模块化钢结构全装配可吊装节点抗震机理与高效分析模型研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51908511
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0804.结构工程
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Modular steel structure has been one of the research hotspots in recent years. However, it is difficult for the current connections between module units to possess all the key technical characteristics, such as well seismic performance, easy lifting and disassembly. In addition, the current connections are also lack of corresponding design theory and simplified simulation method. The project aims to develop an innovative fully prefabricated liftable connection (FPLC), which will improve the traditional “beam-end loading” experimental method for beam-to-column connection, test FPLC specimens under tensile load and cyclic load, and reveal the load-transferring mechanism and seismic performance of FPLC. The seismic performance evaluation method of the connection for modular steel structure will be established based on the “double-beam and double-column” characteristic and the seismic design method as well as the detailing requirements for FPLC will be proposed. General finite element software ABAQUS will be adopted to establish the high efficiency analysis model of FPLC based on secondary development of user defined material subroutine UMAT. Then the load-transferring and damage mechanism of multi-storey and high-rise modular steel structure will be revealed. The seismic performance and design method of the proposed FPLC will be further verified. The present study will break through the technical bottleneck of investigating seismic performance of modular steel structure from the perspective of component and connection, which will provide scientific basis for seismic design of modular steel structure and the compiling of the related design standards.
近年来,模块化钢结构逐渐成为热点研究课题之一,但现有模块化钢结构模块间节点难以兼备抗震性能优良、易吊装、可拆卸等关键特性且缺乏相应的设计理论和简化模拟方法。本项目拟研发一种新型全装配可吊装节点(Fully Prefabricated Liftable Connection, FPLC),改进传统梁柱节点“梁端加载”试验方法,开展FPLC抗拉承载力和抗震性能试验,揭示FPLC传力机理和抗震性能。建立基于模块化钢结构“双梁、双柱”特性的模块间节点抗震性能评价方法,提出FPLC抗震设计方法和构造要求。基于通用有限元软件ABAQUS用户材料子程序UMAT二次开发,建立FPLC高效分析模型,揭示地震作用下多高层模块化钢结构传力机制和损伤机理,进一步检验所提FPLC抗震性能和设计方法。突破从节点和构件层面研究模块化钢结构抗震性能的技术瓶颈,为模块化钢结构抗震设计和相关设计标准编制提供科学依据。

结项摘要

模块化钢结构是一种高度集成的装配式建筑,具有施工高效、质量精良等技术优点。随着“双碳”战略的实施与建筑工业化的推进,模块化钢结构逐渐成为学术界与工程界关注的热点。模块间节点是模块化钢结构研发的关键,但现有节点难以兼备抗震性能优良、易吊装、可拆卸等关键特性。本项目研发了一种模块间新型全装配可吊装节点(Fully Prefabricated Liftable Connection,FPLC),通过试验研究、数值模拟和理论分析相结合的手段,系统揭示了FPLC的抗震机理并开发了高效分析模型。①开展了FPLC轴心受力性能试验与设计方法研究。开展5个足尺FPLC试件轴心受压性能试验,揭示了轴心压力作用下FPLC破坏机理。基于有限元软件ABAQUS建立了FPLC精细化有限元分析模型,进一步揭示了轴心压力和拉力作用下FPLC破坏机理与参数影响规律。建立了轴心压力/拉力作用下FPLC理论计算模型,推导了FPLC轴心受压与受拉承载力计算公式。②开展了FPLC受剪性能试验与设计方法研究。开展了8个足尺FPLC试件受剪性能试验,揭示了FPLC受剪破坏机理。建立了基于断裂力学的FPLC受剪性能有限元分析模型,揭示了主要参数对其受剪承载力的影响规律。建立了FPLC理论计算模型,提出了基于机器学习的FPLC受剪性能全过程预测方法与承载力计算方法。③开展了FPLC抗震性能试验与设计方法研究。改进传统梁柱节点梁端加载试验方法,开展了4个足尺FPLC试件低周往复加载试验,揭示了FPLC抗震机理。开展了FPLC抗震性能数值模拟,进一步揭示FPLC在地震作用下的损伤机理,通过参数分析量化了主要参数对其抗震性能的影响规律,推导了FPLC抗震设计计算公式,建立了FPLC恢复力模型。④开发了FPLC高效分析模型,开展了多高层模块化钢结构抗震性能分析。基于建立的FPLC恢复力模型,通过ABAQUS用户材料子程序UMAT二次开发建立了FPLC高效分析模型。开展了典型多高层模块化钢结构抗震性能分析,揭示了地震作用下多高层模块化钢结构传力机制和损伤机理。本项目研究成果有助于解决现有模块化钢结构模块间节点研究中普遍存在的问题,对形成模块化钢结构抗震性能的科学认识并完善其设计方法,具有重要的科学意义。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(5)
会议论文数量(2)
专利数量(2)
Axial compressive behavior of non-symmetric cold-formed angular column with complex edge
复杂棱非对称冷弯角柱轴压性能
  • DOI:
    10.1016/j.tws.2021.107625
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Thin-Walled Structures
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Zhang Jun-Feng;Pang Shi-Yun;Zhou Yi-Song;Deng En-Feng;Wang Bo;Wen Ming-Gang;Ye Lin;Guo Xin-Sheng
  • 通讯作者:
    Guo Xin-Sheng
开洞波纹钢板剪力墙初始抗侧刚度计算方法研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    钢结构(中英文)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    邓恩峰;宗亮;丁阳
  • 通讯作者:
    丁阳
Compressive behavior of a fully prefabricated liftable connection for modular steel construction
模块化钢结构完全预制可提升连接的压缩性能
  • DOI:
    10.3390/buildings12050649
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Buildings
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Deng En-Feng;Lian Jun-Yi;Liu Zhe;Zhang Guang-Cao;Wang Shi-Bo;Cao Dian-Bin
  • 通讯作者:
    Cao Dian-Bin
Bending Stiffness of the Floor of the Assembled-Type Light Steel-Modular House
装配式轻钢集成房屋楼板抗弯刚度
  • DOI:
    10.1007/s40999-022-00740-1
  • 发表时间:
    2022-07-23
  • 期刊:
    International Journal of Civil Engineering
  • 影响因子:
    1.7
  • 作者:
    Zhang, Jun-Feng;Feng, Zhao;Deng, En-Feng;Wang, Huan
  • 通讯作者:
    Wang, Huan
Eccentric compressive distortional buckling and design of non-symmetric cold-formed angular column with complex edges
复杂棱非对称冷弯角柱偏心压缩畸变屈曲与设计
  • DOI:
    10.1016/j.tws.2021.107981
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Thin-Walled Structures
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Zhang Jun-Feng;Wang Bo;Wang Shen;Deng En-Feng;Zhang Pu;Pang Shi-Yun;Wen Ming-Gang;Ye Lin;Guo Xin-Sheng;Gao Jian-Li
  • 通讯作者:
    Gao Jian-Li

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模块-钢框架支撑子母结构抗震分阶保护机制与设计方法研究
  • 批准号:
    52378206
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    2023
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    50 万元
  • 项目类别:
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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