矩形鋼管混凝土梁柱節(jié)點關(guān)鍵技術(shù)研究
成果的背景及主要用途: 在我國鋼產(chǎn)量大、鋼種適于房屋建設且粘土磚禁用政策出臺的背景下,鋼管 混凝土結(jié)構(gòu)及鋼結(jié)構(gòu)住宅技術(shù)因其材料輕質(zhì)高強且可回收等優(yōu)勢,成為節(jié)能、環(huán) 保和可持續(xù)發(fā)展的建筑技術(shù),既是社會發(fā)展和科技進步在建筑業(yè)的集中體現(xiàn),也 是未來建筑結(jié)構(gòu)發(fā)展的趨勢,近年來得到了專家學者的廣泛關(guān)注和國家政策的大 力支持。但是,矩形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在我國起步較晚,梁柱節(jié)點存在構(gòu)造、受力 和施工上的不足,解決梁柱節(jié)點問題是推進建筑可持續(xù)發(fā)展的迫切需要。十多年 來,本課題組圍繞矩形鋼管混凝土梁柱節(jié)點,先后開展了計算理論、節(jié)點構(gòu)造、 新型節(jié)點等關(guān)鍵技術(shù)的系列研究,并通過工程應用,形成了成套的矩形鋼管混凝 土梁柱節(jié)點技術(shù),為矩形鋼管混凝土和住宅鋼結(jié)構(gòu)的應用提供了重要科學依據(jù)和關(guān)鍵技術(shù)支撐。 技術(shù)原理與工藝流程簡介: 1、倒角型隔板貫通節(jié)點技術(shù):提出了圓弧倒角型和倒角放坡型隔板貫通式 節(jié)點形式,減輕了梁翼緣與隔板連接處的應力集中,避免節(jié)點發(fā)生脆性破壞。研 究了倒角型隔板貫通節(jié)點的靜動力性能,確定了節(jié)點的應力分布規(guī)律、破壞機理 和滯回性能,推導了節(jié)點拉伸承載力計算公式。 2、長挑出隔板貫通節(jié)點技術(shù):提出了長挑出隔板貫通節(jié)點,使塑性鉸外移, 提高節(jié)點域抗震性能。研發(fā)了新型柱端加載裝置,解決了現(xiàn)有加載裝置難以準確 模擬節(jié)點受力狀態(tài)的技術(shù)難題,發(fā)現(xiàn)該節(jié)點抗震性能良好,并得到了混凝土強度 等級、內(nèi)隔板厚度及加強板長度等參數(shù)對節(jié)點性能的影響規(guī)律。 3、全螺栓隔板貫通節(jié)點技術(shù):提出了全螺栓隔板貫通節(jié)點和下栓上焊隔板 貫通節(jié)點,克服了焊接質(zhì)量難以保證的技術(shù)難題,實現(xiàn)了節(jié)點技術(shù)的突破,解決 了一般節(jié)點制作安裝周期長、人工費用高等技術(shù)問題,并獲得國家發(fā)明專利。 技術(shù)水平及專利與獲獎情況: 該項科研成果獲得發(fā)明專利 3 項,達到了國際領先水平。 應用前景分析及效益預測: 本項目所涉及的研究內(nèi)容解決了傳統(tǒng)矩形鋼管混凝土梁柱節(jié)點存在的應力 集中、脆性破壞和構(gòu)造尺寸偏大等問題,并提出了理論計算方法,為鋼管混凝土 梁柱節(jié)點后續(xù)研究奠定了基礎和寶貴的實踐經(jīng)驗。多項新的節(jié)點技術(shù)在國內(nèi)甚至 在國際上都是領先的,有著很廣闊的應用前景。例如,全螺栓隔板貫通節(jié)點的連 接全部采用高強螺栓,避免了現(xiàn)場焊接,施工方便,承載力高,同時實現(xiàn)了塑性 鉸外移,保證了結(jié)構(gòu)的安全。 應用領域: 該科研成果已經(jīng)成功應用于多項矩形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)工程,應用可推廣程度 很高,取得了巨大的經(jīng)濟效益。
天津大學
2021-04-11