装配式竹结构房屋的设计与研究

提出了一种基于竹胶合板为基本材料的轻型装配式竹结构房屋,详细叙述了装配式竹材房屋构件的模块化设计和加工以及房屋的安装,并通过试验和理论分析对房屋的工作性能进行了评估。     

四面受火工程竹材炭化性能试验与数值模拟研究

针对目前工程竹材炭化性能研究中存在的受火时间较短、灭火不及时等不足，通过8根四面受火工程竹柱炭化性能的对比试验，研究了材料类型、截面尺寸、受火方向、加工工艺和受火时间等因素对工程竹材炭化性能的影响。结果表明：工程竹材炭化后截面基本可分为3个区域，即炭化层、高温分解层和常温层；四面受火工程竹材角部区域由于双向受热而由棱角变为弧形；工程竹材炭化速率随受火时间增加略有减小，截面尺寸较大的试件炭化速率略小；相同条件下的重组竹试件炭化速率显著低于胶合竹；横纹径向炭化速率略大于横纹切向，当受火时间较长时差异不明显；一次成型的重组竹炭化性能略优于二次成型的重组竹。提出了工程竹材炭化性能数值分析模型，可快速模拟工程竹材的炭化性能，炭化速率模拟的误差均在10.2%以内，满足工程精度要求。提出的计算模型可较准确地计算工程竹材的炭化深度。根据明火试验和数值模拟结果，建议工程竹结构防火设计时胶合竹和重组竹燃烧1.00 h的名义线性炭化速率可按T/CECS 1101—2022《工程竹结构设计标准》的规定取值，即胶合竹构件的名义线性炭化速率为54 mm/h,重组竹构件的名义线性炭化速率为30 mm/h。     

竹结构轻型框架房屋火灾安全性能试验研究

采用欧洲规范确定房屋的火灾荷载后,使用木垛火作为火源,对一足尺竹结构轻型框架房屋进行火灾模拟试验,研究了此类型房屋的火灾安全性能。历时1h的火灾作用后,墙体骨柱在9.5mm厚普通石膏板的保护下,平均炭化深度仅为截面尺寸的1/3,而楼盖格栅在19mm厚防火石膏板的保护下几乎没有火灾损伤,房屋最终保持了良好的结构整体性,表明此类竹结构房屋耐火时间可以达到1.0h以上,具有良好的火灾安全性能;墙体和楼板内外表面的热电偶数据显示迎火面墙体最高温度达到686℃的情况下,背火面温度维持在一个较低的温度水平(最高温度仅为46～84℃),表明采用石膏板和岩棉的房屋墙体和楼板具有良好的保温隔热性能;在试验研究的基础上,对竹结构轻型框架房屋的构造措施提出了设计建议。     

结构用重组竹受火后性能退化研究

以经防火涂料处理前后的重组竹为研究对象,测试重组竹在不同受火时间后的抗压强度、抗剪强度、抗弯强度及残余质量。以木材为比较对象,采用差示扫描量热(DSC)和热重-微分热重(TG-DTG)方法分析重组竹、防火涂料及云杉-松木-冷杉(SPF)的热流量和质量随温度的变化过程。结果表明：相比于未经防火涂料处理的重组竹,经防火涂料处理后的重组竹力学性能和质量随受火时间的延长下降速率均明显减小;重组竹的热稳定性优于SPF;防火涂料在高温下吸热膨胀形成碳质泡沫,具有较好的热稳定性,可以起到很好的防火作用。     

圆竹装配式房屋的试验研究和实践

圆竹材因其特殊的外形和结构性不适应建筑工程的要求,因而在建筑结构领域内的研究和应用基本上处于空白状态。以我国丰富的毛竹作为结构材料,对其进行大量的材性试验和分析。研究结果表明,经过合理选材,圆竹的基本力学指标高于TC13级针叶木材,可以作为结构材料使用。通过设计的几种圆竹构件和结构的金属连接件,基本实现了圆竹构件加工的标准化和施工的预制化。对2个圆竹墙体进行抗侧力试验,圆竹墙体的抗侧向承载能力约为同类型轻型木结构墙体的65%。对3个圆竹屋架进行了静载试验,屋架的极限承载力由变形控制,平均值为12.3 k N。根据试验结果和GB/T 50329—2002《木结构设计规范》,设计和建造了一个约50 m2的圆竹预制房屋示范建筑,验证了圆竹预制房屋技术的可行性和适用性。     

胶合竹结构墙体的抗火试验及分析

胶合竹结构墙体的抗火性能是竹结构房屋抗火性能的重要影响因素,但这方面的研究还处于空白。对1片胶合竹结构非承重墙体进行大尺寸的标准耐火试验,按照ISO 834标准升温曲线进行升温,获得竹胶合墙体构件火灾过程中的升温特点、破坏现象和破坏模式,得到各测点的升温曲线、分布情况及耐火极限。并采用火灾动态模拟软件FDS模拟该胶合竹结构墙体的火灾试验过程。研究结果表明:胶合竹结构墙体构件背火面的最高升温不超过90℃,且温度分布与测点位置密切相关;墙体破坏模式为E类,耐火极限超过60 min,超过了GB 50005—2003《木结构设计规范》对该类墙体耐火极限的要求;火灾动力学模拟器FDS能较好地模拟胶合竹结构墙体构件火灾下的温度变化过程,模拟结果与实测结果的温升趋势和分布情况基本吻合。由于胶合竹结构墙体的抗火性能影响因素复杂,还需要进行系统研究。     

不同受火边界下装配式框架的节点抗火性能研究

采用ABAQUS有限元分析软件建立装配式框架中节点上部和下部受火的分析模型,分析重要截面的温度场分布,并将耐火极限的计算值与试验值进行对比验证.研究一定参数范围内荷载比、配筋率、线刚度比对构件耐火极限的影响.研究表明:在不同的受火条件下,梁端变形在升温起初变化缓慢,而接近耐火极限时变形加快,破坏具有一定的突然性.荷载比对节点的耐火极限影响较为显著,表现为荷载比越大,耐火极限越小;配筋率增大时,节点耐火极限变小;随着线刚度比变大时,耐火极限变大.不同受火边界对中节点的耐火极限有一定的影响,两者耐火极限相差0.03％.在相同荷载比、配筋率、线刚度比条件下,上部受火节点耐火极限较下部受火耐火极限小.     

开孔薄壁钢梁-轻骨料混凝土装配式组合楼板受火试验研究

为研究由冷弯卷边H形开孔薄壁钢梁和预制轻骨料混凝土板形成的装配式组合楼板的受火性能,对6个两端简支组合楼板试件开展了高温下试验研究,得到了试件的温度及位移响应。研究结果表明：在等效均布荷载2.0 kN/m²及最高炉温为600℃的烃类火灾作用下,以轻骨料混凝土及腹板开孔薄壁钢梁形成装配式组合楼板具有良好的抗火性能,组合楼板的跨中挠度最大为L/44（L为组合楼板跨度）时,试件仍保持良好的整体性;主钢梁腹板开孔直径与分布形式对组合楼板的整体抗火性能均有显著影响,为减小组合楼板高温下的位移响应,对主钢梁腹板的开孔宜优选孔径大、数量少的分布形式;抗剪键数量对组合楼板抗火性能的响应影响远大于对预制板类型的影响。     

部分预制装配型钢混凝土柱受火后轴压性能试验研究

为研究部分预制装配型钢混凝土(PPSRC)柱在受火后的受压性能,开展了8个足尺PPSRC柱试件在历经ISO 834标准明火试验后的轴压试验和1个未受火PPSRC柱对比试件的轴压试验,研究核心部分混凝土强度、配箍间距及截面尺寸对标准受火条件下试件截面温度-时间曲线、轴压荷载-位移曲线和剩余承载力的影响.结果 表明:RPC...     

现代竹结构的研究现状和展望

现代竹结构是一种新型的结构体系,相比于钢结构和混凝土结构体系,其最大的不同在于采用天然竹材为原材料,与北美等工业化国家和地区广泛使用的木结构类似,更加低碳、环保。现代竹结构主要采用现代胶合技术使空心圆竹成为基于竹纤维的复合材料,从而适合采用类似现代木结构的设计和施工方法,且材料和结构性能可以通过现代试验方法进行检测验证。国内外不少研究者在现代竹结构的研究方面做了比较系统的工作,现代竹结构作为一种新型结构体系的轮廓逐渐显现。通过分析该体系的发展过程,总结相关研究内容,对现在竹结构体系在装配式活动板房、轻型竹结构房屋、大空间框架体系和桥梁方面的应用实例进行介绍,并对现代竹结构的发展现状及其优缺点进行分析和总结。现代竹结构的发展进展表明现代竹结构体系在土木工程这一领域将大有可为。     

装配式剪力墙高效阻尼器耗能连接的简化模型研究与数值分析

相比等效现浇的连接方式，采用耗能连接的预制剪力墙不仅能够提高现场装配率，同时可使结构整体具有更好的抗震性能。针对预制装配式剪力墙结构，提出一种高效的变形放大耗能阻尼器。为研究该阻尼器的力学特性及减振效果，采用有限元软件ABAQUS建立这种阻尼器连接装置的简化分析模型。通过与该连接装置试验结果对比，验证了简化模型的正确性。为进一步研究这种阻尼器在结构中的减震作用，以某24层装配式剪力墙结构为例，分别建立采用等同现浇连接与阻尼器连接的结构有限元模型。不同地震动作用下结构的弹塑性时程分析结果表明，所提出的阻尼器连接装置可显著提高装配式剪力墙结构抗震性能。同时验证了结合阻尼器耗能连接变形特点提出的简化模型，具有一定的可靠性和通用性。     

预应力装配式框架结构边节点抗震性能试验研究

通过对现浇钢筋混凝土框架结构、附加角钢和附加阻尼器的预应力装配式框架结构梁柱节点进行低周反复荷载作用下的试验,研究了节点的裂缝分布、破坏形态、滞回曲线及位移延性等抗震性能,结果表明:附加角钢和附加阻尼器的装配式框架结构具有良好的抗震性能,具有广阔的应用前景。     

软索连接装配式混凝土圆孔墙抗震性能试验研究#br#

为研究软索连接装配式圆孔剪力墙的抗震性能,分析翼墙对主墙的影响,设计一字形、L形、工字Ⅰ形和工字Ⅱ形4类共8个足尺装配式圆孔剪力墙试件,进行拟静力试验,通过对试验现象和数据进行分析,研究构件的破坏形态、特征荷载、变形性能、受剪承载力等特性。结果表明：采用软索连接的翼墙能有效提高主墙的抗裂性能,有效避免主墙沿圆孔的竖向裂缝,同时能改变主墙的应力分布和破坏形态;翼墙能够有效提高主墙的屈服荷载和极限荷载,但对屈服位移、延性的影响不明显;墙体弹性层间位移角能够满足我国规范中对剪力墙的要求,弹塑性层间位移角较小,宜提高软索锚固设计;墙体中的圆孔会大大降低墙体的受剪承载力;通过规范公式对该类型墙体进行受剪承载力计算,发现多数墙体的计算值远大于试验值,基于试验结果,建议将规范公式进行05倍折减后,再用于该类型墙体的受剪计算。     

砌体结构外套预制钢筋混凝土墙板加固及隔震加层振动台试验研究

为研究砌体结构外套预制钢筋混凝土墙板加固技术的加固效果,并探讨在其顶部隔震加层的可行性,进行了3个相似比为1/4模型的振动台对比试验, 模型分别是加固砌体结构模型、加固后加层非隔震结构模型和加固后加层隔震结构模型。试验测试了模型结构的动力特性及其在不同地震作用下的动力响应,为了分析结构震损后的动力响应,在试验模型经历罕遇地震作用下的损伤后又继续进行不同水准地震输入试验。试验结果表明：加层非隔震结构的上部钢框架鞭稍效应非常明显;加层隔震结构有效延长了结构自振周期,增大了结构阻尼比。加层隔震结构既有效降低了下部砌体结构的地震响应又降低了上部钢框架的地震响应,其加固效果和抗震性能优越。同时,震损后加层隔震结构的隔震效果明显降低,下部砌体的加速度反应可能大于加固结构和加层非隔震结构,建议在设计时充分考虑这种不利影响。     

装配式钢结构模块连接节点耐火性能试验研究

摘 要：以“角件旋转式连接模块”钢结构节点作为研究对象,开展了两种不同防火保护条件下节点的耐火性能试验,研究不同防火保护条件下节点的变形特点、破坏形态和耐火性能,试验方法遵循国家标准GB/T 9978.1-2008。试验表明：1）钢柱采用三层高性能防火石膏板（15+20+20） mm进行保护、钢梁采用双层高性能防火石膏板（20+20） mm进行包覆的节点试件A,在试验试件193 min内未发生破坏,除节点中间部位部分防火板发生脱落外,试件保护层整体保持较好的完整性,钢柱截面角部的温度测点受两个面的传热作用升温速度较快;由于节点角件的壁厚较厚,其温度整体略低于钢柱与钢梁;钢梁由于截面形状系数较大且防火保护弱于钢柱,钢梁温度较高;从试件的轴向变形曲线中可以看出整个试验过程中试件基本处于受热膨胀状态,未达到耐火极限。2）钢柱、钢梁均用60 mm厚的岩棉（120 kg/m3）及2层12 mm厚纤维增强型硅酸钙板进行包覆的节点试件B,试验过程中随着温度升高试件发生膨胀,防火板之间的拼缝不断扩大,但防火保护层基本保持相对完好的状态;131 min时试件开始出现压缩变形,为保障试验炉的安全停止试验;试件B各测点的温度分布规律总体上与试件A类似,但各测点升温曲线存在较大的离散性,这可能与该试件的轻钢龙骨变形造成防火板间拼缝扩大有关,炉内热烟气从拼缝进入试件内部,导致各测点的升温存在较大差异;从柱的轴向变形曲线可以看出在约128 min时钢柱已经停止膨胀并出现压缩趋势,表明试件已经开始出现局部或整体屈曲,试件开始进入破坏阶段,根据相关试验经验试件将较快达到耐火极限;试验结束后,可观察到钢柱局部已经发生轻微屈曲;综合判断,该试件基本接近失效状态。3）两个试件的温度曲线在100 ℃左右均持续了一定时间形成曲线平台,这主要是由于防火保护材料中的水分蒸发带走热量,延缓了温度的升高;4）试件B防火保护层板材的完整性相对较好,但是由于轻钢龙骨受热变形导致拼缝出现了较大的开裂,使钢结构的升温更高,因此采用轻钢龙骨进行固定的防火保护方式应选用稳定性较好的轻钢龙骨并安装牢固。5）试验得出装配式钢结构试验试件在三层高性能防火石膏板（15+20+20） mm的保护下,连接节点的耐火极限不低于3.00 h;在双层12 mm厚纤维增强型硅酸板和60 mm厚岩棉的保护下,连接节点的耐火极限不低于2.00 h。     

装配式混凝土铰接框架结构体系抗震性能分析

装配式混凝土铰接框架结构是一类新型的装配式混凝土结构体系,其预制梁柱铰接,屈曲约束支撑与铰接框架构成水平受力系统,而竖向力由框架柱承担.该体系受力明确,梁柱节点构造简单,现场施工便捷,符合建筑工业化的发展方向.采用ETABS有限元软件对采用该结构体系的某项目进行了多遇地震下的静力弹性分析和罕遇地震作用下的动力时程分析....     

装配式钢结构建筑消防问题及解决方案

以某实际工程为例,分析了装配式钢结构体系建筑消防设计中存在的主要问题。对装配式钢结构体系建筑的主要建筑构件,包括钢柱、钢桁架楼板、非承重墙等开展耐火性能试验研究。结合装配式钢结构体系的特点及现行规范的要求,对该类建筑中楼板空腔及竖向管道的防火封堵等进行了探讨并提出了相应的解决方案。