混凝土柱-蜂窝钢梁组合节点拟静力试验研究

为研究复合焊接环式箍筋混凝土柱-蜂窝钢梁组合节点的受力性能。对四种不同连接形式的8个复合焊接环式箍筋混凝土柱-蜂窝钢梁组合节点试件进行了低周反复荷载作用下的拟静力试验,分析了各节点的破坏形态、承载力、受剪性能、延性、耗能性能、滞回特性等。试验结果表明:试件的承载力与节点核心区的配箍率有关,对于钢梁贯通型的梁柱节点,宜加强节点核心区的箍筋配置,有利于提高试件的承载力和延性;外伸式端板连接型试件的承载力最高,但在极限荷载之后出现严重的刚度退化,耗能能力差;核心区加设箍筋的钢梁贯通型试件的承载力、延性和耗能能力均比较好,抗震性能好,能够满足工程实践的要求。     

方钢管混凝土柱-外包U形钢混凝土组合梁节点抗震性能试验研究

为了研究外包U形钢混凝土组合梁和方钢管混凝土柱连接节点的抗震性能,进行了5个外包U形钢-混凝土组合梁与方钢管混凝土柱连接节点的拟静力试验,包括2个外环板节点和3个内隔板节点。通过研究节点试件破坏模式、滞回曲线、骨架曲线和核心区剪切变形等,进一步分析节点试件的承载能力、延性和耗能能力等抗震性能。研究表明：节点试件加载过程中经历了由弹性、弹塑性到塑性的发展过程;核心区混凝土密实节点试件的滞回曲线更为饱满,延性较好,耗能能力强;外环板节点试件延性要优于内隔板节点试件,耗能能力更强;核心区混凝土不密实的内隔板节点试件具有良好的延性,但承载力显著降低,施工中应严格控制核心区混凝土的浇筑质量,或者在节点核心区采用厚度较大的钢板来提高其延性和承载力。     

钢结构防火涂料等效热传导系数的确定

针对厚型钢结构防火涂料的热工参数确定问题和膨胀型钢结构防火涂料隔热性能无合适方法评价的现状，提出了根据耐火试验检测测定构件升温过程确定防火涂料等效热传导系数的方法。并分别利用厚型防火涂料和膨胀型防火涂料的检测结果进行试算，取得了较满意的结果。该方法还解决了有膨胀型防火涂料保护层钢构件的温度计算问题，为该类钢构件的抗火计算奠定了基础，并对防火抗火性能试验检测的内容及应提交的结果提出了建议。     

大悬挑钢箱梁与折线形钢箱柱连接节点试验研究

为研究大悬挑钢箱梁与折线形钢箱柱连接节点在不同工况组合下的受力性能,对其进行了1∶3的缩尺试验研究和有限元数值分析。试验借助改进型几何可变框式试验架,实现了设计要求的2种荷载工况,并分析了节点在各种工况组合下的受力性能和变形情况。运用有限元软件对节点进行了弹性分析,得到了节点的应力分布与变形情况。研究结果表明：试验结果与有限元分析结果吻合良好,验证了理论分析的正确性;节点在设计荷载作用下始终处于弹性工作状态,其受力最不利位置位于左梁与折线柱的翼缘相交部位。     

复式钢管混凝土柱与H形钢梁连接节点抗震性能试验研究

借鉴方钢管混凝土柱-钢梁外肋环板节点形式,将非梁柱连接面的柱两侧外肋环板改为竖贴于柱侧的竖向肋板并伸出与梁翼缘焊接,同时设置锚固腹板,形成复式钢管混凝土柱与H形钢梁连接节点。通过7个梁柱组合体试件的低周反复荷载试验,分析各试件的破坏过程及特征,并对试件的滞回性能、承载力、延性、耗能能力和承载力及刚度退化等抗震性能进行研究。研究结果表明：节点的破坏形态基本相同,梁端先屈曲,形成塑性铰;锚固腹板可有效提高节点的承载力和变形能力;竖向肋板外伸长度可提高试件的初始刚度,使梁端塑性铰外移,有效保护节点核心区;试件的滞回曲线呈明显的梭形,具有良好的承载力、延性及耗能能力;试件在整个加载过程中刚度退化现象明显,承载力退化很小,可应用于抗震设防地区。     

Mechanical performance of T-stub connections between square concrete filled steel tubular column and steel beam

传统的钢管混凝土柱-钢梁T形件节点易出现柱或者钢梁损伤严重的情况,不利于震后快速修复。以常规T形件和设置长槽孔T形件作为耗能构件,保证柱和梁损伤较小甚至不受损伤,实现耗能构件的可替换。对3个常规T形件节点和2个设置长槽孔T形件节点进行了数值模拟,分析了T形件翼缘厚度、T形件翼缘及腹板宽度、下T形件设置长槽孔、单边抗剪角钢等因素对节点滞回曲线、初始刚度、极限转角、延性系数、耗能能力的影响。研究结果表明：节点整体耗能较好,设置长槽孔T形件节点可显著提高节点延性,增加抗剪角钢的长槽孔T形件节点可显著提高节点耗能能力,该类节点滞回曲线呈饱满梭形,耗能表现为摩擦耗能和T形件塑性变形耗能共同作用;对于常规T形件节点,建议T形件翼缘厚度与腹板厚度的比值小于2.0。     

钢骨混凝土柱-钢桁梁组合节点抗震性能试验研究

结合中国科学技术新馆工程对钢骨混凝土柱-钢桁梁组合节点进行抗震性能试验研究。根据两组四个试件的低周往复试验结果,对节点的强度、刚度、延性、耗能能力和变形性能进行综合评估,结果表明钢骨混凝土柱-钢桁梁组合节点具有良好的承载能力、延性、耗能能力和变形恢复能力,抗震性能优越。同时,还讨论了不同破坏模式对节点抗震性能的影响以及栓钉布置对钢骨和混凝土协同工作的影响,结果表明梁端弯曲破坏模式的抗震性能优于节点区剪切破坏模式,钢骨混凝土柱是否布置栓钉对钢骨和混凝土之间的协同工作影响不大。试验研究为中国科学技术新馆工程整体结构弹塑性时程分析提供依据,是结构整体抗震性能评估的重要基础,研究结论可为钢骨混凝土柱-钢桁梁组合节点在工程中的应用提供参考。     

Experimental and numerical investigation of a hollow brick filled with perlite insulation

The present study is focused on the investigation of the effective thermal properties of a modern vertically perforated masonry unit filled with perlite insulation. Based on measurements and numerical calculations, the thermal performance of the new hollow brick was determined. The authors suggest to use the following parameters for this building material: equivalent heat capacity equal to 855.1 J/kg K, equivalent heat conductivity equal to 0.09 W/mK and equivalent density equal to 653.15 kg/m³. The dependence of the equivalent thermal resistance of the whole wall made of this brick and mortar, is shown for different mortar joint thicknesses. All results, presented in this paper, can be used in energy balance calculations for buildings made of masonry unit.     

栓钉钢板企口预制混凝土梁端受力性能试验研究与设计方法

栓钉钢板企口为钢板两侧焊接栓钉的一种钢质企口,可作为预制混凝土次梁端的铰接节点。为研究栓钉钢板企口预制混凝土梁端受力性能,进行了8个试件的静力加载试验,得到了栓钉钢板企口梁的破坏模式、挠度曲线、栓钉应变、钢筋应变及梁端剪切变形等试验结果,分析了最外侧栓钉距梁端距离C1和梁端配筋构造对试件承载力及变形能力的影响,进一步分析了栓钉钢板企口梁端的传力机理,并提出了相关的设计方法。结果表明：试件的破坏模式有两种,分别为梁端剪撬或剪压破坏和钢板企口栓钉剪扭破坏;C1为60mm试件的梁端混凝土被撬开且破坏突然;C1为100mm试件的承载力平均比C1为60mm的试件提高27%,但C1为210mm试件的承载力却比C1为100mm的试件降低5%;梁端箍筋加密可提高试件承载力;可采用拉压杆模型计算栓钉钢板企口混凝土梁端的受剪承载力。建议将GB/T 51231—2016《装配式混凝土建筑技术标准》中的最外侧栓钉到梁端面的最大距离由200mm调整为100mm,且梁端优先采用C形筋的配筋形式。     

新型组合结构梁柱节点滞回性能试验研究

为研究新型组合梁与钢管混凝土柱连接节点的抗震性能,开展了新型组合梁与钢管混凝土柱连接节点低周反复荷载作用下的试验研究,对这种类型节点的滞回性能进行了研究,在实验研究的基础上,提出了新型组合梁与钢管混凝土柱连接节点的三折线恢复力模型,结果表明,试件具有良好的耗能能力,建立的恢复力模型骨架曲线与试验值接近。     

钢-闭口型压型钢板轻骨料混凝土组合梁受力性能试验研究

完成了8个钢-闭口型压型钢板轻骨料混凝土组合梁试件的静力试验,对组合梁受力性能进行了研究。试验中详细考察了钢-闭口型压型钢板轻骨料混凝土组合梁在不同名义剪跨比、不同栓钉布置形式下的受力过程、裂缝发展、破坏形态和型钢、钢板与混凝土应变发展过程、跨中弯矩与跨中挠度以及型钢与组合板端部滑移发展情况;根据对试验结果与现行规范所建议方法计算结果的对比分析,提出了钢-闭口型压型钢板轻骨料混凝土组合梁的受弯承载能力以及受剪承载能力计算方法。研究结果表明,钢-闭口型压型钢板轻骨料混凝土组合梁试件的破坏形态主要表现为弯曲剪切破坏,组合梁具有较好的承载能力和延性,在80%Pu后,组合梁界面才表现出明显的滑移现象,截面不满足平截面假定。研究还表明,即使组合梁试件按照我国现行规范计算所得连接程度较小时,也具有较高的受弯承载能力。同时,为考察组合梁动力特性,对8个组合梁试件的前三阶自振频率和阻尼比进行了试验测试,测试结果表明组合梁阻尼比较     

A beam model for the flexural–torsional buckling of thin-walled members with some applications

A beam model aimed at describing the flexural–torsional buckling of thin-walled members with non-symmetric cross-sections is presented. Two beam axes are introduced, and strain is defined with respect to both. The shearing strain between the cross-section and one of the two axes is assumed to vanish; the warping is supposed to be linear in the twist. Non-linear hyperelastic constitutive relations are introduced; by means of standard localization and static perturbation techniques, the field equations describing the flexural–torsional buckling are obtained. One benchmark example is given and some numerical values of the critical load for various warping constraints at the beam ends are provided.     

Design and specification compilation of a modular‐prefabricated high‐rise steel frame structure with diagonal braces part II: Elastic–plastic time‐history analysis and joint design

The use of modular‐prefabricated steel structures has distinct advantages, such as rapid construction, industrial production, and environmental protection. Although this type of structure has been extensively employed around the world, it is primarily used for low‐rise buildings; its application in high‐rise buildings is limited. This paper proposes a new type of modular‐prefabricated high‐rise steel frame structure with diagonal braces. An elastic–plastic time‐history analysis of a 30‐storey building during rare earthquakes was performed. The base shear, storey drift, stress, damage characteristics, and other performances of the structure were investigated. According to the mechanism analysis, finite element simulation, and model test, the formulas for the elastic and elastic–plastic design of the truss–column connection, column–column flange connection, and diagonal brace–truss connection are proposed in this paper. The control parameters for the structural design are also discussed. This study provides an important reference for the research and design of this type of modular‐prefabricated high‐rise steel structure. The design method has been compiled into a design specification named Technical Specifications for Prefabricated Steel Frame Structure with Diagonal Bracing Joints, which is unique for this type of structure.     

钢管混凝土梁柱连接形式及性能分析

指出钢管混凝土连接传递的内力主要包括梁端的剪力和弯矩,对钢梁—钢管混凝土柱连接和RC梁—钢管混凝土柱两类连接的形式及其受力性能进行了介绍,得出的结论可供设计人员参考。     

钢连梁-钢板混凝土组合剪力墙组合件抗震性能试验研究

为进一步提高联肢剪力墙结构的抗震性能,提出了一种改进型钢连梁-钢板混凝土组合剪力墙混合结构.通过对5个1/2缩尺连梁-墙肢组合件的低周往复加载试验,研究了钢连梁跨高比和加劲肋布置等因素对组合件抗震性能的影响.研究表明:组合件塑性变形均集中在易更换的钢连梁上,墙肢和节点部位损伤程度较低,有利于实现结构罕遇地震作用后的功能...     

钢纤维混凝土力学性能试验研究

能量桩的主要作用是承载和地源热泵,如何在确保不影响承载力的前提下提高能量桩换热效率。在混凝土中掺入不同体积率的钢纤维,测试混凝土的抗压能力和导热系数,研究钢纤维对混凝土性能的影响。试验结果表明,钢纤维的掺入对混凝土的抗压强度以及导热系数都有提升,对抗压强度的提升为13%~30%,对导热性能的提升为4%~25%,钢纤维掺入量为0.6%时为能量桩的最优配合比。     

方钢管混凝土柱与钢梁框架节点的抗震性能试验研究

为验证方钢管混凝土柱与工形钢梁框架节点的破坏特征和抗震性能,本文进行了A、B两组共6个足尺节点试件的低周反复循环加载试验,其中A组三个试件梁端采用栓-焊连接;B组三个试件梁端为全对接焊接。试验结果表明:6个试件的层间位移延性系数μ≈2.28～3.86,弹性极限层间位移角y≈0.001～0.014,弹塑性极限层间位移角u≈0.0297～0.0424,节点梁柱的相对极限塑性转角θu≈0.0163～0.0343rad,能量耗散系数E≈2.029～2.494;A、B两类节点均有良好的抗震性能,在相同轴压比下A类节点的延性较B类略好一些,而耗能能力B类节点却略大一些,但二者相差不大,均满足结构抗震设计的要求。文章还分析了节点域的剪切变形,给出了改造节点设计的几点建议。     

方钢管混凝土柱-钢梁双侧板贯穿式节点抗震性能试验研究

双侧板贯穿式节点是基于钢管混凝土柱横向受力特点而提出的一种新型梁柱连接节点。对6组17个十字形节点进行静力和拟静力试验研究,分析节点核心区的受力特点及抗震性能,结果表明:塑性铰均发生在穿心板外的钢梁上,调整竖向穿心板长度可以控制塑性铰发生的位置;双侧板贯穿式节点可有效地减缓钢梁上翼缘与钢管柱连接处的应力和应变梯度,减小节点核心区所受剪力,削减梁柱连接焊缝应力峰值,从而提高结构体系的耗能能力;所有节点试件的滞回曲线饱满,强度和刚度退化不明显,延性好,耗能能力强;不同类型和尺寸竖向穿心板的节点试件整体抗震性能差别不大。研究成果可供矩形钢管混凝土组合结构抗震设计参考,丰富钢管混凝土柱-钢梁节点的类型,促进钢管混凝土组合结构在工程中的进一步推广应用。     

钢桁架连梁节点锚固机理试验及有限元分析

为了揭示钢桁架连梁节点的受力机理,基于6个钢桁架连梁节点试验研究,对考虑混凝土损伤塑性模型的钢桁架连梁节点进行了非线性有限元分析,通过改变锚固长度和型钢型号,对比数值仿真与试验结果发现吻合较好。分析结果表明:有限元模型所得的节点处弦杆的应变分布规律与试验结果一致。在其他情况不变时,节点开裂荷载随着锚固长度的增加而增大;当锚固长度达到一定长度时,节点处弦杆端点的应变接近于零。     

高温后型钢再生混凝土梁的受力性能及承载力计算

为了研究高温后型钢再生混凝土梁的受力性能,以温度、再生粗骨料取代率和剪跨比为变化参数,设计32个试件进行高温后的静力加载试验,观察了高温后试件的外观变化和受力破坏形态,获取其荷载-挠度曲线、截面应变分布和极限承载力等重要参数,分析了各变化参数对高温后型钢再生混凝土梁力学性能的影响,并探讨了其极限承载力计算方法。研究结果表明：高温后型钢再生混凝土梁的表面颜色由灰色变暗黄、表面龟裂,受力破坏形态与常温下基本相同;随温度的升高,试件的极限承载力和刚度逐渐降低,延性变差;再生粗骨料取代率的变化对试件的承载力和刚度影响不大,但对延性有一定的影响;随着剪跨比的增大,试件的承载力和刚度降低,延性却更好。