装配式剪力墙竖向焊接节点抗剪性能

为了对装配式剪力墙结构节点干式连接方案进行研究,在已有研究成果新型预制复合墙板体系的基础上提出了采用焊接连接的装配式剪力墙干式节点方案,并通过两批共5个焊接节点试件的单调静力加载试验来考察竖向节点的抗剪性能和变形能力.试验表明,节点试件具有较好的抗剪性能和变形能力;试件破坏始于节点周围区混凝土出现裂缝,终于连接钢板和锚筋剪断致使节点试件失去承载能力.在此基础上通过ABAQUS有限元分析软件对节点试件受力过程进行了模拟,并对各种材料参数进行了详细比较和分析.通过比较可知该类节点抗剪性能和变形能力主要由连接钢板、锚筋抗剪承载力和节点周围区混凝土抗压承载力决定,纵筋、箍筋、预埋钢板等材料参数变化对节点试件影响不大.最终,得到了竖向节点焊接连接方案可用于装配式剪力墙结构节点连接之中的结论.     

钢板组合剪力墙结构体系应用于高层装配式住宅的研究

钢板组合剪力墙由两侧外包钢板和中间内填混凝土组合而成并共同工作的剪力墙.因其具有较高的承载力和良好的延性,目前在超高层建筑中已得到应用,但在高层钢结构住宅中仍未得到应用.本论述提出一种竖向抗侧力构件全部采用钢板组合剪力墙的新型结构体系——钢板组合剪力墙结构体系,并对一栋采用这种结构体系的高层钢结构住宅楼进行分析计算,根据计算结果对这种结构体系的抗震性能、经济性进行评价,并对钢板组合剪力墙结构体系应用于高层装配式钢结构住宅的适用性做出评价.     

基于OpenSees的预制开洞内嵌钢板装配式剪力墙抗震性能分析

针对装配式剪力墙结构中预制内墙构件存在的自重大、构件本身刚度大及由此带来的构件运输吊装压力大、节点连接要求高等问题,本文通过引入钢板剪力墙耗能部件的概念,开发出一种新型装配式剪力墙构件:预制开洞内嵌钢板装配式剪力墙.通过有限元分析程序Open Sees研究了该构件的滞回耗能能力,探讨影响其抗震性能的参数.分析表明,低剪跨比的剪力墙墙体开洞并在洞口内嵌薄钢板处理之后,结构的延性和滞回耗能相对于普通剪力墙有较大的提高,同时承载力同比降低幅度小于15%;内嵌钢板高厚比、墙体开洞口尺寸对该新型剪力墙构件抗震性能具有较大的影响;为使周边墙肢与内嵌钢板刚度匹配更好发挥钢板耗能能力,建议钢板高厚比不小于150;周边墙肢连梁设计成为壁式框架体系能提早发挥内嵌钢板的屈曲后拉力场,增加结构的耗能能力.     

干节点PPC连续梁力学性能试验及有限元研究

目的研究预制装配式混凝土连续梁的力学性能,探索连续梁新型节点力学性能.方法设计并制作了4根混凝土连续梁,4根连续梁均采用分段预制,分别由预埋钢板+钢盖板焊接和预埋钢板+钢盖板螺栓的干式连接方式连接而成.通过对连续梁每跨进行三分点静载试验,得到试验梁承载力、裂缝分布和变形等实验数据.基于实测数据,利用ABAQUS建立了21根装配式连续梁的有限元模型并对其塑性性能进行了分析.结果结果表明:在配筋条件相同的情况下,预埋钢板+钢盖板焊接节点试验梁比预埋钢板+钢盖板螺栓节点试验梁的承载力高,并且节点连接方式对预制装配式混凝土连续梁的受弯破坏形态没有影响;采用无粘结预应力配筋的试验梁,可显著改善预制装配式混凝土连续梁的受力性能.由有限元分析结果可知:在相同配筋情况下,预制装配式预应力混凝土连续梁的弯矩调幅系数小于整浇预应力混凝土连续梁;预埋钢板+钢盖板焊接节点连接的装配式预应力混凝土连续梁的弯矩调幅系数比预埋钢板+钢盖板螺栓节点连接的装配式预应力混凝土连续梁略小.结论干节点预制预应力混凝土连续梁有良好的力学性能,能够满足承载力与节点塑性性能要求.     

双钢板混凝土组合剪力墙轴压承载力研究

首先对双钢板混凝土组合剪力墙中的钢板进行了屈曲理论分析,对核心受约束混凝土进行了受力分析.以北京中国尊核心筒结构底部剪力墙为原型,进行了1/4缩尺模型的双钢板混凝土组合剪力墙试件和内置钢板混凝土组合剪力墙的轴压性能试验,对比分析其荷载--位移曲线、轴压承载力等.考虑到钢板屈曲对钢板轴压承载力的影响以及受约束混凝土轴心抗压强度的提高,提出了双钢板混凝土组合剪力墙轴压承载力的计算公式,与应用其他计算方法计算得到的试验试件的轴压承载力相比,本文提出的计算公式的计算结果与试验结果吻合度最高.结合其他文献中双钢板混凝土组合剪力墙轴压性能试验的相关数据进行验证,表明利用本论文提出的计算公式得到的轴压承载力计算值与试验结果吻合较好.     

单面受火双钢板-混凝土组合剪力墙的耐火性能试验研究

为研究双钢板-混凝土组合剪力墙结构的耐火性能,对3榀采用不同剪力件连接(螺栓连接、栓钉连接、栓钉和剪力杆组合连接)的双钢板-混凝土组合剪力墙进行了轴压力和单面ISO-834标准升温作用下的耐火性能试验,得到这种新型组合剪力墙结构在火灾下的温度场分布、轴向变形及破坏模式,并就不同剪力连接件对组合剪力墙耐火性能的影响进行了分析和比较.结果表明,剪力连接件能够保证钢板与混凝土共同工作;采用不同剪力连接件连接的组合剪力墙在火灾下的破坏模式是相同的,但不同剪力件对组合剪力墙耐火性能的影响不同,采用螺栓连接的组合剪力墙的耐火极限最短,采用栓钉和剪力杆组合连接的剪力墙耐火极限最长.     

装配式结构整体式内墙板连接优化与数值分析

文章总结了整体式内墙板的类型、与主体结构的连接构造及特征;针对现有装配式混凝土结构整体式内墙板连接设计与施工存在的突出问题,提出了2种改进的整体式内墙板连接构造方式,从设计和施工2个方面开展优化和改进,给出了此类施工精度控制要点;通过ABAQUS程序建立了带整体式内墙板的装配式剪力墙结构数值分析模型,研究了整体式内墙板采用不同连接构造方式对装配式剪力墙结构整体受力性能的影响,分析了极限承载力、刚度、破坏模式、应力分布规律等。研究结果表明:整体式内墙板的连接构造方式对装配式剪力墙结构的初始刚度和水平极限承载力有较大影响;整体式内墙板与装配式混凝土剪力墙采用合理的梁挂板接筋连接或U型钢卡螺栓连接方式安全可靠,其整体结构均能满足抗震规范的延性要求。研究成果可为整体式内墙板在装配式混凝土结构中推广和应用提供科学依据。     

两侧加强的钢管束混凝土组合剪力墙压弯性能模拟分析

钢管束混凝土组合剪力墙是装配式建筑中的一种新型抗侧力构件,它由矩形钢管束并排焊接内部填充混凝土构成.本文利用Abaqus有限元软件模拟分析两侧钢板加强对钢管束混凝土组合剪力墙承载能力及变形能力的影响.在研究中考虑的主要参数有轴压比、剪跨比和加强区宽度.模拟结果表明,对钢管束混凝土组合剪力墙两侧钢板加强,可以使钢管束屈曲位置内移,提高其极限承载能力和变形能力,改善剪力墙的受力性能.当剪力墙两侧钢板厚度由3 mm改为5 mm后,其极限承载能力提高幅度达22. 56%,且延性较好.通过提高两侧钢管束壁厚,加强两侧钢管束的抗屈曲能力,减少中间钢管束的壁厚,在墙体总用钢量不变的情况下,可以有效改善钢管束混凝土组合剪力墙的压弯性能.     

工字形截面钢板组合剪力墙抗震性能试验

为研究工字形截面钢管混凝土边框钢板组合剪力墙的抗震性能,进行了3个试件在轴向压力和水平往复荷载作用下的低周反复荷载试验,分析了腹板墙体内藏单钢板、内藏单钢板及钢筋暗撑、外包双钢板等不同构造对其抗震性能的影响.试验研究表明:设置钢筋暗撑可提高工字形截面钢管混凝土边框内藏钢板组合剪力墙的承载力、变形和耗能能力,但用钢量相对较大;将内藏钢板及分布钢筋等含钢率转换为外包双钢板后,其承载力、刚度有所降低,但变形能力有较大增强;工字形截面钢管混凝土边框钢板组合剪力墙具有良好的屈服机制和多道抗震防线,适用于高层及超高层建筑抗震设计.     

约束型双钢板混凝土组合剪力墙滞回性能的分析

借鉴钢管约束型混凝土柱的概念,本文提出了一种新型抗侧力结构——约束型双钢板混凝土组合剪力墙,即在每层组合剪力墙顶与楼板交接处将外包钢板切断并预留一定宽度的缝隙而形成的一种新型组合剪力墙,并利用有限元软件ABAQUS建立1片普通双钢板混凝土组合剪力墙和4片约束型双钢板混凝土组合剪力墙模型,分析不同宽度的缝隙对其滞回性能的影响。结果表明:在高轴压比作用下,相较于普通型双钢板混凝土组合剪力墙,约束型双钢板混凝土组合剪力墙的承载力、延性、耗能能力得到大幅提高,是一种能够很好改善双钢板混凝土组合剪力墙抗震性能的优良结构,在高轴压比n=0. 5下约束型双钢板混凝土组合剪力墙的最优开缝宽度为外包钢板高度的3%(81 mm)。     

螺栓连接装配式混凝土梁静力性能有限元分析

目的研究型钢厚度、混凝土强度及型钢截面形式对螺栓连接装配式混凝土梁的静力性能影响.方法采用ABAQUS软件,对螺栓连接装配式混凝土梁进行有限元分析,得到螺栓连接装配式混凝土梁的静力性能随混凝土强度、型钢厚度及型钢截面形式的变化规律.结果螺栓连接装配式混凝土梁的极限承载力、屈服位移随着混凝土强度和型钢厚度的增加而增加;相同工况下,预埋矩形型钢试件极限承载力,屈服位移大于预埋工字型型钢试件.结论螺栓连接装配式梁节点构造合理,满足结构设计使用要求.综合考虑材料及造价等因素,建议工程中采用C30混凝土、预埋30 mm厚度工字型钢试件.     

组合楼板对装配式钢框架节点抗震性能的影响

为了解决装配式钢框架中节点区域构造复杂和传力机制不明的问题,提出一种考虑组合楼板作用的端板螺栓连接节点。设计并制作了2组端板连接的装配式梁柱节点,进行了低周往复循环荷载试验,建立了节点试件的数值模型,分析组合楼板对节点的破坏模式、滞回性能、承载能力、半刚性性能、受力特征的影响作用。结果表明,端板连接节点主要破坏模式为端板的弯曲变形,组合楼板的加入会使滞回曲线产生一定的捏拢现象,同时会产生组合楼板开裂破坏现象;增加组合楼板后,端板连接节点的初始转动刚度、极限承载力、耗能能力分别增加了约22%,13%,22%;组合楼板和钢梁上翼缘共同作用时,荷载通过组合楼板传递至柱腹板;与闭口型压型钢板-混凝土组合楼板的节点相比,采用开口型压型钢板-混凝土组合楼板的节点初始转动刚度和极限承载力分别提高13%和9%。组合楼板能有效提高端板连接节点的抗震性能,扩大节点核心区的传力范围,增强梁柱传力机制,可为进一步提高装配式节点性能提供参考。     

新型钢梁-型钢混凝土剪力墙组合节点抗震性能

采用非线性有限元方法,对提出的一种新型钢梁-型钢混凝土剪力墙组合节点进行低周循环加载非线性研究,并通过参数化分析,探讨混凝土强度等级、混凝土保护层厚度、钢材强度等级、端板厚度和摩擦因数等因素对该类节点抗震性能的影响。结果表明:提出的这种新型盖板犬骨式钢梁-型钢混凝土剪力墙组合节点滞回曲线饱满,抗震性能优越;混凝土保护层厚度、钢材强度等级和端板厚度等因素对节点的抗震性能影响较大。     

多腔钢板混凝土组合剪力墙压弯性能研究

为了提出一种多腔钢板混凝土组合剪力墙,研究其在压弯状态下的破坏模式、破坏机理、承载能力和变形能力。利用ABAQUS有限元软件建立多腔钢板混凝土组合剪力墙模型,模拟剪力墙受力情况,并用试验的方法对比验证有限元模拟分析的有效性。研究构件的轴压比、混凝土强度等级和钢板厚度等参数的变化对多腔钢板混凝土组合剪力墙的压弯性能的影响。试验和模拟发现,新型多腔钢板混凝土组合剪力墙有较好的承载能力和变形能力,不同参数对剪力墙压弯性能有不同程度的影响。其中钢板厚度对剪力墙压弯性能的影响最大,随着钢板厚度的增加,试件承载能力、变形能力大幅上升。     

圆管支撑钢板仓组合剪力墙抗震性能分析

为研究圆管支撑钢板仓组合剪力墙的抗震性能,以轴压比、钢板厚度、钢板强度、剪跨比、混凝土强度以及墙体厚度为参数,利用ABAQUS有限元进行模拟分析.结果表明:钢板仓组合剪力墙的承载力以及变形能力随剪跨比的增加而降低,随墙体厚度的增加而提高;增加钢板强度、混凝土强度均可提高剪力墙的承载能力,但变形能力减弱;增加钢板厚度,剪力墙的变形能力先升高后降低,但承载能力不断提高,以钢板厚度为5 mm为宜;增加轴压比会降低剪力墙的变形能力,且当轴压比小于0.4时,剪力墙的承载力随轴压比的增加而提高,大于0.4时则相反.同时根据参数分析以及均匀试验设计数据结合叠加法对墙体的抗剪承载力计算公式进行拟合和修正,结果具有95％的保证率.     

预制装配式框架结构梁柱节点力学性能试验研究

相比钢筋混凝土结构,钢骨混凝土结构因承载力较高和延性较好等诸多优点而应用广泛.以往的研究多数集中于整体式钢骨混凝土框架节点,有关采用钢板对焊拼接形式的预制装配式钢骨混凝土框架节点的研究相对较少.基于以上考虑,设计了两个预制装配式钢骨混凝土框架节点组合体和一个钢筋混凝土框架节点组合体,进行了柱向轴力恒定的拟静力加载试验.对节点组合体的破坏形态、延性、承载力退化、刚度退化和耗能能力作了详细论述.结果表明,轴压比对预制装配式钢骨混凝土框架节点的破坏形态无本质影响;相对钢筋混凝土框架节点,预制装配式钢骨混凝土框架节点具有较高的承载力和较好的延性;预制装配式钢骨混凝土框架节点的塑性变形能力强,具有较好的耗能能力;随轴压比的增大,预制装配式钢骨混凝土框架节点组合体的刚度退化和承载力退化速度提高,延性系数和耗能能力减小;梁连接区和节点核心区的应变随轴压比的增大而减小;框架梁连接区和节点核心区的钢骨和钢筋均未屈服,钢板对焊拼接的连接方式可行.     

装配式墙与梁平面内连接节点抗震性能

目的研究装配式墙梁平面内梁端节点在反复加载时的抗震性能,为预制装配式混凝土节点的实际工程应用提供依据.方法设计了2个装配式剪力墙与梁平面内连接试件和1个现浇剪力墙与梁平面内连接试件,对试件进行拟静力实验,对比两种节点在低周往复加载形式下的破坏模式.结果各个试件的开裂、屈服、破坏过程基本相同.与现浇试件相比较,由于装配式试件在制作时在新老混凝土结合面未做特殊处理,导致装配式试件的各阶段承载力略小于现浇试件.与现浇试件相比较,两个装配式试件的位移延性系数均比现浇试件小,但相差均不超过11%.结论按照现浇试件配筋及尺寸制作的装配式试件能够达到与现浇试件相近的承载力、延性以及抗震耗能能力.     

楼板作用的装配式型钢混凝土柱-钢梁节点抗震性能分析

为研究楼板组合效应对装配式型钢混凝土(steel reinforced concrete,SRC)柱-钢梁节点抗震性能的影响,基于拟静力试验,运用ABAQUS软件对栓焊混合连接形式的装配式边节点进行有限元验证,在有效模型的基础上,对装配式SRC柱-钢梁及其考虑楼板组合效应的节点的抗震性能进行系统地对比分析;进而研究楼板厚度、宽度两个参数对节点抗震性能的影响规律.结果表明:数值模拟所得的节点模型的骨架曲线、承载特性及刚度退化与试验结果一致,所建模型可较好地模拟节点的实际受力情况;楼板与钢梁的结合使节点试件承载力和刚度均显著提升,破坏时H型钢梁下翼缘连接板屈曲变形明显,提高了上翼缘的局部稳定性,延性系数和等效黏滞阻尼系数均减小,环线刚度退化明显,强度退化不明显;增加楼板厚度使装配式SRC柱-钢梁节点试件的承载力以及刚度和耗能能力得到提升,而且会减缓刚度退化速度;在600～1000 mm范围内,楼板有效宽度的增加对节点承载力、初始刚度及耗能能力均有较明显的提升,但其延性有所降低.楼板设计时应合理选取各参数.研究成果可为装配式SRC框架节点实际工程应用提供理论支持.     

焊接多腔双钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能分析

大多数双钢板-混凝土组合剪力墙采用螺栓连接或焊接肋的方式使钢板和混凝土协同工作。然而,这种连接方式可能导致整体性和塑性变形效率较低,且制作复杂,焊接多腔双钢板-混凝土组合剪力墙能够有效地避免这些问题。为了深入研究焊接多腔双钢板-混凝土组合剪力墙的抗震性能,基于约束混凝土真三轴塑性-损伤本构模型和钢材弹塑性混合强化-韧性损伤本构模型,建立了组合剪力墙的精细化三维实体-壳模型,将模拟所得的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、弹性刚度、承载力、累积耗能、等效阻尼粘滞系数和延性系数与已有拟静力试验结果相比较,发现两者吻合较好。分析结果表明：轴压比对组合剪力墙模型算例刚度和承载力的影响较小,而随剪跨比增大,组合剪力墙模型算例的刚度和承载力呈线性降低;轴压比对组合剪力墙模型算例总塑性耗能的影响较小,而剪跨比的影响较大,剪力墙总塑性耗能随剪跨比增大而降低;轴压比和剪跨比都不会改变算例各部件的耗能分配机制,即组合剪力墙模型算例以外钢板和内隔板耗能为主。     

内藏分块钢板组合剪力墙抗震性能试验

设计了1个连排型钢混凝土柱组合剪力墙试件和1个连排型钢混凝土柱-分块钢板组合剪力墙试件,进行了低周反复荷载试验研究.分析各试件的破坏特征、承载力、滞回性能、刚度衰减过程、延性和耗能能力等抗震性能.试验结果分析表明,连排型钢混凝土柱组合剪力墙混凝土墙体内加设分块钢板后,抗震性能显著提高.建立了连排型钢混凝土柱-分块钢板组合剪力墙的刚度和承载力计算公式,计算结果与试验结果吻合较好.