3D打印混凝土墙体偏心受压性能研究

3D打印技术是智能建造和新型建筑工业化的前沿领域,在建筑领域具有广泛的应用前景。作为结构中承受竖向荷载的主要构件之一,墙体的承载力对于结构安全性至关重要。而实际工程中墙体所受的竖向荷载多为偏心作用,因此考虑不同的墙体截面形式、材料强度以及偏心距等设计了10片打印混凝土墙体,并进行了偏心受压试验研究。研究发现:打印墙体中肋的布置不仅可以增大墙体截面刚度,还可以增强两片打印墙板的联系,提高墙体的整体性,进而提升打印墙体的承载力;使用水泥强度等级越高的混凝土材料,墙体截面刚度越大,荷载作用下竖向位移越小;避免墙体薄弱部位的直接受力能够有效地提高构件的承载力;偏心距的增大能够显著降低构件的承载力,加速构件的破坏。     

砌块强度对密肋复合墙体抗震性能影响分析

密肋壁板结构是一种节能、抗震型建筑结构新体系,其主要受力构件--密肋复合墙体的抗震性能受多种因素的影响.在试验研究基础上,利用大型通用有限元软件ANSYS建立了密肋复合墙体的非线性有限元分析模型,对填充不同强度砌块的各个墙体在水平荷载和竖向荷载共同作用下承载力、变形性能进行了比较分析.文中表明了填充砌块与框格混凝土的相对强度对二者协同工作性能的影响,并对墙体设计中填充砌块的选择提出了合理化建议.     

新型复合墙体在竖向荷载作用下的简化计算模型

密肋复合墙体是密肋壁板结构的主要受力构件。通过对密肋复合墙体在单凋竖向荷载作用下的试验研究及有限元模拟分析,探讨了墙体在竖向荷载作用下的受力特点及简化计算模型;提出了墙体的轴心受压承载力计算公式。     

竖向荷载作用下带纵向加强肋复合墙体受力性能研究

为研究带纵向加强肋复合墙体在竖向荷载作用下的力学性能,设计并制作一榀1/2缩尺比例模型墙体进行竖向均布荷载作用下的试验研究,探析复合墙体的破坏过程及墙体内钢筋应变在加载过程中的变化规律.采用ABAQUS软件建立不同工况下墙体的数值模型进行数值计算,分析影响墙体竖向承载力的主要因素.结果 表明:复合墙体在竖向均布荷载作用下经历了弹性阶段、弹塑性阶段和破坏阶段;墙体破坏由上层角部砌块压碎剥落开始,最终由于框柱柱脚混凝土压碎、钢筋外鼓而失效;试验墙体的屈服荷载为250kN,破坏时极限荷载为300kN;墙体受力过程中,底部肋梁受压,上部肋梁受拉,中部肋梁钢筋应变在0 ～ 50με之间;框柱混凝土强度对墙体竖向承载力影响最大,肋梁配筋率对墙体竖向承载力影响程度最小.     

钢结构民居关键节点设计

主要介绍施甸县摆榔民居布朗族整乡推进整乡帮扶尖山安置点民居的设计过程,针对钢框架支撑体系和当地建筑墙体材料及屋面材料而配套研究了梁柱节点做法、墙体与钢柱钢梁连接做法、防火做法、支撑体系节点做法。支撑体系作为整个结构中关键部品,通过楼板将支撑体系、框架柱、框架梁连成一个抗侧力、抗竖向荷载的轻型框架支撑结构,支撑在其中承担绝大部分侧力,支撑采用了对称单拉杆体系,满足受拉构件长细比要求。设计了新型支撑与柱连接节点,并建立有限元模型分析其力学性能,结构受力节点满足"强节点弱构件"要求。设计新型的当地墙体和钢梁钢柱连接节点,严格控制柱截面宽度和梁截面宽度,满足连接节点耐久性要求,防止墙体与钢柱或钢梁连接位置开裂。     

T形多腔钢-混凝土组合构件压弯性能研究

多腔钢-混凝土组合构件通过变化截面高厚比可作为组合柱、组合短肢剪力墙和组合剪力墙,灵活地应用在具体结构中,在结构外缘采用T形多腔钢-混凝土组合构件可减少室内结构柱外露。为此,针对截面高厚比为3~8的T形多腔钢-混凝土组合构件开展压弯性能研究。以截面高厚比和试件高宽比为变化参数,对4个T形多腔钢-混凝土组合构件在偏压荷载作用下的压弯力学性能进行了试验研究,并对试件的变形发展过程、破坏模式和承载力进行了分析。在试验研究的基础上,运用有限元模型分析了偏压荷载作用下T形多腔钢-混凝土组合构件的受力全过程和多腔钢管与混凝土的相互作用,并分析了截面高厚比、混凝土强度、钢材强度和钢板厚度等参数对构件压弯力学性能的影响。研究结果表明:构件在偏压荷载作用下发生整体弯曲破坏模式;多腔钢管对核心混凝土的不均匀约束作用表现为腔体角部大于内隔板对混凝土的约束,内隔板中部大于自由边钢板中部对混凝土的约束;截面高厚比是影响构件截面压弯承载力相关曲线的关键参数。在此基础上提出了适用于不同截面高厚比的T形多腔钢-混凝土组合构件的压弯承载力计算公式。     

业界媒体要览

<正>《四川建筑科学研究》06/2007竖向荷载作用下型钢混凝土转换梁性能研究本文通过试验、有限元分析研究了正常使用极限状态下型钢混凝土转换梁在竖向荷载作用下的受力特点、裂缝开展和挠度。型钢混凝土转换梁是一种受力合理,能充分发挥材料力学性能的构件,与钢筋混凝土转换梁相比,具有承载力高、刚度大、截面尺寸小、耐久性好、抗震性能好,框支柱采用型钢混凝土柱后,则梁柱节点构造简单,施工方便。(崔大光,李国强,王银志)     

废砖再生混凝土组合墙体力学性能试验研究

通过对废砖再生混凝土组合墙体在竖向荷载作用下的受力特点、变形特征、破坏形态等力学性能试验研究,分析了墙体在竖向荷载作用下的承载能力,提出了单片墙体竖向承载力的计算公式,为废砖再生混凝土墙体在工程中的应用提供参考依据。     

矩形钢管混凝土双向压弯构件的理论与试验研究

对9根方形、矩形钢管混凝土在轴压、单向压弯及双向压弯受力状态下的力学性能进行了研究。构件的主要变化参数为加载角度和截面长宽比。试验结果表明:在受力过程中构件存在扭转,构件绕弱轴的跨中挠度和绕强轴的跨中挠度比值随着荷载的增加而增大,说明在受力过程中构件绕弱轴的刚度不断降低。编制了数值分析程序,采用纤维模型法分析矩形钢管混凝土在双向压弯受力状态下的力学性能,分析过程中考虑了截面变形轴扭转对构件力学性能的影响,理论分析结果和试验结果吻合良好。利用所编制的数值分析程序,分析了在不同加载角度和截面长宽比下变形轴扭转对构件力学性能的影响。分析结果表明:加载角度为45°时,扭转对构件承载力的降低幅度最大,达到20%以上;随着截面长宽比的增加,截面变形轴扭转会明显降低构件的承载力,截面长宽比越大,承载力的降低幅度也越大。     

高层建筑现浇混凝土竖向受力构件质量控制分析

随着国家城镇化水平的不断提高,土地资源日趋紧张,高层建筑成为主要的建筑形式。近年来,国内高层建筑如雨后春笋般涌现,建筑高度的增加,使结构承受更多的重力荷载、水平荷载及地震作用,结构体系更加复杂,对结构关键受力构件的要求也更高。高层建筑竖向受力构件作为高层建筑结构的核心构件,对结构安全起着至关重要的作用。本文从设计与施工两个方面阐述高层建筑现浇混凝土竖向受力构件的质量控制,并介绍了竖向受力构件实体检测的内容和方法。     

水泥基材料3D打印技术研究进展

3D打印技术是一种增材制造、快速成型技术,应用于建筑结构具有建造速度快、建造成本低、无模化施工和建筑垃圾少等优势。本文针对建筑结构的3D打印建造,介绍了三种适用的打印工艺,讨论了3D打印水泥基材料工作性能、力学性能与耐久性能的研究现状,对3D打印配筋增强构件的研究进展做了总结分析,对目前3D打印在建筑领域应用面临的问题进行了梳理,并指出未来的研究方向。     

铝合金圆管受弯构件数值分析

简述了铝合金圆管受弯构件的数值模拟研究,通过运用有限元软件ANSYS对铝合金圆管受弯构件进行了分析。在有限元模型中,考虑了试件的几何非线性和材料非线性,试件两端承受简支边界条件,对试件跨中施加一个竖向面荷载。为了获得不同试件的极限荷载,本次模拟共模拟了34个试件,两种直径,三种跨度,七种截面厚度。通过参考直接强度法,采用系数折减法,提出了关于铝合金圆管受弯构件直接强度法计算公式,并与有限元结果进行了对比。     

混凝土砌块墙体抗压性能数值模拟研究

对混凝土小型空心砌块砌体墙的抗剪性能进行了研究,建立了不同高宽比的混凝土小型空心砌块砌体墙有限元分析模型。对不同的高宽比的砌块砌体墙在不同的竖向荷载作用下的水平抗剪性能进行了数值分析,计算了墙体的水平开裂荷载和破坏荷载,模拟了墙体从开裂到破坏的全过程,分析了不同的竖向荷载和不同的高宽比对墙体水平抗剪性能的影响。墙体受竖向荷载和水平荷载共同作用是工程中常遇到的一种受力状态。研究砌块砌体墙在这种受力状态下的开裂过程和破坏以及高宽比对墙体的开裂与破坏的影响,对于丰富砌体结构的基本理论和工程设计具有较大意义。     

混凝土小型空心砌块墙体抗剪性能数值模拟研究

对混凝土小型空心砌块砌体墙的抗剪性能进行了研究,建立了不同高宽比的混凝土小型空心砌块砌体墙有限元分析模型。对不同的高宽比的砌块砌体墙在不同的竖向荷载作用下的水平抗剪性能进行了数值分析,计算了墙体的水平开裂荷载和破坏荷载,模拟了墙体从开裂到破坏的全过程,分析了不同的竖向荷载和不同的高宽比对墙体水平抗剪性能的影响。墙体受竖向荷载和水平荷载共同作用是工程中常遇到的一种受力状态,研究砌块砌体墙在这种受力状态下的开裂过程和破坏以及高宽比对墙体的开裂与破坏的影响,对于丰富砌体结构的基本理论和工程设计具有较大意义。     

不同构造竖缝的装配式空心模板剪力墙抗震性能试验研究

通过1个钢筋混凝土剪力墙和4个装配式空心模板剪力墙的拟静力试验,研究了剪力墙的抗震性能及竖向接缝构造对墙体受力性能的影响。试验结果表明,装配式空心模板剪力墙沿内部接缝出现宏观竖向裂缝,经历了整截面墙受力到墙柱组合体受力的过程,可防止脆性破坏,较钢筋混凝土剪力墙变形能力显著增强、受剪承载力降低;峰值荷载前沿竖向接缝两侧的相对变形将墙体分割为分缝剪力墙,提高了延性和耗能能力,降低了受剪承载力;竖向接缝处采用木板条补替部分混凝土可改善墙体的受力性能;按照强弯弱剪设计的墙体,水平接缝对墙体受力性能的影响可以忽略;装配式空心模板剪力墙的竖向接缝受力性能良好,可用于实际工程。     

钢框架-预制混凝土抗侧力墙装配式结构竖向受力性能研究

为了研究装配式钢框架-预制混凝土抗侧力墙结构的竖向受力性能,对1榀由钢框架和预制混凝土抗侧力墙组成的足尺模型进行竖向荷载作用下的试验研究,考察施工阶段和使用阶段的竖向荷载在钢框架和抗侧力墙体之间的分配关系以及框架梁挠度的变化规律,并利用ABAQUS有限元分析软件进行影响因素分析。结果表明:施工安装阶段,框架柱承担大部分竖向荷载,而抗侧力墙体承担的竖向荷载较少;使用阶段,框架柱和抗侧力墙体共同承担竖向荷载,框架柱、抗侧力墙体竖向荷载分担率分别为32%、68%;施工安装阶段,采用较小的预紧力和自下而上的螺栓终拧顺序能使墙体承担较小的竖向荷载;使用阶段,随着墙宽梁跨比的增大,抗侧力墙体竖向荷载分担率提高,抗侧力墙体的非居中布置会使两端框架柱承担的竖向荷载分配不均。     

仿古建筑矩形与圆形钢管柱连接抗震性能试验研究

为研究仿古建筑中矩形与圆形截面钢管柱连接的破坏形态和抗震性能,设计制作了4个缩尺比例为1∶1.5的矩形与圆形截面钢管柱连接模型,通过施加一定轴压比的竖向荷载和低周往复水平荷载,对柱连接模型进行加载破坏试验。观察了试件的受力过程及破坏形态,得到了柱端水平荷载-位移滞回曲线和骨架曲线。分析了长细比、轴压比对试件的破坏模式、滞回性能、刚度、承载力、延性和耗能能力的影响。结果表明：矩形与圆形截面钢管柱连接的破坏形态主要是矩形截面钢管柱翼缘根部周围焊缝开裂;滞回曲线饱满,刚度退化慢,承载力高,破坏时试件的位移延性系数介于4.17～4.97之间,等效黏滞阻尼系数介于0.445～0.537之间,具有很好的耗能能力及抗震性能。在试验研究的基础上,利用ABAQUS软件对该类连接构件进行了非线性分析,研究了轴压比、材料屈服强度、矩形钢管板件宽厚比等参数对其力学性能的影响,结果表明：提高轴压比和材料屈服强度,可提高连接构件的水平承载力,但延性降低;随着矩形钢管板件宽厚比的提高,连接构件的延性提高,但承载力有所降低。     

不同构造竖缝的装配式空心模板剪力墙抗震性能试验研究

通过1个钢筋混凝土剪力墙和4个装配式空心模板剪力墙的拟静力试验,研究了剪力墙的抗震性能及竖向接缝构造对墙体受力性能的影响。试验结果表明,装配式空心模板剪力墙沿内部接缝出现宏观竖向裂缝,经历了整截面墙受力到墙柱组合体受力的过程,可防止脆性破坏,较钢筋混凝土剪力墙变形能力显著增强、受剪承载力降低;峰值荷载前沿竖向接缝两侧的相对变形将墙体分割为分缝剪力墙,提高了延性和耗能能力,降低了受剪承载力;竖向接缝处采用木板条补替部分混凝土可改善墙体的受力性能;按照强弯弱剪设计的墙体,水平接缝对墙体受力性能的影响可以忽略;装配式空心模板剪力墙的竖向接缝受力性能良好,可用于实际工程。     

冷弯型钢结构研究进展（英文）

冷弯型钢构件具有重量轻、强度高、易于预制和量产、安装快、可回收利用等优点。冷弯型钢结构体系主要由墙体系统、楼盖系统和屋面系统组成,已在美国、澳大利亚和新西兰等国广泛应用。而我国冷弯型钢结构设计规范尚需完善,加之"人多地少"的国情,发展多高层冷弯型钢结构体系势在必行。通过理论分析和试验研究,对冷弯型钢结构体系进行深入研究,研究方向涵盖冷弯薄壁型钢基本构件和拼合构件的受力性能、组合墙体的抗侧性能、组合楼盖的承载力、刚度和舒适度以及整体房屋的抗震性能,相关研究成果如下:1)采用半能量法深入研究了板组屈曲的相关作用问题,建立了边缘加劲板件有效宽厚比设计方法;揭示了冷弯薄壁型钢轴压柱的破坏特征和力学性能,建立了简支、固支轴压柱畸变屈曲临界荷载的统一分析方法,提出了临界荷载计算理论;修正了澳大利亚标准AS/NZS 4600∶2005和我国标准JGJ 227—2011中畸变屈曲极限承载力的计算公式。2)揭示了双肢拼合冷弯薄壁型钢轴压柱和受弯梁的破坏特征和受力机理,提出了冷弯薄壁型钢拼合截面柱和梁极限承载力的简化计算方法。3)揭示了传统冷弯薄壁型钢组合墙体和冷弯薄壁型钢—钢板剪力墙水平荷载作用下的受力机理、破坏模式和力学性能,建立了冷弯薄壁型钢组合墙体的理论分析方法。4)揭示了冷弯薄壁型钢组合楼盖在竖向荷载、水平荷载及振动激励下的受力机理、破坏模式和力学性能,提出了冷弯薄壁型钢组合楼盖的设计计算方法。5)揭示了冷弯薄壁型钢住宅房屋在地震荷载作用下的破坏特征、动力特性及地震响应,建立了低、多层冷弯薄壁型钢结构体系的有限元分析方法,提出了抗震设计计算方法和抗震构造措施。6)揭示了冷弯薄壁型钢拼合截面柱在火灾下的受力机理、破坏模式和力学性能,建立了理论分析方法、简化力学模型和设计计算理论。研究成果已被国内相关设计规范采用,可以用于指导实际工程设计。笔者及团队后续研究工作将聚焦于冷弯薄壁型钢结构多层房屋关键技术及其应用,以推动装配式钢结构房屋在中国的应用。     

快硬早强混凝土3D打印施工方法及应用

建筑3D打印技术对混凝土的性能要求主要是快硬早强。结合实际打3D打印混凝土应用技术,对适合于建筑3D打印的快硬早强混凝土的工作性能、凝结时间、力学性能提出了参数指标。通过研究混凝土的3D打印工艺、配合比设计和施工流程,对3D打印混凝土的施工方法进行了阐述。利用工业型3D打印机实现快硬早强打印混凝土在建筑构件、房屋的应用。