竖向地震作用下PSRC框架梁延性性能及有限元分析

通过1榀梁柱均含型钢的预应力型钢混凝土框架竖向低周反复荷载试验,研究预应力型钢混凝土(PSRC)框架梁在竖向地震作用下的破坏形态、滞回特征、延性性能及耗能能力.结果表明:PSRC框架梁发生"三铰"的梁铰破坏机制,滞回曲线饱满,具有良好的延性和抗震耗能能力.利用ABAQUS软件对试验试件进行了有限元模拟,计算结果与试验结果吻合较好;在此基础上对该结构进行参数分析,研究混凝土强度、含钢率、预应力强度比及换算配筋率对P-Δ骨架曲线和延性性能的影响.结果表明:增大混凝土强度、预应力强度比、换算配筋率,框架梁承载力增加,但延性降低;随着含钢率的增加,框架梁承载力及延性均增大.通过位移延性系数分析,本文建议含钢率范围为4%~8%,预应力强度比λ不宜大于0.6,换算配筋率不宜大于3.6%.提出竖向地震作用下位移延性系数的计算方法,可供工程设计时参考.     

超限型钢混凝土框支剪力墙结构抗震性能评估

通过对普通与带粘滞阻尼器的型钢混凝土框支剪力墙结构进行动力时程分析与静力弹塑性分析,获得结构地震需求曲线和抗震能力曲线,开展抗震性能评估并检验是否达到预期的性能目标;此外,分析了塑性铰的分布与发展,揭示出型钢混凝土框支剪力墙结构的破坏机制.结果表明:粘滞阻尼器有效地降低了型钢混凝土框支剪力墙结构的地震响应,在不同强度地震作用下结构峰值位移和最大层间位移角最大减幅分别为35%和38%,带粘滞阻尼器型钢混凝土框支剪力墙结构的地震需求降幅介于14%～54%之间;型钢混凝土框支剪力墙结构最终形成以梁铰为主的破坏机制,结构破坏时大部分转换构件与剪力墙仍处于弱非线性状态,原结构设计达到"中震作用下框支层与避难层处转换构件与剪力墙仍处于弹性范围"的抗震性能目标.     

型钢混凝土柱框架-核心筒结构抗震性能研究

为了研究型钢混凝土柱框架-核心筒结构体系的抗震性能,建立了钢筋混凝土柱框架-核心筒结构模型以及两种型钢混凝土柱框架-核心筒结构模型,对三个模型进行了模态分析、多遇地震下的反应谱分析和罕遇地震下的弹塑性时程分析.结果表明,采用型钢混凝土柱的结构,结构的自振周期、侧向位移更小;罕遇地震下,型钢筋混凝土柱框架-核心筒结构减缓了框架柱的屈服破坏进程,减轻了框架部分柱的屈服破坏程度,地震承载能力更强、抗震性能更好.     

有粘结和无粘结预应力型钢混凝土框架竖向抗震性能研究

为了研究预应力型钢混凝土(PSRC)结构在竖向地震作用下的抗震性能,完成了在梁中设置有粘结和无粘结预应力筋的两榀预应力型钢混凝土框架在竖向低周反复荷载作用下的试验研究,并采用ABAQUS有限元模型对试验曲线进行数值模拟。试验所得滞回曲线基本继承了型钢混凝土结构滞回曲线饱满的特点,并且有着预应力混凝土结构滞回曲线的捏拢效应。研究结果表明该结构形式具有较高的承载能力,优异的抗裂性能及裂缝闭合能力,以及较好的耗能能力和变形延性。ABAQUS计算所得滞回曲线与试验结果符合程度较好,模拟得到了滞回曲线的捏拢效应以及荷载下降段,说明了计算模型的可靠性,特别是所采用的损伤因子计算方法的可行性。     

有粘结预应力混凝土和无粘结预应力混凝土扁梁框架拟动力试验研究和有限元分析

通过对一榀有粘结预应力混凝土扁梁框架和一榀无粘结预应力混凝土扁梁框架所进行的拟动力抗震性能试验,分析比较了它们的破坏形态、动力反应、滞回曲线、刚度退化等抗震性能.试验结果表明,无粘结预应力混凝土扁梁框架可以满足抗震要求.此外,还应用有限元分析程序,对预应力扁梁框架进行弹塑性地震反应时程分析,结果证明是可行有效的.     

钢管混凝土柱与钢梁单边高强螺栓端板连接框架拟动力试验

为了研究地震作用下半刚性钢管混凝土框架结构的动力性能与破坏机理,进行了两榀钢管混凝土柱与钢梁单边高强螺栓端板连接框架的拟动力试验,以El Centro波作为拟动力试验的激励输入,获得不同地震加速度峰值下结构的动力响应和破坏模式.分析了在地震作用下组合框架的滞回曲线、动力放大系数、阻尼比、刚度退化规律和耗能能力等抗震性能指标,研究了结构在不同地震波阶段的位移时程曲线和加速度时程曲线等动力响应,比较了柱截面形式和端板类型对组合框架结构抗震性能的影响.试验结果表明,在柱截面宽度和含钢率相同条件下,采用单边高强螺栓端板连接,方钢管混凝土框架的刚度大于圆钢管混凝土框架,但其延性系数小于圆钢管混凝土框架;该类型半刚性组合框架具有良好的抗震性能,连接可靠,可以在实际工程中推广和应用.     

型钢混凝土转换节点的抗剪性能

通过对连续型钢混凝土梁式转换层结构模型的两种加载方式进行拟静力试验,对比分析了型钢混凝土转换节点与柱不带轴压力型钢混凝土框架节点的抗震特性,得到了区别于普通框架节点的转换节点破坏机制、耗能能力、强度退化等.建立有限元模型,进一步对比分析,证明了转换节点在地震作用下的受力特性符合节点斜压杆机理,建立了型钢混凝土节点抗剪受力模型.     

框支剪力墙抗震性能及弹塑性位移实用计算方法

针对钢筋混凝土框支剪力墙抗震性能差的缺点,提出采用型钢混凝土框支剪力墙．进行了4榀模型试件拟静力试验,试验结果表明,结构配置型钢后抗震性能得到显著改善．提出了框支剪力墙结构地震反应简化分析模型,将结构简化为由墙单元和框支单元组成的弹簧体系,给出了单元恢复力模型的确定方法．根据简化模型,编制了结构地震反应时程分析程序,并进行参数分析,研究了配置型钢对结构地震反应的影响,给出了型钢混凝土框支剪力墙弹塑性位移的实用计算方法．     

型钢混凝土柱抗震性能实验研究

通过对8根剪跨比为3,十字型钢混凝土柱进行了低周反复荷载实验,研究型钢混凝土柱的抗震性能. 主要分析了实验构件的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、延性系数和耗能能力,并探讨了体积配箍率对型钢混凝土柱抗震性能的影响,通过实验数据的拟合给出了型钢混凝土柱的延性与体积配箍率的关系式. 实验结果证实十字型钢混凝土柱构件具有良好的抗震性能,而且体积配箍率是影响型钢混凝土柱构件延性的一个重要因素,对构件的抗震性能的改善具有非常明显作用.     

带箱形转换层高层建筑结构的抗震性能研究

进行了带箱形转换层高层建筑结构模型的地震模拟振动台试验.采用微粒混凝土制作1/10比例的结构模型,得到结构在地震作用下的动力特性以及加速度、位移等地震响应,研究了模型结构的受力机理和破坏模式.在试验研究的基础上,采用有限元分析程序对原型结构进行抗震分析,理论分析与试验结果吻合较好.研究表明,该结构体系总体抗震性能良好,大震作用下仍具有较好的工作性能,能满足我国抗震设计规范的要求.