预制装配式ECC/混凝土组合框架结构抗震性能和设计方法研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51278118
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0805.工程材料
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2016-12-31

项目摘要

In this study, engineered cementitious composites (ECC), which is a class of high performance composites with ultra-high ductility, are proposed to substitute concrete at the locations of columns of first floor, beam-column joints and the connection zones of precast structural members in precast concrete frame structures. Firstly, component tailoring of ECC material by means of micromechanical model will be conducted for designing ECC materials with different compressive strengths. Based on mechanical tests and theoretical analysis, constitutive models of ECC under uniaxial tension or compression will be proposed, as well as flexural toughness of ECC materials. Then, the bond behaviors between ECC and high-strength steel bars and between ECC and fresh/hardened concrete will be experimental investigated, resulting in bond slip relations between ECC and high-strength steel bars and the analytical model of bond strength between ECC and concrete. Then, a number of high-strength steel reinforced ECC columns and precast ECC/concrete composite frames will be tested under reversed cyclic loading to study the effects of different parameters on its seismic performance, resulting in hysteretic models for R/ECC columns and ECC/concrete composite frames under earthquake action. Then, shaking table tests will be carried out on a precast ECC/concrete composite frame model and a conventional RC frame model to obtain the dynamic characteristics and study the effects of different seismic waves on the dynamic behaviors and seismic responses of the frames. Finally, an elastoplastic method and nonlinear time history analysis method will be used to analyze the seismic behaviors of the precast ECC/concrete composite frame structure. Based on the experimental and theoretical results, a performance-based seismic design method for the precast ECC/concrete composite frame structures will be proposed.
本课题提出采用超高延性纤维增强水泥复合材料(ECC)来浇筑预制混凝土框架结构的底层柱、梁柱节点和构件连接区域来提升结构的整体性和抗震性能。首先,基于细观力学方法对ECC的组成配比进行优化设计并制备不同强度等级的ECC材料,并通过试验和理论研究建立其单轴拉压下的本构关系和弯曲韧性性能。然后,对ECC与高强钢筋和干湿混凝土的粘结性能进行研究,建立ECC与高强钢筋的粘结滑移关系以及其与混凝土的粘结强度模型。对高强钢筋增强ECC柱和装配式ECC/混凝土组合框架进行低周反复荷载试验和数值分析,建立其在地震作用下的恢复力模型;对装配式ECC/混凝土组合框架结构模型进行振动台试验,得到其动力特性参数和不同地震输入下模型的动力响应,研究其抗震性能和损伤机理。最后,采用靜力弹塑性和弹塑性时程分析法分析装配式ECC/混凝土组合框架结构的抗震性能,建立基于性能的装配式ECC/混凝土组合框架结构的抗震设计方法。

结项摘要

装配式建筑能有效减少建筑垃圾和扬尘污染,缩短建造工期,提升工程质量。发展装配式建筑是实现建筑工业化的重要途径,是我国未来建筑发展的方向,也是当前国内外研究的热点问题之一。但是,装配式混凝土结构是由预制构件现场拼装或浇筑而成的,只有确保预制构件之间具有可靠连接,才能保证预制混凝土结构具有较好的整体性和抗震性能。本课题提出采用超高延性纤维增强水泥复合材料(ECC)来浇筑预制混凝土框架结构的底层柱、梁柱节点和构件连接区域来提升结构的整体性和抗震性能。首先,基于细观力学和先进微观测试技术,采用国产纤维及无机参合料制备了不同抗压强度且极限应变稳定达到3%的ECC 材料;研究了ECC 与钢筋粘结粘结性能,并提出了钢筋与ECC粘结滑移本构模型,基于有限元数值计算分析不同参数对钢筋与ECC粘结性能的影响;研发了装配式框架结构中钢筋连接用灌浆套筒,并获得授权发明专利;对高强钢筋增强ECC 柱,装配式ECC/混凝土组合节点,ECC/混凝土组合框架结构进行水平低周反复荷载试验,建立其恢复力模型,分析了不同参数(轴压比、配箍率等)对其抗震性能的影响;对装配式ECC/混凝土组合框架结构缩尺模型进行振动台试验,得到其动力特性参数和不同地震输入下的动力响应,掌握其地震作用下的破坏机理;基于非线性有限元法对ECC 柱、ECC/混凝土组合框架结构进行地震作用非线性时程分析,得到不同参数对ECC柱和组合框架结构抗震性能的影响;提出装配式ECC/混凝土组合框架结构的抗震性能指标,对ECC/混凝土组合框架结构进行弹塑性时程分析,提出了组合框架结构优化设计方法。以上研究成果的推广应用将有助于装配式混凝土结构在我国特别是高烈度抗震设防地区的推广应用,促进我国建筑业的转型和升级。

项目成果

期刊论文数量(20)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(4)
专利数量(0)
Mechanical behaviors of steel reinforced ECC/concrete composite columns under combined vertical and horizontal loading
竖向和水平联合荷载下钢筋ECC/混凝土组合柱的力学性能
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Journal of Southeast University (English Edition)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Shan Qifeng;Pan Jinglong;Chen Junhan
  • 通讯作者:
    Chen Junhan
Flexural behaviors of FRP strengthened corroded RC beams
FRP加固腐蚀RC梁的弯曲性能
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Journal of Southeast University (english Edition)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Pan Jinlong;Wang Luping;Yuan Fang;Huang Yifang
  • 通讯作者:
    Huang Yifang
Mechanical behavior of steel-reinforced concrete-filled steel tubular (SRCFST) columns under uniaxial compressive loading
单轴压缩荷载下钢管混凝土(SRCFST)柱的力学性能
  • DOI:
    10.1016/j.tws.2015.08.028
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Thin-wall structures
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Cai Jingming;Pan Jinlong
  • 通讯作者:
    Pan Jinlong
Performance of steel-reinforced concrete-filled square steel tubular (SRCFSST) columns under axial compression
方钢管混凝土柱(SRCFSST)轴压性能
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Journal of Advanced Steel Construction
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Cai Jingming;Pan Jinlong
  • 通讯作者:
    Pan Jinlong
Mechanical Behavior of Rectangular Steel-Reinforced ECC/Concrete Composite Column under Eccentric Compression
偏心受压矩形钢筋ECC/混凝土组合柱的力学性能
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Transaction of Tianjin University (English Version)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Lu Bing;Gu Dawei;Xia Zhenghao;Xia Tianyang
  • 通讯作者:
    Xia Tianyang

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其他文献

爆炸荷载下CFRP加固圆柱的动力响应和破坏机理
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  • 发表时间:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    潘金龙;周甲佳;罗敏
  • 通讯作者:
    罗敏
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  • DOI:
    10.1002/adsc.201800623
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Adv. Synth. Catal.
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    --
  • 作者:
    白贺元;Xin Fu;潘金龙;Hai‐Qian Ma;陈志敏;丁同梅;张书宇
  • 通讯作者:
    张书宇
Investigation on flexural behaviors of Steel reinforced ECC/concrete composite beams
钢增强ECC/混凝土组合梁弯曲性能研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Journal of Southeast University (English Edition)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Dong Luoting;Yuan Fang;Leung CKY;潘金龙
  • 通讯作者:
    潘金龙
3D打印技术应用于大尺度建筑的研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    材料导报
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    --
  • 作者:
    朱彬荣;潘金龙;周震鑫;张洋
  • 通讯作者:
    张洋
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已建建筑物地下室补充改造托换桩性能
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    2017
  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    单华峰;俞峰;夏唐代;林存刚;潘金龙
  • 通讯作者:
    潘金龙

其他文献

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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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