钢板混凝土组合墙试验和有限元分析

设计制作了4个1/4缩尺模型的钢板混凝土组合墙试件,进行拟静力试验,通过改变墙体构造措施与含钢率来研究此类墙体的抗震性能.然后,采用ABAQUS软件建立非线性有限元分析模型,进行参数分析.试验结果表明,增加钢板厚度可明显增加组合墙体的承载力、耗能能力等.在含钢率相近的情况下,设置封板构造的组合墙体与含加劲肋的墙体具有相近的承载力,但前者的屈服荷载、延性性能及耗能能力明显更高.有限元参数分析结果表明,增加封板数量,提高了含钢率,增加了试件峰值荷载,而增设加劲肋可使试件各特征值明显提高;降低剪跨比能够提高试件的承载力,但试件延性降低,不利于抗震.钢板混凝土墙体不满足抗震性能要求时,可通过提高钢板厚度、增加加劲肋数量和采用腔体结构形式来提高墙体抗震性能.     

薄钢板组合截面PEC柱(强轴)-钢梁(BRS)组合框架抗震性能数值模拟

为研究薄钢板PEC柱-钢梁组合框架的抗震性能,针对1榀2层单跨对穿螺栓端板连接薄钢板组合截面PEC-削弱截面钢梁组合框架结构试验试件,采用有限元软件ABAQUS对其进行水平循环往复荷载下的数值模拟.基于模拟结果,对试件结构滞回特性、水平抗侧刚度、耗能延性和破坏模式等进行分析.研究表明:试件结构具有较高承载力和较大的抗侧刚度;试件层间变形为剪切型变形模式;试件耗能能力主要由梁端削弱截面屈服和PEC柱脚钢构架屈服与混凝土压溃提供,端板对穿螺栓连接及梁端削弱截面实现了梁端塑性铰区远离节点区;试件最终破坏模式为梁端削弱截面和PEC柱脚处形成塑性铰的塑性破坏机构.该结构体系具有良好的抗震延性.     

填充墙对装配式混凝土联肢剪力墙抗震性能的影响

制作了1个无填充墙的现浇混凝土联肢剪力墙试件和1个带填充墙的装配式混凝土联肢剪力墙试件,对两个试件进行低周反复荷载试验。通过观察各模型的破坏形态并对比分析它们的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、延性及耗能能力等,综合评价填充墙对装配式联肢剪力墙抗震性能的影响。结果表明:现浇混凝土联肢剪力墙试件的破坏形态为连梁部位的剪切破坏和墙肢部位的弯剪破坏,而带填充墙的装配式混凝土联肢剪力墙试件的破坏形态则为墙肢部位及填充墙部位的剪切破坏;带填充墙的装配式混凝土联肢剪力墙试件的刚度、承载力和耗能能力均高于无填充墙的现浇混凝土联肢剪力墙试件,其延性稍差于现浇混凝土联肢剪力墙试件。基于本次试验结果,建议在装配式混凝土联肢剪力墙结构设计中,应适当考虑填充墙对主体结构承载力与刚度性能的影响。     

内嵌预制SVMFC夹芯复合墙板钢框架结构抗震试验研究

为了研究地震作用下预制钢筋网格玻化微珠泡沫混凝土(steel-grid vitrified microsphere foamed concrete,SVMFC)夹芯复合墙板和钢框架的共同受力性能和破坏机理,文章进行了2榀内嵌预制SVMFC夹芯复合墙板钢框架试件的水平低周反复荷载试验,并考虑了开洞对墙板抗震性能的影响;观察了试件的受力全过程和破坏形态,分析了试件柱顶水平荷载-位移关系滞回曲线、骨架曲线、强度和刚度退化规律、延性及耗能能力等抗震性能指标。试验结果表明,内嵌预制SVMFC夹芯复合墙板钢框架试件具有良好的滞回性能、延性及耗能能力;采用钢筋与角钢焊接连接方式可以安全可靠地确保SVMFC夹芯复合墙板与钢框架在地震作用下协同工作;墙板开洞对内嵌夹芯复合墙板钢框架的水平极限承载力和弹性刚度有较大影响,但对结构的延性影响较小。研究成果可为此种预制装配式结构在实际工程中推广和应用提供科学依据。     

新型钢框架焊接节点抗震性能试验与数值分析

为提高钢框架焊接节点的抗震性能,提出一种盖板加强与腹板开孔削弱并用的新型节点构造形式. 对4个不同构造形式的钢框架焊接节点试件（标准型、盖板加强型、腹板开孔削弱型、新型）进行了低周往复加载试验及有限元分析,对比研究了梁端局部构造形式对钢框架节点破坏模式、滞回性能、承载力、刚度退化、延性及耗能能力的影响. 结果表明：相比标准节点,采取局部构造措施的节点均实现了塑性铰外移,使得破坏模式由梁柱连接焊缝处脆性破坏转换为梁局部塑性破坏;塑性变形能力及耗能能力显著提高;塑性应变累积加剧板件局部屈曲,造成强度、刚度逐步退化,抗震性能更优越. 新型节点在承载力、刚度基本不变的前提下,延性及耗能能力分别增加了20.0%、27.9%,验证了该类节点的可行性. 文中建立的基于应力三轴度损伤准则的有限元模型可有效预测各类型钢框架焊接节点在循环荷载作用下的受力性能.     

再生混凝土空心砌块墙体的抗震性能

通过对3片不同竖向荷载作用下的再生混凝土空心砌块墙体进行水平低周反复荷载试验,考察了墙体的受力性能、破坏机理及承载能力,分析了其滞回特性、骨架曲线、延性、耗能等抗震性能.研究结果表明:再生混凝土空心砌块墙体在无竖向荷载的情况下,破坏时的裂缝数量较少,主裂缝明显;在施加竖向荷载的情况下,破坏时无明显主裂缝,结构受力均匀.墙体的滞回曲线较饱满,延性较好,耗能能力较强,抗震性能良好.试验墙体的刚度退化趋势大致相同,墙体的初始刚度较大,开裂后刚度退化迅速.     

型钢再生混凝土框架-再生混凝土砌体墙混合结构协同工作机制研究

为探究在水平地震作用下型钢再生混凝土框架-再生混凝土砌体墙混合结构协同工作的机制,进行了1榀型钢再生混凝土框架与1榀型钢再生混凝土框架-再生混凝土砌体墙试件的拟静力试验.通过分析其试验现象、破坏机理、滞回曲线及骨架曲线,表明砌体墙在框架的约束下能显著提高结构刚度和承载能力.采用非线性有限元软件Perform-3D对试件进行了数值模拟,模拟结果与试验结果吻合较好,得到了结构协同工作时框架与墙体各自的受力状态.在此基础上对该结构进行参数分析,研究了轴压比、宽高比、配钢率和砌体墙厚度4个参数对型钢再生混凝土框架-砌体墙混合结构协同工作的影响.结果表明:随着轴压比的增加,框架-砌体墙承载力先升高后降低;随宽高比的增大,框架-砌体墙承载力显著提高;增大配钢率,框架的承载能力有所增强;随砌体墙厚度的增大,砌体墙部分的承载力和刚度显著增大,但框架部分的荷载-位移曲线变化很小.     

再生混凝土小型空心砌体素墙片的抗震性能试验研究

通过4片在不同类型和大小的竖向压应力作用下的再生混凝土小型空心砌体素墙片的水平低周反复荷载试验,研究了它的的破坏形态、抗剪承载力、延性特性等抗震性能。试验结果分析表明：再生混凝土小型空心砌体素墙片的抗震抗剪承载力低,延性和耗能能力较差,墙体的破坏呈脆性破坏。     

圆钢管高强再生混凝土柱抗震性能试验

设计并制作4根钢管高强再生混凝土圆柱,考虑再生粗骨料取代率单参数,对其进行拟静力试验,观察它们在试验过程中的受力和破坏形式;研究不同再生粗骨料取代率对试件的滞回曲线、骨架曲线、承载力和延性、耗能性能、刚度退化等抗震性能的影响.结果表明:圆钢管高强再生混凝土柱的受力和变形与普通圆钢管高强混凝土柱的基本相同,滞回曲线普遍饱满,没有出现捏拢现象;再生骨料取代率对试件初始刚度略有降低,对试件的耗能、承载力以及后期的刚度退化影响不大;对比普通圆钢管高强混凝土柱,圆钢管高强再生混凝土柱的延性系数较大,具备良好的抗震性能.     

再生混凝土多孔砖墙体抗震性能试验

为了考察再生混凝土多孔砖墙体的抗震性能,进行了3片再生混凝土多孔砖墙体在不同竖向荷载作用下的水平低周反复荷载试验,分析了墙体的受力全过程、破坏特征及极限承载力,探讨了墙体的滞回特性、骨架曲线、延性、耗能能力等抗震性能.结果表明,再生混凝土多孔砖墙体的受力全过程、破坏形态和普通混凝土多孔砖墙体基本相同,再生混凝土多孔砖墙体的滞回曲线较饱满,延性系数较高,耗能能力较强,具有良好的抗震性能,墙体的刚度退化趋势大致相同.再生混凝土多孔砖墙体在无竖向荷载作用下破坏时的裂缝数量较少,主裂缝明显;在施加竖向荷载后破坏时裂缝细而密,无明显主裂缝,表明随着竖向荷载的增加,墙体受力均匀,强度得到发挥.参考现行规范和已有研究成果,提出了再生混凝土多孔砖墙体抗震受剪承载力计算公式.研究成果可供再生混凝土多孔砖的工程应用参考.     

考虑现浇楼板影响的砖砌墙体抗震性能研究

基于ABAQUS建立砌体墙片有限元模型,与选取的试验墙片结果进行对比,验证有限元模拟的可信度;再利用有限元模型分别研究现浇楼板、砂浆强度、圈梁截面尺寸、墙顶竖向压应力、开洞率和墙片高宽比对砌体墙片抗震性能的影响。结果表明,现浇楼板、构造柱和圈梁共同构成整体,加强了对墙片的约束,减轻了墙片的损伤;提高砂浆强度等级,墙片的承载力和延性将增大;适当的圈梁截面尺寸能有效减轻墙片的破坏程度;适当的墙顶竖向压应力能显著降低墙片的破坏程度;墙片开洞会降低其承载力和位移延性;增大墙片的高宽比,墙片的承载力将减小,且墙片主要破坏形式从剪切型破坏转化成弯曲型破坏。     

钢管混凝土边缘约束叠合剪力墙抗震试验研究

为研究新型钢管混凝土边缘约束叠合剪力墙的抗震性能,设计制作了3片钢管混凝土边缘约束叠合剪力墙和1片现浇钢筋混凝土剪力墙足尺试件进行静力往复加载试验,试验中考虑了3种不同的墙身厚度取值,以考察高厚比对剪力墙抗震能力的影响.通过试验,对比分析了剪力墙的承载力、延性、刚度及其退化、滞回特性、耗能能力及破坏特征.建立了新型钢管混凝土边缘约束叠合剪力墙的承载力计算模型,计算结果与实测结果吻合较好.研究表明:新型钢管混凝土边缘约束叠合剪力墙结合了钢筋混凝土剪力墙侧向刚度和承载力大与钢管混凝土边缘约束延性好的优势,其承载力、刚度和耗能能力较现浇钢筋混凝土剪力墙有所提高;在所试验的参数范围内,高厚比对剪力墙的力学性能影响不大.     

框架填充墙平面内荷载作用下结构非线性分析

为了更好地了解在水平内荷载作用下填充墙对框架结构抗震性能的影响,利用ANSYS有限元软件对其进行平面内荷载作用下非线性分析,分别建立纯框架和框架填充墙结构模型,计算了填充墙在平面内单调递增荷载作用下的承载力、刚度、位移、延性等参数的变化特征。计算结果表明,与框架有效连接的填充墙在平面内荷载作用下对主体结构产生有利影响,其承载力、刚度、延性比纯框架模型都有明显的增大。还研究了填充墙在水平低周反复荷载作用下对框架抗震性能的影响,并得到了相应的滞回曲线。     

新型全装配剪力墙抗震性能模拟

参考“螺栓连接件螺栓”式水平接缝连接构造全装配混凝土剪力墙(PSW-1),设计了一种新型“螺栓连接件”式水平接缝连接构造全装配混凝土剪力墙(PSW-2),并通过有限元软件ABAQUS建立了PSW-1、PSW-2和对比现浇剪力墙试件(SW-1)的理论分析模型。在试验工况下对PSW-1进行了单向加载模拟并将所得荷载位移曲线与试验结果进行对比,证明文中数值模拟方法有效;对PSW-1、PSW-2与SW-1进行了低周反复加载数值模拟,研究了这3类剪力墙试件的抗震性能。结果表明,PSW-2新型装配式剪力墙试件的抗震性能总体上优于PSW-1装配式剪力墙试件;PSW-2试件的承载力及刚度与SW-1现浇剪力墙试件基本一致,变形能力略好,但耗能能力略低于SW-1试件;3类试件破坏形态存在一定差异。     

楼板作用的装配式型钢混凝土柱-钢梁节点抗震性能分析

为研究楼板组合效应对装配式型钢混凝土(steel reinforced concrete,SRC)柱-钢梁节点抗震性能的影响,基于拟静力试验,运用ABAQUS软件对栓焊混合连接形式的装配式边节点进行有限元验证,在有效模型的基础上,对装配式SRC柱-钢梁及其考虑楼板组合效应的节点的抗震性能进行系统地对比分析;进而研究楼板厚度、宽度两个参数对节点抗震性能的影响规律.结果表明:数值模拟所得的节点模型的骨架曲线、承载特性及刚度退化与试验结果一致,所建模型可较好地模拟节点的实际受力情况;楼板与钢梁的结合使节点试件承载力和刚度均显著提升,破坏时H型钢梁下翼缘连接板屈曲变形明显,提高了上翼缘的局部稳定性,延性系数和等效黏滞阻尼系数均减小,环线刚度退化明显,强度退化不明显;增加楼板厚度使装配式SRC柱-钢梁节点试件的承载力以及刚度和耗能能力得到提升,而且会减缓刚度退化速度;在600～1000 mm范围内,楼板有效宽度的增加对节点承载力、初始刚度及耗能能力均有较明显的提升,但其延性有所降低.楼板设计时应合理选取各参数.研究成果可为装配式SRC框架节点实际工程应用提供理论支持.     

足尺钢骨混凝土剪力墙抗震性能试验研究

为探究不同剪跨比下钢骨对足尺剪力墙结构抗震性能的影响,设计了一种适用于超高层建筑物的钢骨栓钉混凝土剪力墙形式,进行2个足尺钢骨混凝土剪力墙和2个钢筋混凝土剪力墙的低周往复荷载试验,对比分析试件的滞回曲线、刚度退化、耗能能力等抗震性能指标。研究表明:剪力墙试件剪跨比较大时,试件发生弯曲破坏;剪跨比较小时,试件发生剪切破坏。相较于钢筋混凝土剪力墙试件,钢骨的加入,减缓了试件裂缝的发展,降低了试件破坏程度,剪力墙试件的承载力、变形能力、延性、整体刚度和耗能能力都得到提高。剪跨比较小的剪力墙试件承载力更大,初始刚度、耗能能力明显增强,但延性较低。钢骨、栓钉、混凝土协同工作能力良好。     

自密实混凝土T形短肢剪力墙抗震性能试验及ANSYS分析

基于5片自密实混凝土T形截面短肢剪力墙试件的低周反复荷载试验,分析了轴压比、配箍率、肢厚比对构件承载力及延性等抗震性能的影响。利用ANSYS将计算的荷载-位移曲线与试验的骨架曲线进行对比分析,结果表明两者符合较好,验证了该有限元模型的合理性,进一步探究了轴压比、剪跨比、混凝土强度和纵筋配筋率的变化对墙体承载能力和变形的影响。结果表明:通过合理选择参数,能使短肢剪力墙具有良好的承载能力和变形能力。     

钢筋混凝土无洞叠合剪力墙低周反复荷载试验

研究钢筋混凝土无洞叠合剪力墙的抗震性能。对4片钢筋混凝土无洞叠合剪力墙和2片钢筋混凝土普通剪力墙分别进行了低周反复荷载试验,对比研究试件的受力全过程、开裂部位、裂缝发展情况以及破坏形态,分析试件的承载能力、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、延性性能等抗震性能。研究表明:钢筋混凝土叠合剪力墙的受力性能与钢筋混凝土普通剪力墙类似,具有较好的抗震性能,剪式支架能使钢筋混凝土叠合剪力墙的预制部分与现浇混凝土形成整体,共同工作,承受外部荷载。     

不同轴力对钢筋混凝土剪力墙抗震性能的影响

轴向力对钢筋混凝土剪力墙在反复荷载作用下的承载力和延性等性能具有显著影响。为系统研究轴拉力和轴压力对钢筋混凝土剪力墙的抗震性能影响规律,本文基于有限元软件开展了剪力墙拉剪性能和压剪性能的数值模拟研究。基于反复荷载作用下剪力墙的试验结果与分析模型计算结果的对比,验证了分析模型的合理性。通过7片钢筋混凝土剪力墙的受力性能分析,深入探讨了轴力对剪力墙抗震性能的影响规律。结果表明：剪力墙的承载能力和水平抗侧刚度随轴压力的增大而增大,随轴拉力的增大而减小。轴压比为0.1、0.2的剪力墙,延性较好,能够满足抗震要求,剪力墙延性随轴拉力的增大而减小。以《混凝土结构设计规范》中钢筋混凝土剪力墙的斜截面受剪承载力计算公式为基础,提出了轴力影响下剪力墙斜截面受剪承载力的分析预测公式。