预制夹芯墙板FRP 连接件的有限元模拟

预制夹芯保温墙体是集承重、保温、装饰一体化的复合墙板,主要由内叶墙(承重墙)、保温层、外叶墙(装饰墙)三部分组成,其中三块墙体之间主要依靠连接件来连接,本文采用对比的方法,运用ABAQUS有限元模拟,主要研究两种连接件的抗拉、抗剪以及在实际墙板中的受力情况,对试件的抗拉和抗剪性能进行验证。证明FRP连接件抗拉性能优良,抗剪性能一般,在整体墙板中,连接件的受力受到多种因素影响,主要有自重、风荷载、地震荷载等。在受力情况上,主要表现为上部连接件承受荷载最大,底部最小。在位移上,与连接件的接触的部分位移最小,整体位移呈现出间隔分布的情形,即连接件嵌入部分位移最小,水平方向上两组连接件的间隔处位移最大。证明FRP连接件受力性能完全符合实际工程应用需求,具有良好的市场应用前景。     

复合夹芯保温墙板抗剪性能研究

针对居住和公共两大类建筑的装配式混凝土框架结构,目前需解决的问题主要有：预制复合围护系统在保温层厚度大幅度增加情况下内外叶板的连接问题;装配式建筑多板缝,多连接件和多节点带来的热桥和气密性薄弱问题;连接件是将墙板两边的混凝土板进行连接的最关键的部分,它的力学特性与夹芯墙板安全问题密切相关。金属连接件的锚固性能好拉结力大但导热性能强,非金属连接件导热性能弱但抗剪强度很低,并且制作工艺复杂。研发了一种新型材料混凝土夹芯保温墙板的连接方式,对一种新型材料的复合夹芯保温板进行了剪切试验,以不同连接方式的保温板在受剪工况下进行研究。研究结果表明,使用FRP连接件时,保温墙板力学性能符合安全使用条件,采用有限元进行分析,结果与试验数据基本吻合。     

ECC-XPS夹心复合墙板界面黏结性能试验

因建筑外围护结构面层开裂脱落导致保温隔热性能下降,从而引起建筑能耗大等问题已经受到了广泛关注,并且现存的外墙保温方法难以保证墙体具有与建筑同样的寿命。基于此,本文提出了一种以工程水泥基复合材料（ECC）作为饰面层和结构层、挤塑聚苯乙烯（XPS）保温板作为保温层的夹心复合墙板,并对其进行了双面剪切试验。在此基础上,分析各类试件的破坏模式,研究制作方式、保温层厚度、连接件及玄武岩纤维增强聚合物（BFRP）连接件角度对ECC-XPS夹心复合墙板界面黏结性能的影响。结果表明：预制试件的黏结性能最差,约为现浇试件的1/3;随着保温层厚度的增加,试件的抗剪承载力和延性降低,并且试件的厚度越大,其抗剪承载力和延性降低的幅度越大;连接件的存在能够有效提高试件的抗剪承载力和延性,还会改变试件的破坏模式;减小连接件的嵌入角度有助于增大试件的抗剪承载力,但会降低试件的延性,还会导致破坏模式发生改变。为了评估ECC-XPS夹心保温墙板达到峰值荷载后的耗能能力,对各类试件进行了韧性分析,发现在墙板中设置一定的连接件能够有效提高试件的耗能能力,并且设置90°连接件对耗能能力的提升最明显,同时预制试件的耗能能力最差。根据试验结果对抗剪承载力计算公式进行修正。研究为ECC-XPS夹心复合墙板在实际工程中的应用奠定了基础。     

组合梁新型连接件抗剪性能试验研究

抗剪连接件主要用于承担混凝土翼板与钢梁上翼缘之间的纵向剪力,是保证钢-混凝土结构构件共同受力、协调变形的关键部件.提出一种新型连接件,即在倒T型截面钢梁腹板上边缘部分开孔,钢梁腹板开孔上边缘焊接连续的蛇形钢筋,并将混凝土浇入其中从而形成连接件传递剪力.通过7组共15个推出试件的极限承载力试验,研究了该推出试件的破坏过程、破坏形态;考察了混凝土强度、钢板开孔、蛇形钢筋、贯通钢筋、配箍率等单因素对该型连接件极限承载力的影响;提出了新型连接件抗剪承载力计算公式;分析了连接件的黏结滑移性能.试验结果表明:在同等条件下,新型连接件极限抗剪承载力比普通开孔板连接件有较大程度的提高,表现出较好的延性.     

ECC–XPS夹心复合墙板界面黏结性能试验

因建筑外围护结构面层开裂脱落导致保温隔热性能下降,从而引起建筑能耗大等问题已经受到了广泛关注,并且现存的外墙保温方法难以保证墙体具有与建筑同样的寿命。基于此,本文提出了一种以工程水泥基复合材料（ECC）作为饰面层和结构层、挤塑聚苯乙烯（XPS）保温板作为保温层的夹心复合墙板,并对其进行了双面剪切试验。在此基础上,分析各类试件的破坏模式,研究制作方式、保温层厚度、连接件及玄武岩纤维增强聚合物（BFRP）连接件角度对ECC–XPS夹心复合墙板界面黏结性能的影响。结果表明：预制试件的黏结性能最差,约为现浇试件的1/3;随着保温层厚度的增加,试件的抗剪承载力和延性降低,并且试件的厚度越大,其抗剪承载力和延性降低的幅度越大;连接件的存在能够有效提高试件的抗剪承载力和延性,还会改变试件的破坏模式;减小连接件的嵌入角度有助于增大试件的抗剪承载力,但会降低试件的延性,还会导致破坏模式发生改变。为了评估ECC–XPS夹心保温墙板达到峰值荷载后的耗能能力,对各类试件进行了韧性分析,发现在墙板中设置一定的连接件能够有效提高试件的耗能能力,并且设置90°连接件对耗能能力的提升最明显,同时预制试件的耗能能力最差...     

钢-混凝土组合梁混合连接件的受剪性能试验研究

胶结-栓钉混合连接件是一种新型钢-混凝土组合梁的连接件,为研究设置有胶结-栓钉混合连接件的组合梁在静载作用下的受力性能,对3组共6个混合连接件进行推出试验,研究混合连接件的破坏机制、栓钉受力、胶结层受力及荷载-滑移性能,探讨了栓钉间距对混合连接件抗剪性能的影响.试验结果表明:胶结层和栓钉组成混合连接件联合抗剪,最终表现...     

装配式发泡混凝土复合夹芯墙板受弯性能试验研究

通过5块装配式发泡混凝土复合夹芯墙板的受弯试验,研究板内配筋、内外页板厚、夹芯层厚、板端保护层构造对夹芯墙板试件开裂荷载、极限荷载及破坏模式的影响。研究结果表明：复合夹芯墙板试件受平面外荷载作用下均表现为受弯破坏;随着板内受力筋直径增大,墙板的受弯承载力和延性显著增强;同样板厚下,增大夹芯层厚度,有助于提升板的延性,但会降低其受弯承载力;板端夹芯层保护层构造可减弱板的层间滑移,提升其组合程度和耐久性。     

抗剪连接件对内配钢板混凝土剪力墙抗震性能影响的研究

为研究抗剪连接件对内配钢板R.C.剪力墙抗震性能的影响,以9个试件在低周反复水平荷载作用下的试验结果为基础,3个有限元模型为补充,分别对试验和数值模拟结果进行对比分析,研究抗剪连接件栓钉和拉结筋对内配钢板R.C.剪力墙抗震性能的影响.研究结果表明:栓钉或拉结筋的存在可以明显提高内配钢板R.C.剪力墙的抗剪承载力和延性;同等条件下,栓钉对内配钢板R.C.剪力墙的抗剪承载力和延性的提高略优于拉结筋;随着拉结筋间距的减小,内配钢板R.C.剪力墙的承载力逐渐提高,间距达到一定程度时,提高作用趋于稳定.     

装配式槽钢组合梁中开孔钢板连接件力学性能

为研究新型装配式双拼槽钢-混凝土组合梁中开孔钢板剪力连接件(PSP剪力连接件)的力学性能,设计7组标准试件并开展推出试验,对比分析不同参数PSP剪力连接件的受剪承载力和破坏模式。利用ABAQUS非线性有限元模型对PSP剪力连接件的破坏模式和受力机制进行数值模拟,并与试验结果对比验证计算结果的可靠性。在此基础上,进一步分析开孔钢板厚度、开孔直径、混凝土强度、穿孔钢筋及连接件间距对PSP剪力连接件力学性能的影响。结果表明：除10 mm厚度的PSP剪力连接件外,所有4 mm与6 mm厚度的PSP剪力连接件均发生明显弯曲变形,试件破坏时连接件周围混凝土均出现斜向裂缝;开孔直径和穿孔钢筋对受剪承载力和抗剪刚度影响较小,而增加开孔钢板厚度、混凝土强度能提高剪力连接件受剪承载力和抗剪刚度;对于双排PSP剪力连接件,增大连接件间距能够显著提高单排PSP剪力连接件平均承载力,当间距为250 mm时,单排平均承载力达到单个PSP剪力连接件的91.2%。根据试验及有限元荷载滑移曲线提出装配式双拼槽钢-混凝土组合梁中单个PSP连接件荷载滑移曲线计算公式,为装配式双拼槽钢混组合梁的设计提供参考。     

速成墙板的抗剪性能试验研究

为掌握速成墙板的受力性能,为理论分析和工程设计提供试验数据,进行了未灌混凝土墙板(SGB)和灌混凝土墙板(HSGB)的抗剪承载力试验.试验表明:未灌混凝土墙板抗剪承载力明显低于灌混凝土墙板,在抗震设防地区必须利用灌混凝土墙板的方案进行工程设计;墙板的轴向应力直接影响其抗剪承载力.根据试验和理论分析,建立了抗剪计算公式,以供工程应用参考.     

腹板嵌入式组合梁抗剪连接件拔出试验

为了研究腹板嵌入式组合梁中抗剪连接件的抗拔性能,考虑各影响因素,设计了6个拔出试件并进行了试验研究,得到了试件破坏特征及拔出力-位移关系曲线。建立了钢板连接件受拔出力作用的力学模型,分析了腹板厚度、横向钢筋直径及横向配筋率对拔出承载力的影响;结合钢板连接件的抗剪承载力,对这种连接件的抗拔性能是否满足腹板嵌入式组合梁的组合作用进行了验证;参照《钢结构设计规范》（GB50017-2003）中对栓钉连接件的要求,提出了腹板嵌入式组合梁中抗剪连接件的构造要求。结果表明,这种抗剪连接件具有较好的抗拔性能。     

半刚接钢框架内填RC墙结构抗剪连接件受力性能分析

结合3榀1/3缩尺、2层、单跨半刚接钢框架内填钢筋混凝土剪力墙结构(partially-restrained steel framewith reinforced concrete infill walls,PSRCW)在低周反复荷载作用下的试验研究,对PSRCW试件中3种不同形式的抗剪连接件的滞回性能、变形特征及破坏模式进行了分析.结果表明:滞回曲线呈反S型,具有明显的滑移特征.3种抗剪连接件最终破坏模式均为根部混凝土的压碎破坏.槽钢连接件界面滑移最小,刚度最大;抗剪栓钉界面滑移最大,刚度最小;U型弯筋居中.PSRCW结构中抗剪连接件呈拉剪复合受力,角部连接件尤为明显.根据PSRCW结构中抗剪连接件的受力特征提出了连接件的设计方法.     

带栓钉钢板与外包混凝土剪力墙共同工作性能研究

为研究带栓钉抗剪键钢板在混凝土剪力墙中的锚固性能,进行了18个配置列阵栓钉抗剪键的内藏钢板混凝土墙板试件在单调连续加载下的推出钢板试验研究.试件设计中考虑了栓钉的直径、长度和数量,混凝土墙体厚度,钢板厚度,墙体分布钢筋配筋率等参数.在试验基础上,分析了钢板与外包混凝土之间的抗剪切极限荷载和滑移、钢板及栓钉应变、试件破坏形态等,研究了此类墙板的受力特点与破坏模式以及栓钉配置方式对墙板协调工作性能的影响.试验研究表明:在栓钉抗剪键面积一定的情况下,采用较小直径栓钉并加密栓钉的列阵布置可明显提高墙体的抗剪切承载力,在一定条件下钢板厚度的变化对承载力影响较小,内藏钢板剪力墙墙板应满足一定的厚度要求,栓钉的栓杆长径比λ应大于等于4.提出了适于内藏钢板混凝土剪力墙体设置列阵栓钉抗剪键的抗剪切承载力简化计算方法.     

栓钉高度对栓钉连接件抗剪性能的影响

为了研究栓钉高度对栓钉连接件抗剪性能的影响,通过24个栓钉抗剪性能模型推出试件,获得栓钉在不同直径和高度下的荷载-滑移曲线和破坏模态,比较分析栓钉高度对栓钉连接件抗剪性能的影响,建立考虑栓钉高度的抗剪承载力计算式. 研究结果表明：当栓钉连接件长径比为4.5~13.2时,栓钉的抗剪承载力随长径比的增加而增大;当栓钉长径比小于10时,抗剪刚度随长径比的增加而增大,当长径比大于10时,抗剪刚度变化较小. 提出栓钉连接件长径比为4.5~13.2时栓钉连接件发生剪断破坏时的抗剪承载力计算式,该公式考虑的因素更全面,与试验结果较吻合;中国现行规范关于栓钉抗剪刚度的设计值偏保守,在进行设计时可以选取规范Eurocode4或Oehlers提出的计算方法进行参考,以达到减少栓钉使用数量,降低设计和施工难度的目的.     

新型叠合梁端部抗剪性能试验

通过新型叠舍梁、传统矩形叠合梁及现浇对比梁在单调荷载下的足尺模型试验,对试件梁端的破坏形态、整体受力性能、斜截面抗剪承载力与位移延性等进行了研究。结果表明：新型叠合梁与现浇对比梁均发生了剪切破坏;在受力全过程中,新型叠合梁的裂缝特征和破坏形态都与现浇对比梁类似,没有出现沿叠合面发展的水平裂缝;新型叠合梁的倾斜叠合面上预埋抗剪连接件后能进一步提高试件的整体受力性能;新型叠合梁的抗剪承载力比传统矩形叠合梁提高了约129／6,与现浇对比梁相当;新型叠合梁的位移延性系数较现浇对比梁的低9％～13％,比传统矩形叠合粱的高8％～13％;所提出的新型叠合梁与现浇对比梁的整体性能较为接近,可满足工程设计要求。     

不同轴压比条件下Z形截面混凝土柱受剪性能试验研究

通过对不同轴压比条件下的Z形截面混凝土柱进行抗剪承载力试验,研究分析了轴压比对试件抗剪性能的影响.得出如下结论:随着轴压比的增加,Z形截面混凝土柱的变形能力降低、极限抗剪承载力提高.参照试验结果,回归得到Z形截面柱抗剪承载力计算公式,并与矩形截面柱极限承载力进行比较分析,给出了可供实际工程设计使用的Z形截面混凝土柱的抗剪承载力计算建议公式.     

不同波高的波折板连接件的抗剪性能试验研究

波折开孔板连接件是一种新型剪力连接件。通过对设计、制作的6个波折板连接件和两个平开孔板连接件试件在单调静力荷载作用下的推出试验,主要研究波高不同对连接件抗剪性能的影响。得出了两种连接件试件的荷载一滑移曲线、荷载一应力曲线、横向贯穿钢筋的荷载一应变曲线及破坏形态。结果表明：波折板连接件的荷载一滑移曲线大致可分为无滑移阶段、弹性阶段和塑性发展阶段;其受剪承载力和抗剪刚度随着波高的增加而增大;与平板连接件相比,具有承载力更高、抗滑移性能更好、延性较好等优点。     

剪力钉连接件拉剪共同作用抗剪性能

为明确剪力钉连接件在拉剪荷载作用下的力学性能,开展了5组受拉、受剪和拉剪共同作用模型试验,结合有限元模型,探讨了混凝土强度和剪力钉尺寸对抗剪承载力的影响,提出了拉剪共同作用剪力钉连接件荷载-滑移关系式和抗剪承载力计算公式。结果表明：当拉力施力比从0增到0.6时,剪切刚度下降69%,弹性极限荷载与抗剪承载力的比值从0.55下降至0.24,抗剪承载力下降31%;混凝土强度和拉力施力比对剪力钉抗剪承载力的影响具有相关性。本文提出的拉剪共同作用剪力钉连接件荷载-滑移关系式和抗剪承载力计算公式可应用于工程设计和计算。     

二次受力CFRP布加固钢筋混凝土梁的受剪性能研究

在CFRP加固钢筋混凝土梁受剪承载力的基本假定的基础上,采用桁架-拱模型,推导出了一次受力下CFRP布加固钢筋混凝土梁的斜截面受剪承载力计算公式,考虑了CFRP受力的不均匀性,采用CFRP的有效应变,并在一次受力的基础上,考虑了二次受力对CFRP抗剪的不利,推导出了二次受力下CFRP布加固钢筋混凝土梁的受剪承载力公式.     

铝合金毂式节点轴向拉压受力性能有限元分析

为探究空间结构体系中铝合金毂式节点受力性能,采用非线性有限元软件ABAQUS建立了25个不同尺寸的铝合金毂式节点精细化数值模型研究其受拉和受压性能,并分析了毂体槽间距、齿间距、齿宽度、齿深度等因素对节点受力性能的影响.分析结果表明:节点受拉承载力主要由毂体与杆件嵌入部分之间凹凸齿槽承担;改变主要参数,节点受拉极限状态共出现毂体凸齿弯剪破坏、毂体最内侧槽部弯剪破坏、毂体最外侧槽部弯剪破坏和毂体凸齿剪切破坏4种破坏模式;在研究范围内增大毂体槽间距和齿宽度,节点抗拉极限承载力增加71.3%和112.9%;节点受压极限状态主要为失稳破坏,主要参数的改变对其承压性能影响较小.最终给出研究范围内节点抗拉极限承载力公式和设计建议.