预压装配式预应力混凝土框架边柱拆除时抗连续倒塌性能试验研究与理论分析

对一榀二层二跨预压装配式预应力混凝土(PC)平面框架进行了静力拆除底层边柱的试验及理论分析,探究了裂缝发展、变形能力、破坏模式及连续倒塌机理。根据试验框架达到极限承载力时的状态,提出了边柱失效时简化的结构抗力分析模型,并推导出结构抗倒塌极限承载力的计算方法;基于能量法建立近似的动力响应评估模型,根据试验框架静力加载荷载-位移曲线近似得到其在边柱瞬时失效时的动力响应曲线。结果表明:框架的受力过程可分为弹性、弹塑性、塑性铰以及倒塌4个阶段;加载时试件的混凝土裂缝开展及破坏集中在失效边柱相邻区域框架梁两侧梁端结合部,除失效边柱外,其余框架柱以及失效柱远离区域框架梁端基本完好;框架在小变形阶段按梁机制受力,存在压拱效应及空腹效应;在大变形阶段不能按悬链线机制受力,由梁的受弯机制和空腹机制共同抵抗不平衡荷载;边柱失效时预压装配式预应力混凝土框架最大抗力达到60.9 kN,最终倒塌位移为430 mm,梁端转角为10.0°~15.3°,具有较好的抗连续倒塌能力。

预压装配式预应力混凝土框架结构实训教学方法研究

在预压装配式预应力混凝土框架结构实训教学中,教师指导学生首先按“压着工法”施工技术设计混凝土框架,绘制框架梁、柱预制构件施工图;接着用玻璃钢硬质木夹层复合材料制作预制梁、柱构件模型;最后利用BIM技术模拟“压着工法”的装配过程,并用预制构件模型采用“压着工法”完成框架结构的装配演练。上述实训方法能使学生熟悉预压装配式预应力混凝土框架结构构件设计、制作和装配的全过程工作环境,培养学生专业技术能力和职业能力。

低周反复荷载下预压装配式预应力混凝土框架抗震性能试验研究

文章通过对一榀预压装配式预应力混凝土框架在低周反复荷载作用下的试验,深入研究了预压装配式预应力混凝土框架的裂缝分布、破坏形态、滞回曲线及位移延性等抗震性能。研究结果表明,预压装配式预应力混凝土框架具有良好的抗震性能。

装配式预应力混凝土框架-剪力墙结构施工技术应用研究

正方利民工业化集团总部基地1号楼项目为北京市第1个装配式预应力混凝土框架-剪力墙结构。结合该项目实际情况,主要从节点连接深化设计、预制构件施工安装等方面,分析了装配式预应力混凝土框架-剪力墙结构在设计及施工安装过程中的创新点及技术难点,对装配式预应力混凝土框架-剪力墙结构施工技术进行了较为系统的研究总结。

装配式预应力混凝土框架-剪力墙结构施工技术应用

文中就装配式预应力混凝土框架—剪力墙结构特点进行论述,并结合实例对其应用开展深入探讨。

三层单跨装配式预应力混凝土框架节点的抗震性能研究

在我国建筑工业化政策的引导下,如何提高预制构件节点连接处的装配性能是建筑业共同关注的问题。通过对一榀三层单跨装配式预应力混凝土框架进行拟静力抗震试验,了解了试验框架处于极限破坏状态时各节点的裂缝及损伤情况,计算分析了各节点的抗裂程度,根据荷载(位移)-剪切角滞回曲线讨论了节点核心区的变形特征和剪力传递机理,并结合ANSYS有限元软件进行了非线性模拟。研究结果表明,装配式预应力混凝土框架的破坏出现在梁端,而节点核心区在双向应力状态下并未发生破坏。整体结构具有较好的延性,节点核心区有较强的抗裂和抗变形能力,符合“强节点弱构件”的抗震设计要求。

单跨3层预压装配式预应力混凝土框架拟动力分析

通过一榀单跨3层预压装配式预应力混凝土框架拟动力试验,文章研究了预压装配式框架的动力性能、变形能力及破坏机制。研究表明,预压装配式预应力结构在地震作用下具有很强的变形恢复能力,框架整体刚度未出现明显退化,最大层间位移角满足中震变形要求。在预应力筋的约束下,塑性铰首先出现在梁端,且节点核心区未见细微裂缝,可实现"强柱弱梁"及"强节点"的设计要求。采用结构通用有限元分析软件MI-DAS/Gen,对试验框架进行动力时程分析,求出其位移反应,并与试验结果进行比较,两者吻合较好。

装配式预应力混凝土框架梁柱压接接缝受扭性能试验研究

装配式预应力混凝土框架结构体系适用于大柱网重荷载建筑,其边框架梁受扭是不可忽视的受力状态,因此对梁柱压接接缝扭转受力机理和承载性能进行研究很有必要。本文设计制作了15个装配式梁柱压接试件,并对其进行静力纯扭转试验,试验中观察了试件的破坏现象、记录了扭矩-扭转角关系及相关特征点。结合试验现象及对试验结果进行分析表明:预加力可显著提升接缝的受扭承载力和延性,受扭承载力和延性与预压应力呈正相关关系;预应力筋的销栓作用可提高接缝的受扭承载力和延性;结合面凿毛处理,接缝材料掺入适量聚丙烯纤维均有利于提高受扭性能。

装配式预应力混凝土框架梁端延性影响因素分析

在装配式预应力混凝土梁的低周反复加载试验基础上,利用ABAQUS有限元软件对试验构件进行数值模拟,并研究受压区高度与剪跨比对装配式预应力混凝土梁位移延性、极限承载力的影响。分析结果表明,在合理受压区高度范围内,减小受压区高度有利于提高构件的位移延性系数与极限承载力,而受压区过低会出现脆性破坏特征;剪跨比的增加有利于增加位移延性,但会造成极限承载力的降低。在合理受压区高度与剪跨比范围内框架梁的破坏主要集中在梁根部。

装配式预应力混凝土框架节点形式及施工方法研究

预制装配式结构是我国近年来大力发展的全新建筑结构形式,也是我国实现建筑工业化发展的必经之路,而框架节点形式也是预制装配中的重要核心技术。一直以来,混凝土结构相比于钢结构都有着不可替代的耐久性和应用优势,其节点形式的抗震性能更是被广泛应用的主要原因。基于此,本文将针对装配式预应力混凝土框架节点形式及施工方法展开深入的研究,并阐述有关装配式预应力混凝土框架新型节点的抗震性能。

装配式预应力混凝土框架结构试验研究与应用

近年来,在国家和地方政府针对住宅建设的工业化政策的支持下,装配式预应力混凝土结构体系在我国得到了快速发展。装配式的地震墙施工系统在其中很普遍,到现在为止,已在我国许多地区广泛普及使用,但装配式混凝土框架施工系统的使用率相对较低。

新型装配式预应力混凝土框架梁柱节点抗震性能试验研究

新型装配式预应力混凝土框架结构,通过后张预应力钢绞线和预应力螺纹钢筋产生的预压力实现梁柱节点连接。为研究该节点的抗震性能,设计并制作了4个试件,对其进行拟静力试验,分析了其破坏形态、滞回特性、刚度退化、变形能力、承载力及耗能能力,探讨了剪跨比、截面预压应力对其抗震性能的影响,并建立了梁端接缝截面受弯承载力计算方法。研究结果表明:各试件均发生了梁端弯曲破坏,滞回曲线呈反“S”形或饱满“弓形”,位移延性系数均大于3,强屈比在1.07~1.33之间,整体表现出较好的耗能能力、变形能力;剪跨比对节点的抗震性能影响不明显;截面预压应力分布对节点抗震性能有一定的影响,梁端接缝截面均匀受压时,其耗能能力、位移延性等综合抗震性能相对最优。

装配式预应力高强箍筋混凝土框架结构强柱弱梁设计

为设计满足“强柱弱梁”标准的装配式预应力高强箍筋混凝土框架结构,以5层装配式预应力高强箍筋混凝土框架结构为例,设计此结构梁跨度,依次是3 m、5 m、7 m,轴压比依次是0.7、0.8、0.9,极限弯矩比依次是0.9、1.1、1.3.在OpenSees平台上通过Push-over分析方法,绘制多种条件下结构的荷载-顶点位移变化、塑性铰变化,以此分析所设计装配式预应力高强箍筋混凝土框架结构,是否符合强柱弱梁的设计标准.分析结果显示:梁跨度是3 m、轴压比与极限弯矩比是0.7、0.9时,装配式预应力高强箍筋混凝土框架结构的荷载-顶点位移变化最为稳定,此时塑性铰主要分布于梁端而非柱端,满足强柱弱梁设计标准.

风力发电机组装配式预应力混凝土塔筒疲劳承载力分析

在设计使用年限内,风力发电机组装配式预应力混凝土塔筒的疲劳问题非常突出,尤其在塔筒1/2高度以上区域。国内标准的疲劳验算公式是基于等幅疲劳2×10^(6)次的试验研究结果,而风力发电机组混凝土塔筒的疲劳次数在3×10^(8)以上,故国内标准不适用风电机组混凝土塔筒的疲劳验算。而欧标Fib Model Code for Concrete Structures 2010(FIB规范)采用基于S-N曲线的Palmgren-Miner累积损伤方法进行混凝土疲劳验算,可以解决高次数的疲劳问题。介绍了FIB规范中混凝土塔筒常用的Ⅲ级和Ⅳ级设计方法,通过具体案例分析了混凝土塔筒疲劳承载力的影响因素。结果表明:提高混凝土强度等级和加大塔筒壁厚,可以有效提高塔筒的疲劳承载力。可为风力发电机组装配式预应力混凝土塔筒实际设计提供参考。

单跨两层含减震外挂墙板装配式混凝土框架拟静力试验研究

该文在对一个含减震外挂墙板平面框架(简称减震结构)以及一个作为对比的纯框架(简称抗震结构)进行混合试验的基础上,进一步对其单跨2层试验子结构进行了拟静力试验,研究了两结构在水平地震作用下的受力过程、损伤模式及减震外挂墙板对主体结构抗震性能的影响。研究结果表明:减震结构和抗震结构的破坏机制均为梁端和柱底出现塑性铰的梁铰机制,减震外挂墙板未改变主体结构的破坏模式;减震结构中,在最大层间位移角达到1/55之前,消能器呈预期的履带式滚动变形,此后由于外挂墙板的面内转动变形,消能器水平剪切变形值增加不大,且圆弧段产生明显变形;试验过程中减震外挂墙板未出现裂缝;墙板与框架间上部线连接处裂缝宽度较小,连接钢筋应变也较小,表明连接可靠;两试件均具有较好的变形能力和耗能能力;在相同位移级别下,减震结构的刚度、极限承载力和耗能能力均更好。

装配式建筑预应力混凝土结构施工技术研究

针对装配式建筑工程项目施工中存在的预制件管理难度大,预应力混凝土结构施工性能被限制的问题,分析了装配式建筑工程项目M的现状以及重难点,通过制定应对措施以及施工工艺的调整,得到最终的预应力混凝土结构施工技术及工艺。结果表明:预应力混凝土结构施工方案的总施工时间为102 d,综合效益评价中,经济效益的总费用为6 610元/m^(2),并且社会效益与环境效益均得到极大提升,并且项目等级为2级,属于良好。说明研究方法能有效提升施工效率,助力建筑领域双碳目标的实现。

装配式预应力混凝土结构用于生物厌氧发酵罐体的研究

针对生物厌氧发酵罐体多为小型钢结构形式,且单体容量小,造价高,不适用于大规模生物天然气的生产、仓储等问题,提出将装配式预应力混凝土结构用于建造生物厌氧发酵罐体。以某新能源公司生物天然气及有机肥生态循环利用施工总承包工程为例,梳理了装配式预应力混凝土结构厌氧发酵罐体的优势与技术原理,详细阐述了其施工工艺流程及关键技术。

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。

装配式建筑预应力混凝土叠合板施工技术研究

由于预应力混凝土叠合板厚度和自重较大,实际施工中易出现开裂等质量问题,研究装配式建筑预应力混凝土叠合板施工技术。依托某装配式建筑工程,对制作预应力混凝土叠合板、吊装预应力混凝土叠合板、拼接并加固预应力混凝土叠合板等预应力混凝土叠合板施工要点进行了总结分析。结果表明,施工中应用的预应力混凝土叠合板抗裂能力与延性能力较好,为装配式建筑工程提供了质量保障。

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。