钢-竹组合结构体系设计方法

为了充分利用中国的竹资源优势,促进绿色建筑结构体系的建立和推广,提出了一种全新的轻型、低排、节能建筑组合结构体系——钢-竹组合结构体系,包括压型钢板-竹胶板组合墙承重的箱式结构受力体系和钢-竹组合梁柱结构构件受力体系;给出了钢-竹组合结构体系各个构件的制作方法和截面构造要求,指出了在钢-竹组合结构体系设计时应注意的各构件连接部位的构造要求及其现场施工安装方法。所得结论可为钢-竹组合结构体系在设计和安装过程中提供技术借鉴和参考。

钢-竹组合结构梁柱耗能节点抗震性能试验研究

为进一步提高钢-竹组合结构抗震性能,提出自变形耗能节点、翼缘摩擦型耗能节点、转动摩擦型耗能节点与后张预应力耗能节点的构造方法,设计制作了9个节点试件,并对其实施低周反复加载试验,观测节点变形形态与破坏特征,得到节点梁端位移-荷载滞回曲线与骨架曲线,并探讨骨架曲线特征点计算方法,分析各类型耗能节点的承载力、刚度、延性、耗能水平与转动性能,并与设置带肋T形连接件的节点进行对比。结果表明:各类型耗能节点构造合理,具有较高的承载力、安全储备与良好的滞回耗能水平;CSIRO法与CEN法可较好地预测自变形耗能节点、翼缘摩擦型耗能节点与后张预应力耗能节点的屈服荷载,几何法、等能量法与最远点法适用于转动摩擦型耗能节点屈服荷载的测算;各耗能节点均为中高延性节点,具有与带肋T形连接件节点相当的初始转动刚度与大于0.03 rad的塑性转角;与带肋T形连接件节点相比,耗能节点位移延性系数提升了13.05%~63.48%,转动摩擦型耗能节点与后张预应力耗能节点的屈服转角与塑性转角提高了27.23%~86.85%。

长期荷载作用下钢-竹组合柱的力学性能

为研究钢-竹组合工字形柱(以下简称组合柱)在长期荷载作用下的力学性能,设计制作了18个组合柱试件,依次对其实施一次加载试验、长期加载试验与二次加载试验,观测并分析试件的蠕变过程,研究组合柱承载力与形变的影响因素及其变化规律.结果表明:组合柱有良好的整体性与承载能力,加载至60 d时蠕变变形已达蠕变总量的90%,Burger模型可以准确地描述组合柱的蠕变过程;长期荷载作用后,组合柱的延性与极限应变明显提高,极限承载力受长期荷载作用影响较小,承载力与延性随着含钢率的增加显著提升.

钢-竹组合箱形柱的偏心受压力学性能

以偏心距、长细比、有无螺钉加固为参数,对36根钢竹组合箱形柱进行了偏心受压试验,分析了组合柱的破坏形态、侧向挠度、变形和承载力,研究了组合柱偏心受压力学性能的影响因素;另外,根据纤维模型法编制了非线性计算程序,对组合柱进行非线性全过程分析.结果表明:长细比较小组合柱的破坏由牛腿区域竹胶板劈裂和钢材屈曲所导致,长细比较大组合柱的破坏由中部竹胶板劈裂向外鼓起所导致;在设计参数范围内,偏心距对组合柱的力学性能影响较大,螺钉加固连接对组合柱的屈服承载力和极限承载力均有一定的提高作用,长细比有一定影响但无明显的规律性;由程序求得的计算结果与试验结果吻合较好,误差均在10%以内,表明所建立的计算模型具有较高的精度.

钢-竹组合柱的等效截面法

目前,随着建筑业倡导绿色节能的要求下,竹、木结构的应用趋于多元化。文章通过基于钢、重组竹两种材料的弹塑性本构关系,提出一种钢-竹组合结构的等效截面法。采用有限元分析软件ABAQUS研究等效前后的模型并对比分析,认为等效截面法可以精确反映组合柱的静力特性。因此,采用此种等效方法的钢-竹组合结构能够很好地模拟组合后的结构特性,为钢-竹组合结构体系的研究推广铺路。

钢-竹组合工字形柱偏心受压性能试验研究

为研究钢-竹组合构件偏心受压时的受力性能,设计制作了36根钢-竹组合工字形柱并进行偏心受压试验。以偏心距、长细比、有无螺钉连接为主要参数,分析不同参数对组合柱破坏形态、承载能力、侧向挠度等的影响。依据采用偏心距增大系数的极限平衡法和引入参数影响系数的统一理论法推导了两种偏压承载力理论计算式。结果表明:钢-竹组合柱受力性能优良,组合效应突出,破坏形态具有一定规律性;偏心距较小时由底部牛腿区域出现竹材劈裂后向中部扩展而破坏;偏心距及长细比较大时由受压侧中部竹板劈裂鼓起后向两端延伸而破坏;偏心距对试件承载力和侧向挠度均有较大影响;有无螺钉对试件承载力无明显影响,布置螺钉减小了侧向挠度;在设计参数范围内,承载力受长细比影响不显著,随长细比增加呈缓慢降低趋势;承载力计算值与试验值吻合良好,误差均在10%以内。