装配式轻钢框架-轻钢骨架轻混凝土墙板结构抗震性能

为研究装配式轻钢框架-轻钢骨架轻混凝土墙板结构抗震性能,对1个足尺轻钢框架结构试件和3个足尺轻钢框架-轻钢骨架轻混凝土墙板结构试件进行了低周反复荷载下的抗震性能试验及理论分析,试件变量包括:2种装配构造,即内嵌式装配墙板、外贴式装配墙板;2种轻钢骨架轻混凝土墙板,即框架式轻钢骨架轻混凝土墙板、桁架式轻钢骨架轻混凝土墙板。研究了各试件的破坏特征和损伤演化过程,分析了结构滞回特性、承载力、变形能力、刚度退化、耗能性能和应变。结果表明:装配式轻钢框架-轻钢骨架轻混凝土墙板结构共同工作性能良好,其水平承载力相比轻钢框架提高了204.7%~210.4%,抗侧刚度提高了257.3%~512.5%,结构变形及耗能能力有显著提高;内嵌墙板的自攻钉连接构造以及外贴墙板的螺栓连接构造传力性能可靠,结构具备2道抗震防线的受力特征;基于简化塑性分析模型以及拉压杆软化桁架模型,对试件承载力进行了计算,计算结果与试验符合较好。

装配式地连墙接缝变形特性研究

为了研究接缝对装配式地连墙变形特性的影响并采取合理的改进措施,采用现场试验的方法将局部现浇地连墙替换为装配式地连墙,并对其实测的变形数据进行了对比分析;在实测数据分析的基础上,通过PLAXIS2D有限元软件模拟分析了不同深度横向接缝对装配式地连墙变形特性的影响规律;通过PLAXIS3D有限元软件对比了现浇墙与装配式地连墙水平方向及竖直方向变形形态,分析了竖向接缝对装配式地连墙变形特性的影响规律;最后,针对实测数据显示出的变形偏大问题,提出了改变冠梁刚度、围檩刚度、墙幅宽度、支撑位置4种改进措施,并通过PLAXIS3D有限元软件进行了验证。结果表明:装配式地连墙的接缝对墙体的刚度存在弱化作用,增大了其变形程度;位于坑底以上的横向接头失效时,墙体水平位移会显著增大,位于坑底以下的横向接头失效时,不会引起墙体水平位移的显著增大;竖向接头会显著减小装配式墙体的整体刚度,使其协同变形能力变差,变形更加难以控制;适当调节支撑位置可有效缓解墙幅间的错动和减小墙体变形。

基于拉压杆模型的装配式混凝土挡墙结构设计方法

为了研究装配式混凝土箱体挡墙结构在水压力和土压力共同作用下的受力机理,提出了一种基于拉压杆模型的装配式混凝土挡墙结构设计方法.以体积和应变能为优化目标,采用Tosca软件对数值模拟得到的主要受力骨架进行拓扑优化.构建拉压杆模型,结合箱体挡墙结构的破坏机理,分析并推导出侧墙受压、临水面挡墙和集束连接受拉3种主要破坏模式的承载力公式.实际工程对比分析结果表明:进行900次模型优化后,优化形态和应变能基本保持不变;基于拉压杆模型的装配式混凝土箱体挡墙结构的承载能力低于规范值和有限元模拟值,但误差均保持在16%范围内,从而验证了该方法的合理性.

自攻钉集块连接混凝土复合剪力墙抗震性能试验

提出了适用于装配式混凝土复合剪力墙结构的自攻钉集块连接构造,为研究自攻钉集块连接混凝土复合剪力墙的抗震性能,设计制作了3个剪跨比为1.39的足尺剪力墙试件,进行了低周反复荷载试验,主要变量包括自攻钉集块连接构造、自攻钉集块与后浇条带组合连接构造以及L形边框构造柱。分析了试件破坏模式、承载力、滞回特性、刚度及退化、变形能力、耗能性能和应变特征等。结果表明:自攻钉集块连接构造装配便捷,受力性能可靠;采用自攻钉集块与后浇条带组合连接构造试件的承载力及刚度相比自攻钉集块连接构造分别提高了8.54%和6.03%;设置L形边框构造柱的试件承载力、刚度及耗能分别提高了67.48%、129.33%和277.93%。自攻钉集块连接复合剪力墙具有良好的抗震性能,满足装配式低层住宅混凝土复合剪力墙结构的抗震设计要求,可用于实际工程。

自攻钉集块连接T形边框混凝土肋格复合墙板抗震性能试验

研发了混凝土框架(桁架)肋格填充发泡混凝土墙板,提出了T形边框与混凝土肋格复合墙板边肋的自攻钉集块连接构造。设计并制作了2个足尺自攻钉集块连接T形边框混凝土肋格复合墙板试件,包括1个十字形框架肋格墙板试件和1个人字形支撑桁架肋格墙板试件。进行了低周反复荷载试验,研究了各试件的破坏状态和滞回特性,分析了不同肋格构造对承载力、刚度、变形能力及耗能性能的影响。结果表明:十字形框架肋格墙板试件主要发生了发泡混凝土填充墙板及硬化砂浆面层的剪切开裂,人字形支撑桁架肋格墙板的破坏特征为混凝土桁架支撑的损伤失效;人字形支撑桁架肋格墙板试件的承载力和初始刚度相比十字形框架肋格墙板试件分别提高了74.3%和69.0%;十字形框架肋格墙板试件则具有较高的变形能力和耗能性能;自攻钉集块连接构造连接性能可靠,保证了T形边框与混凝土肋格复合墙板的协同变形。可为工程设计与施工提供参考。

窄翼缘异形柱-波纹钢板剪力墙体系的抗震性能

针对钢结构住宅凸梁、凸柱和抗侧刚度不足的问题,提出一种新型窄翼缘异形柱-波纹钢板剪力墙体系;通过与传统H形钢柱-平钢板剪力墙体系进行对比,确定内嵌波纹钢板布置方式,采用ABAQUS软件建立所提出体系的有限元模型,对所提出体系的抗震性能进行分析,探讨外部框架截面形式与布置方式、波纹钢板厚度与剪跨比等对所提出体系的抗侧承载力、耗能能力和塑性变形能力的影响。结果表明:所提出的体系具有较大的抗侧承载力和较强的耗能能力、塑性变形能力,极限抗侧承载力为设计值的1.73倍,具备一定的安全储备;横向布置的波纹钢板能有效减小其作用于框架梁柱的荷载;采用十字形异形柱使所提出的体系有更强的塑性变形能力;所提出体系中的异形柱偏肢宜沿剪力墙面内方向布置,内嵌波纹钢板厚度宜取为3~5 mm,剪跨比宜控制在1.25左右。

带有拼缝阻尼器的自复位预制双肢剪力墙的耗能能力研究

为提升自复位预制双肢剪力墙的耗能能力,针对预制双肢剪力墙提出了一种拼缝阻尼器,该阻尼器可适应接缝附近的大变形,帮助结构同时实现自复位和耗能的性能。通过拟静力试验,获得了该阻尼器的滞回曲线,验证了所提阻尼器具备良好的耗能性能;使用Opensees把阻尼器放入预制双肢剪力墙中进行数值分析,发现所提阻尼器在不降低结构原本自复位性能的同时,大大提升了结构的耗能能力。同时,耗能主要由拼缝阻尼器承担,结构自身的耗能和损伤较小,有利于实现结构在震后的快速修复。

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。

全预制框架结构装配式混凝土建筑复合外墙“干式”建造优化研究

目前受传统串行建筑运作模式影响,部分装配式项目依然执行“常规设计+二次拆分”,进而引起拆分的装配单元类型较多或拆分不干净现象,而在承继以上问题的同时,混凝土框架结构复合外墙出现了装配单元与结构体系之间“直接”连接的连接件暴露问题。基于此,以中国西部科技创新港科创基地7号楼(西安交通大学人居环境研究院)为例,首先对设计进行了修正,并建立了预埋龙骨的干式机械连接方式,从而使复合外墙与结构体系的干式连接得以优化与修正。

采用自复位U形连接件的装配式钢框架-复合墙结构性能研究

对于内填RC墙的框架结构,为有效减小结构的损伤,改善结构力学性能,本文研究了一种在框架与墙之间设置开缝并安装耗能连接件,能够耗散能量从而有效地保护主体结构。采用ABAQUS分析了不同类型耗能连接件的内力特性以及节点的受力破坏模式。通过在两侧开缝的密肋复合墙-钢框架结构中设置可滑移连接,实现了节点的耗能作用。研究结构表明:U形连接件水平段长度对连接件极限位移影响较大,可以通过双折线理想弹塑性荷载-位移曲线描述U形连接件在竖向压力与水平剪切作用下的荷载-位移关系。采用耗能连接件的结构在加载前期残余变形小,具有一定的自复位能力,并且能满足结构的大变形要求。通过以上分析,本文基于承载能力极限状态提出了耗能连接件的设计公式。

装配式复合模壳剪力墙体系结构性能分析

装配式复合模壳剪力墙体系是近年来快速发展的一项新技术,可在剪力墙、梁、柱等构件中应用。以实际项目为例,采用三种不同的建模方法,研究模壳剪力墙体系与现浇剪力墙在结构刚度、基底剪力、构件内力等方面的差异,并对模壳剪力墙体系进行大震弹塑性损伤分析。研究结果表明,模壳剪力墙体系的结构性能稍优于现浇剪力墙体系,安全冗余度较好。同时,通过对钢筋混凝土材料自重及周期折减系数等参数的调整,提出合理、可行的模壳剪力墙体系设计方法,为类似项目提供参考。

装配式空心剪力墙结构施工关键技术研究与应用

装配式空心板剪力墙结构作为一种新型装配式结构体系,具有板型尺寸小、重量轻、抗震性能优越、工程造价低的优点,但也存在安装易受扰动、模板加固较难等问题。通过介绍装配式空心剪力墙体系施工特点,依托顺义仁和镇临河村棚户区改造土地开发项目,针对预制空心剪力墙的施工过程研究其关键施工技术,并根据目前施工中常见问题提供了有效的施工质量控制措施与解决方案。

装配式剪力墙结构的低碳设计

确立物化阶段碳排放计算模型,完成基于定额的综合碳排放因子库的建立.以装配式剪力墙结构物化阶段碳排放量最低为目标函数,梁的截面尺寸、墙的厚度、墙的长度、墙混凝土强度为变量,考虑构件强度、建筑条件、位移约束,利用优化软件Lingo建立优化模型并求解构件最优尺寸及混凝土强度.以实际案例验证了该优化方法的可行性,为进一步推动装配式建筑在设计阶段的发展提供了参考.

金属波纹管连接混凝土防撞墙抗撞性能研究

【目的】研究装配式混凝土防撞墙抗撞性能。【方法】设计金属波纹管连接装配式混凝土防撞墙,并对其抗撞性能进行了试验与有限元研究,重点对水平撞击作用下装配式混凝土防撞墙破坏形态、受力全过程以及抗撞性能影响参数进行了分析。分别考虑防撞墙根部连接形式、连接钢筋间距与撞击能量对抗撞性能的影响。【结果】研究结果表明:摆锤撞击作用下,主要在试件背部产生环形并向四周扩展的裂缝,迎撞面撞击位置局部混凝土压碎,根部钢板与底座混凝土脱离;有限元模拟试件的破坏机理、冲击力时程曲线及跨中挠度时程曲线与试验结果基本吻合;随着撞击能量提高,构件冲击力峰值明显升高;增加底部角钢与钢板连接及加密连接钢筋均可有效降低试件跨中挠度。

房建工程装配式建筑结构外挂墙板的施工技术

装配式结构具有多样化应用优势,不仅能解决环境因素影响,还能提高工程施工效率,被广泛应用到建筑工程施工方面。但从目前装配式建筑施工情况来看,其经常受到各种外在因素影响,如环境、地质、人为等,给整个工程施工质量带来严重影响。因此,为了解决上述问题,建筑企业要注重应用外挂墙板施工技术,促进建筑结构线条呈现多样化趋势,让整个造型更加美观。基于此,该文以某装配式施工项目为主要研究对象,分析结构外挂墙板施工技术优势,明确该施工技术的工艺流程,将其应用到房建工程装配式建筑结构施工方面,全面提高施工质量,促进建筑企业实现可持续发展。

上海市机场联络线预制内部结构施工技术研究

为解决单洞双线隧道中全预制内部结构施工难度大、自动化程度低的问题,充分发挥全预制内部结构优势,提高施工效率,推广其应用范围,基于上海市机场联络线工程,详细阐述其全预制内部结构形式,提出适用于包括预制轨下结构和预制中隔墙在内的内部结构施工技术及施工流程,最后通过施工实践,实现单洞双线隧道中预制内部结构同步、自动化施工。结果表明,预制内部结构可实现高效、高精度施工,利用该自动化施工设备有效解决预制构件施工困难问题,该同步、自动化内部结构施工技术取得良好实施效果。

新型震后可修复预制混凝土填充墙板抗震性能研究

为了解决预制混凝土墙板在强震作用下损伤严重、结构功能难以快速恢复的问题,提出了一种带防屈曲耗能杆的柔性连接预制混凝土填充墙板(flexible connected prefabricated concrete wall panel,FCWP)。首先,介绍了新型墙板的概念及工作原理;其次,采用ABAQUS有限元软件对耗能杆及预制混凝土填充墙板进行了有限元模拟;最后,对比分析了FCWP和传统刚性连接预制填充墙板(traditional rigid connected prefabricated wall panels,RCWP)在低周往复荷载下的受力机理及损伤模式。结果表明:RCWP加载初期预制墙板底部出现水平裂缝,墙板右底部出现逐渐向左上部延伸的斜裂缝,随着位移的持续增大,斜裂缝在墙板跨中贯通,结构破坏;FCWP中防屈曲约束耗能杆发挥了优异的耗能能力,预制墙板仅在底部及顶部与耗能杆连接部分出现裂缝,损伤程度较轻。所提新型柔性连接墙板应力及损伤显著低于刚性连接墙板,且损伤主要集中于耗能杆,具有较好的耗能能力和震后可恢复能力。

基于GIOWA算子的夏热冬冷地区装配式钢结构墙体保温优化方案比选

随着建筑节能技术的不断进步,复合墙体保温系统也不断创新,复合墙体保温系统从大的方面来看,可以划分为外墙外保温系统,外墙内保温系统等,为响应国家大力发展建筑业的呼吁,其在实际应用中的适用性需要进一步研究,将优化后的装配式钢结构节能方案与未做保温方案进行适用性综合评价,结果表示对装配式钢结构复合墙体进行节能优化设计很有必要。选择GIOWA算子作为适用性评价建模方法,选定环境影响性、安全防火性、节能性、经济性、市场接受程度和墙体厚度作为外墙适用性综合评价因素,以我国夏热冬冷地区4个典型城市(重庆,徐州,南昌,遵义)为研究对象,进行方案比选,研究其在不同城市的方案适用性。结果表明:重庆地区想要选择降低能耗并且兼具经济性的方案为挤塑聚苯板作为保温材料的方案三,徐州、南昌、遵义地区想要选择降低能耗并且兼具经济性的方案为玻化微珠无机保温板作为保温材料的方案四。

装配式再生细骨料混凝土内隔墙板性能研究

将废弃混凝土回收、破碎、筛分制得再生细骨料,采用再生细骨料替代天然砂制备装配式再生细骨料混凝土内隔墙板,对其抗压强度、干燥收缩、抗弯性能进行测试。结果表明:再生细骨料替代率为20%时,内隔墙板的抗压强度较基准组提高了10%;再生细骨料替代率为10%~20%时的干燥收缩值与基准组接近;再生细骨料替代率≤40%时制备的内墙隔板抗压强度、干燥收缩均符合JG/T 169—2016要求,且吊挂处无裂缝,抗弯破坏荷载为内隔墙板自重的1.5倍以上。采用再生细骨料替代天然砂可以降低内隔墙板的生产成本,也符合低碳的要求。

Wood plastic composites based wood wall’s structure and thermal insulation performance

In order to solve the problem of poor thermal insulation in the current wood-plastic building,two kinds of structural wood wall integrated with wood plastic composite(WPC)are designed,and the thermal insulation performances of the walls are studied.The results show that the WPC integrated wall with frame-shear structure has a good stability,and the excellent performance of the WPC can be fully realized.Wall studs and wall panels are important factors affecting the thermal performance of the walls.Wood plastic materials can meet the thermal performance requirements of the walls.The single-layer frame walls and double-layer frame walls integrated with the WPC both have a good thermal performance.According to‘Design Standard for Energy Efficiency of Public Buildings(GB 50189-2015)’,the heat transfer coefficient of the single-layer frame wall integrated with 20 mm thick WPC wall boards and WPC wall studs is 0.414 W/(m^(2)•K),which can meet the standard of wall thermal levelⅡt and is suitable for cold areas.The heat transfer coefficient of the double-layer frame wall integrated with 50 mm thick WPC wall panel and WPC wall studs is 0.207 W/(m^(2)•K),which can meet the standard of wall thermal levelⅠt and is suitable for severe cold areas.