装配式钢-混凝土混合结构体系防火防腐防水系统施工技术研究

文中探讨了装配式钢混混凝土结构系统的防火、防腐、防水系统的建设工艺,提出了通过大型有限元分析软件建模的优化设计方法和实际工程项目的受力性能分析。测试研究包括针对结构安全性和功能性进行优化研究的破坏分析和外围护系统性能测试的设计试件。

高层建筑钢-混凝土混合结构的创新及应用

随着城市的建设,高层逐渐在城市中的建设数量和规模越来越大,对于高层建筑来说,需要设计出稳定安全的建筑结构,以此确保高层建筑的使用安全性。目前在高层建筑中,钢-混凝土混合结构的应用较为常见,为达到社会发展的需求,则需要加强对建筑钢-混凝土混合结构的创新和认识。本文阐述了钢-混凝土混合结构的概念及特征,对钢-混凝土混合结构设计的创新以及实际应用进行重点探讨。

钢-混凝土组合简支桥面连续结构横向应力分析

针对钢-混组合简支梁桥的桥面连续结构开裂等病害,围绕桥面连接板的横桥向应力问题,采用线弹性理论和板的偏微分方程进行分析,得出了桥面连接板挠度和应力的分布函数,建立非线性有限元模型,并进行实桥荷载试验.通过比较理论解、有限元解和实测试验结果,证实了理论解和有限元的有效性.根据得到的分布函数,发现横桥向和纵桥向上的最大拉应力出现在钢梁端部位置的连接板的上缘.此外,还分析了连接板区域尺寸变化对横桥向应力峰值的影响,包括纵梁端部距支座的长度、纵梁的间距以及连接板区域整体尺寸变化.结果表明:较小的纵梁间距和较长的纵梁端部与支撑之间的距离会导致连接板中的横向拉应力峰值增加,并提高横向拉应力在总应力中的占比,从而导致桥面连接板早于设计荷载开裂.因此对于纵梁间距较小、梁端长度较长的钢-混组合简支梁桥桥面连续结构,仅计算其纵桥向受力性能会导致计算结果偏危险,建议按照本文方法考虑横桥向应力对桥面连接板的影响.

顺德大桥钢-组合结构混合桥塔受力性能分析

顺德大桥索塔采用上塔柱为钢结构桥塔、下塔柱为钢-混凝土组合结构桥塔的混合结构桥塔,结构设计新颖。为了探明新型混合结构桥塔的受力性能,建立考虑连接件受力的精细化有限元模型,研究钢塔-组合塔结合段的传力机理和受力分布规律。研究结果表明:钢塔-组合塔结合段传力的关键是使组合塔中的混凝土受力,设置承压板能够有效提高荷载传递效率,降低钢结构局部应力和连接件受力;通过格室型构造和钢-混凝土连接件能够保证两者有效结合、共同受力。

基于施工全过程健康监测的装配式部分包覆钢-混凝土组合结构体系动力特性研究

为研究装配式部分包覆钢-混凝土组合结构的动力特性,基于世博文化公园双子山项目,采用全过程健康监测手段对装配式PEC结构体系施工全过程的应力、加速度进行监测,研究其阻尼比和自振频率在施工过程中的变化情况,将实测结果与有限元计算结果进行对比。结果表明:结构应力计算值、自振频率计算值等均与实测值吻合较好,验证了结构施工全过程仿真模拟计算的合理性。施工过程中PEC框架梁柱及节点后浇区的型钢及混凝土应力实际监测结果均满足强度要求。节点后浇区混凝土浇筑前后,结构自振周期和阻尼比差别较小;结构顶部覆土恒载施加完成后,结构的自振周期和阻尼比均较之前有所增大。结构设计时阻尼比取0.04,小于施工完成后的阻尼比实测值最小值0.046,阻尼比取值偏于安全,设计阻尼比取值合理。

螺旋递升式大空间钢-混凝土混合结构体系创新及设计

杭州运河大剧院项目地上外部建筑造型为一螺旋上升式的草坪坡道,坡道上端部为一大悬挑大空间功能区域,顶部外围至内侧覆盖数圈高度较大的穿孔铝板幕墙,建筑内部存在多处舞台、观众厅等大空间功能区域。针对该项目的结构设计、分析及施工上存在的难点及创新点等进行系统性的研究。首先对其螺旋递升式大空间混合整体结构体系进行设计和分析,获得性能设计目标和整体性能指标,并提出抗震构造措施;进而对该项目中的竖向长悬挑屋顶幕墙支撑结构、内嵌正交向小桁架的多层通高悬挑大空间结构进行体系创新和应用研发。结果表明:采用螺旋递升式现浇混凝土框剪和局部钢结构的混合结构体系,各项指标均较好满足规范要求,屋盖区域、大悬挑功能区域以及屋顶幕墙支承区域均采用局部钢桁架形式,可较好地配合建筑平面及立面要求。

钢-混凝土混合结构罕遇地震弹塑性静、动力分析方法

对钢-混凝土混合结构进行了罕遇地震作用下弹塑性静、动力分析方法的探讨。给出了罕遇地震下钢-混凝土混合结构的弹塑性分析有限单元模型以及结构的整体分析模型;探讨了适应于钢-混凝土混合结构特点的罕遇地震静、动力分析方法、实现过程;结合算例分析,讨论了弹塑性静、动力分析的技术要点、注意事项,并且进行了弹塑性静、动力分析的结果对比研究工作。

用ANSYS分析高层钢-混凝土混合结构的地震反应

依据抗震设计规范,采用三维有限元ANSYS软件,对钢框架-混凝土核心筒的混合结构动力特性和地震时程反应进行分析。通过计算,得到该类建筑物的自振特性以及在地震作用下的位移和加速度反应。通过地震动的影响因素分析,明确了结构各类参数的变化对结构反应的影响,为结构的合理设计提供参考。所提供的分析方法为此类结构的抗震性能研究提供了一种有效的途径。

高层钢-混凝土混合结构弹塑性地震反应简化分析模型

将高层钢 混凝土混合结构分为外部钢框架和内部混凝土核心筒两部分。外部钢框架进一步简化为半刚架和相应的弹性阶梯形等效弯曲杆的串联体系 ,这种简化模型能考虑柱轴向变形对结构动力反应的影响 ;内部混凝土核心筒则采用弯剪两弹簧墙单元模型 ,简化后的框架和混凝土芯筒之间通过位于楼面标高处的水平刚性连杆连接。考虑到几何非线性对高层结构动力反应的影响 ,再用一竖向受载杆与上述简化结构并联 ,从而得到了高层混合结构简化动力分析模型。对一个 2 5层混合结构的 1 /2 0试验模型进行了理论分析 ,并与模拟地震振动台试验结果进行对比。分析表明 ,提出的简化模型能反映混合结构主要的动力特征 ,可大大减少计算自由度和降低计算工作量 ,且具有较好的计算精度。

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-混凝土筒混合结构弹塑性反应分析及探讨

对北京国贸大厦进行了罕遇大震下的弹塑性时程分析,指出了钢-混凝土筒混合结构的地震反应特点,并对此类结构设计时的位移控制、高宽比、塑性铰机制和加强层设置等提出了一些设想.

高层钢-混凝土混合结构地震作用下的能量反应分析

针对目前高层建筑混合结构中常用的外钢框架-内混凝土核心筒混合结构,从地震能量输入和结构能量耗散的角度对其进行了地震作用下的能量反应分析。通过选取不同的地震动参数对混合结构的总输入能及其在滞回耗能和阻尼耗能之间的分配情况进行了研究,明确了地震动各参数的变化对混合结构能量反应的影响;通过分析不同地震波作用下混合结构的滞回耗能在外钢框架和内混凝土核心筒间的分布以及在结构层间的分部情况知,底层剪力墙是整个混合结构中滞回耗能比较集中的区域,地震破坏最为严重。通过本文研究知,地震反应的能量分析方法是一种能较好反应混合结构在地震作用下的地震反应全过程及其弹塑性性能的方法。

钢-混凝土混合结构弹塑性动力分析综述

钢-混凝土混合结构是一种符合我国国情的高层建筑结构形式.主要对钢-混凝土混合结构的弹塑性动力分析的结构模型、单元模型、恢复力模型、阻尼模型的建立、地震波的选择与输入等进行了综述,最后提出了需进一步研究和解决的问题.

高层钢-混凝土混合结构的弹塑性时程分析

采用ABAQUS通用有限元软件分析钢-混凝土混合结构在地震作用下的动力特性及动力时程反应,得到了结构在不同地震烈度下的顶点位移时程、加速度时程、楼层位移及层间位移角反应;并研究了地震作用下混合结构的开裂、屈服与破坏情况。研究结果表明:混合结构的楼层侧移呈弯剪综合的变形特性;结构的最大层间位移角发生在结构的中下部楼层,且随地震烈度加大,最大层间位移角出现的楼层位置呈下移趋势;混凝土核心筒的连梁先于底层剪力墙发生破坏而成为结构的薄弱环节。

收缩徐变对钢-混凝土组合梁界面行为影响的有限元分析

为研究混凝土收缩徐变对长期荷载作用下钢-混组合梁界面剪力和相对滑移的影响,提出一个简单实用的有限元分析方法。在假定荷载-滑移为线性以及钢梁与混凝土层之间无掀起的前提下,基于混凝土收缩徐变分析的初应变法,建立部分剪力连接钢-混凝土组合梁长期性能分析的有限元模型,其中界面行为通过建立混凝土板与钢梁之间对应节点的主从关系及特殊单元予以模拟。对比集中荷载作用下简支梁的计算结果与已有文献,验证所提方法的有效性。在此基础上研究收缩徐变对钢-混组合梁界面剪力和相对滑移的影响。结果表明,收缩徐变共同作用使得简支钢-混组合梁的界面滑移随着时间有较大程度地增加,但单独的收缩效应反而使界面滑移减小,尽管变化量可忽略不计;同时,由于界面剪力与滑移的正相关性,收缩徐变效应也使得端部界面剪力随时间增大,呈现出前期增长很快而后期增长缓慢的特点。

FRP-混凝土-钢双壁空心柱的抗爆性能分析

纤维增强复合材料(fiber reinforced polymer,FRP)-混凝土-钢双壁空心柱是一种新型混凝土组合柱,由外层FRP管、内层钢管及两管间填充的混凝土组成。针对FRP-混凝土-钢双壁空心柱在近场爆炸荷载下的抗爆性能进行了数值模拟。采用任意拉格朗日欧拉法(arbitrary Lagrangian Eulerian,ALE)进行建模,并基于已有的试验结果验证所建模型的准确性。利用验证后的数值模型,对爆炸冲击波传递过程、混凝土损伤发展、FRP管环向应变、爆炸后剩余力学性能以及参数进行了分析。结果表明,FRP管能有效约束爆炸区域内的夹层混凝土;爆炸后双壁空心柱的轴向承载力明显减小、轴向刚度明显下降;通过增加FRP管、钢管厚度,以及减小空心率能提高双壁空心柱的抗爆性能,其中前两项的影响更为显著。

钢框架-型钢混凝土剪力墙新型混合结构二阶非弹性地震反应分析

钢-混凝土混合结构作为高层建筑结构体系中的重要组成部分已经得到广泛的实践与应用,其中钢框架-型钢混凝土剪力墙混合结构是一种新型的混合结构体系。首先对国内外的钢-混凝土混合结构工程做了简要介绍,然后回顾了国内外关于钢-混凝土混合结构的地震反应分析理论和试验的研究现状与动态,并提出了当前钢-混凝土混合结构研究中存在的一些问题。

T型加劲肋钢顶板-纤维混凝土组合桥面板疲劳性能分析

为研究T型加劲肋钢顶板-纤维混凝土组合桥面板疲劳性能,以某座T型加劲肋钢顶板-纤维混凝土组合桥面板体系的连续钢箱梁桥为研究对象,进行局部足尺模型的疲劳性能试验,并建立有限元模型。在验证有限元模型正确的基础上,通过有限元模型计算,确定组合桥面板疲劳细节最不利位置,并对比各疲劳细节最不利位置刚度、热点应力以及应力集中系数,分析混凝土桥面板和栓钉布置形式对组合桥面板疲劳性能的影响。研究结果表明:通过局部足尺模型试验的实测数据,验证了有限元模拟方法的相对误差均不超过10%,具有较好的精度;与无混凝土板的纯钢T型加劲肋钢桥面板试件模型相比,铺设混凝土组合桥面板试件的整体刚度更高,并且大幅降低了各疲劳细节的热点应力;采用“错焊”栓钉布置形式,可以有效降低钢顶板与T肋的双面角焊缝处应力集中系数,最大减幅接近20%,建议在实际工程中应避免将桥面板栓钉“正焊”于T肋上方。

外包内翻U形钢-混凝土简支组合梁负弯矩区有效翼缘宽度分析

外包内翻U形钢-混凝土简支组合梁作为一种新型组合梁,其负弯矩区有效翼缘宽度被研究得甚少。为了探索该种新型组合梁负弯矩区有效翼缘宽度的影响因素,在本课题组负弯矩区受弯性能试验研究的基础上,采用有限元软件ABAQUS分析了有效翼缘宽度的变化规律,并针对跨中截面详细研究了荷载类型、宽跨比(b_(f)/L_(0))和高厚比(h/h_(f))对弹性和弹塑性阶段有效翼缘宽度的影响规律。研究结果表明:不同荷载类型下,均布荷载作用下的有效翼缘宽度大于非均布荷载作用下的有效翼缘宽度;当b_(f)/L_(0)<0.40时,有效翼缘宽度系数β近似等于1.00且不随宽跨比变化,当0.40≤b_(f)/L_(0)≤1.00时,β随宽跨比的增大而近似线性减小,弹塑性阶段的β略大于弹性阶段的β,且减小率小于后者;高厚比对有效翼缘宽度的影响可以忽略。基于有限元分析结果,提出了有效翼缘宽度的简化计算公式,并与《钢结构设计标准》(GB 50017—2017)中的公式进行了对比。对比结果表明:相较于《钢结构设计标准》(GB 50017—2017)的计算结果,本文公式的计算结果与有限元计算结果吻合得更好;规范计算结果与另外2种方法的计算结果差别较大,偏于保守。

钢框架-钢板墙和钢管混凝土柱-钢梁框架结构抗震性能对比分析

为满足建筑工业化的迫切需求,进一步拓展钢框架-钢板墙结构和钢管混凝土柱-钢梁框架结构2种典型结构体系在高烈度区的应用,以某高烈度地区保障性住房建设项目为结构方案原型,分别对其进行多遇地震下的反应谱抗震设计,并补充了弹性动力时程分析验算,同时对比分析了罕遇地震下2种结构的弹塑性抗震性能。结果表明,钢框架-钢板墙结构体系在地震作用下的侧移模式呈弯曲型,塑性铰主要出现在钢板墙附近的梁端和柱端,而钢管混凝土柱-钢梁框架结构体系侧移模式呈剪切型,塑性铰主要出现在结构中间层的梁端。2种结构体系均能够满足预期的抗震设计要求,适用于高烈度区的多高层民用建筑。