框架体系中钢构件设计与施工探讨

框架结构是由梁、板等水平构件与柱通过刚性节点连接而组成的矩形网格承重结构.在混凝土框架结构中,由于目前没有钢筋细部节点的统一做法,设计时容易出现节点钢筋配筋率过大或者钢筋锚固不足等现象,给施工带来很大不便,本文结合工程实例,对工程中钢筋节点的设计与施工进行了探讨,有利于今后钢筋的节点设计和施工.     

柱钢管不直通的新型钢管混凝土柱-梁节点(I)——轴压下采用钢筋网加强钢管不直通的节点区的性能

提出一种全新的钢管混凝土柱 -梁节点形式 .其主要特点是 :采用柱钢管在梁柱节点区不直通、梁纵筋或型钢在节点区连续直通的连接构造形式 ,柱钢管在节点区不连续而导致其轴向承载力的下降通过采用环梁加大节点区截面并配置水平钢筋网或环形钢筋来加强 .通过试验结果证明了采用水平钢筋网加强的这种新型节点的可行性 ,并对节点区的加强水平钢筋网的受力特点进行了讨论     

新型钢管混凝土节点的非线性有限元分析

提出一种新型钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁的节点形式,在节点区中断外钢管,加设芯钢管,使钢筋混凝土梁中的钢筋在节点直通、节点与所连接构件的混凝土成为一体,解决梁的内力在节点传递的问题。为验证新型节点的合理性和可行性,在合理选择材料本构关系、破坏准则的基础上,采用通用有限元工具ANSYS,建立一个三维有限元模型,对芯钢管中柱节点模型的外钢管应力、芯钢管应力、混凝土应力、节点区裂缝进行了分析。结果表明,有限元分析结果与模型试验结果吻合良好,节点的承载力大于被其连接的构件的承载力,满足"强节点、弱构件"的抗震设计原则,证实了新型节点的合理性和可行性。     

平面梁单元的非节点连接方法

为了在平面梁单元范畴内解决钢筋混凝土结构的建模问题,将钢筋与混凝土视为不同的单元,在分析平面梁单元内任一点位移的基础上,根据位移协调条件,利用虚功原理建立了钢筋单元与混凝土单元不需要通过节点连接的非节点连接方法.该方法能够比较方便地模拟工程结构中构件含加劲材料、构件截面在不同阶段变化等复杂组合和连接问题.算例考察了钢筋混凝土梁的位移和加固问题,验证了方法的可行性,演示了在使用上的便利.     

影响钢筋混凝土框架结构安全性的主要因素分析

影响既有混凝土框架结构安全性的因素有很多,如结构构件的承载能力(包括梁、板、柱、基础)、结构构件使用历史情况与环境、变形(构件挠度与位移、层间位移和顶点位移)、构件外观(混凝土裂缝开展情况、钢筋锈蚀情况等)、构造与连接、地基基础、整体性能等方面。在实际的既有混凝土框架结构安全性鉴定工作中,我们可以通过实地调研、详细调查和现场检测获得所需的数据和资料,通过工程实践经验以及分析比较,确定影响待评价对象的各个因素。本文就以现行鉴定标准中的规定对影响混凝土框架结构安全性的各个因素进行分析说明并尝试确定其评定等级标准。     

新型方钢管混凝土柱与混凝土梁的节点破坏机理

结合我国现行钢管混凝土柱在实际工程中的应用状况,提出了用于方钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁框架结构的新型连接节点形式非穿心暗钢牛腿方钢管混凝土柱与混凝土梁节点,采用了X型加载试验方案,制作了1∶3的试验模型,进行了低周反复荷载作用下的试验研究,得到了相关的钢筋应力应变发展规律和相应的滞回曲线,通过对试验结果节点破坏的机理分析,提出了进一步的改进措施.试验研究结果表明,这种节点具有可靠的受力性能,与常规的连接方式相比相对简捷而可靠.     

新型装配整体式梁板节点受力性能试验研究

为解决现在预制装配式混凝土结构中叠合楼板技术中存在的成本过高、节点连接处受力薄弱、整体性差等问题,提出一种刚接全边界整体预制楼板,并采用环氧树脂涂抹连接处的新型装配整体式梁板节点。针对本文提出的一种新型装配整体式梁板节点悬臂端进行单调静力加载试验,记录了其受力变化过程和破坏特征,获取各梁板节点试件的承载能力、荷载-受拉面筋应变曲线等力学性能。试验结果表明：未经过接缝处理的装配式梁板节点构件表现为弯剪破坏和沿叠合面剪切破坏,而采用本文中涂抹环氧树脂进行连接处理的装配整体式梁板节点试件则表现为受弯破坏。此外,进过接缝处理的装配式梁板节点试件具有较高承载力。这说明,采用本文中涂抹环氧树脂进行连接处理的装配整体式梁板节点试件可以使新旧混凝土更好地形成一个整体而工作。     

钢筋工程设计及施工缺陷分析

钢筋混凝土工程包括钢筋、模板、混凝土三部分,而钢筋工程的设计及施工优劣直接影响混凝土结构的质量。通过对钢筋工程在结构主次梁的连接、框架柱与梁及剪力墙的连接、梁与板的连接、柱子纵向钢筋的加工、现浇板负筋的绑扎等部位的设计及施工缺陷分析,提出了相应的解决对策,供设计和施工人员参考。     

中欧抗震设计规范关于“强柱弱梁”设计比较

通过5·12汶川大地震的震后房屋震害调查发现,多层钢筋混凝土框架结构的框架柱比梁更易遭到破坏,出现了非设计预期的柱铰破坏机制.从抗震设防目标、地震作用水准、结构分析模型、构件抗震计算与构造措施等多角度出发,对比分析了我国抗震设计规范GB 50011—2001和欧洲抗震规范EN 1998-1在实现强柱弱梁上的差异.研究表明,保证抗震等级为一至三级的梁、柱局部延性的构造措施不足,以及对于楼板对梁刚度和承载力的贡献考虑不充分是造成地震中钢筋混凝土框架结构柱铰破坏的主要原因.     

新型预应力装配整体式混凝土框架施工的研究

本文所研究的新型预应力梁柱连接形式一非对称混合连接(简称UNSH连接)主要应用于装配式混凝土框架结构,一方面采用后张有粘结预应力筋将预制梁、柱拼装在一起,另一方面在梁叠合层现浇混凝土内设置连续普通钢筋。预应力筋在设防烈度地震作用下保持弹性.结构塑性变形主要产生在梁柱接缝。后张直线预应力筋既起连接预制构件的作用,又起到承受梁端弯矩的作用,还能在结构变形时产生恢复力;而普通钢筋除了提供梁截面抗弯以外,还在地震作用下通过反复拉压屈服耗散能量。UNSH连接体系施工方便快捷,抗震性能理想,有利于实现梁铰耗能机制,结构恢复性能优越,残余变形小。地震作用下节点核心区破坏极小,损伤主要集中于梁柱连接,易于评估和维修。     

钢梁的整体稳定分析

钢结构设计中保证结构和构件的稳定性尤为重要.梁是结构的主要构件,梁的整体失稳可能导致整个结构丧失承载能力.文章主要分析了荷载的形式和作用位置、梁的截面形式、支承条件、侧向支撑及次梁对主梁的约束程度对梁发生整体失稳的影响,并提出了提高梁整体稳定性的措施.     

基于拓扑优化的钢筋混凝土复杂受力构件配筋设计

为了得到适用于复杂受力构件的配筋设计,研究其最优拓扑钢筋布置,将遗传演化结构优化应用于钢筋分离式模型得到的最优拓扑钢筋,提出一种新的复杂受力构件配筋设计方法。首先,通过分解、连接、归并设计等简化措施对拓扑解中的钢筋进行简化设计,得到施工可操作性大幅提高的初步配筋图,再进行局部补强以满足现行规范的构造要求,得到最终配筋设计图。运用提出的方法对5种不同类型的复杂受力构件进行了配筋设计,并在双侧开孔深梁的算例中,与弹性应力法及经验法进行钢筋利用率、力学性能等比较。研究结果表明:钢筋分离模型遗传演化结构优化可以直观地构造出钢筋混凝土复杂受力构件的钢筋布置方案,但该方案的施工可操作性不高,且其忽视构造要求,导致弹塑性内力重分布后安全保障缺失;简化设计结果能直观地得出钢筋具体布置情况,钢筋简化明确、布置规整;斜向钢筋较大幅度地被简化,施工可操作性增强,并添加必要的满足规范要求的构造钢筋,配筋设计结果更趋完善;双侧开孔深梁的算例中,按照简化设计方法对最优拓扑钢筋进行简化设计,增加7.74%的钢筋用量后得到初步配筋图,添加26.19%的构造钢筋用量后可以得到简化设计方法设计的最终配筋图,与弹性应力设计法和经验设计方法相比,最终配筋图分别节省了16.24%和35.35%以上的用钢量;经大量不同类型的复杂受力构件算例证实,该新方法不仅有着良好的普遍性、稳定性与可行性,且与当前设计方法相比,有着较高的经济性,能够为复杂受力构件的配筋设计提供参考。     

基于ABAQUS纤维梁的钢筋混凝土材料模型二次开发

目的研究ABAQUS纤维梁钢筋混凝土材料本构模型,以解决软件中缺乏可用的三维梁单元约束混凝土材料模型及软件自带金属塑性材料模型无法考虑加卸载过程中刚度退化等问题.方法采用FORTRAN语言,基于经典混凝土和钢筋单轴材料本构模型,开发用于显式模块的钢筋混凝土梁单元材料子程序.首先,通过对钢筋的变幅值拉伸试验和素混凝土柱往复拉、压过程的模拟对子程序的有效性进行了初步验证;其次,分别采用不同的材料本构模型对钢筋混凝土梁、柱拟静力试验进行数值仿真,验证子程序用于构件分析的准确性和有效性;最后,以一个12层方钢管混凝土平面框架结构为例,分别建立二维和三维有限元模型,并进行地震作用下动力弹塑性时程分析.结果钢筋混凝土梁、柱试验的数值模拟结果与试验结果吻合良好,对比误差均小于4%,对钢管混凝土平面框架结构弹塑性地震反应分析结果也较为理想.结论采用不同钢筋加载规则得到的构件荷载-位移骨架曲线大致相同,但滞回捏拢行为有显著改变.与ABAQUS自带材料本构模型相比,笔者所开发的材料子程序可以更好地反映循环荷载作用下钢筋混凝土构件及结构的力学特性,可用于构件及结构的非线性分析.     

钢筋混凝土梁板结构加固设计

当梁板结构构件由于挠度偏大，裂缝宽度过宽、过长，钢筋严重锈蚀，受压区砼压碎等情况时，需要加固。本文介绍了钢筋混凝土结构加固的原则及结构加固的一些常用方法，并据此分析了增大截面加固法的受力特征、一般的构造处理及钢筋应力的控制。     

对竖向非规则框架设计的思考

结合工程设计实践,分析单榀钢筋混凝土竖向非规则框架的受力机理：传力路线长,受力构件多;刚度变化：水平刚度沿着高度方向有突变,应力集中现象严重;变形特点：各柱的竖向变形差异较大,必须考虑对结构整体内力的计算影响;抗震设防要求：采用强柱弱梁设计,形成延性结构。通过与规则框架的比较,提出竖向非规则框架属于抗震不利的结构形式,实际问题的处理应从结构布置、内力与配筋计算、构造措施等方面加以综合考虑。     

高层剪力墙住宅转角窗设计

本文通过分析高层剪力墙角部开洞所引起的结构整体效应变化,提出了角部构件(转角过梁、斜拉暗梁、角部楼板、剪力墙端约束边缘构件等)的计算方法及构造措施。     

钢筋混凝土伸臂梁构造筋的探讨

在我们工程设计中无论是怎样的结构形式.悬挑构件是不可缺少的.而现行规范对钢筋混凝土仲臂当梁未加明确规定.导致在工程设计中经常出现同题.一些设计人员又过于保守.使得钢筋繁多,施工困难并给工程造成不必要的浪费.如果悬挑构件处理不好.使得整个工程的安全性留下隐患.为使工程既安全牢幸又不影响结构的使用功能.结合设计中常遇见的同意,对钢筋混凝土仲臂梁的构造筋做进一步探讨.     

连续梁桥纵桥向防落梁装置结构模式对比研究

目前国内所采用的防落梁装置一般是作为构造措施,没有经过计算和设计,在地震作用下很难起到真正的防落梁效果.对于防落梁装置的结构模式,日本经常采用直接连接梁体的连梁装置,而美国则采用墩梁连接的限位装置.通过非线性时程方法对连续梁桥防落梁装置的两种结构模式进行了对比研究,分析了两联连续梁桥不同周期比和碰撞对连续梁桥防落梁装置结构模式的影响,结果表明:连续梁桥应采用墩梁连接的限位装置模式来设计防落梁装置.     

斜向加腋梁结构在工业厂房抽柱框架中的应用

通过工程实例计算比较 ,论述了在工业厂房抽柱框架中应用斜向加腋梁构件的应用特点及斜向加腋梁框架结构的设计要点 .提出了斜向加腋梁结构的具体构造要求及节点详图     

论框架结构建筑的钢筋工程

框架结构建筑所以能提高多层、高层建筑物的抗震能力、坚固性和使用寿命,主要是依靠混凝土浇筑施工中的钢筋工程。梁、板柱的整体结构的一体性,钢筋相互穿过,加之与梁、板、柱接触的砌筑体内甩出的拉结钢筋与其有效地拉结锚固,提高了承受较大的塑性变形能力。但在施工中,也会有因梁、板、柱钢筋穿插排列不合理,主筋位置不准确。锚固钢筋长度不足,钢筋搭接位置错误等,造成工程质量隐患,尤其主层框架结构,钢筋施工更应该加以注意。