建设部推广应用技术（三）——绿色与新型建筑结构、重大项目施工技术、新型模板与脚手架技术领域

8 绿色与新型建筑结构技术 8．1新型混凝土结构技术 ①现浇框架结构采用现浇框架，可以实现大开间住宅及较大柱网的一般公共建筑工程，配合使用轻质隔墙和保温外墙板技术，达到较好的使用功能，符合相关标准，综合效益好。②密肋壁板结构住宅体系由密肋复合墙板与隐形框架装配现浇而成的一种新型结构体系。     

密肋壁板复合墙体的刚度参数计算

针对密肋壁板作为一种新型节能住宅结构体系,研究了密肋壁板复合墙体刚度参数的计算方法,提出了密肋壁板结构体系具有抗震性能好、自重轻、刚度大、结构适应性强等特点,从而使密肋壁板复合墙体得到进一步的推广应用.     

密肋壁板结构模态识别

本文通过结合课题组前期的研究成果,采用复合材料法对密肋复合墙板进行等效,计算等效弹性模量,建立密肋壁板结构等效计算模型,利用等效模型,采用有限元分析计算密肋壁板结构的模态参数;同时,采用多模态最小二乘识别法建立密肋壁板结构的模态参数识别方法。理论分析与试验对比表明:采用等效的剪力墙模型对密肋壁板结构进行结构分析与设计具有一定的理论依据与实用价值,而且模型简单,方便,满足实际工程分析需要。同时采用最小二乘识别法对密肋壁板结构进行模态识别,其识别结果好,可靠度高。     

密肋复合墙体受力机理及抗震性能试验研究

密肋复合墙体是密肋壁板结构体系的主要受力构件,其受力特点与抗震性能不同于普通的混凝土构件,是密肋壁板结构体系计算理论与设计方法研究的基础核心。本文通过对密肋复合墙体在水平低周反复荷载作用下的试验研究,介绍墙体的主要破坏形态和破坏过程;分析墙体的受力特点;探讨墙体的承载能力、延性、耗能等抗震性能;提出墙体的恢复力模型。试验结果表明:墙体的破坏模式主要分为剪切型破坏、弯曲型破坏、剪切滑移型破坏、复合型破坏,其中剪切型破坏属于密肋复合墙体合理的破坏模式;墙体的破坏过程大体可分为弹性阶段、弹塑性阶段、破坏阶段,其对应不同的力学模型;墙体中肋梁、肋柱与内部填充砌块、墙板与外框具有良好的共同工作特性;墙体的恢复力模型可以采用退化四线型。研究表明:密肋复合墙体是一种轻质、高强、节能、抗震性能良好的结构受力构件。     

基于损伤的密肋壁板结构抗震性能分析

采用滞回耗能与退化刚度的组合,提出密肋壁板结构的层间地震损伤模型;分析基于累积损伤的密肋壁板结构层间动力可靠度;同时结合密肋壁板结构的自身特点,建立密肋壁板结构的弹塑性力学模型;最后给出密肋壁板结构在不同破坏状态时的损伤指数范围和密肋壁板结构三水准抗震设计地震损伤目标的建议。分析表明:密肋壁板结构在遭遇小震时基本完好,遭遇中震时具有良好的耗能性能,在遭遇大震时具有良好的抗倒塌能力。结构地震损伤模型能较好的反应结构在各震害等级下的损伤程度。     

密肋壁板轻框结构地震反应分析

提出密肋壁板轻框结构的等效计算方法 ,建立了三维薄壁杆元空间计算模型。根据密肋壁板轻框结构 1/ 10比例房屋模型振动台试验结果对计算模型进行验证 ,表明了计算模型的可靠性。采用此计算模型对同种条件下密肋壁板轻框结构、框架结构与剪力墙结构进行数值分析与对比。分析结果表明 ,密肋壁板轻框结构是一种较理想的新型抗震结构体系     

密肋壁板轻框结构隔震房屋模型振动台试验分析

通过对密肋壁板轻框结构隔震房屋与非隔震房屋模型振动台的试验 ,就隔震房屋的设计、减震效果、振动特性及地震反应进行了分析探讨。试验结果表明 ,自阻尼叠层橡胶隔震系统性能稳定 ,隔震效果显著 ,只要进行合理的隔震设计 ,隔震房屋的地震反应较非隔震房屋的地震反应可降低 2 3左右     

基于模糊神经网络的密肋壁板结构安全可靠性评价方法研究

随着密肋壁板结构的大量推广,对密肋壁板结构在服役阶段的安全可靠性进行综合评价,为结构的改建、扩建以及加固、维修提供依据,具有重要现实意义。基于模糊神经网络的结构安全可靠性评价方法的基本理论和评价过程,利用改进的模糊神经网络模型对密肋壁板结构进行安全可靠性评价。工程实例分析结果表明,利用该方法进行密肋壁板结构安全可靠性评价是合理、科学的。     

建设部推广应用技术——绿色与新型建筑结构、重大项目施工技术、新型模板与脚手架技术领域

8绿色与新型建筑结构技术8·1新型混凝土结构技术1)现浇框架结构采用现浇框架,可以实现大开间住宅及较大柱网的一般公共建筑工程,配合使用轻质隔墙和保温外墙板技术,达到较好的使用功能,符合相关标准,综合效益好。2)密肋壁板结构住宅体系由密肋复合墙板与隐形框架装配现浇而成的一种新型结构体系。隐形框架在多层建筑中按构造设计,小高层建筑中依据受力计算确定截面及配筋;楼板在多层建筑中可根据抗震设防烈度选用预应力空心板、密肋复合楼板或现浇钢筋混凝土楼板,在小高层建筑中均采用现浇。3)聚苯保温模板复合保温混凝土结构墙体体系运用…     

密肋壁板结构微观模型及非线性地震反应分析

密肋壁板结构由密肋复合墙板与隐形框架构成,密肋复合墙板的肋梁、肋柱和填充块是由两种不同的混凝土材料组成。采用梁单元与壳单元建立密肋壁板结构微观有限元分析模型,并对1/10比例振动台模型试验进行非线性地震反应分析。计算结果与试验吻合良好,表明所建立的有限元模型是可行的。     

Development of floor slab for steel post-tensioned self-centering moment frames

A floor slab constructed in conventional moment-resisting frames (MRFs) limits opening of gaps at the beam-to-column interfaces, causing losses of self-centering capability and preventing its use in steel post-tensioned (PT) moment frames. This work presents two novel slab schemes to reduce the restraints on the seismic responses of a PT frame. The first scheme uses a slab in typical MRFs with a modification so that near the connection, the metal deck is discontinuous and the longitudinal bar in the deck is debonded from concrete to minimize slab restraints. The second scheme uses truss elements to connect the slab and beams in only one bay (rigid bay) of the PT frame for transferring inertial forces from the floor to the frame. The sliding device is provided at one end of floor beams transverse to the PT frame, where sliding of the slab is expected. The cyclic behaviors of the bare connection and the connection with the first slab scheme are also evaluated by testing four connections. Additionally, how the rigid bay affects the cyclic behavior of the frame, distribution of column shear, beam axial force variation, and gap opening response near the beam-to-column interface is evaluated by conducting frame subassembly tests. The test results demonstrate that (1) the PT frame with any of two slab schemes develops large deformation capacities with small residual deformations, and (2) the column shear and beam axial force can be estimated based on the proposed method.     

基础隔震大开间住宅方案的应用

基础隔震技术是一种新兴的建筑抗震技术，已获得了广泛的应用。本文介绍了在７度地震区，采用橡胶支座隔震技术的砖混大开间住宅设计实例，并通过时程分析法的对比分析，验证了隔震结构的可靠性和优越性。从而说明，在中、低烈度区，大开间砖混结构住宅将成为隔震技术应用的重要方面。     

多层异型柱框架结构隔震性能试验研究

本文对一栋比例为1:6的6层基础隔震异型柱框架结构模型进行了模拟地震振动台试验研究.试验与理论分析表明,对这种轻型框架结构体系使用基础隔震技术,可以大大减小结构的地震反应,从而使上部结构设计可参照基础隔震普通框架结构的设计方法进行内力计算,达到既提高抗震性能又可降低工程造价的目的.     

大开间约束砖砌体结构模型的拟静力试验研究

本文对大开间砖砌体结构采取在砖砌体中增设钢筋混凝土墙中柱和水平条带的加强措施。通过大比例模型试验,探讨大开间约束砖砌体结构的破坏形态,研究其抗剪承载力、变形能力和恢复力特性;论证了在7度区采取此项加强措施后七层大开间结构具有较高的承载力和变形能力,可满足相应的抗震设防要求。     

底部框剪配筋砌块砌体房屋弹塑性地震反应的数值模拟

在总结底部框剪砖房和配筋砌块砌体的抗震性能研究成果的基础上,对底部框剪上部配筋砌块砌体结构的抗震特性进行了初步研究。采用层间剪切模型和三折线骨架曲线恢复力模型,分别按6、7、8度区的多遇烈度、基本烈度和罕遇烈度,输入ElCentro地震波,模拟此类房屋的线性和非线性地震反应。通过分析加速度和位移地震反应,恢复力和层间位移角的变化,考察了该结构的抗震性能和抗震能力。结果表明:底部两层框剪上部六层配筋砌块砌体结构(高25.5m)可用于8度地震区,这种结构的底部框剪层是薄弱部位;应提高框剪层的水平地震剪力设计值,增强延性设计,提高抗倒塌能力。     

高烈度地震区建筑隔震方法设计与分析

基于高烈度地震区建筑隔震方法设计与分析,以某一钢筋混凝土框架结构为例,通过有限元分析软件ETABS对采用橡胶支座的减隔震技术进行动力分析,并对时程分析结果进行比较,结果表明:与抗震框架结构相比,底层隔震框架结构的周期延长,层剪力、位移、底层轴力均变小,从理论上验证采用隔震支座能有效地减小地震荷载对结构的不利影响,提高结构的安全性。     

板柱-支撑结构抗震设计关键问题分析

板柱结构具有可利用空间大、布局灵活、显著降低层高等优势,但是存在结构水平刚度较弱、位移大、抗震承载力较差等问题。为解决上述问题,在板柱结构中设置屈曲约束支撑,以提高结构的抗侧刚度,增强其抗震承载力。通过对3个高度不同和2个大面积的板柱-支撑结构的计算表明,板柱结构抗侧刚度和承载力较弱的问题可通过设置适当数量的屈曲约束支撑解决。为研究板柱-支撑结构的变形、层间剪力、倾覆弯矩、支撑布置等问题,通过PKPM建模分析,结果表明：多遇地震作用下,板柱-支撑结构可采用框架结构的弹性层间位移角(1/550)来控制结构变形;板柱-支撑结构中支撑承担的楼层剪力建议不低于楼层剪力的40%;通过对比GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》和力学概念计算得到楼层倾覆力矩的结果,认为采用规范建议的方法较为合理;支撑的竖向居中布置会减小支撑倾覆力矩占比,而对支撑剪力占比影响较小。     

土-结构相互作用对滚珠隔震支座隔震效果的影响

以ANSYS软件为上部空间结构计算平台,建立包含土、隔震层、基础、空间结构在内的整体三维模型,并通过与框架结构和框架隔震结构的水平地震效应做对比,分析了土-结构相互作用对滚珠隔震支座隔震效果的影响.结果表明：在水平地震作用下土-结构相互作用在一定程度上减弱了滚珠隔震支座的隔震效果,因此在隔震结构设计中考虑土-结构相互作用的影响是十分必要的.     

Experimental and modeling study on the progressive collapse resistance of a reinforced concrete frame structure under a middle column removal scenario

A reinforced concrete (RC) frame structure is one of the widely used structural system. A localized damage caused by extreme events may lead to progressive collapse of entire structures. In this paper, progressive collapse test of three 1/3‐scaled reinforced concrete frame, including a single‐story without a slab, single‐story with a slab, and double‐story with slabs, are reported. Experimental results show that the progressive collapse process of RC frame consisted of five stages: an elastic stage, yield stage, beam mechanism stage, transient stage and catenary stage. The reinforced concrete slabs contribute to large progressive collapse resistance force compared with the specimen without slab. Furthermore, validation of the test results by using a refined solid finite element model was established. The effect of extensive parameters, including slab thickness, beam section height, seismic design intensity, and so forth, on the progressive collapse performance of RC frame structures was simulated as well. The simulation results indicated that the collapse resistance of RC structures was substantially improved with the increased of the slab thickness and seismic design intensity. Finally, a simplified model is proposed in accordance with experimental and numerical results to calculate the collapse resistance of RC frame structures.