新型装配式楼盖平面内刚度试验研究

提出一种由新型预应力空心板和后浇边缘构件组成的新型装配式楼盖。对试件模型进行单向反复加载试验,分析其平面内受力性能,并计算出楼盖的平面内刚度。由此讨论新型装配式楼盖是否具有替代整体现浇楼盖或带有现浇面层的普通装配式楼盖的可行性。结果表明,新型装配式楼盖的平面内受力性能良好,计算得出的平面内刚度比一般装配式楼盖的平面内刚度大6倍左右,新型装配式楼盖具有更大的平面内刚度和良好的结构整体性,新型装配式楼盖具有替代整体现浇楼盖或带有现浇面层的普通装配式楼盖的可行性。     

全装配式RC楼盖平面内受力性能试验研究

为研究全预制装配式钢筋混凝土楼盖的平面内受力性能,对1/2缩尺的楼盖模型进行了楼盖平面内拟静力试验,对楼盖的裂缝分布、破坏形态、平面内变形特征、滞回曲线、位移延性、刚度退化和耗能能力等进行了研究,分析了楼盖模型各连接件在加载过程中的板缝剪力和轴力分布规律。结果表明：新型楼盖具有较大的平面内刚度和较好的整体性能,在加载过程中梁 板连接件和板缝连接件均表现出良好的传力性能;新型楼盖具有一定的延性,但耗能能力不理想,说明基于弹性楼盖的抗震设计方法是必要的;加载初期楼盖的变形呈弯曲型,加载中后期随着楼盖损伤的积累,板缝间相对位移增大,变形模式逐渐向剪切型发展;新型楼盖在平面内荷载作用下内力分布规律与简支梁相近,研究成果可为新型楼盖平面内受力性能的理论分析提供参考。     

全装配式桁架梁组合楼盖平面内刚性性能分析及评估

基于全装配式桁架梁组合楼盖的缩尺模型试验，采用Midas/Gen有限元软件对其进行了分析模拟，通过与试验研究结果的对比，验证了有限元分析模型的准确性。在楼盖刚性假定的基础上，对试验楼盖在楼层水平力作用下的平面内受力变形性能进行了模拟分析。研究结果表明：考虑楼盖平面内刚度与假定楼盖理想刚性两种情形下，该全装配式桁架梁组合楼盖的整体位移偏差较大，而柱端剪力偏差较小；美国规范（ASCE/SEI 41-13）评估法不适合该类楼盖的刚性性能评估；建议综合考虑楼盖整体位移与柱端剪力在考虑楼盖平面内刚度与假定楼盖理想刚性时的偏差均不超过10%作为全装配式楼盖平面内刚性性能分析评估的指标；基于该分析评估指标，全装配式桁架梁组合楼盖属于非刚性楼盖。     

全装配式钢筋混凝土楼盖竖向受力性能试验研究

为研究新型全预制装配式钢筋混凝土楼盖的竖向受力性能,对1∶2缩尺的楼盖模型进行了模拟竖向均布荷载作用的静载试验,对楼盖的竖向承载力、挠曲变形、应变规律和双向受力性能等进行了研究。试验结果表明：楼盖具有较高的承载力,在整个加载过程中楼盖梁-板连接件和板缝连接件都表现出良好的传力性能;在竖向均布荷载作用下楼盖的挠曲变形呈现出与现浇双向楼盖类似的“碟形”,具有双向板的变形特征;楼盖模型在竖向荷载作用下的跨中挠度约为同条件下单向板楼盖挠度的0.445倍,楼盖构造能有效减小变形;楼盖底部垂直板缝方向连接件可传递竖向荷载作用下的弯矩,使其具有双向受力的特点。     

装配式楼盖平面内受力性能研究综述

楼盖是装配式建筑结构中的重要组成部分,装配式楼盖平面内受力性能的研究对结构的整体分析具有重要的意义。本文对国内外现有的对装配式楼盖平面内受力性能的研究进行了介绍,分析了它们的特点和共性,阐述了现阶段不同材料的装配式楼盖平面内受力性能研究,探讨了有待继续研究的关键问题和发展方向,为装配式楼盖的研究与应用提供参考。     

新型全预制装配式RC楼盖平面内力学特征研究

提出了一种工业化程度高的新型全预制装配式RC楼盖体系,介绍了其构造特点。预制装配式楼盖受力复杂,且其平面内力学特征对整个结构体系的抗震性能影响巨大。引入了预制装配式楼盖平面内刚度的计算方法,并对新型楼盖的平面内刚度进行了评价。采用基于反应谱理论的振型分析和数值分析相结合的方法对新型楼盖进行了空间结构分析,研究了该新型楼盖的平面内变形特征和破坏模式。在新型楼盖平面内力学特征研究的基础上,讨论了新型楼盖合理的设计方法。结果表明:新型楼盖构造形式能有效地提高预制装配式楼盖的整体性和平面内刚度,模型楼盖在仿8度地震烈度水平荷载作用下,平面内相对挠度较小;用现行规范设计新型楼盖结构存在较大偏差,建议采用考虑楼盖真实刚度的空间振动模型或修正的刚性假定简化方法进行新型楼盖结构的抗震验算。     

装配式楼板连接构造研究综述

装配式楼板连接包括楼板与梁之间的梁板连接和楼板之间的板缝连接,梁板连接是影响楼盖整体牢固性的重要因素,而板缝连接直接影响楼盖体系的平面内刚度,进而影响整个结构体系的动力特征和抗震设计方法.对国内外装配式楼板连接构造的相关研究成果进行总结,阐述装配式楼板连接构造发展过程中亟待解决的问题,分析该领域的发展趋势,最后提出一种应用于预制混凝土楼板的新型干式连接构造.     

空心板楼盖高层框筒结构的有限元模拟及楼板受力分析

在高层及超高层建筑中,空心板楼盖不但要传递竖向荷载,还要在水平荷载作用下协调内筒和外框结构分担的剪力,本文对空心板楼盖的模拟方法进行了探讨,通过与实体单元的对比研究,提出了离散板单元的方法来模拟空心板。以249m前海国际能源金融中心T1塔楼为例,结合实际空心板的构成,详细介绍了空心板作为离散板与其他构件外框梁、外框柱、暗梁、核心筒外墙等连接部位的模拟。并给出了空心板楼盖在竖向荷载和水平荷载作用下的计算结果及受力特点,对实际工程中空心板楼盖高层框筒结构提出了几点设计建议。     

装配式钢筋砼空心楼板施工造成裂缝的原因分析

楼盖是多层和高层建筑结构的重要组成部分,它是传递水平荷载作用的主要构件,在建筑结构计算和设计假定时将楼盖在平面内看作是一个绝对刚性盘体,协同各竖向构件之间的受力。楼盖刚度的整体性可以提高整个建筑结构的刚性和整体性,可以减小整个建筑物的水平位移,有利抗风抗震。空心板灌缝产生裂缝,缝隙将楼面板分割成几块独立的板块,而不是一块整体的楼盖,势必影响楼盖的整体刚度,外加漏水渗水,影响建筑物使用寿命,不可等闲视之。     

装配式钢结构楼板拼接板缝关键问题研究

应用于模块化装配式高层钢结构中的装配式楼板,由于拼接板缝的存在,使得楼板刚度不连续,影响楼板整体作用的发挥。为了保证装配式楼板的平面内刚度和整体性,研发了三类板间连接件——梁连接件、板连接件以及梁板连接件。应用ABAQUS非线性有限元分析软件,与现浇整板模型比较,考虑不同连接件类型、连接件间隔,分析楼板的破坏特征、承载力特征、板缝受剪刚度、板缝两侧应力传递、板缝受剪错缝量,用以考察拼接板缝的受力特征和传力效果。分析结果表明,楼板连接件的间隔是影响楼板平面刚度的主要因素,单纯采用梁连接件,对板缝约束作用较小,板连接件和梁板连接件是有效的板缝连接形式,板连接件的间隔建议控制在0.75 m以内,梁板连接件的间隔建议控制在1.0 m以内。     

Study on in-plane mechanical behavior of cold-formed thin-walled steel-gypsum based self-leveling mortar composite floor

对冷弯薄壁型钢-石膏基自流平砂浆组合楼盖足尺模型进行了平面内低周往复加载试验,研究了组合楼盖的破坏形式、面内承载力、面内刚度以及耗能性能。试验结果表明：冷弯薄壁型钢-石膏基自流平砂浆组合楼盖的整体工作性能优异,具有良好的面内受力性能;组合楼盖因C形边梁与压型钢板之间的螺钉连接发生破坏而导致面内承载力降低,进而发生破坏;组合楼盖的面内刚度和耗能性能均随C形边梁位置处自攻螺钉受剪性能的降低而减小。采用ABAQUS有限元软件对试验模型进行模拟分析,并对验证后的有限元模型进行了变参数分析,研究表明：当砂浆翼板的厚度在20~40mm之间时,厚度的改变对组合楼盖面内受力性能影响较大;当砂浆翼板的厚度在40~80mm之间时,厚度的改变对组合楼盖面内受力性能的影响较小。     

Seismic behavior of CFRSTC composite frames considering slab effects

This paper reports on an experimental and numerical investigation conducted on the seismic behavior of concrete-filled rectangular steel tubular columns (CFRSTC) composite frames. The experimental study was conducted by subjecting two full-scale composite frames to simulated seismic loads. Both frames were composed of CFRSTC and steel beams. One specimen was placed on a reinforce concrete (RC) floor slab and the other was not. The purpose of the test was to investigate the elasto-plastic performance of the CFRSTC composite frame system and to examine the effects of composite action on the behavior of composite frames. The test results showed that the stiffness, strength and energy-dissipating capacity of the CFRSTC frame increased significantly with the presence of the floor slab. Compared with a bare steel beam, the composite beam experienced a decrease in the rotation capacity from 0.046 rad to 0.026 rad. The shear deformation of the panel zone grew because of the composite action, which delayed the fracture of the beam. Finite element (FE) models were established to simulate the tested frames. The results of the FE model fit well with that of the test model in terms of stiffness, strength, hysteretic behavior and component deformation.     

考虑混凝土板组合效应的蜂窝钢梁柱连接抗震性能试验研究

为了研究混凝土板组合效应对蜂窝梁柱连接抗震性能的影响,对无混凝土板和有混凝土板的正六边形蜂窝梁柱连接、普通组合梁柱连接进行拟静力试验。研究混凝土板组合效应对不同开孔率的蜂窝梁柱连接的破坏形态、承载能力、刚度、延性及耗能能力的影响。试验结果表明：蜂窝梁柱连接可以有效地控制塑性铰在近柱端第一个蜂窝孔处形成,实现塑性铰外移,降低在梁柱连接焊缝处发生脆性破坏的可能性;混凝土板的组合效应可以减小蜂窝梁剪切变形的影响,与无混凝土板的蜂窝梁柱连接相比,有混凝土板的蜂窝梁柱连接的滞回曲线更饱满;混凝土板的组合效应能够提高蜂窝梁柱连接的承载能力、延性、刚度及耗能性能,开孔率越大,组合效应越显著;混凝土板组合效应降低了塑性铰区的转动能力。     

胶合木-混凝土组合梁与木柱组合体抗震性能试验研究

木-混凝土组合楼盖已经得到了广泛的应用,但在木结构节点设计中一般均忽略混凝土楼板对节点受力性能的影响。为研究混凝土楼板的组合作用和混凝土板内纵向钢筋配筋率对胶合木-混凝土组合节点抗震性能的影响,对3个胶合木-混凝土组合梁与木柱组合体和1个胶合木梁柱组合体试件进行了低周反复加载试验,研究了试件变形特征与破坏模式、荷载-位移滞回曲线、骨架曲线及组合梁界面相对滑移等的变化规律,探讨了试件承载力、刚度退化及耗能能力等抗震性能指标,并对比分析了纯木与带有混凝土楼板的试件的抗震性能。研究结果表明,胶合木梁与混凝土板的组合作用能显著提高试件的承载力和耗能能力等,且混凝土板对节点的约束作用可以有效抑制其刚度退化;在一定范围内,混凝土板配筋率越大,其对节点的约束作用越大,对刚度退化的抑制作用也越强,从而可有效提高试件的抗震性能。     

Modeling the response of composite beam–slab assemblies exposed to fire

This paper presents the development of a three-dimensional nonlinear finite element model for evaluating the response of composite beam–slab assemblies subjected to a combination of gravity and fire loading. The behavior of typical beam–slab assemblies with different shear connection types (welded–bolted shear tab and all-bolted double-angle connection), exposed to different fire scenarios, was modeled using ANSYS. The finite element model accounts for temperature dependent thermal and mechanical properties of constituent materials, connections, and composite action. Transient time domain coupled thermal-stress analysis is performed to obtain the temperature distribution and deformation response of the composite beam–slab assembly. The finite element model is validated by comparing the predicted and measured thermal and structural response parameters of three composite beam–slab assemblies tested under fire conditions. The comparisons show that the proposed model is capable of predicting the fire response of beam–slab assemblies with good accuracy. Research from the analysis clearly shows that the composite action between the beam and slab significantly enhances the fire performance of composite beam–slab assemblies. It is concluded that the proposed finite element model could be used as a feasible tool to evaluate the fire response of composite floor systems.     

高层建筑组合楼盖面内变形简化分析模型

对钢-混凝土组合楼盖面内变形对高层建筑结构分析的影响进行研究,提出考虑组合楼盖面内刚度的结构简化分析模型。通过算例分析,比较不同长宽比的组合楼板对高层建筑结构分析的影响。研究发现,钢-混凝土组合楼盖的面内刚度受到混凝土楼板尺寸、钢梁尺寸和钢梁位置的影响,对于不同的情况要分别计算。考虑组合楼盖的面内变形后,高层建筑中各榀抗侧力结构的侧向位移不再都相同,抗侧刚度较小的抗侧力结构的位移将比抗侧刚度较大的大,组合楼板面内变形的影响,随着楼板长宽比L/B的变化而不同,当L/B≤3时,忽略楼板弹性,即采用刚性楼板假定,误差均在5%以内;而当L/B≥4时,采用刚性楼板假定将产生较大的误差,此时应考虑组合楼板的面内变形。分析方法物理概念明确,计算结果合理可信,是分析带组合楼盖高层建筑结构的一种有效方法,可为结构设计中评价组合楼盖的隔板性能提供参考。     

考虑收缩徐变影响的两跨钢-混凝土连续组合梁长期性能预测方法

为量化混凝土翼板收缩徐变对多跨钢-混凝土连续组合梁长期性能的影响,提出相应的预测方法,基于现有两跨连续组合梁长期试验结果对典型的组合梁设计方法进行适用性评述; 在此基础上,基于龄期调整的有效模量法并考虑混凝土的收缩徐变、开裂及组合梁界面相对滑移的综合影响,提出两跨连续组合梁长期中支座弯矩与跨中挠度的计算公式,并采用长期试验结果验证预测方法的可靠性; 进一步对比不同混凝土翼板类型(收缩徐变分布模型)对组合梁长期性能的影响。结果表明:采用龄期调整的有效模量法模拟混凝土徐变特征,考虑收缩产生的附加弯矩,采用折减刚度考虑混凝土开裂与界面滑移的影响,提出的两跨连续组合梁长期性能计算公式,可有效预测组合梁长期中支座弯矩分布与跨中挠度,计算结果与试验结果最大相差25.3%; 混凝土的收缩变形对组合梁长期性能影响显著,当不考虑混凝土收缩变形时,组合梁中支座弯矩与跨中挠度仅分别为试验值的41.1%和60.6%; 组合梁长期性能设计时,应根据楼板类型采用不同的收缩徐变模型,针对钢筋混凝土楼板采用均匀收缩、均匀徐变模型,针对组合楼板采用非均匀收缩、非均匀徐变模型。     

Seismic behavior of steel beam and reinforced concrete column connections

This paper aims to investigate the seismic behavior of steel beam to reinforced concrete column connections with or without the floor slab, acting as a proof test for a three-story-three-bay reinforced concrete column and steel beam (RCS) in-plane frame tested at the National Center for Research on Earthquake Engineering (NCREE), Taiwan, by the Taiwan-USA international research cooperation group. In total, six cruciform RCS joint sub-assemblages were constructed and tested. Parameters considered included composite effects of the slab and beam, the tie configuration in the panel zone, effects of the cross-beam, and the loading protocol. Force-deformation behavior was also simulated by a nonlinear analysis program, DRAIN-2DX, with consideration of composite effects of the beam and slab as well as shear distortion in the panel zone. Test results showed that all specimens performed in a ductile manner with plastic hinges formed in the beam ends near the column face. It was found that the ultimate strength of the composite beam was increased by 27% on average, compared with that of the steel beam without the slab.     

楼板对钢筋混凝土柱-钢梁空间组合体抗震性能影响研究

楼板在地震作用下对钢筋混凝土柱-钢梁组合体抗震性能的影响是建立地震作用下节点计算模型的基础,也是准确评价组合结构体系抗震性能的关键问题之一。为此,完成了3个钢筋混凝土柱-钢梁(RCS)空间组合体试件在考虑不同楼板宽度情况下的抗震性能试验,分析整个受力过程中楼板受力性态对组合构件受力特征、破坏模式等抗震性能的影响。各试验模型在加载过程中均产生梁铰破坏,并表现出较好的延性和耗能能力,最终因节点区钢梁屈曲、扁钢箍开裂和柱端混凝土压碎而丧失承载力。分析表明,楼板裂缝以横向裂缝为主,随着楼板宽度增加,次生斜裂缝增多,板底混凝土压碎区域增大;混凝土楼板与钢梁组合体对节点核心区的约束作用较明显地改善了空间组合体受力性能。对楼板混凝土和板内纵筋在受力过程中的应变进行分析,结果表明,随着楼板宽度的增加,楼板对RCS空间组合体刚度、承载力的贡献值有限。对现浇板受拉有效翼缘宽度进行分析,结果表明考虑钢-混凝土组合梁翼缘有效宽度对梁端受弯承载力、惯性矩影响较大。