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干式连接装配式格栅地下连续墙的优化设计和性能研究

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干式连接装配式格栅地下连续墙的优化设计和性能研究

作者：王静远东南大学

学位级别：硕士

随着城市化进程的加快，我国对城市地下空间的需求越来越大。地下连续墙作为基坑支护的一项重要技术，有着施工震动小、噪声低、适合于城市施工、墙体刚度大、防渗性能好等优点。相应的，传统地下连续墙也存在许多缺点，由于浇筑环境较... 详细信息

随着城市化进程的加快，我国对城市地下空间的需求越来越大。地下连续墙作为基坑支护的一项重要技术，有着施工震动小、噪声低、适合于城市施工、墙体刚度大、防渗性能好等优点。相应的，传统地下连续墙也存在许多缺点，由于浇筑环境较差，墙体质量不易保证，存在混凝土夹泥、钢筋外露、墙面无规则渗水等现象。其较为繁琐的施工工序也使得地下连续墙的工期较长，增加了施工成本。为了弥补传统现浇地下连续墙的缺点，顺应建筑工业化的发展趋势，推动相关产业转型升级，满足基坑支护工程在安全性、施工速度和节能环保上日益增长的要求，本文提出一种干式连接装配式格栅地下连续墙，该格栅式墙体可内置开挖机械，实现一边成墙一边开挖施工工艺，大幅简化地下连续墙的施工工序，同时可以有效保证墙体质量，缩短工期，减少预制墙体自重带来的吊装困难。为充分了解该新型装配式地下连续墙的工作性能，本文将对其接头的防水性能和墙体的受力性能进行研究，基于此提出该墙体的优化设计方法，为实际工程应用提供依据。　　本文主要研究工作如下：　　（1）提出了一种新型干式连接装配式格栅地下连续墙，详细阐述其截面形式、水平接头、纵向连接设计思路，并针对其截面特点提出了免开槽护壁的快捷施工流程。　　（2）对接头处使用的纤维增强水泥基复合材料（ECC）的防水性能进行试验研究，本文通过向ECC中添加有机硅防水剂、硅灰、纳米二氧化硅来获得更好的防水抗渗性能，对不同外掺物质下ECC试件进行饱水试验、毛细吸水试验、抗渗试验，对比各项试验结果，为优化配方设计提供参考。　　（3）设计了一种全主筋连接的螺栓干式连接件并对其可靠性进行数值模拟验证。本文基于ABAQUS有限元分析软件，对该新型连接件的受力特点和抗拉强度进行研究，并对其进行参数分析，实现连接件的优化设计。　　（4）对干式连接装配式格栅地下连续墙的力学性能进行有限元分析。本文基于ABAQUS有限元分析软件，研究干式连接装配式格栅地下连续墙的界面承载能力、刚度，以及侧向压力作用下的墙体侧移和接缝破坏情况，综合分析各个参数对墙体性能的影响。　　（5）提出干式连接装配式格栅地下连续墙的设计计算方法。本文将基于根据现行国家标准的有关规定，提出正截面受弯承载力和装配式拼接缝的切面受剪承载力的计算方法，并与有限元计算结果作比较。　　基于上述研究，本文的创新点如下：　　（1）设计了一种区别于传统现浇地下连续墙的新型干式连接装配式格栅地下连续墙，阐明其设计思路和相比于传统地下连续墙的优越性。　　（2）引入新型材料ECC作为防水接头材料，通过外加物质的方式提升防水和抗渗性能，优化材料配方。　　（3）采用有限元分析软的方式对连接件和墙体的受力性能进行探究验证，并对可能影响墙体力学性能的参数进行综合分析。并提出了干式连接装配式格栅地下连续墙的承载力计算方法，为设计和应用提供依据。

关键词：预制地下连续墙装配式结构基坑支护干式连接有限元分析

高强螺栓连接装配式混凝土剪力墙抗震性能试验研究

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建筑结构 2024年第10期54卷 8-13,117页

作者：刘敏敏王振宇刘昊张宁北京市住宅建筑设计研究院有限公司北京100005 北京工业大学城市建设学部北京100124 北京榆构有限公司北京100070

提出一种用于装配式剪力墙结构的螺栓连接的干式连接方法,即预制墙板上预埋钢件,上、下层墙体通过高强螺栓和预埋钢件进行连接。为研究高强螺栓连接装配式混凝土剪力墙的抗震性能,对1个现浇试件和2个高强螺栓连接试件进行拟静力试验,对... 详细信息

提出一种用于装配式剪力墙结构的螺栓连接的干式连接方法,即预制墙板上预埋钢件,上、下层墙体通过高强螺栓和预埋钢件进行连接。为研究高强螺栓连接装配式混凝土剪力墙的抗震性能,对1个现浇试件和2个高强螺栓连接试件进行拟静力试验,对试件的破坏特征、滞回性能、变形能力、承载能力、耗能能力及延性等进行分析。结果表明:高强螺栓连接装配式剪力墙有效实现了剪力墙构件的工作机制,滞回曲线饱满,耗能能力较强,抗震性能良好。现浇试件RCSW、钢筋焊接试件DCSW1、钢筋环绕型试件DCSW2的极限位移角分别达到了1/60、1/60和1/41;钢筋焊接试件DCSW1的裂缝开展形态、受力性能及破坏形态与现浇试件RCSW相似,耗能曲线基本一致,耗能能力接近;钢筋环绕型试件DCSW2的屈服荷载、峰值荷载和极限荷载均小于RCSW和DCSW1,墙体塑性变形偏小,耗能能力偏低。

关键词：干式连接高强螺栓预埋钢件钢筋焊接钢筋环绕连接抗震性能

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装配式混凝土结构干式连接技术研究综述

建筑结构 2023年第S1期53卷 1194-1199页

作者：周珉何永春重庆市设计院有限公司重庆400039

为充分发挥装配式混凝土结构绿色、节能、环保的自身固有优势,积极推动装配式混凝土结构干式连接技术发展,对国内外常用的装配式混凝土框架结构和装配式混凝土剪力墙结构的干式连接方法进行了系统的梳理,对后张预应力连接、螺栓连接、... 详细信息

为充分发挥装配式混凝土结构绿色、节能、环保的自身固有优势,积极推动装配式混凝土结构干式连接技术发展,对国内外常用的装配式混凝土框架结构和装配式混凝土剪力墙结构的干式连接方法进行了系统的梳理,对后张预应力连接、螺栓连接、焊接、预埋钢连接件等常见连接方式的构造做法、受力性能进行了综合对比。分析结果表明,后张预应力连接、螺栓连接、焊接等连接方式的连接刚度、变形及耗能能力通常弱于现浇结构,相关设计缺乏依据,连接的设计工作难度较大。相对而言,采用合理构造措施的预埋钢连接件连接方式的施工工艺简便,受力性能与现浇结构基本一致,可依据现有现浇结构设计方法进行设计,易于被广大设计人员接受,相关研究具有较为广阔的工程应用前景。

关键词：装配式混凝土结构干式连接预埋钢连接件综述

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干式连接装配式复合墙体抗震性能试验研究

华中科技大学学报（自然科学版） 2020年第2期48卷 36-41页

作者：苗欣蔚黄炜凌柯徐艳芳西安建筑科技大学土木工程学院陕西西安710055 中南建筑设计院股份有限公司湖北武汉430070

设计了4榀装配式复合墙体,进行低周往复加载试验,研究灌浆套筒连接、焊接连接、盒式连接和螺栓连接4种不同连接方式墙体的破坏模式、滞回特性、位移延性系数、刚度退化和耗能等特性.结果表明:4种连接件均未破坏,符合强节点、弱构件的抗... 详细信息

设计了4榀装配式复合墙体,进行低周往复加载试验,研究灌浆套筒连接、焊接连接、盒式连接和螺栓连接4种不同连接方式墙体的破坏模式、滞回特性、位移延性系数、刚度退化和耗能等特性.结果表明:4种连接件均未破坏,符合强节点、弱构件的抗震设计理念,能满足结构受力需要.各试件破坏形态基本相同,均为剪切破坏,极限位移角均大于1/90.不同连接方式对墙体各项抗震指标影响不同,与灌浆套筒连接试件相比,焊接连接承载力下降7%,位移延性系数上升5%,累计耗能下降22%;盒式连接承载力上升5%,位移延性系数下降33%,累计耗能下降27%;螺栓连接承载力下降13%,位移延性系数上升52%,累计耗能提升62%.焊接连接的试件耗能低、不易施工且焊接质量难以保障;而盒式连接和螺栓连接二者施工不仅便捷,而且具有较好的承载力和耗能能力.

关键词：装配式复合墙水平接缝干式连接螺栓连接抗震性能

典型干式连接装配式梁柱节点力学模型及分析应用研究

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典型干式连接装配式梁柱节点力学模型及分析应用研究

作者：程琦东南大学

学位级别：硕士

随着建筑工业化的发展,具有质量可控、施工方便、节能减排、绿色化发展等特点的装配式建造方式占据着越来越高的地位。国家自2016年以来密集出台了一系列的相关政策来推广装配式混凝土结构的实际工程应用,与此同时,科技部、国家基金委等... 详细信息

随着建筑工业化的发展,具有质量可控、施工方便、节能减排、绿色化发展等特点的装配式建造方式占据着越来越高的地位。国家自2016年以来密集出台了一系列的相关政策来推广装配式混凝土结构的实际工程应用,与此同时,科技部、国家基金委等,在“十二五”、“十三五”期间也设置了较多的科研项目,为装配式混凝土结构的推广提供理论基础和技术支撑。装配式建造中预制梁、柱节点的“干式”连接方式相较于“湿式”连接具有不存在现场湿作业、施工迅速、安装方便、构件可快速更换等特点,更加符合装配式建筑的理念,未来具有广大的发展空间,但是相较于湿式装配式混凝土结构,干式装配式混凝土结构的连接形式众多、传力机制复杂,设计理论还不成熟。本论文就典型的干式连接梁柱节点的力学模型展开研究,对于干式连接装配式结构的应用推广具有重要意义。本论文的主要研究内容如下:(1)根据一些现有的干式连接装配式结构的试验模拟,分析总结不同干式连接节点的力学特征,基于高保真有限元分析平台提出一种用于干式连接装配梁柱节点精细化数值模型,通过对于若干干式连接节点的试验进行验证,对比发现模拟结果与试验结果较为吻合。(2)研究预应力-耗能件连接型和螺栓-耗能件连接型的节点破坏模式、滞回曲线、残余位移、耗能能力等力学特征,提出基于并联力学弹簧的节点滞回行为统一力学模型,依据并联弹簧的理念,对预应力-耗能型和螺栓-耗能型连接节点进行力学行为的分析。(3)根据影响干式节点滞回行为的关键因素,设置行为“开关”参数,可自适应地根据节点类型反映节点滞回特征,揭示节点关键构造(如耗能件的强度、连接件的滑移度、预应力度等)对节点行为特征(如耗能、捏缩、自复位特征)的影响规律。(4)由干式连接梁柱节点延伸到装配式混凝土框架结构,根据我国相关规范设计6层和9层的预应力-耗能型装配式混凝土框架结构和螺栓-耗能型装配式混凝土框架结构,选取18条满足场地要求的地震动记录进行时程分析,以最大层间位移角作为结构损伤指标进行框架的IDA分析可以得出预应力-耗能型装配式框架结构达到相同的结构损伤指标所需要的地震动强度指标要高于螺栓-耗能型装配式框架结构。在IDA分析的基础上,对这两种框架结构进行易损性分析,分别进行不同框架类型地震易损性以及不同楼层框架地震易损性结果的对比。(5)提出预应力-耗能件连接型和螺栓-耗能件连接型装配式结构的设计流程,通过预应力-耗能型连接节点和螺栓-耗能型连接节点的受力状态计算节点的转动刚度。结合节点的力学模型,通过相关设计参数调整节点的转动刚度,来达到节点设计要求。基于节点的设计流程,建立预应力-耗能型和螺栓-耗能型装配式框架模型,并在选取的七条地震波作用下,进行抗震性能指标分析。

关键词：干式连接力学模型并联模型 IDA分析易损性分析

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装配式混凝土梁柱干式连接节点抗震性能研究

装配式混凝土梁柱干式连接节点抗震性能研究

作者：韩博文辽宁科技大学

学位级别：硕士

装配式干式连接节点有着全部工厂预制现场拼装、节省劳动力成本、绿化施工环境、工期短等优势,有着较为广阔的发展前景。基于近年来国家各项相关政策大力推行建筑行业工业化这一时代背景,本文提出一种H型钢梁-角钢空间骨架-混凝土组合... 详细信息

装配式干式连接节点有着全部工厂预制现场拼装、节省劳动力成本、绿化施工环境、工期短等优势,有着较为广阔的发展前景。基于近年来国家各项相关政策大力推行建筑行业工业化这一时代背景,本文提出一种H型钢梁-角钢空间骨架-混凝土组合结构梁柱干式连接节点形式,共制备6个试件进行低周往复加载试验,对其试验现象和破坏模态进行讨论研究,对试验数据进行整理分析,并和理论计算、有限元模拟结果对比,三者吻合良好。论文的主要工作如下:(1)取北京某实际工程4、5层边节点框架子组件为研究对象,对其进行1:2缩尺等强代换设计一个现浇节点试件。在梁长距柱端570mm位置处起,以本课题组前期研究的角钢空间骨架代替传统钢筋笼设计一个型钢混凝土组合梁-钢筋混凝土柱现浇节点试件;在此基础上,自梁长距柱端200mm-570mm处,基于截面等强原则采用焊接工字钢梁通过螺栓与预制柱、预制梁连接装配成梁柱节点试件,并对翼缘做不同程度削弱、增大腹板高度等共设计制作4个装配式试件。(2)通过水平低周往复加载试验对本文设计制作的六个梁柱节点试件进行加载,分析了各试件的试验现象、破坏模态和各项抗震指标,通过对梁配筋、钢梁翼缘削弱程度、钢梁腹板高度这三个变量与普通现浇试件进行对比分析。结果发现,通过耗能钢梁连接的节点耗能能力均优于现浇节点,耗能性能最高提升约2.9倍,延性系数提升57%,残余变形减少9.8%-19.5%,承载能力等同现浇节点,变形恢复能力优秀。(3)通过有限元模拟分析6个试验构件的应力变化、混凝土损伤和等效塑性应变,发现除ZP-3(圆弧削弱H型钢梁-角钢空间骨架-混凝土组合结构梁柱干式连接节点)试件外,其余试件在达到框架结构弹性位移角限制1/550加载位移角时均处于弹性阶段尚未达到屈服,受拉损伤态势与试验裂缝发展对照良好;理论计算、数值模拟与试验结果进行对比得出误差范围在0.63%-8.4%内,模型可靠度较高。综上所述,本文提出H型钢梁-角钢空间骨架-混凝土组合结构梁柱干式连接节点现场拼装快捷、耗能性能较好;本文的研究内容对于装配式干式连接梁柱节点的发展和实际工程中的应用有一定的参考价值。

关键词：梁柱节点干式连接型钢混凝土抗震性能

新型装配式混凝土剪力墙和楼板干式连接节点力学性能研究

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新型装配式混凝土剪力墙和楼板干式连接节点力学性能研究

作者：赵智超上海应用技术大学

学位级别：硕士

预制装配式建筑具有高效、便捷、环保等优势,干式连接节点具有施工方便、生产安装效率高、容易检测、环境污染少等优点。针对目前装配式混凝土剪力墙和楼板连接方式大多为湿式连接,干式连接方式主要应用于梁柱节点的现状,本文设计了两... 详细信息

预制装配式建筑具有高效、便捷、环保等优势,干式连接节点具有施工方便、生产安装效率高、容易检测、环境污染少等优点。针对目前装配式混凝土剪力墙和楼板连接方式大多为湿式连接,干式连接方式主要应用于梁柱节点的现状,本文设计了两种新型装配式混凝土剪力墙和楼板干式连接节点,并通过ABAQUS软件研究了两种新型节点的力学性能,得到以下结论:(1)两种新型装配式节点分别为H型钢连接节点(ZP-1)和牛腿连接节点(ZP-2),对两种新型装配式节点进行截面复核,从理论上确定了两种节点的可行性。利用ABAQUS软件对文献中已有试验进行模拟,确保了有限元模拟的准确性。(2)通过ABAQUS软件对两种新型装配式混凝土剪力墙和楼板干式连接节点进行有限元模拟,建立一个相同参数的现浇节点模型(XJ)作为对比,对三个节点模型分别施加单调荷载和往复荷载,研究其力学性能,结果表明:在单调荷载作用下,ZP-1试件和ZP-2试件的极限荷载均比XJ试件大;在往复荷载的作用下,ZP-1试件和ZP-2试件的耗能能力与XJ试件相比更差;单调荷载下的荷载-位移曲线与往复荷载下的正骨架曲线进行比较,可以体现出往复荷载作用下的循环退化效应。(3)对两种新型装配式节点进行参数化分析可得:ZP-1试件,H型钢长度、H型钢个数(间距)、H型钢腹板厚度、楼板内锚筋直径对节点的影响较大;对于ZP-2试件,搭接钢板的厚度、牛腿的厚度、牛腿的间距、牛腿的形状对ZP-2试件的影响较大。(4)通过理论计算对两种新型装配式节点计算其承载力,结果与有限元模拟结果略有不同,但较为接近,误差较小,验证了模拟的准确性,并给出两种节点的相关设计建议,为应用于实际工程提供一定参考。

关键词：装配式建筑剪力墙干式连接力学性能

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干式连接带洞口装配式剪力墙抗震性能研究

四川建筑 2023年第2期43卷 183-185,188页

作者：骆宪宇欧盈王刚四川华瑞建筑工程有限公司四川成都611530 西南交通大学土木工程学院四川成都610036 成都高速公路股份有限公司四川成都610041

针对目前洞口削弱预制墙体结构抗震性能的问题,首先设计制作了一干式连接足尺预制带肋墙板,对其开展拟静力试验,依托试验结果,通过ABAQUS软件建立相应的数值模型对比验证墙板有限元计算方法的有效性,基于此方法,设计了6组干式连接装配... 详细信息

针对目前洞口削弱预制墙体结构抗震性能的问题,首先设计制作了一干式连接足尺预制带肋墙板,对其开展拟静力试验,依托试验结果,通过ABAQUS软件建立相应的数值模型对比验证墙板有限元计算方法的有效性,基于此方法,设计了6组干式连接装配式剪力墙模型开展数值模拟,研究干式连接带洞口装配式剪力墙的抗震性能,结果表明:干式连接带洞口装配式剪力墙具有较好的延性,洞口形式、洞口偏置、开洞率均会影响墙体结构的承载能力、延性及耗能能力。

关键词：干式连接装配式剪力墙抗震性能

干式连接装配式混凝土梁柱子结构连续倒塌的精细数值分析

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干式连接装配式混凝土梁柱子结构连续倒塌的精细数值分析