钢筋混凝土柱-钢梁节点的抗震性能研究

提出了一种新型端板高强螺栓连接的狗骨式削弱钢梁-钢筋混凝土柱节点,通过2个足尺试件的低周反复荷载试验研究了其抗震性能和破坏形态.两组试件的试验结果表明此种节点具有较高的强度和刚度.试件EJ1在钢梁狗骨式削弱区的塑性还没有充分发展前发生了连接破坏,节点耗能能力较差;而试件EJ2由于提高了节点连接质量,在梁端狗骨式削弱区形成塑性铰破坏,节点耗能能力较好,抗震性能优良.建议采取措施提高钢梁和端板的焊接质量,尽量采用工厂焊接来保证钢梁狗骨式削弱作用的实现.

碳纤维套箍约束混凝土的应力--应变关系

介绍了72根碳纤维套箍约束的混凝土圆柱体的轴压试验结果。试验参数包括素混凝土强度、套箍厚度与材料类型。在对试验结果分析的基础上,提出了一个经改进的高强组合材料约束混凝土的本构模型,并对模型的参数进行了分析。

预制装配式圆竹结构房屋的试验与应用

选用我国丰富的毛竹作为结构材料,对圆竹的主要物理力学指标进行了试验与分析.研究结果表明,圆竹的基本力学指标高于TC13级针叶木材,可以作为结构材料使用.设计了几种圆竹构件和结构的金属连接件,基本实现了圆竹构件加工的标准化和施工的预制化.设计了基于墙板模数的圆竹墙体单元,并对2片墙体进行了抗侧力试验,圆竹墙体的抗侧力性能与U型连接件密切相关,抗侧向能力约为同类型轻型木结构墙体的65%.进行了3个圆竹屋架的静载试验,结果表明屋架的极限承载力由变形控制,平均值为12.3kN.根据试验结果和木结构设计规范,设计和建造了一个约50m2的预制装配式圆竹房屋示范建筑,验证了该技术的可行性和适用性.示范建筑已使用3年多,目前状况良好.

高强混凝土柱抗震性能的足尺试验研究及理论分析

利用一套简单可靠的加载装置 ,对 6根 5 1 0mm× 5 1 0mm的高强混凝土柱足尺试件进行了固定轴力下的水平往复加载试验 .试验参数为塑性铰区的箍筋间隔、强度及轴压比等 .将试验结果与理论计算结果进行了对比 .研究表明高强混凝土柱的抗震延性受轴压比及配箍率影响较大 ,而现行的美国混凝土设计规范ACI3 1 8— 99抗震规范的箍筋设计公式对轴压比的影响考虑不足 .

现代竹结构技术在人行天桥中的研究与应用

提出了一种以胶合竹板为基本材料的现代竹结构人行桥梁,并通过3根足尺试件的试验,研究了短薄胶合竹板制成长梁的成型工艺和构件的力学性能.试验显示竹梁的破坏是由受压区竹材分层导致对接头错位引起的,FRP增强层对竹梁的强度有所提高.试验结果表明,采用短板拼接、整体胶合成型的大尺寸竹梁刚度和承载力均能满足人行桥建设的要求.根据试验和分析结果,作者们采用预制装配方式建造了一座现代竹结构人行天桥,并在建造中对竹结构人行桥采取了整体防水处理.该桥经过一年多的使用,主体结构正常.

钢纤维活性粉末混凝土动态层裂强度试验研究

采用φ74变截面Split Hopkinson Pressure Bar (SHPB)对φ70×500的3种钢纤维(钢棉、镀铜钢纤维、端钩钢纤维)种类及5种配比的活性粉末混凝土(RPC),进行同一种应变率下动态层裂强度的实验测试.实验数据处理,利用试样上测得的加载压缩波,直接计算绘出靠近自由端面处最大拉伸应力的位置峰值梯度曲线.综合其静态拉伸强度,发现相同体积含量的3种钢纤维中,镀铜钢纤维对结构体层裂强度的加强最为明显.另外得出镀铜钢纤维与端钩钢纤维添加体积含量最优配比均为4%.

桥梁结构远程协同拟动力试验平台开发

基于网络化结构实验室NetSLab系统的通讯功能,开发了梁式桥结构远程协同拟动力试验平台.该平台由控制中心、真实试验机、虚拟试验机3个模块组成.控制中心组织整个试验流程,协调数据通信,并进行整体结构数值分析;真实试验机和虚拟试验机分别采用试验设备和数值模拟来获取试验和计算子结构的恢复力.真实试验机和MTS液压伺服系统之间的通讯采用湖南大学开发的标准ActiveX控件,用于位移指令的发送和试验反馈数据的采集.通过网络通讯速度测试和网络环境调查,结合拟动力试验的特征,建立了可靠的远程协同试验通讯事务处理框架.利用开发的试验平台进行了一系列桥梁结构的远程虚拟协同拟动力试验,验证了该远程混合试验平台的可行性.

大尺寸CFRP约束混凝土方柱落锤动态冲击试验研究

采用FRP增强的混凝土柱在使用过程中,可能受到轴向冲击荷载作用,但目前这方面的研究基本处于空白.通过对7组21个大尺寸CFRP约束混凝土方柱进行落锤轴向冲击试验,研究倒角半径r对约束柱抗冲击性能的影响.试验获取了锤头冲击力时程曲线、压缩变形时程曲线、FRP表面关键点的应变时程曲线和整个破坏过程的高速影像等信息.试验结果表明,CFRP约束混凝土方柱的破坏是由试件中部倒角位置处的CFRP被拉断所导致的,试件的破坏现象与倒角半径r有关;倒角半径r对约束柱的冲击性能有显著影响,r越大,冲击应力峰值和能量密度也越大;CFRP约束混凝土方柱的动力增大系数（DIF）随倒角半径比r.的增大而减小,基本成线性关系,在1.23-1.82之间.

螺栓连接钢-混凝土组合结构的开发

1994年的Northridge地震和1996年的Kobe地震带给人们的最为惨痛的教训之一就是现代钢结构焊接抗弯节点的开裂和脆性破坏。由此引发的研究所获得的成果导致了设计方法的改进。研究表明,为了改善地震多发地区刚性框架房屋的设计和施工,可以采用钢-混组合抗弯框架体系。由于钢筋混凝土的存在和组合抗弯框架刚度高的特点,内置有型钢的组合节点的变形需求比起纯钢抗弯框架节点来要小得多。而且组合梁-柱节点有着更为顺畅的传力机制和较小的应力集中。因此,组合刚框架的开发可为结构设计和施工提供了许多新的优良的结构体系。为了在保证优良的抗震性能的同时改善可施工性,本文作者设想了几种创新性的组合节点构造,并将对这几种节点构造展开研究。本文描述了作者提出的设计方法以及对试件的分析结果。

紫竹院公园竹框架房屋生命周期分析

为研究不同结构体系建筑物对环境负荷的影响,以1 m2的相同布置的混凝土结构、钢结构、砌体结构及竹结构建筑为研究对象,采用全生命周期法量化分析了原材料的获取、建筑材料的运输、建筑构件的生产、建筑物的施工等阶段的能耗和主要污染物排放。结果表明:建筑物产生的环境污染主要来自于建材的运输和生产阶段,主要表现为电力和汽油消耗以及排放了大量的温室气体。竹结构房屋是最适合人居的绿色住宅。

蔡伦竹海胶合竹结构住宅施工关键技术

建筑业的发展通常都是以消耗大量的不可再生资源且造成极其沉重的环境负面影响为代价的。为应对全球气候的不断恶化,发展绿色建筑变得势在必行。因此,我们提出了利用国内丰富的竹材资源开发节能环保型的胶合竹结构体系。竹结构房屋具有成本低廉、构造简单,抗震性能优异等优点。结合蔡伦竹海胶合竹结构住宅工程,并对其关键技术及施工措施进行了深入探讨,为今后的类似工程施工提供一个有利的参考。

北京市紫竹院公园竹结构茶楼结构设计

作为一种传统的建筑材料,竹材在我国有着非常广泛的用途。与其他结构体系相比,造价低廉、抗震性能优异、绿色环保的胶合竹结构房屋非常适合在地震区使用。但此种结构体系在我国属于一种新兴的结构形式,缺乏结构设计的规范和经验,这严重限制其在更大范围的推广应用。结合紫竹院公园竹结构茶楼工程项目,介绍了茶楼的施工概况、结构地震作用计算、抗侧力系统设计、连接计算及抗震构造措施等。本工程的设计方法可作为同类型结构设计的参考,最后给出相关建议和展望。

结构柱地震荷载模拟试验的方法研究

简要回顾了国内外有关结构柱抗震研究中所采用的地震荷载模拟加载方法。以加载方法的原理为依据可以将单体结构柱单元的地震模拟试验装置可以分成竖向悬臂梁式,简支梁,以及反弯双曲式、即所谓"建研式"三种。进行水平加载的同时轴向力的加载方法可以分为做动器直接加载,后张法加载,以及通过滑动垫层加载等。传统的轴向加载方法的共通问题是实际施加的侧向力必须根据轴力的施加方法而进行修正。在大比例结构柱子的试验时以及动力加载或变动轴力加载时,问题更为复杂。本文介绍了第一作者发明的新型加载装置,简称MUST(Multiple Usage Structures Tester)。与既往加载系统比较,MUST能实现侧向力加载和轴向力加载分离,可直接测得施加至试验柱的侧向荷载和轴向荷载。

现代竹结构人行天桥的研发和建造

提出了一种以胶合竹板为基本材料的现代竹结构人行桥梁,并通过3根足尺试件试验,研究了胶合竹板制成长梁的成型工艺和构件的力学性能。试验显示,竹梁的破坏是由受压区竹材分层导致对接头错位引起的,CFRP增强层对竹梁的强度有所提高,采用短板拼接、整体胶合成型的大尺寸竹梁的刚度和承载力均能满足人行天桥建设的要求。根据试验和分析结果,研究者采用预制装配方式建造了一座现代竹结构人行天桥,并在建造中对竹结构人行桥采取了整体防水处理。该桥经过两年多的使用,主体结构正常。

胶合竹-混凝土复合式凹槽连接性能的试验研究

组合界面剪力连接件的选择和性能是决定胶合竹-混凝土组合梁性能的关键因素。设计一种胶合竹梁与混凝土板的复合式凹槽连接方式,进行15组植筋锚固抗拔试验和3组剪切-滑移试验,测量植筋锚固承载力、荷载-滑移曲线、抗滑刚度等主要力学指标。研究表明:液体胶黏剂对格鲁斑的渗透性更好,植筋锚固强度也更高,但植入的螺杆存在一个最优直径,且其锚固力的标准化强度基本不随植入深度变化;抵承面是否设置倾角,对胶合竹-混凝土组合试件的抗滑移性能无实质性影响,胶合竹-混凝土组合梁无需设置倾角;在胶合竹梁侧面打钉,可以有效防止组合试件的分层开裂,并显著提高承载力;与同类型胶合木-混凝土组合梁比较,采用复合式凹槽连接的胶合竹-混凝土组合试件,在延性得到提高的同时,具有较高的抗滑移性能,但破坏模式具有其自身特点,需要进一步的研究。

圆竹装配式房屋的试验研究和实践

圆竹材因其特殊的外形和结构性不适应建筑工程的要求,因而在建筑结构领域内的研究和应用基本上处于空白状态。以我国丰富的毛竹作为结构材料,对其进行大量的材性试验和分析。研究结果表明,经过合理选材,圆竹的基本力学指标高于TC13级针叶木材,可以作为结构材料使用。通过设计的几种圆竹构件和结构的金属连接件,基本实现了圆竹构件加工的标准化和施工的预制化。对2个圆竹墙体进行抗侧力试验,圆竹墙体的抗侧向承载能力约为同类型轻型木结构墙体的65%。对3个圆竹屋架进行了静载试验,屋架的极限承载力由变形控制,平均值为12.3 k N。根据试验结果和GB/T 50329—2002《木结构设计规范》,设计和建造了一个约50 m2的圆竹预制房屋示范建筑,验证了圆竹预制房屋技术的可行性和适用性。

格鲁斑胶合竹耐候性能的试验研究

格鲁斑胶合竹(Glu Bam)是一种新型竹质工程材料,在使用环境中的耐久性对竹结构建筑的安全性有重要影响,但目前这方面的研究还处于空白。为此提出了一种适用于Glu Bam材料耐候性研究的人工气候加速老化试验方法及设备,并对Glu Bam经历不同等效老化时间后的变形和基本力学性能进行试验和分析。研究结果表明:干湿循环导致Glu Bam老化后厚度显著增大,产生不同程度的分层开裂,是其基本力学性能降低的主要原因。所有的力学指标都随老化时间的增加而单调下降,且内结合强度对老化时间最为敏感。基于老化影响因子β、内结合强度相关系数η和厚度变化相关系数θ,提出了一种基于厚度测试的Glu Bam老化后的力学性能评估方法,但这种方法的准确性还需要进行大量试验。对于直接暴露于干湿循环环境中的Glu Bam,需要采取必要的防护措施,这方面需要进行专门研究。

现代竹结构的研究现状和展望

现代竹结构是一种新型的结构体系,相比于钢结构和混凝土结构体系,其最大的不同在于采用天然竹材为原材料,与北美等工业化国家和地区广泛使用的木结构类似,更加低碳、环保。现代竹结构主要采用现代胶合技术使空心圆竹成为基于竹纤维的复合材料,从而适合采用类似现代木结构的设计和施工方法,且材料和结构性能可以通过现代试验方法进行检测验证。国内外不少研究者在现代竹结构的研究方面做了比较系统的工作,现代竹结构作为一种新型结构体系的轮廓逐渐显现。通过分析该体系的发展过程,总结相关研究内容,对现在竹结构体系在装配式活动板房、轻型竹结构房屋、大空间框架体系和桥梁方面的应用实例进行介绍,并对现代竹结构的发展现状及其优缺点进行分析和总结。现代竹结构的发展进展表明现代竹结构体系在土木工程这一领域将大有可为。

竹结构屋架试验研究与工程应用

竹结构屋架具有成本低廉、施工速度快、坚固耐用、设计灵活等优点,可以广泛用于商业和学校等公共建筑以及住宅建筑的屋盖和楼盖设计。截至目前,对于竹结构房屋的系统研究仍然还是处于起步阶段,尤其是对竹屋架的性能研究更是空白。对六榀5 m和6 m跨度的竹结构屋架进行检验性试验和全跨破坏性试验,通过试验了解这两种屋架的荷载-变形关系以及破坏形式,并分析影响其承载力的一些主要因素。

典型胶合竹剪切强度试验研究

针对4∶1典型纤维配比的格鲁斑胶合竹材进行面内剪切与面外剪切试验,通过研究相关的规范和结合材料本身的特性以及参考《木材物理力学试验方法》、ASTM D 143-94《木材无疵小试件的试验方法》等制定了剪切试验的夹具与试验方法,并得到面内剪切与面外剪切的强度平均值,同时利用统计学相关知识对剪切试验数据进行分析,发现:Weibull分布能较好地描述面外剪切的分布规律,正态分布能较好地满足面内剪切的分布特点。试验结果表明:加载方式与纤维的排列对格鲁斑胶合竹材的剪切强度影响较大。通过与其他几种常见建筑材料比较,表明格鲁斑胶合竹材能够满足剪切强度的要求。