装配式混凝土剪力墙结构接缝连接研究进展

装配式剪力墙结构拼装时存在大量的水平接缝和竖向接缝,由于剪力墙的刚度较大,接缝连接处易存在刚度不足引起的损伤集聚问题,成为影响结构整体性和抗震性能的决定性因素。总结了国内外正在发展的预制装配式剪力墙结构水平和竖向接缝的连接形式,并对各类连接形式的构造特点、抗震性能、应用优势和技术瓶颈进行了系统阐述和分析,在此基础上探讨了装配式剪力墙结构接缝连接技术的发展方向。结果表明:目前湿式连接技术已较为成熟且被广泛应用,但仍存在现场湿作业量大、质量不易检测和控制等问题;干式连接技术工业化程度高,但对施工精度的要求也高,可能产生的螺栓松动、锈蚀以及磨损问题限制了其工程应用;将消能减震技术融入竖向接缝连接,利用超高性能混凝土实现水平接缝连接,并结合可恢复功能防震技术,是未来装配式剪力墙结构高质量发展的新增长点。

装配式混凝土梁柱节点连接形式研究进展

装配式混凝土结构的发展是建筑行业转型升级路上的重要一环,而梁柱节点是装配式框架体系的关键部分。预制梁、柱的连接根据是否二次浇筑混凝土可分为湿式连接和干式连接。以连接形式为切入点,对国内外装配式混凝土梁柱节点的研究现状进行归纳,重点介绍节点连接形式研究的最新进展,提出未来研究方向以及可能存在的问题。

基于ABAQUS的新型密拼叠合板承载能力比较研究

为优化密拼式叠合板侧向拼缝处的连接构造,设计一种在拼缝处设置抗剪键槽的密拼式钢筋桁架叠合楼板。利用ABAQUS有限元软件对7个密拼叠合楼板进行四点弯曲模拟研究,针对普通密拼式叠合板与不同形式的抗剪键槽密拼式叠合板的承载能力进行对比分析。结果表明:新型密拼式叠合楼板的承载能力较好,相较于普通密拼式叠合板提升了17%左右;当达到极限荷载时,其内置钢筋所受应力明显低于普通密拼式叠合板。通过对不同开槽形式叠合板的受弯性能进行对比分析,明确了新型抗剪键槽叠合板拼缝处设计的合理性,为新型拼缝叠合楼板在工程实践中的应用提供了理论依据。

干式连接装配式风电混塔非线性特征研究

为探究干式连接装配式风电混塔在复杂耦合载荷作用下的非线性行为特征,利用ANSYS和ABAQUS两种软件分别建立涵盖风电机组基础、混凝土塔筒、钢混过渡段、钢绞线、钢塔筒、风电机组的一体化有限元模型,采用风电机组厂家提供的截面载荷进行静力加载分析,验证两种有限元模型计算结果的正确性。在此基础上,分别针对塔架结构的边界非线性、材料非线性、几何非线性行为特征开展系统研究,分析拼缝接触状态、混凝土塑性损伤模型、几何大变形对于塔架承载能力以及变形能力的影响。研究表明:干式连接混塔在极限大弯矩作用下,塔架迎风侧水平接缝会出现脱开等现象,从而让竖向接缝有空间进行切向滑动,导致上下管片相互挤压,管片出现大范围的应力集中现象,开启几何大变形后挤压现象更为明显;当管片应力超过混凝土抗拉强度后,混凝土发生开裂,钢筋发挥作用,协同受力,混凝土进行应力重分布,保障了塔架在极限荷载作用下的整体承载力和稳定性。

嵌入式钢管混凝土墩柱-盖梁承插节点抗震性能研究

预制装配桥梁采用工厂化预制、现场拼装的施工方法,具有施工质量高、建设周期短和环境扰动少等优点。为满足预制装配桥梁下部结构的建造需求,结合了超高性能混凝土(ultra high-performance concrete,UHPC),提出一种新型的嵌入式钢管混凝土(concrete-filled steel tube,CFST)墩柱-盖梁承插连接节点。开展1∶3缩尺的拟静力试验,揭示节点的损伤发展和失效模式,探究承插深度对节点抗震性能的影响规律,并基于ABAQUS建立节点的精细化数值分析模型。研究结果表明:1.2倍CFST直径的承插深度可保证损伤发生在节点区域以外,盖梁保持弹性状态,通过分析滞回曲线、承插能力和耗能能力等抗震性能指标,验证了新型节点良好的抗震性能;基于试验结果验证了节点数值分析模型可以合理精度预测节点的整体地震响应和承载能力。研究工作可为预制装配桥梁下部结构在中高烈度区的工程应用提供参考。

空间自由曲面表皮优化设计关键技术研究与应用

昆明空港文化广场项目屋面表皮为空间自由曲面,屋面采用三角形铝板拟合曲面,六块三角形板块交汇于一点。为实现曲面的顺滑过渡,对传统连接节点进行分析优化,采用三维多自由度可调万向铰连接系统作为连接节点,实现了线连接到点连接的转换,规避了因线连接导致的檩条扭曲带来的加工和安装困难,并对万向铰连接系统的强度及挠度采用ABAQUS有限元软件仿真分析。研究结果表明,万向铰连接系统的运用有利于提升空间自由曲面的拟合精度,安装方便,经济性好,可作为异形曲面表皮实施的辅助技术。

预应力自复位节点有限元合理建模方法研究

预应力自复位结构具有良好的自复位性能,能显著降低震后的残余变形。节点的连接形式影响其自复位性能和抗震能力,为推动此类结构优化设计,需要大量研究分析工作和参数化分析,合理的建模方式可以更有效模拟出结构真实的受力情况。系统探讨了预应力自复位节点有限元分析中的核心问题,通过ABAQUS对内置耗能钢筋预应力自复位节点和角钢耗能预应力自复位节点试验数值模拟,得出结论:对于普通钢筋本构,使用滞回模型结果略好于双折线模型,但整体差异较小;降温法和MPC法均可以较好施加预应力,两者方法效果相同;虚筋法可以较好模拟出预应力筋的滑移,节点承载力和滞回曲线吻合度较高,同时工作量较耦合法和弹簧法更小。

全互通立交中下部结构钢盖梁预制拼装技术应用研究

随着全预制拼装技术在桥梁领域的不断应用,对下部结构施工提出了更高的要求。全互通立交结构形式复杂多变,尤其城市环境中下部结构受空间位置等条件限制影响造型各异,采用混凝土结构盖梁无法满足全预制拼装施工技术的要求,且经济性较差。钢盖梁结构形式因其自身重量轻、造型适应性强等优点,在预制拼装下部结构中可以发挥更大的优势。本文以某全互通立交工程为例,对钢盖梁及其与预制混凝土立柱、钢立柱之间的连接节点等进行了详细的介绍,通过该技术的应用大大提高了全互通立交的预制装配化率。

装配式建筑钢结构梁柱节点连接设计研究

为提高梁柱节点连接的荷载能力,以某装配式建筑工程项目为例,开展钢结构梁柱节点连接设计方法的研究。先根据工程项目需求,选择“H”型梁柱全焊节点连接作为装配式建筑钢结构梁柱全焊节点连接形式,然后根据结构形式和受力特点计算节点应力分布,结合钢结构梁柱节点应力集中的部位,计算应力值大小,以此为依据,确定钢结构梁柱节点连接刚度,最后根据建筑物的结构形式、受力特点、材料选择等进行节点连接构造与施工的设计。实验结果表明:设计的方法在实际应用中可以起到提高钢结构梁柱节点连接后荷载值的作用。

高强螺栓快速连接技术在静载试验中的应用

在确定单桩极限承载力方面,单桩竖向抗压静载试验是目前最为准确、可靠的检验方法。工程预制桩的单桩竖向抗压静载试验采用锚桩反力装置时,提出了竹节桩因桩顶无法兰盘,无法通过焊接的方式进行连接的问题。通过对竹节桩的成桩工艺进行研究,采用高强螺栓快速连接技术安全高效地组装完锚桩反力装置,顺利完成了项目的桩基检测任务,达到了很好的技术及经济效果,得到了业主及施工各方的一致好评,对类似的桩基检测项目具有一定的参考价值。

免支撑分块式预制混凝土壁板施工技术研究

为了解决预制装配式混凝土壁板单块重量大、施工时所需支撑多的缺点,以实际工程为背景,设计、施工了一种免支撑分块式预制装配混凝土壁板。壁板接缝处采用UHPC现浇连接段及预埋锚栓干式连接混合作用的节点,达到以下效果:1)在安装阶段,通过预埋螺杆、预埋连接盒的直接连接,可快速提供预制构件安装所需锚固力,降低安装难度;2)在使用阶段,通过超高性能混凝土现浇结合连接的方式提供锚固力,使预制装配式壁板不开裂、渗漏;3)将传统大块壁板分割为较小的块体,降低了单块壁板的重量和体积,便于运输和组装,同时免除了大量的支撑结构,提高了施工效率和质量。

装配式混凝土框剪结构节点消能减震研究

为推进装配式混凝土结构在当前建筑产业调整和转型升级,梁柱连接节点既是其受力核心部位,又是薄弱部位,探索节点消能减损技术是当前研究难点。通过对一栋位于8度区(0.3g)、Ⅱ类场地的装配式框架建筑,将多工况节点消能减震技术应用于装配式混凝土框剪结构,对其进行罕遇地震波作用下的抗震性能仿真分析。结果表明:不同工况消能技术对装配式结构上部节点连接部位减损效果差距显著,装配式混凝土框架建筑节点连接薄弱部位仍是地震损害的关键。可见,对于高烈度地区预制装配式框剪结构设计时,节点连接处需强化耗能设计,提高框架薄弱部位的抗震减损能力。

装配式建筑中梁-墙平面外连接节点承载力研究

目的 为解决困扰梁-墙节点连接的难题,提出一种新型粱-墙平面外连接节点方式——梁靴螺栓连接节点,并对其承载力进行试验研究。方法 根据梁靴的不同锚固长度,制作了3组12个新型粱-墙平面外连接节点试件,并分别进行拉拔和剪切试验,探究不同条件下承载力变化规律。结果 拉拔试验中,随锚固长度的增加,节点的拉拔承载力分别提高了80.12%和122.63%;剪切试验中,随锚固长度的增加,节点的剪切承载力分别提高了40.94%和102.75%。结论 梁靴螺栓连接方式节点能够满足设计要求,并且随着梁靴锚固长度增加,抗拉承载力和抗剪承载力均有提高,极限位移更大,节点的延性也更好。

装配式钢混梁-柱螺栓连接节点力学性能研究

基于装配式钢混梁-柱螺栓连接节点单调加载试验,运用ABAQUS对节点进行数值模拟,通过对不同构造参数的梁-柱节点进行对比,提取荷载-位移曲线,分析螺栓直径、端板厚度、轴压比以及配筋率等参数变化对装配式钢筋混凝土梁-柱螺栓连接节点的影响。结果表明,螺栓直径与端板厚度超过18 mm后,其改变对于节点的力学性能影响较小,单调加载下,增大轴压比会使极限承载力和初始转动能力降低,轴压比取0.4较为适宜;提高配筋率可以使极限承载力和初始转动能力提高,配筋率为1.06%性价比最高,最直接影响节点力学性能的因素是轴压比和配筋率。

角钢连接的装配式异形柱框架边节点抗震性能研究

装配式异形柱混凝土框架是城镇建筑适用的结构形式,采用角钢连接预制梁和柱比现浇节点更方便、环保,节点的力学性能是实现框架结构抗震性能的关键因素,因此研究角钢连接的装配式异形柱框架节点抗震性能十分必要。设计制作了角钢连接的装配式异形柱框架结构边节点足尺模型,通过拟静力试验和数值分析相结合的方法,研究了其破坏机理和力学性能参数,提出了其用于整体结构分析的简化模型。研究表明:角钢连接的装配式异形柱框架边节点与现浇节点有相同的梁铰破坏机制,装配式节点刚度小于现浇节点,而延性和耗能能力略优于现浇节点;装配式框架结构整体内力分析结果与现浇框架不同,应按照半刚性节点框架的内力分析结果确定预制构件的配筋;将螺栓孔灌实的顶底角钢连接的装配式框架节点与现浇节点力学性能几乎相同。

半预制装配式地下车站侧墙底节点抗震性能试验研究

针对半预制装配式地下车站结构,提出一种新型的车站外侧墙与底板连接节点,该节点通过车站单侧半预制墙板与底板伸出的竖向U型钢筋搭接连接来实现侧墙与底板间的内力传递。为研究该节点的抗震性能,结合实际工程设计制作了3个连接区位置各不相同的足尺预制拼装节点试件和1个现浇对比节点试件。以拟静力试验为基础,结合有限元分析,研究了节点的破坏形态、承载能力、滞回性能以及U型筋搭接连接的传力性能。研究表明:U型钢筋的搭接连接能够有效传递钢筋应力;预制拼装节点在其连接区内可能出现U型筋弯弧内部混凝土的压碎破坏以及U型筋弯弧段的断裂破坏,两种破坏形态均始于钢筋与混凝土之间的粘结退化;将U型筋搭接连接区设置于车站侧墙的腋板加强段,可以使预制拼装节点呈现出与现浇节点基本相同的承载能力、破坏形态以及滞回性能;在保证不出现钢筋粘结失效的前提下,设置于腋板加强段之外的U型筋搭接连接区可以有效提高节点的抗剪承载力。

大型公共装配式建筑框架梁柱节点连接方式优化设计

为提升大型公共装配式建筑框架梁柱节点连接的施工质量,针对几种常用的梁柱节点连接方式,提出了相对应的优化设计方法,在提升整体稳定性的同时,降低施工难度,保证施工安全性。实验结果表明,优化后的大型公共装配式建筑框架梁柱节点连接处可承受的最大剪力提升至340 kN,优化幅度约为240%,最小层间位移角小于0.2°,抗形变能力强,整体稳固性较强,具有较好的抗剪能力。

曲线节段预制箱梁连接键受力性能研究

为给曲线节段预制箱梁环氧树脂胶接缝连接键设计提供依据,以位于半径360 m平曲线上的郑州南四环高架桥工程新密立交桥为背景,以连接键的功能需求为目标,建立数值分析模型,采用六自由度的弹性连接单元模拟接缝连接键,研究连接键轴力和剪力沿跨径传递的规律。结果表明:在永久荷载作用下,接缝处各连接键均处于受压状态,从桥墩到跨中逐渐减少;汽车荷载作用下,连接键拉力从桥墩到跨中逐渐减少,而压力则逐渐增加。连接键传递剪力大小顺序为腹板连接键>顶板中部连接键>顶板悬臂端连接键>底板连接键,其中腹板连接键和顶板中部连接键在永久荷载和汽车荷载作用下,传递的剪力分别占总剪力的69.6%~69.7%和49.2%~64.9%。箱梁接缝连接键传递剪力时受平曲线影响显著,设计时应考虑其实际受力需求,以确保可靠传力。

笼模装配整体式混凝土结构技术的工程应用

装配式建筑因具有效率高、质量高、节省工期等优势已成为建筑行业的发展趋势。目前钢筋混凝土装配式结构存在的连接整体性等问题,笼模装配整体式混凝土结构技术提供了一种新的思路,并在某高层建筑项目中成功应用。本文首先简述了笼模装配式混凝土结构技术体系基本原理,并详细介绍了关于结构深化设计、安装施工等技术在实际工程案例中的应用情况,其结果表明,该技术体系力学性能与现浇体系完全一致,工业化程度较高,并且安装简单、快捷,大幅节约工期,具有广阔的应用前景。

预制装配式混凝土电缆沟-工作井连接节点承载力研究

为了研究装配式混凝土电缆沟-工作井连接节点的力学性能,制作了沟体和工作井侧板试件,并对试件进行了单调加载试验,得到了试件的破坏形态、裂缝发展特征、极限承载力、变形和截面应变。此外,在考虑几何大变形、材料非线性和接触非线性条件下,建立了节点的ABAQUS有限元分析模型,并与试验结果进行了对比。结果表明:装配式混凝土电缆沟-工作井连接节点的最终破坏形式为混凝土受拉开裂和螺栓屈服,具有良好的力学性能,承载力和刚度均能满足工程要求;有限元计算结果与试验结果能较好吻合,可为研究装配式混凝土电缆沟的受力性能分析提供参考。