钢筋混凝土联肢剪力墙弹塑性分析

利用三维非线性分析程序CANNY中的纤维模型模拟墙肢、单轴弹簧模型模拟连梁,对钢筋混凝土联肢剪力墙进行了弹塑性分析;在与试验结果进行对比分析的基础上,选取了用于钢筋混凝土剪力墙非线性分析的三线型骨架滞回模型和合适材料的应力-应变关系进行建模;通过数值计算分析了轴压比、墙体分布钢筋配筋率、边缘构件配筋率、连梁纵筋配筋率对钢筋混凝土联肢剪力墙的承载力、延性、破坏形态等的影响。结果表明:轴压比、墙体分布钢筋配筋率、边缘构件配筋率对钢筋混凝土联肢剪力墙的受力性能影响较大,连梁的纵筋配筋率影响较小;所选模型具有有效性。     

钢筋混凝土双肢剪力墙非线性静力有限元分析

利用有限元软件ABAQUS中的混凝土损伤塑性模型,采用分离式方法建立有限元模型,对钢筋混凝土双肢剪力墙进行了非线性分析;在与试验结果进行对比分析的基础上,选取了用于钢筋混凝土剪力墙非线性有限元分析的材料破坏准则和本构关系进行建模;通过数值计算,分析了轴压比、墙连梁跨高比、墙分布钢筋配筋率、边缘构件配筋率对钢筋混凝土双肢剪力墙的承载能力、延性、破坏形态等的影响。结果表明:轴压比、分布钢筋配筋率和连梁跨高比对钢筋混凝土双肢剪力墙的受力性能影响较为明显;边缘约束构件配筋率对墙体的影响较小。     

配筋率对钢筋混凝土构件弹性模量影响的试验研究

弹性模量是结构分析的主要力学参数之一。目前,在结构分析中,钢筋混凝土构件的弹性模量取值多取素混凝土的弹性模量值,很少涉及配筋率对钢筋混凝土构件弹性模量的影响。推导了钢筋混凝土构件弹性模量与配筋率的关系,设计制作了11组共计33件不同配筋率的钢筋混凝土试件,分别测得各试件的弹性模量;用最小二乘法回归得到混凝土构件弹性模量和配筋率关系的曲线,回归结果与理论推导结果基本一致。列举了一个悬臂梁的算例,分析了弹性模量对结构分析的影响。研究结果表明,配筋率对钢筋混凝土构件的弹性模量有影响,进行结构动力计算且配筋率较高时,若忽略钢筋对构件弹性模量的影响,会引起较大的误差。     

国产轻型木结构墙体的稳态热量传递性质

木结构墙体稳态热量传递性质是评价其节能保温的重要指标。为了在引进国外木结构住宅先进技术基础上,推进轻型木结构住宅国产化进程,该研究使用国产材料制备了13块不同构造的轻型木结构墙体,采用热箱-热流计法检测了稳态时墙体的有效传热系数,并通过理论计算,得到了各墙体的理论计算预测值。结果表明,墙体有效传热系数在0.226~0.529 W/(m2.K)之间,除热工级别为IIt级的1、2、3、6号墙体外,其它墙体均为It级,完全适用于中国严寒地区,并满足中国节能65%的墙体传热系数限值要求。通过理论计算预测传热系数设计值与检测值基本相当,可采用理论计算对木结构复合墙体保温性能进行设计。     

带竖向接缝的预制混凝土空心模剪力墙受弯性能试验研究

完成了6个带竖向接缝的预制混凝土空心模剪力墙试件在恒定轴力作用下的拟静力试验,研究了墙体的受弯性能以及竖向接缝的连接性能,明晰了墙体的破坏过程和破坏形态。试验结果表明：墙体破坏形态与钢筋混凝土剪力墙相似,破坏时墙体根部混凝土压溃、边缘构件纵筋压曲;部分墙体的破坏区域发展至中部墙板,预制混凝土与后浇混凝土剥离;竖向接缝构造合理、连接可靠,能够保证墙体的整体性能,对受弯性能基本无影响;试件的转角延性系数为4.35~12.54,具有良好的延性;提高边缘构件纵筋配筋率和轴压比,墙体的承载力提高,混凝土压溃面积增大;采用单排竖向插筋对墙体的受弯性能影响较小;GB 50010-2010《混凝土结构设计规范》的计算方法可用于计算空心模剪力墙试件的承载力,计算结果较为保守。     

均布荷载作用下高强钢筋混凝土深梁受剪性能研究及有限元分析

采用八点集中加载方式模拟均布荷载作用,完成7根高强钢筋混凝土深梁受剪性能试验。试验参数为纵筋配筋率、水平腹筋配筋率和竖向箍筋配筋率,分析这些参数对深梁受剪承载力的影响规律。在此试验基础上,建立ANSYS有限元模型,并采用GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》中的计算式,对深梁受剪承载力进行计算,将有限元计算结果及规范计算结果与试验值进行对比分析。研究结果表明：均布荷载作用下的高强钢筋混凝土深梁,随着3种配筋率的增大,极限承载力显著提高;ANSYS计算结果接近试验值,有限元模型能够合理反映深梁构件的受剪机理;对于受均布荷载作用下的深梁,我国规范计算结果较为保守。     

矩形闭口钢骨混凝土构件抗扭刚度的分析

为研究矩形闭口钢骨混凝土纯扭构件的抗扭刚度,通过ABAQUS对以配筋率为参数的3根构件进行了有限元分析,发现配筋率对构件开裂后抗扭刚度的影响更明显.通过分析钢骨混凝土构件的扭矩-扭率曲线,可将构件的整个受力过程简化为3个阶段.基于钢筋混凝土构件、钢-混凝土组合梁的抗扭刚度计算理论和方法,同时考虑了有限元分析结果,对构件各阶段的抗扭刚度进行理论计算,将计算值与模拟值比较,吻合良好,验证了公式的正确性,可为下一步的研究提供参考.     

基于神经网络的钢筋混凝土剪力墙抗剪承载力研究（英文）

神经网络(ANN)模型作为土木工程领域中一种有效的方法能够用于解决复杂的问题。基于试验数据采用神经网络对钢筋混凝土剪力墙的抗剪承载力进行预测,收集160个钢筋混凝土剪力墙在低周往复荷载下的试验数据,建立数据库,选取140个试验样本对ANN模型进行训练,20个试验样本进行测试验证。ANN1和ANN2有14个输入参数:混凝土抗压强度、剪跨比、轴压比、竖向钢筋强度、横向钢筋强度、墙体竖向分布钢筋配筋率、墙体水平分布钢筋配筋率、边缘构件纵向钢筋配筋率、边缘构件横向钢筋配筋率、边缘构件与截面面积比、截面高厚比、总截面面积、墙高和截面形状,输入数据分别被归一化到区间[0,1]和[0.1,0.9]。两个模型的输出数据均为剪力。对比分析ANN模型预测的钢筋混凝土剪力墙抗剪承载力与采用规范GB 50011和ACI 318-14公式计算的抗剪承载力,结果表明,神经网络模型能够精确地预测钢筋混凝土剪力墙的抗剪承载力,具有较好的预测和泛化能力。     

配筋砌块墙体平面外偏心受压承载能力分析

为了解配筋砌块墙体在平面外偏心荷载作用下的受力性能及承载能力,在实验室对16个墙片试件进行了平面外偏心受压试验研究,并将各试件承载力试验值与《砌体结构设计规范》GB50003-2001的简化方法计算值进行了对比分析。结果表明“:规范”给出的简化计算方法偏于保守;利用钢筋混凝土压弯构件的计算理论,提出了配筋砌块墙体平面外偏心荷载作用下承载力的计算方法,计算值与试验结果吻合较好。     

轻钢龙骨保温复合墙体传热系数的数值计算与分析

墙体传热系数是判断墙体材料保温性能的重要参数。本文以钢结构住宅用轻钢龙骨复合墙体体系为例,比较了二维数值计算方法与一维理论分析的差异,并通过大型墙体实验室测试进行验证。研究成果表明:轻钢龙骨保温复合墙体内的龙骨具有较高的导热系数,会引起整体传热系数的增加,在传统理论分析手算时,如果忽略其热桥效应,则会高估了材料整体保温性能。     

钢筋混凝土受弯构件纵向配筋率的研究

钢筋混凝土受弯构件梁、板纵向配筋率ρ的取值，《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）允许的范围是比较大的，然而在实际工程中，钢筋混凝土受弯构件纵向配筋率ρ的大小对建筑工程质量、耐久性、经济性等方面都有很大影响。本文仅从有屈服点钢筋在钢筋混凝土梁、板内纵向配筋率入手，通过理论分析，确定有屈服点钢筋在钢筋混凝土受弯构件梁、板中的合理纵向配筋率。     

强度及裂缝双控条件下钢筋混凝土板截面优化设计探讨

为了简便地根据钢筋混凝土板的内力确定最优的板厚,本文通过引入钢筋混凝土构件受弯承载力计算及裂缝验算公式,在满足结构安全和裂缝限值的条件下,对单位面积钢筋混凝土板造价目标函数求导得到理论最小值,进而得到特定弯矩值所需要的最优板厚及对应配筋率。结果表明最优板厚的有效高度与弯矩开方值近似成线性关系;受力钢筋层数对最优板厚影响较大;在有限的钢筋混凝土价格比变动下,最优板厚变化不明显。     

钢筋混凝土梁变幅滞回耗能能力衰变规律试验研究

在基于能量的结构性能设计方法中,需要根据耗能需求对构件进行能力设计,而了解位移历程和配筋状况对构件滞回耗能能力的影响规律是实现这一步骤的基础。通过对22根钢筋混凝土梁试件分别采用稳态变幅加载和任意变幅加载,分析位移历程、配箍率和配筋率的变化对钢筋混凝土梁滞回衰变规律的影响。研究表明,常幅滞回条件下,增加配箍率能够延缓钢筋混凝土梁滞回耗能能力的衰变过程,其延缓效果随滞回幅值的增大而降低;配筋率的变化对构件耗能能力的衰变过程未见规律性的影响;相对于配箍率与配筋率,滞回位移幅值的影响更为明显且更具规律性,滞回位移幅值越小,构件衰变至稳定的过程会更快,而衰变稳定后的残余耗能能力将更高。变幅滞回条件下,钢筋混凝土梁在某个半滞回的耗能能力决定于历史最大位移和已累积耗散的滞回能量,即钢筋混凝土梁的滞回耗能能力受最大历史位移和累积耗能的双控。基于这一双控规律,通过量化箍筋与滞回位移幅值对构件滞回耗能能力衰变的影响,提出了钢筋混凝土梁变幅滞回耗能能力的估计方法。     

基于变角空间桁架理论的钢筋混凝土构件抗扭承载力分析

基于变角空间桁架理论,建立了钢筋混凝土矩形截面受扭构件的非线性分析模型进行全过程模拟,得到扭矩和扭转角变化的全过程曲线,数值分析结果与已有试验结果吻合较好。讨论并分析了截面尺寸、截面高宽比、配箍率和纵筋配筋率对钢筋混凝土构件抗扭承载力影响的规律性及其原因。     

HRBF500级钢筋混凝土柱抗震性能研究

为研究配置HRBF500级钢筋的混凝土柱抗震性能,制作了4根500MPa级钢筋混凝土矩形截面柱进行低周反复荷载试验,考虑了配筋率、轴压比、配箍率对构件抗震性能的影响。结果表明,HRBF500级钢筋混凝土柱具有良好的抗震性能和耗能性能,随着配筋率的增加、轴压比的减小、体积配箍率的增大,试件抗震性能和延性均相应提高。给出的恢复力模型各特征参数理论计算值与试验实测值吻合较好,可应用于工程实践。     

基于黏结滑移-统计理论的再生混凝土梁裂缝宽度计算方法研究

通过对不同配筋率、取代率两组10个再生混凝土梁构件进行裂缝宽度试验研究,对比分析了再生混凝土与普通混凝构件裂缝开展机理的不同,研究了再生混凝土裂缝开展机理、宽度影响因素,并在黏结滑移理论基础上结合试验统计数据推导再生混凝土构件裂缝最大宽度计算公式。研究结果表明:随着取代率的增加再生混凝土梁主裂缝旁分支裂缝不断增多,裂缝整体分布越趋复杂。配筋率变化对主裂缝宽度影响相当明显,配筋率增加再生混凝土裂缝宽度明显减小。基于黏结滑移-统计理论建立再生混凝土裂缝宽度计算公式,通过对多组试验结果反算验证该公式计算精度是满足设计要求的。     

基于有限元方法和测试结果确定钢筋混凝土构件的弹性模量

为探究配筋率对钢筋混凝土构件弹性模量的影响,制作了6种不同配筋率的钢筋混凝土构件和2种配筋率的钢筋混凝土试块。测得了构件在指定荷载下的变形,然后将荷载和变形作为已知条件,代入有限元分析软件求得构件弹性模量。经回归分析得到钢筋混凝土构件的配筋率与弹性模量之间的关系。研究结果表明,配筋率与弹性模量之间呈线性关系。在经济、常用配筋率下,配筋率对不同的钢筋混凝土基本构件弹性模量的影响不同。弹性模量的取值应该根据实际情况考虑配筋率的影响。     

轻型竹木复合墙体的热工性能试验研究

为研究轻型竹墙的热工性能,促进推广此类新型轻质墙材在节能建筑中的应用,设计并制作了2片轻型竹墙、1片轻型木墙以及1片轻型竹木复合墙,并进行了墙体的防护热箱试验,实测获取了墙体的热阻和传热系数。结合已有文献中轻钢龙骨墙体的热工性能的试验研究结果,对轻型竹墙、轻型木墙以及竹木复合墙体等的热工性能进行了比较研究。根据ISO 6946:2007的平均传热系数计算方法对轻型竹墙、轻型木墙以及轻型竹木复合墙体的稳态传热性能进行了计算和有限元分析,验证了有限元分析的可行性。基于有限元模型分别以材料的导热系数、龙骨间距、龙骨厚度及墙内钉间距为参数对3种轻型竹木墙体的热工性能进行了模拟分析。结果表明：轻钢龙骨墙体的传热系数最大,轻型竹墙与木墙的传热系数相近,说明以竹代木的设计理念是可行的;龙骨材料的导热系数垂直积层方向变化对墙体的热工性能影响较大;增加龙骨间距可适当减小墙体的传热系数,而增大龙骨厚度则可大幅减小墙体的传热系数;墙体热工性能受墙内钉间距影响较小,钉间距超过150mm时可忽略其影响。     

施工期考虑钢筋混凝土复合弹性模量与收缩徐变的内力分析

为了较准确地得到施工期钢筋混凝土结构的内力,提出了用数值模拟求解复合材料的复合弹性模量的方法。用ANSYS软件模拟得出结构实时的复合弹性模量,并结合收缩徐变的影响,分析了某高层框架结构内力时变规律。结果表明:未考虑复合材料的复合弹性模量时,结构的内力计算值偏大;可以用求解钢筋混凝土构件复合材料的复合弹性模量的方法近似分析钢筋混凝土结构徐变与配筋率的关系;由收缩徐变引起的钢筋混凝土框架结构内力变化不可忽略,在实际计算过程中应考虑其影响。     

锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力计算

针对目前锈蚀钢筋混凝土构件的研究仅考虑钢筋锈蚀程度的影响,而忽略了在相同锈蚀程度下构件其他参数对承载力退化的影响,导致现有计算模型参数相差较大的问题,对现有锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力计算方法进行了对比分析。基于无粘结钢筋混凝土梁的研究成果,分析钢筋锈蚀程度、截面配筋率对锈蚀损伤构件的承载力退化产生的影响,综合考虑锈蚀构件截面配筋指标以反映不同构件参数对其产生的影响及无粘结梁钢筋强度利用系数的计算公式,建立了一般锈蚀钢筋混凝土梁受拉钢筋强度利用系数的计算公式。经试验验证,数据吻合很好,其结果有益于完善和发展锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力的计算方法。