装配整体式UHPC-NC组合框架抗震性能拟静力试验研究

为研究装配整体式超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete, UHPC)-普通混凝土(Normal Concrete, NC)组合框架的抗震性能,对2榀1/2缩尺的三层两跨框架结构进行了拟静力试验.1榀为装配整体式UHPC-NC组合框架(Precast Concrete Frame, PCF),1榀为全现浇混凝土框架(Reinforced Concrete Frame, RCF).UHPC-NC组合框架采用预制柱、预制U形UHPC梁外壳后浇NC梁芯的叠合梁和节点后浇UHPC制成.研究结果表明:两个框架具有基本相同的破坏过程,PCF的损伤较RCF轻,整体性更好;两个框架的滞回曲线饱满,与RCF相比,PCF的承载能力更高,提高了约16%,PCF的耗能能力高于RCF;PCF的刚度略高,刚度退化稍慢;两个框架的位移延性系数均为3.9~4.6,PCF的位移延性系数更大.装配整体式UHPC-NC组合框架结构的抗震性能优于全现浇框架结构的抗震性能.

预应力UHPC-NC组合梁结合面徐变剪应力分析

在恒载应力作用下,预应力UHPC-NC组合梁因两种材料不同的徐变特性及加载龄期的差异导致结合面产生徐变剪应力,分别采用解析法和有限元法对结合面徐变剪应力进行分析。在解析法中,用三角级数表示UHPC-NC结合面的应力分布,基于结合面上的变形协调,利用最小余能原理推导出结合面徐变剪应力计算公式。在有限元法中,将组合梁UHPC层与NC层均划分成四边形平面应力单元,对结合面则采用等效杆单元模拟。以T形截面预应力UHPC-NC组合梁为例进行计算方法的验证,两种方法的计算结果吻合良好,且研究发现徐变剪应力最大值位于梁端;在此基础上对影响结合面徐变剪应力分布的UHPC层压应力、梁高、计算龄期、环境年平均相对湿度等参数进行分析,结果表明:结合面徐变剪应力最大值随着UHPC层压应力、计算龄期、环境年平均相对湿度的增大而增大,但基本不随梁高变化;结合面徐变剪应力最大值的位置随着梁高的增大而逐步向跨中靠近,其他因素不影响应力最大值的位置。研究结果可为UHPC-NC组合梁结合面的抗剪设计提供参考。

某高层钢框架结构组合减震设计

某转化医学中心位于高烈度设防地区、地震重点监视防御区,从减震效果和经济性等方面对不同减震方案进行比选后,选用BRB+VFD组合减震方案,同时提出了阻尼器布置原则。采用有限元法进行弹性和弹塑性时程分析,结果表明BRB+VFD组合减震方案可为主体结构提供一定的附加刚度和附加阻尼比,降低地震作用下基底剪力,延缓主体结构破坏,满足主体结构第二道防线设计要求;VFD在多遇地震、设防地震、罕遇地震作用下均发挥耗能作用;BRB在多遇地震作用下仅提供刚度,在设防地震和罕遇地震作用下进入屈服耗能,提高了结构抗震性能;随着地震烈度的增加,结构附加阻尼比随之增大,有效保证了结构抗震性能。

装配式轻钢框架-短肢组合墙结构抗震性能研究

为研究装配式轻钢框架-短肢组合墙结构的抗震性能,对3个足尺试件(1个轻钢框架结构、1个轻钢框架-短肢桁架结构、1个轻钢框架-短肢桁架组合墙结构)进行了低周反复荷载试验。分析了结构破坏模式、滞回曲线、承载力、刚度退化、变形性能、耗能和应变。结果表明:短肢桁架以及短肢桁架组合墙作为结构第一道抗震防线,高效提升了轻钢框架结构的抗震性能;相对于轻钢框架结构试件,轻钢框架-短肢桁架组合墙结构试件的极限承载力提高了28482%,初始刚度提高了24446%;组合墙内的短肢钢桁架与混凝土的共同工作性能良好,混凝土的约束作用抑制了短肢桁架的屈曲失稳,短肢桁架提高了组合墙核心混凝土的变形能力。所提出的装配式轻钢框架-短肢组合墙结构传力路径明确、抗震性能优越、装配便捷,特别适用于低、多层装配式轻钢组合结构,其设计思路同样可用于其他装配式钢框架结构。

型钢组合加固震损RC框架抗震性能试验研究

震损RC框架需在震后得到快速修复,考虑采用加强局部构造及提高整体结构抗震能力的方法,以恢复甚至提高震损框架的抗震能力。结合框架在地震作用下的受力特性及破坏模式,先对柱采取外包角钢与缀条的局部加固,后对整体框架分别采取薄壁钢板剪力墙、斜支撑、V形屈曲约束支撑方式进行加固,并对加固后试件进行低周往复加载试验。结果表明:组合加固后试件抗震性能改善明显,将原框架的“强梁弱柱”转为符合抗震要求的“强节点弱构件,强柱弱梁”破坏。破坏时支撑及薄壁钢板先破坏,能有效避免主体框架过早破坏。试件加固后承载能力、初始刚度、延性及累积耗能均比未加固试件提高显著,且承载力及刚度退化均较缓慢,最后破坏为累积损伤所致。采用V形屈曲约束支撑加固的试件由于其具有多重耗能能力,其抗震性能及延性均好于其他两种组合加固方式的试件,综合考虑试件加固后的抗震性能及破坏模式,建议选用此种方法加固。

钢框架-偏心/中心组合支撑结构的特性研究

对工程实践中出现的钢框架-偏心支撑结构中局部布置中心支撑形成新的组合支撑结构体系进行了研究。结合算例的对比分析表明,在线弹性阶段,钢框架-偏心/中心组合支撑结构的宏观抗侧刚度与框架-偏心支撑结构、框架-中心支撑结构抗侧刚度无较大差别。静力推覆对比分析表明,钢框架-偏心/中心组合支撑结构较容易进入耗能梁和中心支撑混合耗能的不合理模式,钢框架-底部偏心+上部中心支撑结构在地震下的屈服次序是不合理的,不宜将中心支撑组合应用于钢框架-偏心支撑结构之中。对确因建筑等原因需将两种支撑混合应用时,应以偏心支撑耗能梁优先耗能、避免支撑混合耗能的原则,进行必要的弹塑性分析设计,确保混合体系合理的抗震性能。

基于声发射技术的UHPC-NC组合梁延性研究

UHPC-NC组合梁延性的检测方法较为单一,且对梁体的开裂损伤缺少有效的监测手段。文章分别对NC梁和UHPC-NC组合梁进行四点弯曲试验,采用声发射技术对破坏过程进行监测,并基于声发射累计振铃计数和能量对其进行延性分析。结果表明:相较于NC梁,采用50 mm厚UHPC的UHPC-NC组合梁在开裂荷载、屈服荷载和极限荷载方面均有所提高,对开裂荷载的提升效果最大,达到100%,然而,其位移延性和曲率延性分别降低了7.0%和10.0%;在受弯破坏过程中,UHPC-NC组合梁将NC梁的开裂荷载阶段从极限荷载的14.0%延续至25.0%;通过声发射的累计振铃计数和能量分析,证明了这种方法在混凝土结构延性指数计算中的可行性。

连梁可更换的Y型偏心支撑组合框架力学性能试验研究

为研究连梁可更换的Y型偏心支撑组合框架(简称“Y型V-EBCF”)的力学性能,设计制作了一榀Y型V-EBCF试件,其中可更换式连梁由低屈服点钢加工并通过高强螺栓与周边构件相连。对Y型V-ECBF试件和拆卸了连梁后的试件分别进行了拟静力试验,分析了试件的失效模式、荷载-位移曲线和残余位移角,试验结果表明:在连梁失效前,结构具有稳定的滞回性能和良好的耗能能力;当拆卸失效连梁后,结构在组合框架的不平衡内力下恢复至原位,残余变形角为0.002 rad,小于规范限值(0.005 rad)及最大可更换残余位移角限值(0.0023 rad),且余下试件再加载时的滞回曲线依旧饱满稳定,表明Y型V-ECBF体系具有良好的震后恢复能力;采用现行AISC360-16规范相关公式可以准确计算低屈服点钢连梁的承载力,但超强系数建议取3.0以防止周边构件的破坏;Y型V-ECBF体系的刚度和承载力等于偏心支撑中连梁和组合框架的刚度与承载力之和。此外,Y型V-EBCF中的连梁会引起框架梁跨中承担额外的弯矩,导致跨中混凝土板的开裂,该文给出了计算跨中混凝土板裂缝宽度的公式。

组合框架双开孔钢板剪力墙结构的数值模拟

目前建筑行业大力推广高层、超高层建筑,对具有更优的抗震性能结构体系研发工作显得更为迫切和重要,为此,提出了组合框架双开孔钢板约束混凝土墙结构的高效新型双重抗震防线抗侧力结构体系,考虑组合剪力墙不同连接方式、轴压比两个设计参数,采用ABAQUS对该结构体系的抗震性能进行研究分析。研究结果显示:①四边连接试件相较两边连接试件周边整体约束强、整体性好,钢板拉力带的发展更为均匀且充分,四边连接试件的承载力、抗侧刚度、耗能能力均高于两边连接试件;②随着轴压比的增大,承载力、抗侧刚度略微增强,但耗能发展减缓。

巨型钢框架-双钢板组合剪力墙住宅体系力学性能探究

在巨型结构体系的基础上提出巨型钢框架-双钢板组合剪力墙住宅体系。基于实际超高层混凝土住宅工程背景建立高度为156 m的计算模型,对其进行弹性反应分析及弹塑性时程分析以评估结构力学性能。通过对比主次结构不同的连接假定,探究主次结构连接方式对于结构整体性能及关键结构构件的影响。基于ABAQUS软件分析了次结构与双钢板组合剪力墙之间采用不同连接方式对剪力墙各部件的影响。最后对该结构体系进行经济性分析。研究结果表明:该结构体系能满足建筑户型无柱大空间设计要求且具有优良的力学性能和经济性指标,在设计中主、次结构连接推荐采用铰接连接。研究结果可为巨型钢框架-双钢板组合剪力墙结构的设计提供参考。

PEC柱-钢梁摩擦耗能部分自复位组合框架抗震试验研究

为系统研究梁柱采用自复位连接组合框架的抗震机理,选取预拉杆长度设置、PEC柱截面强弱轴布置和柱脚连接方式3个设计参数,设计制作了4榀PEC柱-钢梁梁柱摩擦耗能部分自复位连接组合框架1∶2缩尺试件并进行拟静力抗震试验。通过试验现象观察和数据分析,对试件的滞回特性、抗侧刚度退化、复位能力、滞回耗能等抗震性能进行研究。结果表明:摩擦耗能部分自复位连接通过T形件长圆孔合理设置实现了“设计地震水平阶段实现复位,大震设计水平阶段自复位连接连接转化为伴随出现螺栓承压型受力实现部分自复位”的性能化设计目标;设计地震阶段,试件主要通过辅助摩擦耗能件耗能,且卸载残余侧移小于自复位结构侧移限值(0.3%),在大震作用阶段,试件通过辅助摩擦耗能件与结构构件损伤联合耗能,承载能力仍继续增大,且仍具有部分自复位能力;预拉杆设置有限长度可显著增强结构整体性,PEC柱弱轴布置一定程度上降低了结构整体性,而PEC柱脚采用铰接可显著削弱结构整体性。

带竖向连梁的偏心支撑组合框架理论研究

带竖向连梁的偏心支撑组合框架具有良好的力学性能,是一种高效的耗能减震结构体系,但由于试验研究的数量有限,仅从单个构件试验并不能完全证明该结构体系的优越性和适用性。该文对带竖向连梁的偏心支撑组合框架展开理论研究,详细分析了各设计参数对结构抗震性能的影响。首先,该文建立该结构体系的结构力学理论模型,推导侧向荷载作用下结构的内力分布结果与变形分布结果,并提出该结构的理论骨架曲线,给出理论骨架曲线关键点的计算方法,与试验结果吻合良好。根据该文建立的理论模型,可计算出在不同侧向荷载作用下,结构的内力分布与变形模式。此外,理论模型分析的结果显示,在引入偏心支撑构件后,原组合框架的梁端和柱端的内力增加,跨中框架梁内力增加,混凝土板的损伤增加,结构的侧向刚度明显提升,与试验结果分析得到的结论完全一致,进一步验证理论模型的准确性。

跨座式单轨独柱大悬挑钢-混组合框架高架车站抗震设计探讨

针对跨座式单轨独柱大悬挑钢-混组合框架高架车站结构抗震冗余度低,在高烈度地区应用较少,为更好地分析高架车站抗震受力全过程,以某跨座式单轨独柱大悬挑钢-混组合框架高架车站工程实例为背景,根据建筑规范和城市轨道交通规范要求设定合理的抗震性能目标,并研究构件抗震受力历时过程中的受力情况。采用大型有限元Midas作为主要计算软件,选取合理的地震波,进行多遇地震和设防地震有限元计算时采用弹性时程分析方法,且对振型分解反应谱法地震作用进行相应的放大,结果分析构件满足抗震性能目标要求。进行罕遇地震计算时,为更好地模拟工程实际情况,计算模型考虑桩土共同作用,采用结构-承台-桩基整体计算建模方法,进行弹塑性时程分析,关键构件采用截面纤维模型进行计算,能够反映关键构件在大震作用下进入破损阶段之后的行为,可以查看关键构件截面混凝土的开裂和压碎历史,钢材或钢筋的屈服和硬化过程。研究结果表明结构构件均满足抗震性能目标:(1)关键构件的钢材纤维受拉受压均未超过屈服强度,保持弹性工作状态,混凝土纤维受拉开裂,受压未达到屈服强度,同时延性系数D/D1小于1,均说明关键构件满足抗震性能为压弯、抗剪不屈服的目标;(2)桩基的钢筋纤维受拉、受压均未超过屈服强度,混凝土纤维受拉开裂,受压未达到屈服强度,满足抗震性能为压弯、抗剪不屈服的目标;(3)地震作用下,带有桩模型与无桩模型的基底剪力有一定差距,表现为带有桩基模型的地震剪力较大,设计时应考虑桩土共同作用。

组合式钢筋混凝土预制框架电梯井道技术研究

为解决制约各地新老城区发展不均衡现象,提升老城区现代化程度及幸福指数,本文针对长期以来一些老旧小区的旧楼电梯加装成本的问题,旨在以钢筋混凝土框架结构为主体,运用混凝土结构预制、分段安装以及电梯构件预安装等技术,可在较大程度上降低电梯加装的整体工程造价。运用钢筋混凝土井道及电梯预安装技术,以尽可能少的投入,再加上各地政府的扶持,将对电梯加装的大范围推广具有积极意义。

装配式钢管混凝土组合框架的抗震性能试验研究

圆形或方形钢管混凝土柱与钢梁通过单边高强螺栓和适宜端板连接组成框架,通过钢筋桁架混凝土组合楼板形成了新型装配式组合框架。为了解装配式钢管混凝土组合框架在地震作用下的抗震性能和受力机理,进行了2榀两层单跨钢管混凝土柱与钢-混凝土组合梁通过单边高强度螺栓和平齐或外伸端板连接形成的组合框架的水平低周反复荷载试验,研究了柱截面形式和端板连接类型对组合框架破坏形式和抗震性能的影响。详细地观察了此类组合框架在水平低周反复荷载作用下的受力全过程和楼板裂缝发展规律,得到了此类结构的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化规律、延性、耗能能力等抗震性能指标。试验结果表明,单边螺栓端板连接装配式钢管混凝土组合框架结构具有良好的滞回性能和耗能能力,延性系数μ为2.13~4.28,能量耗散系数E为0.652~0.90。在柱截面含钢率相同条件下,圆钢管混凝土组合框架的承载力小于方钢管混凝土组合框架,其延性、耗能性能优于方钢管混凝土组合框架。研究成果将为我国装配式钢管混凝土组合框架设计理论与应用提供科学依据。

竖向荷载下足尺半刚性连接组合框架试验研究

为研究半刚性连接组合框架在静载作用下的力学性能,进行了竖向荷载下两榀足尺的两层两跨半刚性连接组合框架试验。组合框架由H型钢柱和压型钢板混凝土组合梁组成,钢节点由焊接到钢梁端部的平端板通过螺栓与钢柱翼缘连接。为了解半刚性连接组合框架的结构性能和破坏特征,考察不同荷载水平作用下半刚性连接和楼板的组合效应对钢框架结构整体性能的影响,重点分析框架整体性能、节点性能和梁性能。试验表明:平端板型组合节点为半刚性连接、部分强度节点,具有较高的强度和刚度,其极限转角可满足不小于30mrad的延性设计要求;半刚性连接和楼板的组合效应对钢框架的强度、刚度和延性有较大影响,设计时应加以考虑。试验结果可为今后半刚性连接组合框架理论研究和工程实际应用提供参考。

二层钢框架—组合楼板体系抗倒塌试验研究

框架梁设计时按组合梁考虑混凝土楼板刚度,设计2层钢框架—组合楼板结构体系,采用卷扬机对拟失效柱突然施加水平力将其从体系中"去除",进行抗倒塌试验研究剩余结构抗倒塌性能.试验结果表明:由于组合楼板的加强作用,试验框架具有较高的冗余度,组合楼板和框架梁共同作用,提供了较高的抗弯刚度,使得框架柱失效后形成新的荷载路径,各构件未发生继发性破坏.由此可见,采用组合楼板时,按现行规范进行设计的框架结构具有较高的冗余度,混凝土楼板在框架结构抗倒塌性能分析中的作用需要进一步评估.

面向网络化防空反导体系的可组合建模框架

当前网络化防空反导体系的理论及其建模仿真工作还处于探索阶段,基于可组合建模框架的思想,设计了指控网、探测网和武器网三网交互的网络化防空反导体系结构概念图,开发了包括体系顶层框架、体系决策框架和数据链接口框架的可组合建模框架,通过单机突防舰队阵地混编群的仿真实验论证了所设计的建模框架的可组合性和合理性,为网络化防空反导体系的建模与效能仿真提供了有力支撑。

不完备识别框架下的证据组合方法

证据理论应用中经常面临识别框架不完备问题。本文引入证据框架概念,把识别框架分为已知和未知两个部分,提出一种在识别框架不完备条件下表示和组合证据的开放识别框架方法。该方法能明确区分“识别框架不完备”与“证据冲突”两个不同概念,并合理解决了对未知命题集合的基本概率赋值问题,从而克服了D-S理论以及Smets的“开放世界假设”方法在处理不完备识别框架时存在的不足。

一种基于领域模型和构件组合的软件开发框架

本文提出了一种基于领域模型和构件组合的软件开发框架,使用领域模型捕获系统业务静态需求,描述领域内业务对象之间的静态关系,通过领域应用框架描述系统的共性,并在框架中提供足够多的反映领域可变性的扩展点,在此扩展点上可以集成各种类型构件,创建新的应用系统,来满足领域内不同具体应用的特定需求.实验表明,该框架能够利用同一领域软件系统间的共性和变化性并实施有效的控制,促进了软件复用,提高软件生产效率和质量.