装配式地下粮仓钢-混组合仓壁节点力学性能有限元分析

地下粮仓是构建绿色储粮新体系的重要技术支撑,结合工程实际提出了一种新型装配式钢板-混凝土组合地下粮仓。为了建立适用于装配式地下粮仓的有限元模型以模拟分析组合仓壁节点的力学性能,并通过有限元分析指导组合仓壁节点力学性能试验的开展,基于工程设计的钢板-混凝土组合仓壁及连接接头,采用ANSYS软件建立了仓壁及其节点1∶1足尺试件的有限元模型,模拟分析了无接头、有接头试件的受弯和受压性能,并开展仓壁节点抗弯、抗压试验对有限元模拟结果进行验证分析。结果表明:试件的钢板和混凝土由栓钉连接为一体,试验过程中二者未见剥离可共同工作,建模时钢板和混凝土共用结点以及接头钢板之间假定为刚性连接是适用的;同类试件挠度曲线、轴压荷载-位移曲线的试验结果与其有限元模拟结果基本一致,无接头试件和有接头试件弯曲跨中位移、轴压最大位移的试验值与对应的模拟值,相对误差分别在4%和10%以内;试验过程中试件未发生明显破坏和过大变形,应力总体上未超过工程设计允许值,数值模拟结果精度满足工程所需;有接头试件力学性能与无接头试件相近,设计的仓壁及其节点是安全、可靠的,其结构计算可以采用等同原理,即该装配式仓壁可等效为现浇一体的无接头仓壁。建立的仓壁节点有限元模型适用于新型装配式地下粮仓,研究结果为装配式地下粮仓有限元建模分析、结构计算提供参考,为组合仓壁节点试验的开展提供指导。

大直径离心钢管混凝土管桩抗弯承载力研究

结合直径800 mm的离心钢管混凝土管桩(TSC桩)的抗弯原型试验,检验现有普通TSC桩理论对大直径TSC桩的适用性,并对含钢率与桩身极限承载力的关系做初步探讨。抗弯试验结果表明,普通TSC桩理论基本适用于大直径TSC桩;对含钢率的影响分析表明,在小范围内含钢率与TSC桩抗弯极限承载力基本成线性关系,可以采用提高含钢率的方法提高TSC桩抗弯极限承载力。

装配式钢-混凝土组合管剪力墙抗震性能试验与数值分析

为研究装配式钢混凝土组合管剪力墙的抗震性能,完成了5个SRCT剪力墙试件和1个RC剪力墙试件的拟静力试验,分析了其破坏形态、承载能力、变形能力和耗能能力等.采用数值模拟软件建立了SRCT剪力墙有限元模型,并对其进行参数化分析.结果表明:SRCT剪力墙刚度大、承载能力高,约束区混凝土破坏程度低;随着钢板厚度的增大,破坏形态由型钢与钢板撕裂转变为焊缝破坏,建议保证焊接质量以实现预期破坏模式;距墙肢底部500 mm范围的混凝土、U形钢、薄钢板和栓拉筋受力复杂,应采取措施提高墙体承载与变形能力;随着轴压比、混凝土强度和钢材强度的提高,SRCT剪力墙承载力和刚度也逐渐增大,但延性降低;建议轴压比不宜大于0.5,混凝土强度不宜高于C50,钢材强度等级不宜大于Q390.

新型带暗支撑U型筋预制叠合板剪力墙抗震性能试验研究

为了简化预制叠合板剪力墙的施工过程,提出由两块独立预制带U型筋混凝土板拼装且中间浇注自密实混凝土的新型带X形钢板暗支撑叠合剪力墙。为了论证这种新型带暗支撑叠合剪力墙的可行性,本文分别设计了1片带X形钢板暗支撑水平U型筋叠合剪力墙试件(W-1)和1片带X形钢板暗支撑竖向U型筋叠合剪力墙试件(W-2),并进行了拟静力试验,系统地比较分析了两个试件的裂缝分布、破坏形态、承载力、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、位移延性以及耗能能力等性能。研究结果表明:两个试件的裂缝分布及破坏形态基本相同,均为弯剪破坏;两个试件均未出现任何竖向裂缝及相对错动,呈现出良好的整体性,预制混凝土板与现浇自密实混凝土可以协同受力;试件W-1的承载能力更强,试件W-2的变形能力更好,与传统工艺制作的预制叠合板剪力墙相比,试件W-1与W-2的抗震性能均有所削弱,说明本文提出的新型带暗支撑叠合剪力墙仍需在构造上优化。

水平荷载下装配式钢-混凝土组合管剪力墙受力性能有限元分析

在3个剪跨比为1.65、轴压比为0.2的装配式钢-混凝土组合管(SRCT)剪力墙试件的低周往复加载试验基础上,选用合适的单元类型和材料本构关系等,建立了SRCT剪力墙的非线性数值分析模型。考察了轴压比、混凝土强度、钢材强度及拉结筋布置方式等对SRCT剪力墙水平荷载下受力性能的影响。结果表明:数值分析方法计算值与试验值吻合良好,可以较好地用于SRCT剪力墙在水平荷载下的受力分析;随着轴压比、混凝土强度及钢材强度的提高,SRCT剪力墙峰值承载力及初始刚度均有提高,但位移延性降低;梅花式拉结筋布置的SRCT剪力墙与并列式布置形式的SRCT剪力墙初始刚度和承载力相差不大,但位移延性大于并列式布置形式的SRCT剪力墙;在试验和数值分析的基础上给出影响SRCT剪力墙受力性能主要参数的取值范围。

装配式内置双钢套管混凝土组合剪力墙的抗震性能试验研究

提出一种可适用于高层建筑的装配式内置双钢套管混凝土组合剪力墙,通过6个剪跨比为2.86的两层组合剪力墙试件的拟静力抗震试验,考察试件的装配整体性,研究组合墙体的破坏机理和抗震性能。结果表明:试件的破坏形态整体为弯剪复合破坏,特征表现为约束边缘构件的竖向钢筋和外钢管受拉屈服、混凝土压溃、外钢管有压鼓曲,剪切斜裂缝明显;连接坐浆层和预制墙体均有裂缝发展和分布,两者之间无相对错动;试件滞回曲线有捏拢现象,峰值荷载后骨架曲线有平缓承载力下降段,塑性变形和延性能力良好,表现出良好的装配整体性;螺栓径向固结内、外钢管可实现钢套管间的约束和连接;平面外荷载偏心对滞回性能有重要影响,较大偏压矩试件仍有较好的变形和延性能力,内置钢管混凝土芯柱发挥了可靠连接作用,可提高装配墙体的面外压弯能力;钢管混凝土截面含量比小的试件有较大的位移延性,预制组合墙的参数组合还需优化。

带冷弯薄壁型钢肋预制底板的叠合板设计及受力性能研究

提出了一种新型带冷弯薄壁型钢肋预制底板的叠合板,通过理论和matlab分析,对新型带冷弯薄壁型钢肋底板的叠合板受力性能进行研究。结果表明:新型带冷弯薄壁型钢肋预制底板的刚度和承载力均得到了的提高,通过这种改进措施可有效控制预应力的反拱度;按最小用钢量设计板的承载能力、自重挠度以及施工挠度等指标得到了很大的提高和控制;如果增加用钢量,且不超筋,还可以设计出更大跨度的预制板,这将有利于这种新型叠合板结构的推广应用。

装配式双钢套管内置高强混凝土组合剪力墙及其试验验证

提出一种适用于高层建筑的新型装配式双钢套管内置高强混凝土(FDSHC)组合剪力墙,并通过试验验证其抗震性能。通过6个两层FDSHC组合剪力墙试件的压-弯-剪滞回试验和6个单层FDSHC组合剪力墙试件的拉-弯-剪滞回试验,分析试件的破坏特征和滞回性能,研究轴力、钢管混凝土截面含量比、偏心距、外钢管是否焊接对新型墙体抗震性能的影响。结果表明,FDSHC组合剪力墙试件的破坏形态为弯剪复合破坏,其在压(拉)-弯-剪复合受力作用下具有较高的承载能力,滞回曲线饱满,耗能能力和整体装配性能良好。轴压比越大(轴拉比越小),峰值强度越高;偏心距越大,耗能能力越弱;钢管混凝土截面含量比和外钢管是否焊接的影响不明显。相对于传统装配式混凝土剪力墙,FDSHC组合剪力墙具有“易装配、高承载、低成本”的优点和优越的抗震性能,有望在装配式高层建筑中推广应用。

装配式双钢套管混凝土组合剪力墙抗震性能有限元分析

为了研究不同含圆钢率对新型可适用于高层建筑的装配式内置双钢套管混凝土组合剪力墙抗震性能的影响,采用有限元软件ABAQUS对该组合剪力墙进行拟合分析。依据组合剪力墙试验数据等参数建立SW1~SW4、SW6模型,进行水平单推加载并与试验结果骨架曲线进行对比。有限元模拟所得位移-荷载曲线和试验值具有较好的吻合度,极限承载力误差不超过10%。对比验证有限元模型的合理性获得与试验一致性结论。依据已验证有限元模型建立5个不同含圆钢率的组合剪力墙模型进行单推加载分析。结果表明:组合剪力墙的承载力随含圆钢率增加而呈线性提高,位移延性随含圆钢率的增加而提高,在6.35左右达到峰值后开始下降,分析结果为后续该组合剪力墙的优化,应用实际工程提供参考。

某装配整体式钢筋焊接网叠合剪力墙住宅结构设计

某项目住宅楼地上采用装配整体式钢筋焊接网叠合剪力墙结构体系。以该装配式住宅项目为背景,对装配式住宅结构设计方法进行探讨。首先简述了装配整体式钢筋焊接网叠合剪力墙结构体系在项目中的应用和基本构造,与传统现浇混凝土剪力墙结构体系和常规装配式剪力墙结构体系相比,该体系提高了结构刚度和抗震性能,具有较高的施工质量和施工效率,然后对项目结构设计和装配式方案设计进行介绍,并结合项目特点提出优化后的装配式方案,各种指标均满足相关规范要求,最后对项目中的复杂预制构件进行施工过程验算。项目使用MIDAS FEA NX软件对复杂预制构件吊装过程进行性能分析,根据分析结果选择最优吊装方案。项目设计方法和思路可谓同类型项目提供参考。

新型外包钢板内置钢筋桁架混凝土组合剪力墙抗震性能有限元分析

为了研究不同竖向钢筋桁架数量、外包钢板厚度等参数对新型外包钢板内置钢筋桁架混凝土组合剪力墙抗震性能的影响,使用有限元软件ABAQUS根据试验相关数据建立模型,进行水平往复加载并与试验结果进行对比。依据已验证的有限元模型,建立7个不同参数的组合剪力墙模型进行往复加载分析。结果表明:组合剪力墙的峰值承载力与延性随竖向钢筋桁架数量增加而增大;极限承载力随外包钢板厚度增加而增大,但提升的速度逐渐减缓;分析结果为后续该组合剪力墙的优化,应用实际工程提供参考。

工程中纵肋叠合混凝土剪力墙结构技术的实际应用

随着装配式住宅建筑产业化的迅速发展,其绿色低碳、节能环保的优势在工程实践中初露锋芒。其中,套筒灌浆作为装配式预制剪力墙结构体系的一种常用竖向连接技术,其工艺缺陷在施工与检测的实施过程中也逐渐显露。本文介绍了纵肋叠合预制混凝土剪力墙作为一种新的装配式住宅剪力墙竖向连接技术,详尽阐述了其工艺特性、受力特点、计算方法及水平、竖向连接方式并附详图加以说明;从项目全周期的角度与传统预制混凝土剪力墙套筒灌浆连接技术做了各方面的分析对比;最后,结合一实际工程深化设计,简述该技术的竖向拆分及连接节点,并给出详图实例加以说明。

模块装配式组合钢板剪力墙抗剪承载力研究

传统组合钢板剪力墙结构研究以整体结构为主,在模块化研究上有所不足。基于一组模块装配式组合钢板剪力墙试验,利用ABAQUS有限元软件建立剪力墙结构有限元模型进行模拟分析,并根据组合剪力墙抗剪机理,对模块装配式组合钢板剪力墙抗剪承载力计算方法提出建议。经分析结果表明:所建立的ABAQUS有限元模型可以很好的模拟出剪力墙受力性能。所推导的抗剪屈服承载力公式计算结果与有限元模拟结果较为吻合,能很好地反映钢板剪力墙抗剪性能。

新型外包钢板内置钢筋桁架混凝土组合剪力墙抗震性能参数分析

为研究新型外包钢板内置钢筋桁架混凝土组合剪力墙的抗震性能,使用有限元软件ABAQUS建立符合实际试验情况的模型。依据已验证的有限元模型,建立12个不同参数的组合剪力墙模型进行往复加载分析,研究钢筋桁架直径、剪跨比等参数对新型外包钢板内置钢筋桁架混凝土组合剪力墙抗震性能的影响。结果表明:钢筋桁架直径的增大,可以显著增强组合剪力墙的延性与变形性能;随剪跨比的增大,峰值承载力逐渐降低,延性先提高后下降。

预制高强混凝土薄壁钢管桩在基坑支护中的应用

为提高基坑支护预制化水平,以工程实例为基础,分析预制高强混凝土薄壁钢管桩(TSC桩)的支护特性,同时开展TSC桩抗弯性能试验,探讨TSC桩在硬质地层中的施工方法。现场监测数据及开挖效果表明:TSC桩具有较好的抗弯刚度和较强的抵抗弯矩特性,对桩体质量、施工进度等具有较好的保证性;在老黏土或碎石土地层中,可采用预引孔沉桩法进行TSC桩施工,从而拓展TSC桩在不同地层中的使用范围;采用TSC桩支护的基坑位移满足周边环境及支护结构位移控制要求,达到了较好的支护效果。

薄壁钢梁-陶粒混凝土装配式组合楼板受火后受力性能研究

由冷弯薄壁钢梁和陶粒混凝土预制板组成的装配式组合楼板具有轻质、高强和施工方便等优点。为研究该类组合楼板的抗火性能及高温后的受力性能,对6块遭受温度为700℃、持续90 min烃类火灾升温作用的简支组合楼板试件进行受火后受力性能试验研究。结果表明:当施加的等效均布荷载达到2 kN/m^2时,受火作用后的组合楼板试件最大挠度小于跨度的1/400,且在加载过程中薄壁钢梁虽已明显扭曲、混凝土板多处开裂,但组合楼板试件未出现整体坍落现象;以普通栓钉为抗剪键的受火后组合楼板试件,其极限荷载比薄壁钢抗剪键组合楼板试件的提高14.2%;当用钢量相同时,主梁数量较多的组合楼板试件采用U形钢筋作为拉结件,其火灾后极限荷载比采用钢条拉结件的组合楼板试件的增加33%,且整体刚度也有所提高;该类组合楼板在受火后仍具有较高承载能力和整体刚度,且抗剪键类型、预制板之间设置的拉结件以及拉结件与抗剪键的连接方式均对其受火后的受力性能有较大的影响。引入组合效应系数可以较好地反映受火后组合楼板试件的组合效应及内部损伤程度。

组合钢板剪力墙抗震性能试验研究

基于普通混凝土钢板剪力墙的构造形式及受力特点,本文提出了以预制水泥基轻型混凝土板作为钢板两侧保护墙板的新型组合钢板剪力墙。针对预制水泥基轻型混凝土板—钢板组合剪力墙的构造形式、抗侧刚度、抗震性能及破坏特点等方面进行了五个试件的水平推覆试验研究。结果表明,较大宽厚比钢板会产生较大的平面外变形,极限抗剪承载力较低;预制墙板对钢板的抗侧刚度及屈曲荷载都有所提高;钢板的约束形式对结构耗能、钢板屈曲形式及墙板破坏形式有较大的影响。

新型钢板剪力墙组合结构抗震性能试验研究

基于钢筋混凝土短肢剪力墙结构体系,提出了适用于小高层钢结构体系的新型钢板剪力墙组合结构形式。该结构体系包括三边固结约束、一边弹性约束的钢板-预制水泥基轻型混凝土板组合剪力墙,实腹式T形组合柱,不等翼缘钢连梁3个基本单元,其结构构成能够有效避免构件在房间内的凸角,便于门窗洞口的留设,并且能够提高结构的耐火极限。采用水平千斤顶施加往复荷载,对纯框架、新型钢板剪力墙组合结构试件进行了低周推覆试验研究。研究结果表明:钢板-预制水泥基轻型混凝土板组合剪力墙对纯框架结构的抗侧刚度有所提高,对结构体系的耗能能力提高较为明显;预制墙板能够提高钢板剪力墙的抗侧刚度及屈曲荷载;钢板的约束形式对结构耗能、钢板屈曲形式及墙板破坏形式有较大的影响。

新型组合钢板剪力墙单元的抗剪承载力

提出一种适用于钢框架结构体系的新型组合钢板剪力墙形式。对4种宽厚比的纯钢板和1种组合钢板剪力墙单元的静力加载试验的结果表明:宽厚比决定了钢板初始抗侧性能和屈曲模态;小宽厚比钢板对边界约束条件较为敏感;预制墙板对提高剪力墙单元抗剪承载力和提高屈曲荷载有一定帮助,但是对钢板抗侧性能的贡献不大。通过数值模拟增加影响参数,对新型组合钢板剪力墙单元进行了理论分析。最后给出了三边固接一边弹性约束的钢板及组合钢板剪力墙单元的抗剪承载力计算公式,并依据成品预制墙板的规格尺寸给出了组合钢板剪力墙适用的预制墙板最小厚度选择方法。

开洞式组合钢板剪力墙构造及耗能能力研究

提出了一种适用于小高层建筑的新型开洞式组合钢板剪力墙结构形式.该结构体系包括三边固结约束、一边弹性约束的钢板-预制水泥基轻型墙板组合剪力墙,实腹式T形组合柱,不等翼缘钢连梁3个基本单元.针对采用3种不同构造形式的组合钢板剪力墙结构体系进行了试验研究,分别考察了3种组合钢板剪力墙形式对框架结构的延性性能和耗能能力的影响及各自的破坏特征和受力机理.结果表明:采用角钢和预制水泥基轻型墙板共同防止钢板面外屈曲的组合剪力墙形式能够充分发挥钢板剪力墙的材料塑性,改善结构体系的抗震性能和耗能能力,较纯框架而言抗侧刚度提高90%,延性提高47%.文中还针对预制水泥基轻型墙板的破坏特征、钢板剪力墙与边缘框架连接形式及连接破坏特征进行了相关讨论.