预制混凝土夹心保温墙体GFRP连接件抗剪性能研究

纤维增强材料连接件因导热系数低、耐久性好等特点,在建筑外墙中具有广阔的工程应用前景。然而,纤维增强材料连接件抗剪性能较差,有必要开展采用纤维增强材料连接件的墙板抗剪性能研究。利用Abaqus有限元软件,选择合理的混凝土和连接件本构模型,建立4种不同类型连接件的数值模型。通过与试验结果进行对比,证明所建模型的有效性。随后探讨混凝土等级、连接件数量、连接件布置方式对夹心保温墙板抗剪承载力的影响。研究结果表明,提高混凝土等级能够提高部分夹心保温墙板在破坏阶段的承载力,但提升能力十分有限;连接件水平布置比垂直布置的墙板承载力略高;对于使用棒状及类似形状连接件的夹心保温墙板,增加连接件数量是最直接提高抗剪能力的方式。最后,分析了夹心保温墙板不同的失效模式及其计算方法。

全螺栓装配式钢框架外挂轻质墙板有限元分析

基于一体化轻质保温装饰墙板全螺栓装配式钢框架的抗震性能试验研究,本文采用商业有限元软件ABAQUS对结构进行了精细化非线性有限元分析。研究了结构的滞回性能、结构能力、应力分布以及失效模式等,提出了在柱脚和龙骨间设置加劲肋的改进设计方案,并对诸如顶底L型件水平板和竖向板螺栓数量、加劲肋形式、结构高跨比以及轴压比等关键设计参数进行了拓展分析。结果表明,采用本文有限元建模方法能够精准地模拟试验的滞回性能,极限承载力与试验最大差值为8.86%,模型失效模式及应力分布与试验现象高度吻合;柱脚和龙骨间加劲肋使柱脚内外翼缘协同变形,减小翼缘局部屈曲,避免龙骨连接处焊缝的应力集中,显著提升了结构承载力;通过优化顶底L型件的螺栓数量和加劲肋形式等设计参数,可进一步提升结构能力;实际工程中应合理控制结构高跨比和轴压比,以满足抗震设防要求。

考虑墙板系统影响的钢结构模块化建筑抗倒塌性能

钢结构模块化建筑是一种新兴的建筑结构体系,由多个标准的模块化单元组成,具有施工速度快、质量可控等优点。然而,目前对于模块化钢结构的研究还不够深入,特别是有关其抗倒塌性能的研究较少。通过有限元分析软件ABAQUS研究了钢结构模块化建筑在单个角模块、2个边模块和4个内模块失效时的抗倒塌性能,包括最终变形模式、荷载-位移曲线和节点内力变化等。同时,研究了墙板厚度对结构抗倒塌承载力及倒塌过程中内力重分布的影响。结果表明:3种模块失效工况下,墙板系统对结构抗倒塌承载力的贡献率均在45%~70%之间;当墙板厚度超过某个临界值后,再增加其厚度对抗倒塌贡献率的影响很小。同时,墙板厚度的增加限制了模块间连接节点拉力的发挥,甚至会导致节点内出现压力。

预制混凝土保温外墙板GFRP连接件的拉拔性能研究

GFRP连接件作为连接内外叶钢筋混凝土板和中间保温层的重要部件,是影响墙体结构性能和热工性能的关键因素。利用Abaqus分析软件,采用数值方法,对4种GFRP连接件的拉拔承载力进行了研究,并对比试验结果验证了模型的有效性。之后通过参数化分析研究了混凝土强度等级、连接件锚固深度等因素对GFRP连接件拉拔承载力的影响,数值分析结果表明:GFRP连接件拉拔承载力随着混凝土强度的提高而增大,但当混凝土强度提高到C50时,增长缓慢;最大拉拔承载力随着连接件锚固深度的增加而增大,且随着深度的增加,最大拉拔承载力的增长值越大。最后,结合破坏模式对GFRP连接件拉拔承载力进行了理论分析,结合大多数构件表现出的混凝土劈裂破坏,通过数据回归方法修正了劈裂破坏椎体的形状影响系数β_(h),提高了抗拔承载力公式的精确度。

大型整体壁板加工变形控制技术研究

针对典型大型整体壁板数控加工后变形量高达40mm且无法喷丸校形的问题,采用有限元仿真研究毛坯初始残余应力与零件变形量的相关性,通过改变加工顺序,优化加工过程材料去除策略,有效控制整体壁板的加工变形。结合实际工艺方案,通过合理选择切削参数,即采用小直径刀具径向逐层走刀,切削轨迹由沿宽度方向调整为沿长度方向,减少零件加工变形量。通过实例加工验证了该方法能有效解决大型整体壁板加工变形的问题。

轻钢龙骨组合墙体抗气体消防冲击研究

通过对轻钢龙骨组合墙体立柱受力特性研究,结合有限元计算结果,分析了立柱不同高度、布置间距、布置方式、钢材材质以及型号对应力和变形的影响,得出相同高度的轻钢龙骨组合墙体,立柱壁厚增大、间距减小、钢材强度等级提高、采用对扣或背贴布置均有助于减小立柱应力比,墙体在抗气体消防冲击时,起控制性的因素为立柱挠度,在挠度满足要求时,立柱强度均满足要求。在各类洞口处均应布置加强立柱,用于抵消因开洞导致立柱不连续带来的墙体损伤,小尺寸洞口规格宜统一,大尺寸洞口规格应根据具体情况确定。墙体间隔一定距离设置补强立柱可改善整片墙体使用性能,有效控制破坏范围并向两侧分担墙体变形,提高墙体抗气体消防冲击能力。研究给出工业建筑考虑气体消防时,轻钢龙骨组合墙体通用立柱和加强立柱最大高度选用表,研究成果可用于同类工程实践。

装配式钢结构连接节点的有限元传热计算分析研究

在绿色低碳建设的发展理念下,装配式钢结构建筑技术大力发展。钢结构建筑连接节点构造复杂,金属连接件种类多,所形成的热损失量不易估算。论文基于有限元传热分析方法对钢结构预制混凝土墙板楼板连接节点进行了热工性能模拟计算,详细核算了由钢结构主体形成的结构性热桥以及由金属连接件形成的点热桥所造成的热损失。由于钢制连接件具有多维热传导属性,通过模拟计算结果可见,即使每个部件均采用了较好的断热桥措施,组装后形成的整体构造热损失仍是不可忽视。

冷弯薄壁型钢墙体恢复力模型及房屋地震反应简化分析方法研究

基于10片1∶1冷弯薄壁型钢墙体抗剪滞回性能试验结果,采用SAP2000中多线段塑性Pivot连接单元的滞回规则,进行墙体的恢复力模型及冷弯薄壁型钢房屋的动力非线性简化分析方法研究。研究表明:墙体的骨架曲线可采用退化四线型模型模拟;双柱墙体Pivot模型参数可取α=10、β=0.1,单柱墙体可取α=10、β=0.15;非线性简化分析与试验分析得到的滞回曲线的外包络线基本一致,耗能能力相当,简化方法能较好地模拟墙体的强度、刚度退化和捏缩效应;三层房屋结构简化计算模型的第1、第2阶振型与试验观测一致,频率分别相差11%和2%;模型结构与试验的地震反应分析结果吻合较好,表明简化计算方法可用于冷弯薄壁型钢房屋的弹性和弹塑性地震反应分析。

墙板对火灾下钢柱截面温度分布的影响

在钢结构的抗火设计中 ,必须了解钢构件截面温度随时间的变化。本文对一侧带有墙板的钢柱在火灾下的升温和截面温度分布进行了有限元分析研究 ,通过数据拟合并对比现有计算方法 ,得到了带墙板钢柱截面平均温度和温度分布的简化方法 。

低能耗外围护墙板用轻集料混凝土的制备与性能研究

通过调整轻集料混凝土的配合比,使其满足用作生产低能耗外围护墙板的混凝土的性能要求。进一步结合ABAQUS有限元模拟分析,讨论其模拟值与实测值之间的偏差,进而判定本研究的可行性。结果表明:水胶比在0.29~0.33之间时,适当增加减水剂的掺量可以有效降低混凝土的干密度和导热系数;掺入5%的硅灰,可以增加轻集料混凝土的抗折强度和抗压强度,改善了拌合物的黏聚性和保水性;水胶比和胶骨比对试件各项性能具有综合影响,互相之间具有一定制约作用;当水胶比在0.29~0.30之间,胶骨比在0.55~0.66之间时,试件的干密度、导热系数和抗压强度等性能均较为优异;墙板试件的导热系数模拟值与试验值吻合度较好,对于实现低能耗墙板的设计具有指导性意义。

考虑墙板约束影响的轴心受压钢柱抗火设计方法

本文通过有限元分析,研究了带墙板钢柱在墙板约束作用下的抗火承载力,也考察了钢柱截面温度不均匀分布对钢柱抗火承载力的影响。通过大量的有限元计算和参数分析,推导出了计算带墙板钢柱抗火承载力的简化设计方法。

考虑反复加载时混凝土损伤积累的RC平板及剪力墙的有限元分析模型的开发

反复荷载作用下的混凝土、钢筋的本构模型是评价和分析钢筋混凝土(RC)结构的承载力-变形特性关键,旨在开发适用于反复荷载作用下RC平板、剪力墙的2维非线性有限元分析的材料本构模型,探讨并推出了反复荷载作用下在混凝土的本构模型中考虑混凝土损伤积累的方法;并对RC平板和剪力墙进行了反复加载的2维有限元模拟。分析结果与实验结果的比较表明,采用所建议的考虑损伤积累的2维非线性有限元分析模型由加载至最大承载力前能很好的模拟反复加载时RC平板、剪力墙的非线性特性。

柱板式挡土墙面板后土压力有限元分析

采用三维有限元分析方法对柱板式挡土墙面板后土压力进行数值计算。计算中选用了8结点等参单元,混凝土采用各向同性线弹性本构模型,土体则采用弹塑性模型,其屈服准则采用D-P准则,引入刚塑性接触面模型,以模拟混凝土和土体之间的相互作用。研究表明面板后土压力与经典土压力理论有较大差别,其分布接近一抛物线。根据有限元分析,提出了一个用于柱板式挡土墙面板后土压力计算的修正公式,按此进行工程设计,将更趋经济、合理。

不同间距设置芯柱-纤维石膏速成板组合墙体抗震性能有限元分析

在对不同间距设置芯柱-纤维石膏速成板组合墙体试验研究的基础上,利用ADINA有限元软件建立不同间距灌芯形式组合墙体的三维有限元模型,结合试验结果验证有限元计算模型的合理性,分析组合墙体的变形破坏特征和抗震性能.通过对组合墙体的数值模拟计算,讨论混凝土灌芯情况和墙体高宽比对组合墙体承载力的影响,结果表明:增加钢筋混凝土芯柱的数目可以有效加强组合墙体的抗侧承载力,组合墙体的破坏模式由弯剪破坏向剪切破坏转变;随着高宽比的增大,组合墙体的开裂荷载和极限承载力降低.

带ALC墙板的钢框架结构滞回性能分析

通过对单跨双层两榀纯钢框架和四榀带ALC墙板钢框架在水平静力及反复动力加载的ANSYS模拟,研究了竖排外挂和竖排内嵌ALC墙板对钢框架结构极限承载力、刚度和滞回性能的影响.发现两种连接方式的ALC墙板和钢框架之间连接性能很好,其中内嵌式ALC墙板对于墙体和框架之间共同工作发挥很大作用.通过有限元分析和试验结果比较,发现有限元分析能较好地模拟试验过程,大部分结果与试验结果吻合较好,并对试验结果进行了适当补充,进而提出了一些有益的结论.

装配式预制混凝土墙板竖向承载力试验研究与分析

以全螺栓连接装配式混凝土结构为对象,针对宽度为1200 mm、高为3 m的标准预制混凝土夹芯墙板,对其在竖向轴心和偏心荷载作用下的承载力进行了试验研究和有限元分析。结果表明:试件受轴心和偏心压力时,其极限荷载分别为2426.5、1131.7 kN,且破坏之前几乎没有弹塑性或塑性的发展过程,为典型的脆性破坏。轴压试件混凝土中较大的主拉应力主要分布在试件中水平螺栓孔上下端混凝土的表面、试件两页板中部顶端及两页板之间连接块的上下及外表面,并最终导致混凝土破碎,与试验结果相符。偏压试件受压页板较大主拉应力主要分布在试件中水平螺栓孔周围的混凝土表面及两页板之间连接块的表面,并最终导致混凝土破碎,与试验结果相符。两墙板试件在轴心和偏心荷载作用下极限荷载承载力的试验值与分析结果的比值分别为1.03和0.99,两者吻合良好,验证了有限元建模方法的正确性。水平螺栓孔造成了预制混凝土夹芯墙板的应力重分布和应力集中,导致了墙板的破坏,而两页板之间的混凝土连接块是保证两页板共同工作、提高夹芯墙板承载力的关键。

石化加热炉带壁板钢结构框架柱壁板平面内计算长度研究

加热炉钢结构中壁板在其平面内有一定刚度,提高了钢柱稳定承载力,然而难以用现有规范的计算方法来确定其在壁板平面内的计算长度系数。文章对某实际工程加热炉两端榀框架结构分别建立了带壁板和纯框架的有限元模型进行分析,通过计算得到了框架柱的计算长度系数和结构的侧倾刚度,并建议在石化加热炉钢结构设计中,应考虑壁板对框架柱稳定承载力的有利作用,带壁板框架柱的壁板平面内的计算长度宜采用规范中无侧移框架柱的计算长度取值方法,且认为较为安全。

空间薄壁圆管瞬态温度场有限元分析

利用MARC有限元软件对哈勃太空望远镜太阳能帆板主梁在进出地球阴影过程中温度变化的过程进行了模拟分析,计算得到了帆板主梁升温、降温及一个循环周期内温度随时间的变化规律。结果表明:温度沿管截面呈正弦分布,当升温过程约1000 s时,管截面温度达到稳态,而降温约150 s时,管截面温度也将趋于稳定。

铝单板加强肋布置及受力的分析

背面含有加强肋(用铝焊钉固定在铝单板背面)的铝单板金属幕墙承受垂直于板面的均布荷载时,加强肋的布置及在加强肋固定周围分布着较大的集中应力,显著影响着金属幕墙的承载能力及其加强肋的稳固性。目前国内对于此方面的研究尚不多见,本文利用有限元方法求解加强肋的布置及在加强肋固定周围的最大应力,讨论了加强肋的布置对于铝单板承载能力的影响,为金属幕墙的设计提供理论依据。

等效杆系模型在核心筒分析中的应用

以分析剪力墙结构的等效杆系模型为基础 ,对核心筒进行了线性分析 ;推导了 4种等效杆系模型的统一单刚形式 ,并作出对比 ;对楼板提出简化计算模式 ,保证各筒壁间转角位移协调 ;编制了电算程序 ,算例表明 ,采用墙板单元分析核心筒结构计算量小。