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。

钢筋混凝土柱-钢梁混合结构体系研究进展

钢筋混凝土柱-钢梁(RCS)混合结构体系由钢和混凝土两种不同的材料组成,综合了钢结构和混凝土结构各自优势,充分发挥材料性能,结构形式高效经济且低碳,是国内外研究和应用较多的结构体系之一。对国内外有关RCS节点基本受力性能、抗震性能、受剪承载力计算方法,整体结构抗震性能和抗连续倒塌性能,以及功能可恢复结构的研究现状和最新进展进行了综述和分析。对今后研究重点和发展趋势做了展望,对提高我国RCS混合结构研究和设计水平,推广RCS混合结构的工程应用,具有重要参考意义。

上盖开发混合结构钢柱-钢筋混凝土柱连接节点研究

车辆段上盖开发中利用上钢下混凝土混合结构可有效减小结构自重从而减小结构地震作用,使结构更加经济合理。但此种结构的连接节点尚无成熟的规范图集供参考,尚待研究后方可应用于实际工程。本文对北京地铁张家湾车辆段上钢下混凝土混合结构的钢柱与钢筋混凝土柱的连接节点进行了研究,并对其在正常使用工况和地震工况的受力性能进行了数值模拟。通过分析表明本文所研究的钢柱与钢筋混凝土柱连接节点受力合理、性能可靠。可为类似结构的此类节点设计提供参考。

高层钢框架-钢筋混凝土核心筒混合结构破坏过程的数值模拟

利用ABAQUS通用有限元程序对钢框架-钢筋混凝土核心筒混合结构的破坏过程进行了数值模拟。研究结果表明:该类结构在弹性阶段,芯筒承担绝大部分的水平力,一旦芯筒开裂,钢框架开始承担大部分水平力,且随着地震作用的加强,承担比例不断加大,钢框架起到了抗震第2道防线的作用;芯筒在地震往复作用下首先在底部开裂;随着损伤的不断积累,底层几乎全部开裂,中部沿楼板四周也开裂;框架在中震与大震作用下均处于弹性阶段;在特大震作用下,先底柱后中部梁出现塑性绞;楼板在地震作用下产生了较大变形,在与芯筒和钢框架梁相连部位均产生了大量裂缝;该类结构在地震作用下是双重抗震体系。

钢-混凝土混合结构与钢筋混凝土结构的动力性能对比

本文主要做了以下工作:以一实建的钢-混凝土混合结构工程为研究基础,应用sap2000有限元软件研究了钢-混凝土混合结构在不同刚度匹配下的动力反应,并和钢筋混凝土体系对比分析,研究了钢-混凝土混合结构的动力性能,对类似工程有一定的指导作用。

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。

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。

钢-钢筋混凝土结构在高层建筑的应用

随着高层建筑的发展,结构形式也在不断创新,本文介绍了钢-钢筋混凝土混合结构的特点,概述了目前国内外钢-混凝土混合结构的研究进展,预计将在今后的高层建筑中广泛地应用。

高层建筑钢-混凝土混合结构简化分析模型

通过一定的等效原则将由外部钢框架、内部混凝土核心筒组成的高层混合结构简化为以下结构：钢框架简化为半刚架，混凝土核心简简化为具有箱形截面形式的竖向悬臂杆，再考虑几何非线性，用一列竖向受载杆与它们并联，从而得到简化计算模型，可用于该类建筑结构在水平荷载作用下的分析计算。

钢筋混凝土柱-钢梁盒式节点抗剪机理及抗剪承载力计算

为研究钢筋混凝土柱-钢梁(reinforced concrete column and steel beam,RCS)盒式节点的抗剪承载力,基于低周反复荷载试验结果,采用理论和有限元方法分析了该类节点的内部钢腹板、外部钢侧板和节点区混凝土的抗剪机理及其对节点抗剪承载力的贡献,推导了该类节点的抗剪承载力计算公式。盒式节点的剪力由内部钢腹板、外部钢侧板和节点区内、外侧混凝土所形成的斜压杆机构共同承担,其中内部钢腹板和内侧混凝土为主要承力组件,对节点抗剪承载力的贡献分别占比为50%,30%左右;基于盒式节点中外部钢侧板承担剪力较小且与内部钢腹板抗剪承载力之比相对稳定的特点,引入放大系数β反映外部钢侧板对节点抗剪承载力的贡献,推导了盒式节点中钢组件的抗剪承载力计算表达式;基于混凝土斜压杆原理和内、外侧混凝土对节点抗剪承载力的贡献,推导了盒式节点中混凝土组件的抗剪承载力计算表达式;最后将处于承载力极限状态的钢组件、内侧混凝土与尚未屈服的外侧混凝土进行叠加建立了RCS盒式节点的抗剪承载力计算公式,计算结果与相应试验结果及有限元分析结果均吻合良好。

基于高斯过程的钢-木混合结构刚度比全局敏感性分析

在钢-木混合结构中,轻木剪力墙和钢框架的刚度比是影响结构性能的重要参数。为了研究不同楼层刚度比对结构响应的影响程度,采用基于高斯随机过程的回归模型,进行了基于方差的全局敏感性分析。在分析中,建立了180个不同钢-木混合结构,以不同楼层刚度比作为影响因素,考虑了4种不同的结构响应,并以主效应和全效应作为敏感性的评价指标。结果表明,高斯过程模型对于自振周期表现出非常良好的预测能力,确定系数可达0.99以上;比较不同楼层刚度比的敏感性指标可知,当某一层结构钢框架刚度出现明显变化时,该层刚度比对结构最大层间位移角影响较大。同时,该层刚度比的全效应与主效应指标之差大于0.3,表明最大层间位移角与刚度比之间的关系具有较强的非线性特征;最大加速度对第2层刚度比最为敏感;基底剪力对各层刚度比的敏感性顺序会随地震水准的变化而改变;自振周期对结构中下部楼层刚度比更为敏感,且其全效应与主效应之差小于0.001,表明自振周期基本由刚度比的主效应决定。

游泳馆钢-木混合结构的体系选型和关键设计问题

崇明游泳馆采用钢-胶合木混合网壳结构。通过对胶合木力学特性和游泳馆结构静力的分析,计算屋面网壳结构钢和胶合木的合理应用范围。讨论了钢夹板木结构连接节点刚度对结构整体刚度的影响,并通过节点试验得到了节点的实际刚度。参考《空间网格结构技术规程》中关于网壳结构的稳定性分析和极限承载力的计算方法,考虑木材的材质缺陷和无塑性发展能力,钢-木混合网壳结构的弹塑性极限承载力安全系数建议取4.2。

不同R-μ-T关系对比研究及其在高层混合结构位移需求估计中的应用

本文结合弹塑性反应谱的研究,给出了求解钢框架-钢筋混凝土核心筒混合结构位移需求的基本步骤,并采用不同的R-μ-T关系计算了某15层混合结构的位移需求。结果表明:选取不同模型计算所得的位移需求有一定的偏差,偏差大致在25%以内,其中Newm ark&Hall模型会较大幅高估结构的位移需求。通过比较,本文最终选取吕西林、周定松模型,其估计的位移需求与弹塑性时程分析结果的偏差基本控制在30%以内,可以为工程界接受。对比分析不仅表明了选取该模型的合理性,同时说明弹塑性反应谱法是一种比较有效的估计此类结构位移需求的方法,在混合结构基于性态的抗震设计中具有应用价值。

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。

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。

高层建筑钢—混凝土混合结构的工程应用初探

介绍了高层建筑钢—混凝土混合结构的特点,国内外相关理论的研究现状以及工程应用情况等,阐明了该结构体系具有广阔的工程应用前景。

混合结构体系在超高层建筑中的应用及问题

混合结构体系在超高层建筑中经常被采用。介绍了不同类型混合结构体系的特点和在国内外应用的工程实例,分析了外钢框架+钢筋混凝土筒体和型钢混凝土框架+钢筋混凝土筒体这两种在我国经常采用的混合结构体系的抗震性能和优缺点。在分析国内已经进行的混合结构试验研究的基础上,参考国内外工程实践,考虑抗震等多种因素,提出混合结构体系在不同抗震设防区的适用性和需进一步研究的问题。

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.

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。