱、部分包覆钢-混凝土框架梁、部分包覆钢-混凝土次梁、预应力混凝土叠合楼板。并对部分包覆钢-混凝土组合框架-核心筒进行了地震作用下动力弹塑性分析,考察此结构动力性能。

装配式混凝土框架节点连接方式研究进展

随着城市化的快速发展,对建筑的要求也越来越高。而装配式混凝土结构因其工期短、质量可控、安全性强等优势受到越来越多的关注。节点连接作为结构的关键部分,也成为当前研究热点。文中通过装配式混凝土框架结构节点连接方法的国内外研究成果,得出各种连接方式的优缺点并展望未来的发展方向,为后续相关领域的研究者提供参考。

装配式混凝土梁柱半刚性节点的抗震性能

为研究装配式混凝土框架节点的抗震性能,提出一种端板螺栓连接梁柱节点形式,设计节点试件并对其进行拟静力试验研究,与现浇混凝土框架节点试验进行对比,考察试验节点的破坏形式、承载能力以及耗能能力和位移延性等抗震性能指标;采用有限元程序模拟试验节点试件的受力性能,验证模型的准确性。结果表明:现浇节点试件以梁端截面形成塑性铰耗能,破坏时梁端截面发生弯剪破坏,柱和节点均出现裂缝;端板螺栓连接半刚性节点试件主要以梁柱之间发生相对转角耗能,最终由于梁端截面混凝土材料强度不足而发生破坏,而柱保持完好,可通过更换高强螺栓和预制梁快速修复节点;提出的端板螺栓连接节点可以满足钢筋混凝土结构的耗能和延性要求,梁内钢筋、预埋的端板和混凝土是否能够协同工作对节点的受力性能有较大影响。

钢套筒连接的装配式混凝土梁柱节点受力性能数值研究

为防止混凝土框架结构在水平剪力与竖向轴压力共同作用下出现“X”形裂缝,实现塑性铰向跨中转移,提出一种插接式带钢套筒连接的混凝土梁柱节点。利用有限元平台ABAQUS建立9组梁柱节点数值模型,并对钢套筒外伸臂长、壁厚、柱纵向轴压比、梁端配筋率等基本参数进行分析,通过滞回曲线、延性系数、骨架曲线、刚度退化系数、等效黏滞阻尼系数等性能参数对节点抗震性能进行评估。结果表明,节点的破坏形式为预制梁与钢套筒交汇区域混凝土挤压破坏,且节点塑性铰出现在该区域,嵌入柱内钢板可抵抗较大的剪切应力,对核心区混凝土起较好的保护作用。