A Comparative Analysis for Land Utilization: Steel and R/C Interlaced Structures

In architecture,interlace structural concept is considered as a new design approach for cosmopolitan cities with high density to minimize the land use and increase the interaction.With various architectural approach,land resources can be minimized by this interlace concept for residential complexes.Such buildings will eliminate the reduction of land resource problem and on the other side safety measures in structural design is incorporated by interlace concept of buildings.This new concept can be constructed steel or reinforced concrete.In this paper,an analytical approach has been presented for these buildings in architecture and structural design.In the research,design considerations were taken for interlaced structures with reinforced concrete and steel.Components of steel structure,isolated footing,and columns.This paper is presenting a step wise process for interlaced structures.They are identification of project area,layout and model preparation,analysis and design of concrete interlaced structure,analysis and design of steel interlaced structure,drafting of the plans and costing and estimation of the structures.Comparison of both reinforced concrete and steel structures were carried out.The main aim of the paper is to provide a comparison between steel and concrete interlaced structure.A cost estimation was carried out to determine optimum design and construction for interlaced structures.

设有叠合柱的局部错层RC框架结构地震易损性分析

为研究某一设有叠合柱的局部错层钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)框架结构在近断层和远场地震作用下的破坏概率,自定义钢管混凝土叠合柱塑性铰参数,并与试验对比验证塑性铰参数的有效性。采用SAP2000建立非线性分析模型,选取近断层和远场地震波共22条,分别以地震峰值加速度(peak ground acceleration,PGA)和最大层间位移角作为地震动强度指标和结构性能指标,基于增量动力分析(incremental dynamic analysis,IDA)结果和点估计函数对错层框架结构进行易损性分析。结果表明:对于远场地震动,结构满足“三水准”抗震设防要求,在罕遇地震下超越防止倒塌极限状态的概率仅为0.24%;结构在近断层多遇地震下仍能满足“小震不坏”的设计要求,设防地震下结构超越修复后使用极限状态的概率为53.63%,发生中等破坏的概率较大,罕遇地震下结构达到倒塌极限状态的概率为5.37%,较远场地震作用破坏更为严重。研究结果可为错层框架结构的设计和地震风险评估提供参考。

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。

乌兹别克斯坦9度区某超高层建筑结构设计与优化

对于9度设防地区的超高层建筑,其结构设计基本由地震作用控制,因此抗震设计尤为重要。建筑消能减震技术可在提高结构地震安全储备的同时,降低整体工程造价,是结构优化设计的有效措施。对位于9度区的超高层建筑进行了结构方案选型对比、结构方案优化、减震设计方案比选、剪力墙内嵌钢板优化。结果显示,钢骨混凝土框架⁃核心筒方案相对于钢框架⁃支撑方案具备更高的成本优势;框架⁃核心筒方案可通过精细化设计作进一步优化;在此基础上,对钢骨混凝土框架⁃核心筒方案采用两种消能减震方案进行比选,结果表明,采用黏滞阻尼器方案的结构抗震性能明显优于采用黏滞阻尼墙方案;最后通过增大剪力墙竖向分布钢筋配筋率,对低区核心筒墙肢中的内嵌钢板进行了优化。

预应力在我国大跨度结构中的应用研究综述

为了提高大跨度结构的正常使用性能,通常在混凝土结构中施加预应力.结果表明,预应力混凝土结构具有更好的使用性、耐久性和大跨度适用性,其中预应力混凝土空心板结构在不显著降低承载力和刚度的前提下明显减小结构自重,预应力型钢混凝土梁(板)结构采用较小的截面尺寸即可满足承载力和刚度的需求.开发城市地下空间是解决城市用地紧张的有效手段,我国地下大跨空间常用的结构形式主要包括密排框架(肋梁)结构、折板或拱形结构、变截面(加腋)板结构、预应力混凝土结构、型钢-混凝土组合结构和Y形柱结构6种形式,相比之下,跨度较大时宜采用预应力结构.

功能可恢复RCS混合框架结构研究进展

钢筋混凝土柱-钢梁(RCS)混合框架结构以其结合了混凝土优异的抗压性能及钢材优异的抗弯性能而受到广泛关注,而可恢复功能结构以其震后快速恢复使用功能的能力,也成为地震工程界研究的新热点。功能可恢复RCS混合框架结构可以在弯矩较大的梁端和柱脚部位设置可更换构件,实现结构的功能可恢复能力。文中简述了近年来功能可恢复RCS混合框架结构研究进展,重点关注各类型功能可恢复钢梁、功能可恢复摇摆柱脚的构造研究,介绍了功能可恢复RCS混合框架结构性能分析研究进展。最后,对功能可恢复RCS混合框架结构仍需深入研究的问题进行了展望。

钢管约束钢筋混凝土柱梁节点研究现状与分析进展

钢管约束钢筋混凝土(steel tube-constrained reinforced concrete,STRC)柱具有优越的力学性能,但当STRC柱应用于框架结构时,常存在难以满足“强节点、弱构件”抗震设计要求的问题。为改善STRC柱梁节点的抗震性能,总结归纳了目前STRC柱梁节点的构造形式及增强机理,从工作机理、增强效果、易施工性等方面对各种构造形式的节点进行对比,认为复合式节点是解决STRC柱框架节点薄弱问题的最优途径。并进一步分析了不同构造形式STRC柱节点的轴压性能、抗震性能和理论设计方法,结果表明环梁对节点轴压承载力提升显著,钢管约束式节点轴压和抗震性能均表现良好,且设计理论较为成熟。最后,在试验研究和理论分析基础上,剖析了该研究领域亟需解决的问题和研究发展方向。

装配式钢纤维混凝土节点抗震性能研究

为提高装配式混凝土节点抗震性能,在装配式梁柱节点核心区后浇混凝土中掺入钢纤维,结合ANSYS有限元软件,建立某装配式梁柱节点精细有限元模型,与试验结果对比验证有限元分析的可靠性。采用细观均匀化方法确定钢纤维混凝土非局部增强塑性损伤微平面模型的参数取值,研究钢纤维体积掺量等因素对节点力学性能的影响,并将钢纤维混凝土节点应用于装配式框架结构,基于OpenSEES平台进行动力时程分析,考察对结构整体抗震性能的改善作用。结果表明:在核心区掺入钢纤维,可提高节点的承载力和延性,提高幅度分别为4.14%~10.52%和2.94%~34.55%。在结构底部节点区增加钢纤维,可减小结构的层间位移、层间位移角和基底剪力,改善装配式框架结构的抗震性能;当钢纤维掺量较高时,对结构整体抗震性能改善不明显。

基于构件性能的SRC框架结构抗震性能评估研究

针对位移抗震性能设计的不足,现行规范采用构件损伤程度补充评估结构的抗震性能,但对于型钢混凝土(steel reinforced concrete,SRC)框架结构,其在各性能水平下的损伤构件比例未有明确规定。在此背景下,提出了SRC框架的构件性能状态与结构性能水准的对应关系,建立了基于构件性能的SRC框架结构抗震性能评估方法。对不同高度和抗震设防烈度的SRC框架结构模型进行增量动力分析(incremental dynamic analysis,IDA),明确了结构的层间位移角和构件损伤分布,通过统计多条地震波下结构不同极限状态的构件破坏比例,建立用于体型规则SRC框架结构抗震评估的构件性能指标,并进一步采用地震易损性分析对结构抗震性能进行了评估。

水工混凝土结构修补加固关键技术探析

我国多数水库大坝建设年代早,水工混凝土结构存在各种老化安全问题,亟待采取修补加固处理。针对水工混凝土结构缺陷类型较多,缺陷修补加固技术复杂,本文根据水工混凝土结构的运行环境和常见缺陷类型,对其修补加固方案、加固材料及施工工艺等进行了技术总结,结合漳河水库水工混凝土结构缺陷问题,详细阐述混凝土裂缝、混凝土表面剥蚀、局部结构强度不足等缺陷产生原因和最新加固技术,相关研究成果和实践经验可供类似工程借鉴。

某带空腹桁架的科研楼结构设计

该结构采用框架-剪力墙结构体系,该项目存在竖向抗侧力构件不连续、楼板局部不连续、扭转不规则特点。针对项目扭转不规则,设置了屈曲约束支撑,取得了较好的抗扭转效果。针对竖向抗侧力构件不连续,同时为实现通高大堂,在4层设置了空腹桁架;基于“强化转换层及其下部,相对弱化转换层上部”的设计思想,定量给出了空腹桁架控制指标和内力调整措施。空腹桁架下弦杆采用了预应力型钢混凝土梁的设计,给出了该梁的抗弯、抗剪计算公式。

某超高层项目钢管混凝土组合柱应用

某超高层项目荷载较大,导致框架柱截面较大,严重影响建筑空间使用。采用钢管混凝土组合柱,和型钢混凝土柱相比,标准层每根柱节约建筑有效使用面积1.5~1.8m^(2),结构主体成本节约近1000万元。提出了对钢管进行开孔的梁柱节点做法并分析五种不同节点方案,采用大型通用有限元软件ABAQUS进行仿真分析,充分考虑框架梁对节点的约束作用,得到五种节点方案的极限承载力及钢管的最大应力,结果表明采用钢管开孔的梁柱节点做法可行,并得到最合理的开孔形式;分别对7种不同箍筋形式进行受力性能分析,并考虑实际施工因素,得到最为合理的箍筋设置形式。

核芯型钢混凝土(CSRC)结构应用前景及抗震性能分析

核芯型钢混凝土(CSRC)结构体系是型钢混凝土(SRC)结构和核芯钢管混凝土结构的发展,相对普通钢筋混凝土框架结构体系具有较好的抗震性能,并可与短肢剪力墙结构和异形柱结构体系相结合,形成核芯型钢混凝土短肢剪力墙和核芯型钢异形柱结构体系。核芯型钢混凝土(CSRC)结构体系能有效实现小高层住宅和办公楼的建筑、结构、经济三者的合理协调,在小高层住宅结构和办公楼结构中体现出较好的性能优势和经济效益,具有较好的应用推广前景。文章对核芯型钢混凝土结构体系的应用前景、性能特点、目前国内外的应用和研究现状以及该结构体系目前存在的主要问题进行了综合分析,并结合工程设计实例提出了核芯型钢混凝土结构体系抗震设计的设计思路,文章可为核芯型钢混凝土结构应用推广和研究开展提供有益参考。

利用ADINA的CSRC柱轴压性能数值模拟

通过6个核心型钢混凝土CSRC柱试件的轴压性能试验,并利用高级结构非线性及流固耦合计算系统(ADINA)进行10个试件的有限元数值模拟试验,研究不同配箍特征和配钢率对混凝土柱轴心抗压承载力及轴向变形性能的影响.试验结果表明,混凝土轴压柱试件配置的配钢率分别为1.63%,2.88%,4.02%,核心型钢的极限承载力可分别提高11.9%,26.8%,40.7%,极限变形可分别提高32.3%,52.0%,75.8%.增加试件体积配箍率可有效提高试件的轴向变形能力,并改变试件的脆性剪切破坏形态为整体压溃.采用不同的混凝土本构建立有限元模型,对比分析表明,计算结果与试验结果吻合较好.

地下空间斜柱受力置换过程的监测及数值模拟

由于斜柱整体较长、自重大且受施工条件的限制,项目施工采用分批分级的临时支撑体系到斜柱结构体系的受力置换施工方法。为保证置换过程中斜柱的受力安全,运用自行搭建的斜柱置换监测平台对12和13轴斜柱在置换过程中的斜柱轴力、斜柱内型钢应变和钢筋应力进行实时监测。采用ABAQUS有限元软件模拟分析了置换作用下型钢和钢筋的应力变化,并将模拟值与监测值进行了对比分析。结果表明:12和13轴斜柱在置换过程中的轴力变量均较小;斜柱的型钢应变变量最大不超过26.99×10^(-6),钢筋应力变量最大不超过4.75 MPa;各部件应力均在较小的范围内波动且数值较小,有限元模拟计算值与监测值的变化趋势基本一致,且两者数值相差较小,表明所建立的斜柱有限元模型能较好的反映置换过程中斜柱的受力变化。

梁端铰接钢管混凝土框架-核心筒结构的减震研究

梁端铰接钢管混凝土框架-核心筒结构很好地解决了传统双重抗侧体系由于节点焊接而带来的系列问题,但不可避免地对结构抗震性能产生影响,因此,亟需针对此类结构的消能减震研究。本文以30层梁端铰接的钢管混凝土柱-混凝土核心筒结构为研究对象,通过引入不同构造形式的消能黏滞阻尼伸臂形成减震层,利用OpenSees有限元软件对结构进行弹塑性时程分析,优选出最佳构造形式,并据此对比设置一道及两道减震层时,结构在罕遇地震下减震性能及黏滞阻尼器的阻尼系数和速度指数变化对设置一道减震层结构抗震性能的影响分析。研究结果表明:竖向斜撑型减震层对结构顶点位移、层间位移角、基底剪力的控制效果及自身的耗能效果最佳,而两道减震层结构的综合性能要略优于一道减震层结构,但一道减震层结构对减震层位置变化更敏感,且当减震层位于结构1/3 H层高时减震效果最佳;阻尼系数与速度指数过大或过小均会对结构产生不利影响,而速度指数能有效降低结构的层间位移角,但应注意所带来的位移突变和基底剪力增大问题。

钢筋桁架楼承板在钢筋混凝土框架结构中的应用

钢筋桁架楼承板作为主体结构和外围护结构中常见的预制构件而被广泛应用。本研究基于徐庄高新区某工程总承包项目,研究了钢筋桁架楼承板在钢筋混凝土框架结构体系中的应用,总结了工程施工中的重难点,并提出了相应的施工措施,取得了较好的社会效益和经济效益。

双塔连体建筑结构健康监测及抗震安全预警管理研究

以扬州建工科技园工程项目为研究对象,利用传感器技术、5G通信技术等,基于神经网络的人工智能算法,建立结构健康监测及抗震安全预警管理系统。该系统能够实现对建筑结构的实时、远程监测,并能够在地震到达建筑前对结构的安全性做出准确预判的目标,为结构应急响应决策提供依据,保障人民生命和财产安全,对于同类型的工程具有一定的参考价值。

在役型钢再生混凝土组合结构损伤智能监测系统关键技术研究

再生粗骨料由于其自身的局限性对型钢再生混凝土组合结构的长期使用性能存在一定的影响,对在役型钢再生混凝土组合结构的长期性能需进一步探究。基于此,本文在计算机视觉技术的基础上建立型钢再生混凝土组合结构外观损伤(裂缝)识别模型,将超声检测技术与深度学习方法相结合建立在役组合结构内部损伤变化和损伤位置监测,并基于BIM平台构建型钢再生混凝土组合结构长期使用过程结构损伤智能监测系统。该研究为型钢再生混凝土组合结构长期使用性能的监测与预测提供了新方法。

多元算法融合模型的CFRP约束型钢混凝土柱承载力预测

为准确预测多影响因素下碳纤维增强复合材料(CFRP)约束型钢混凝土柱(SRCC)的轴压承载力,提出了一种基于随机森林(RF)、分类提升(Catboost)、极端梯度提升(XGBoost)、梯度提升回归树(GBRT)的多元算法融合预测模型。首先采用合成少数类过采样技术(SMOTE)算法对原始数据集进行扩充,开展了10种传统机器学习和集成学习模型试验,筛选出决定系数R2均大于0.92的RF、Catboost、XGBoost、GBRT的4种集成学习模型,用随机搜索优化其超参数,然后融合形成了RF-Catboost-XGBoost-GBRT预测模型,对CFRP约束SRCC的承载力进行预测。结果表明,两种数据集下RF-Catboost-XGBoost-GBRT模型的预测性能最好,原始数据集经SMOTE算法处理后,5种预测模型R2平均提高20.43%,其中RF-Catboost-XGBoost-GBRT模型的R2达到了0.942,预测值误差均在±10%以内。