装配式钢结构梁柱连接节点研究进展

装配式建筑既是建筑现代设计理念、构件生产、现场管理革新的重要途径,也是推行组件化理念和智能化转型的重要举措。结合目前国内装配式钢结构梁柱连接节点研究情况,对可恢复式梁柱节点、方钢管柱-桁架梁、带悬臂梁节点、框架体系装配式节点形式的构造和力学性能进行阐述与总结。研究表明,装配式钢结构梁柱具有良好的承载力、延性和抗震性能,但是目前基于装配式节点构造及各参数的研究主要针对二维平面,一定程度上制约了其应用和发展,后续需对节点在火灾作用下的破坏及损伤时序、三维空间结构中楼板与梁柱节点的连接方式和考虑楼板后整体结构的复位机理与刚度变化历程进行进一步研究,为增加新材料、新工艺的应用,推广至实际工程提供理论依据。

基于损伤因子的T形梁桥横向连接构件损伤识别

近年来,装配式T形梁桥在我国广泛应用,对桥梁易损位置横向连接构件损伤识别成为关注的热点问题.将T形梁桥的横隔梁简化成等刚度桥面板,采用弹簧体系模拟横向连接构件的受力变形,考虑横向连接构件剪力、横向力和翼缘板变形的影响,提出装配式T形梁桥横向连接构件损伤因子的理论计算式.将MATLAB理论计算、ANSYS数值模拟和实验的结果进行对比,验证损伤因子的有效性,并通过7种模拟工况和3种实际工况的对比,发现荷载作用位置越接近损伤横向连接构件,损伤识别的精确度越高.

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。

湿式连接装配式混凝土梁柱子结构连续倒塌的精细数值分析

为研究湿式连接预制装配式混凝土梁柱子结构的抗连续倒塌性能,采用LS-DYNA有限元软件对前期工作中的三个试件建立了精细化有限元模型。混凝土采用实体单元和CSCM材料模型模拟,钢筋采用梁单元和分段线性塑性材料模型模拟。在梁柱节点区1.5倍梁高范围内考虑钢筋和混凝土的粘结滑移,利用LS-DYNA提供的单元失效功能模拟钢筋断裂和混凝土开裂。机械套筒连接模拟时考虑钢筋尺寸缩减,锚固板模拟按等面积法在梁柱节点建模内并利用关键字*CBIS定义接触防止穿透。数值模拟所得的承载力与试验之间的误差不超过15%,各试件的受力行为和破坏模式与试验一致。

装配式混凝土框架混合连接中节点抗震性能模拟

基于框架结构“强节点弱构件”的抗震需求和节点易于实现可靠连接,提出一种新型钢筋混凝土框架装配式混合连接节点形式。考虑梁端刚/柔性两种连接方式,采用有限元软件ABAQUS建立2个新型钢筋混凝土框架装配式混合连接中节点模型和1个现浇对比试件模型,并对其进行水平循环往复荷载下的抗震性能模拟。根据模拟数据整理,对试件滞回性能、节点转动刚度、耗能能力和破坏模式进行对比分析。研究结果表明:装配式混合连接节点采取钢管混凝土实现了节点区混凝土斜压带和钢板斜拉带协同抗剪机理,提高了节点核心区抗剪能力,更好地满足“强节点”的抗震需求;装配式连接节点梁端刚/柔性连接方式均不同程度实现了梁端塑性铰区远离节点区;梁端刚性连接装配式连接节点试件的塑性铰区距离节点区最远,其整体性最好,初始抗弯刚度最大;梁端柔性连接装配式连接节点试件的塑性铰区范围较大,损伤耗能发展持续,而梁端刚性连接试件的塑性铰区相对集中,损伤耗能发展快速充分。

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。

地下工程预制梁钢筋骨架安装与成型技术研究

预制梁钢筋骨架技术可提高地下工程的施工效率和质量,但是也面临着技术标准不统一、设计与制造的一体化、运输和安装、质量控制和监测、经济可行性等多种问题和挑战。在此背景下,本研究以南京市建宁西路过江隧道江南工作井环梁施工项目为依托,介绍了基坑预制环梁钢筋骨架技术,并针对工作井第2~8道环梁开展了相关研究,取得了一系列研究成果,包括超长预制环梁钢筋骨架吊装施工、吊装方案的计算和选择以及拼接标准的制订等,为地下工程预制梁钢筋骨架技术的发展提供了参考。

大跨度悬空连梁叠合预制施工技术研究

为解决高空大跨度悬空连梁施工作业的安全和成本问题,文章结合工程实际情况,对比多种施工工艺形式,提出了将连梁优化为叠合梁,采用悬挑三角支撑防护一体架进行支撑施工研究。实践表明,采用该技术可以有效解决大跨度高空连梁施工难度大、费用高、工期长等问题,创造了较好的经济和社会效益,为类似高空大跨度悬空连梁施工提供了一种新思路。

上海市某装配式减震住宅结构设计

上海市某装配式减震住宅项目位于上海市中心城区,项目大规模采用劲性复合桩,解决工程对施工环境、工期、成本等方面的特殊要求。针对项目超限带来的不利影响,在此项目的高层装配整体式剪力墙住宅中采用减震技术,有效降低了地震作用,提高了结构的抗震性能,达到降低材料用量、方便施工的目的。在与金属连梁阻尼器连接的预制剪力墙暗柱中,纵向钢筋采用新型可调节机械连接套筒进行快速连接,确保连接安全可靠。在预制叠合梁设计中,采用新型干法连接节点,有效提升施工进度。主要对上述劲性复合桩、减震设计以及新型连接等关键技术应用进行了阐述分析。项目是运用绿色低碳技术进行结构设计的有益尝试,可为类似项目提供参考。

装配式建筑预制混凝土构件施工技术研究

文中以某装配式建筑项目为例,对装配式房屋建筑预制混凝土构件施工技术进行分析,验证该技术的有效性。实践表明,不同类型构件的施工效果(承载力、抗弯强度、质量控制性能)均能达到设计要求,可以适应差异化施工实况,可调整幅度均达到0.15 MPa,具有更高的施工效率、更好的材料利用率和更高的构件质量。

新型预制装配式RCS组合框架节点抗震性能

提出一种新型预制装配式钢筋混凝土柱-钢梁(RCS)组合框架节点,阐述了其构造形式与工作机理.为研究其力学性能,设计并制作了一个该类型的足尺试件,对其施加低周反复荷载,观察加载过程中试件的破坏特性,并分析研究该节点的滞回曲线、骨架曲线及应变变化规律.实验结果表明试件的破坏状态为梁端破坏,符合“强柱弱梁”的抗震设计要求,在整个加载过程中节点域柱间的连接焊缝并未发生屈服,上下预制柱表面的混凝土没有裂缝产生.在实验基础上,采用ABAQUS有限元软件建立试件三维模型,并对其进行了变参数分析.结果表明,节点的承载力及刚度均随着箍板厚度的增加而增大,且相较于改变内隔板的厚度,增加箍板厚度能够更有效提高节点的性能.

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。

连梁阻尼器在高层住宅减震中的应用分析研究

文章对位于9度区的高层住宅剪力墙结构,采用一种新型装配式连梁阻尼器进行消能减震分析,分别建立了原结构模型、消能减震非线性计算模型,在有限元软件中对其进行抗震数值模拟分析。在多遇地震下,消能减震模型与原结构模型相比,对楼层剪力和层间位移角均能够有效降低;在罕遇地震下,结构层间位移角小于限值1/120。实际工程案例分析结果表明,使用连梁阻尼器后能够有效提高高层住宅剪力墙结构的抗震能力。

悬臂梁段不同拼接方式下延性节点静力性能分析

为了解决装配式钢结构的抗震问题,提出3种适用于模块化装配式钢框架的带Z字形悬臂梁段拼接的梁柱节点,通过拼接区的滑移或者削弱梁段的塑性变形实现节点良好的延性性能.为减少强震作用对梁柱连接焊缝的破坏,对3种不同的节点提出了各自的抗震设计要求.在对3组试件进行足尺静力试验的基础上,对节点进行了单调加载有限元分析.获得了节点的弯矩-转角曲线以及节点的破坏模式,并和试验结果进行了对比,得到了接触面摩擦力和螺栓拉力的变化规律.通过推导的简化计算公式对节点的初始转动刚度、滑移荷载和屈服荷载进行了计算.结果表明:节点静力加载的破坏模式为靠近拼接区域的悬臂梁下翼缘或者削弱梁段单独或者同时发生较大的局部屈曲变形,节点在破坏前经历了充分的塑性变形,属于延性破坏,3种试件都有良好的延性性能和塑性转动能力.节点简化计算公式得到的结果和试验结果吻合良好.

可修复的装配式钢框架梁柱节点非线性静力分析

提出了一种可修复的装配式钢框架梁柱节点,通过改变翼缘连接盖板的厚度、中间排螺栓间距等参数,将塑性铰转移到连接区,从而利用翼缘连接盖板的变形来消耗地震能量,确保梁柱等主要构件保持在弹性范围内不发生破坏,震后只需更换翼缘连接盖板即可实现节点的快速修复。利用ABAQUS有限元分析软件对5个节点进行了数值模拟研究,获得了节点的承载能力、破坏模式、构件应力等,着重分析了中间排螺栓间距、翼缘连接盖板厚度等参数对节点关键力学性能的影响规律。结果表明:通过合理设计翼缘连接盖板厚度、中间排螺栓间距等相关参数既可保证节点承载能力,又能确保梁柱等主要构件不发生破坏,以实现节点的震后快速修复。

一种新型梁柱装配式刚性节点滞回性能研究

新型梁柱装配式节点通过在悬臂梁与框架梁的上、下翼缘交互处布置拼接板,并预先在钢结构加工厂里通过焊缝完成两侧拼接板与梁的连接,在现场通过螺栓进行固定的一种节点形式。利用有限元软件ABAQUS,考虑材料、几何和接触状态3种非线性对该新型节点进行低周循环加载模拟。设计了4组16个试件,研究螺栓数目、盖板宽度及厚度、悬臂梁段长度等参数对节点滞回性能的影响。研究结果表明,由等强设计法设计的基本试件延性和耗能能力较好,螺栓数量、盖板宽度及厚度、悬臂梁段长度对节点的承载力和延性均有一定影响;根据有限元分析结果,对该新型节点的设计给出了建议：使盖板的横截面积大于梁翼缘横截面积,其比值宜控制在1.05-1.30之间,悬臂梁段长度宜取1.7-2.0倍梁高。

装配式住宅梁柱搭接方法及热桥被动节能技术研究

在传统居住建筑的梁柱搭接方法中,房柱与房梁之间通常采用牛腿衔接,传递来自房梁的荷载。该部分成为上部建筑结构中的薄弱部位,另外,牛腿需要较大的建筑空间,影响建筑外观^([1])。研究一种装配式被动节能的建筑搭接结构,包括房柱、房梁和楼板。通过所提供的装配式节能建筑搭接结构,牛腿与房柱一体成型,通过凹槽、凸起配合+螺栓固定的做法与房梁进行搭接,具有良好的结构稳固性和竖向承载力。同时在建筑热桥处理上也做了深入的研究,在关键节点上做了保温处理,阻断了热桥,具有保温节能的作用。

屈曲约束支撑钢筋混凝土框架结构干式柔性梁柱节点的试验研究

建议了一种由受弯框架与采用梁柱柔性节点的屈曲约束支撑框架并联组成的装配式混凝土双重抗侧力体系,设计并完成了4个装配式梁柱节点试件和1个现浇节点试件的往复加载试验。研究了混凝土楼板、螺栓孔形式等因素对该柔性节点受力性能和破坏模态的影响,并与现浇试件进行了对比。试验结果表明:混凝土楼板对柔性节点刚度及承载力有很大的影响,在设计时不可忽略;螺栓孔形式在结构位移较小时对节点的受力性能没有影响,但当结构位移较大时会影响节点的破坏模式;与现浇节点相比,装配式柔性节点具有很大的变形能力。

装配式钢管混凝土柱–混凝土叠合梁连接节点试验研究

在装配式钢管混凝土结构中,钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁的连接方式较为复杂。首先设计一种钢管混凝土柱–混凝土梁连接节点,可以在工厂预制大部分构件,在现场进行装配,满足装配式施工要求。通过装配式施工制作5个梁柱节点试件,包括3个中间节点和2个端节点试件。对该5个节点试件进行试验研究,其中1个中间节点试件进行单调加载,考察节点的静力承载力与变形性能;其余4个试件进行低周反复加载,根据试验得出节点在低周反复荷载作用下的破坏特征及滞回曲线、延性系数、耗能能力和强度刚度退化规律等。结果表明:试件破坏位置均在叠合梁上,符合强柱弱梁及强节点弱构件的设计原则;叠合梁截面尺寸为200 mm×350 mm的试件滞回曲线较为饱满,没有明显的捏缩现象,延性系数介于3.77与6.60之间,平均等效黏滞阻尼系数为0.222,节点的抗震耗能能力较好;叠合梁截面尺寸为250 mm×450 mm的试件由于叠合梁中部箍筋没有加密,叠合梁发生了剪压破坏,节点耗能能力未得到充分发挥,可以通过加大箍筋加密区的长度提高节点的耗能能力;试件强度退化系数一般均大于0.9,表明强度和刚度退化比较稳定;所有节点试件的倒"T"形连接件钢板均没有屈服,其抗弯和抗剪承载力为钢筋混凝土梁1.3倍的设计,偏于安全。