基于不同类型剪力键空腹板架的静力分析

组合空腹板架结构中,剪力键是连接下弦钢肋与上层混凝土的关键构件,在结构中起着至关重要的作用。首先,本文对普通钢管剪力键组合空腹板架进行静力分析,其次,考虑对结构薄弱位置处的剪力键进行刚度加强,提出了两类不同构造形式的剪力键,即设置加劲肋剪力键和钢管混凝土剪力键。同时,分别对设置这两类不同构造形式剪力键的组合空腹板架进行静力分析,得到其对结构内力、应力分布的影响。     

剪力键节点域对钢空腹夹层板静力特征的影响分析

为研究剪力键节点域对钢空腹夹层板静力特征的影响,建立考虑节点域影响的钢空腹夹层板有限元模型并进行参数化对比分析,得出钢空腹夹层板的挠度和上下肋内力的变化情况。研究结果表明,剪力键节点域的影响会增大钢空腹夹层板的挠度,减小上下肋的轴力;节点域加劲板的宽度以及剪力键的宽厚比、高宽比等因素对钢空腹夹层板的挠度和上下肋的内力的影响明显;设置加劲板能改善节点域应力分布不均等情况,增大剪力键节点域整体刚度,提高钢空腹夹层板的力学性能。     

方钢管混凝土柱与工字钢梁竖向加劲式节点拟静力试验研究

为了解方钢管混凝土柱-工字钢梁竖向加劲肋式节点的抗震性能,对两个方钢管混凝土柱-工字钢梁竖向加劲肋式节点试件进行了拟静力加载试验,研究了节点在反复循环荷载作用下的滞回性能、耗能能力、延性、应力分布和传力机制.试验结果表明,节点具有足够的承载力以及较好的延性和耗能能力,竖向加劲肋式节点的梁端弯矩大部分通过竖向加劲肋传递给柱钢管腹板和核心混凝土,另一部分梁端弯矩由梁端翼缘直接传递给柱钢管翼缘和核心混凝土.节点破坏模式为靠近竖向加劲肋端部的梁翼缘出现严重的局部屈曲,梁翼缘变截面最窄处形成塑性铰,而柱钢管、竖向加劲肋、梁端部均在弹性范围内工作,很好地实现了强柱弱梁、强节点弱构件的抗震原则.     

钢空腹夹层板剪力键节点的极限载荷研究分析

剪力键节点域是构成钢空腹夹层板的重要关键节点。在ANSYS有限元分析软件下,建立2组考虑材料非线性的数值模型,即设置加劲板宽度和改变方钢管厚度作为研究剪力键节点域极限载荷的影响因素。研究结果表明设置加劲板、增大方钢管厚度均可有效的提高钢空腹夹层板剪力键节点域的极限载荷。     

设置耗能壁板的新型箱形钢墩柱轴压性能数值分析

为探讨设置低屈服点加劲耗能壁板对箱形钢墩柱受力性能的影响机理,采用有限元法对3类设置加劲耗能壁板的新型箱形钢墩柱轴压性能进行数值分析,并探讨设置加劲耗能壁板对箱形钢墩柱的荷载-位移曲线、位移延性系数及承载能力的影响规律.结果表明:耗能壁板高度及宽度对箱形钢墩柱的承载能力和延性影响较大;构件承载能力随耗能壁板高度增大而增大,但随耗能壁板宽度增大而减小;构件延性随耗能壁板高度及宽度增大而增大;加劲肋的厚度、宽度及设置数量均对箱形钢墩柱的承载能力和延性有一定影响.     

加肋薄壁钢管混凝土柱局部屈曲与承载力分析

采用能量法分析加肋薄壁方形钢管局部屈曲，探讨加劲肋的数量和刚度对屈曲系数的影响，以及加肋薄壁钢管混凝土柱的承载力；同时，在考虑构件屈曲作用及管壁对核心混凝土承载力提高的基础上，提出带肋薄壁方钢管混凝土轴压短柱的极限承载力公式，并用试验数据验证其合理性。研究表明:在薄壁钢管中设置加劲肋，使钢管的局部屈曲系数变大、核心混凝土约束增强，构件极限承载力也相应得到增加；钢管局部屈曲系数随着加劲肋的刚度和数量的增加而增大，合理设置加劲肋可防止构件提早屈曲，提高构件承载力；提出的极限承载力公式和试验结果有较好的吻合度，与实际受力情况更符合。     

斜加劲薄钢板剪力墙滞回性能模拟

为研究肋板刚度比对斜加劲钢板剪力墙滞回性能和耗能能力的影响,运用有限元软件ABAQUS对14片斜加劲薄钢板剪力墙模型进行了数值模拟.对比分析了斜加劲与不加劲薄钢板剪力墙的滞回性能和耗能能力,通过对13片斜加劲薄钢板剪力墙模型的模拟试验,分析肋板刚度比对斜加劲薄钢板剪力墙的滞回性能和耗能能力的影响.结果表明:设置斜向加劲肋可以有效改善薄钢板剪力墙的滞回性能和耗能能力;肋板刚度比对斜加劲薄钢板剪力墙的滞回性能和耗能能力具有一定影响.     

带楼板双槽钢组合截面构件抗震性能试验研究

为研究带钢筋混凝土(RC)楼板双槽钢组合截面构件的抗震性能,对4个带RC楼板试件进行了常轴力和往复弯曲共同作用下的拟静力试验,分析了填板间距、有无加劲肋和腹板高厚比等参数对试件抗震性能的影响.结果 表明:各试件的滞回曲线较为饱满,具有良好的耗能能力和延性;减小填板间距,对试件的承载力和刚度影响较小,但提高了试件的延性和耗能能力;试件SJ3的峰值荷载和初始刚度比试件SJ1的分别提高了28.42％和22.70％,说明在试件的塑性铰区设置加劲肋可提高其承载力和刚度;试件SJ4的峰值荷载、延性系数、初始刚度和累计耗能量比试件SJ1的分别提高了33.88％、20.70％、27.40％和12.84％,说明减小腹板高厚比,可显著改善试件的抗震性能.     

薄壁带肋方型截面钢桥墩抗震性能的拟静力试验研究

制作5根薄壁带肋方型截面钢桥墩试件,采用MTS伺服加载系统进行此类试件的拟静力试验,研究不同横向加劲肋间距和混凝土填充率对薄壁带肋方型截面钢桥墩抗震性能的影响.通过对试件破坏过程、荷载位移滞回曲线和骨架曲线等试验结果的分析得到:随着底部塑性铰区域横向加劲肋间距的减小,试验采用的钢桥墩试件的承载力和刚度有所提高;其它相同条件下,随着混凝土填充率的增加,管内混凝土对外围薄壁钢管发生局部屈曲的约束作用逐渐增大,桥墩的水平承载力、耗能能力、结构刚度、极限位移和位移延性系数等抗震性能指标也都随之提高.     

圆端形钢管混凝土轴压短柱的机理分析

基于有限元软件ABAQUS对圆端形钢管混凝土轴压短柱进行分析.分析表明:圆端形钢管对核心混凝土的约束效果介于圆钢管和矩形钢管之间;钢管对核心混凝土的约束作用主要分布于圆弧段;圆端形钢管混凝土柱的承载力、峰值应变和延性均介于圆钢管混凝土柱和矩形钢管混凝土柱之间;圆端形钢管混凝土构件承载力和延性随着钢管强度、含钢率、加劲肋厚度和加劲肋数量的提高而提高;随着混凝土强度的提高,其承载力提高但延性下降.     

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。     

钢筋钢纤维高强混凝土箍筋梁剪切延性分析

根据13根钢筋钢纤维高强混凝土矩形梁的剪切破坏试验进行了梁的剪切延性研究.参照受弯构件的延性分析,定义了梁剪切延性指标和能量吸收比,定量分析了钢纤维、箍筋、混凝土强度等级和剪跨比对梁剪切延性的影响,并比较了钢纤维和箍筋提高梁剪切延性的效率.试验结果表明,钢纤维虽不足以在根本上改变梁剪切破坏的脆性,但可以使其延性得到显著提高,钢纤维在体积掺率低于0.5%的条件下提高剪切延性的能力等效于等量箍筋.     

新型低剪力墙非线性有限元分析与试验研究

针对传统低剪力墙延性的不足,提出了一种改进方案.为了准确把握新型配筋方案的优势,共完成了两片低剪力墙的低周反复加载试验,考察了它们在往复荷载作用下的极限承载力性能、滞回特性、延性以及破坏特征等.以试验研究为基础,采用ABAQUS有限元分析软件,对比分析了4种不同配筋形式低剪力墙的非线性性能,并对新型低剪力墙竖缝的开设位置进行了研究.试验结果与有限元分析表明：设置钢筋暗支撑、开缝及设置钢板的方式均可改善传统低剪力墙的延性及变形性能;与带暗支撑低剪力墙相比,新型低剪力墙的变形能力及耗能能力提高显著,抗震性能更好,且具有明显的多道抗震防线.     

核电站双钢板混凝土剪力墙抗剪强度研究

以核电站屏蔽厂房剪力墙为原型,对含栓钉和加劲肋的双钢板混凝土组合剪力墙进行低周往复加载抗剪试验研究.试件包含3个1︰4缩尺模型,变化参数为栓钉间距与加劲肋,分析了试件的破坏特征、承载力以及耗能情况.试验研究发现:组合墙体整体受力性能良好,具有较强的抗剪性能.通过设置加劲肋,能有效提高墙体承载能力、刚度和延性.在试验基础上进行了有限元数值模拟与参数研究,研究了混凝土强度、钢板厚度、轴压力和加劲肋设置对抗剪强度的影响程度,并初步建立了核电站双钢板剪力墙抗剪强度计算公式,为核电安全壳设计理论的建立打下了基础.     

全螺栓连接和焊接连接钢板剪力墙力学性能分析

为了避免焊接造成的残余应力,通过螺栓连接的端板将上下2块钢板连接,形成一种延性和耗能能力更好的全螺栓连接钢板墙.通过有限元建立全螺栓连接和传统焊接连接钢板墙模型,对比两种钢板墙在单向推覆和往复荷载作用下的荷载位移曲线、抗侧承载性能、能量耗散系数、刚度退化和承载力退化等性能.结果表明,在单向推覆作用下全螺栓连接钢板墙的抗侧承载力与传统焊接形式较为接近,但初始刚度比传统形式下降了11%;在往复荷载作用下,全螺栓连接形式表现出更好的整体耗能能力,刚度退化更平缓.该类钢板墙还便于生产和安装,在今后的工程应用中值得广泛的推广和应用.     

钢管-纤维增强水泥基符合材料混凝土叠合柱轴压性能

为了研究构造参数对钢管-超高延性纤维增强水泥基材料(engineered cementitious composites,ECC)混凝土叠合柱的轴压力学性能的影响规律,采用数值模拟方法对比分析了长细比、截面形式、钢管壁厚、纵筋直径以及配箍率对极限承载力、破坏模式和荷载-位移曲线的影响,研究不同参数的影响规律.研究结果表明:通常采用ECC混凝土替代外包普通混凝土能有效提高叠合柱的承载能力,同时能极大改善试件的延性;相同截面含钢率条件下,采用圆截面钢管的构件约束效应较好;钢管厚度与构件长细比是影响钢管-ECC混凝土叠合柱承载能力的重要参数;外包纵筋直径与箍筋间距变化对试件承载力具有提高作用;随着钢管厚度、纵筋直径的增加及构件长细比的减小,单轴荷载作用下叠合柱的承载力得到提高.     

圆端形钢管混凝土柱偏压力学性能研究

采用ABAQUS有限元软件对圆端形钢管混凝土压弯构件进行工作机理及参数分析,研究结果表明:在偏压状态下,圆端形钢管混凝土具有较高的承载力和较好的延性;钢管能对核心混凝土提供有效的约束,约束效果主要集中在圆弧段;圆端形钢管混凝土偏压承载力随着钢管强度、含钢率的提高而提高;随着核心混凝土强度提高,构件承载力增大,延性降低;随着长细比增大,构件承载力降低;截面高宽比对构件偏压承载力影响较小,随着截面高宽比增大,构件延性有降低的趋势.     

低层装配式混凝土墙板结构开洞墙体抗震性能试验研究

装配式混凝土墙板结构开洞墙体是由预制混凝土墙板和现浇边缘构件组成,预制墙板采用水泥砂浆与基础坐浆连接,两侧预留与边缘构件连接的搭接钢筋,边缘构件没有钢筋穿过水平连接缝且上下层钢筋贯通,通过对3个具有相同尺寸的开洞墙体进行定轴压比低周反复荷载试验,对比研究了此种墙体的受力过程及破坏形态,对墙体的钢筋应变、滞回性能、承载力、延性性能、刚度退化及耗能能力进行了分析。结果表明：加载后期墙体底部与基础梁之间形成贯穿裂缝,但墙体并未有较大错动,而是在底部发生弯曲破坏,最终边缘构件下方混凝土破碎,钢筋外露；墙体裂纹分布及扩展规律与应变片数据相对应,承载力较高,延性满足使用要求,刚度退化较平稳快,具有一定耗能能力,符合低层建筑抗震要求。     

内藏桁架的混凝土组合低剪力墙试验

提出了内藏桁架(包括钢桁架、钢筋桁架及钢钢筋组合桁架)混凝土组合剪力墙,该新型组合剪力墙包含2种组合:不同受力体系,桁架与剪力墙的组合;不同材料,型钢与混凝土的组合,形成了双重组合剪力墙.进行了6个1/3缩尺的剪力墙的抗震性能试验研究,包括普通混凝土剪力墙、内藏钢框架混凝土剪力墙、内藏钢筋桁架混凝土剪力墙、内藏钢框架钢筋桁架混凝土剪力墙、内藏钢桁架混凝土剪力墙及内藏钢钢筋组合桁架混凝土剪力墙.在试验研究基础上,对比分析了各剪力墙的刚度及其衰减过程、承载力、延性、滞回特性、能耗及破坏特征.试验表明,内藏钢框架及内藏不同材料桁架混凝土剪力墙的抗震性能比普通混凝土剪力墙明显提高.建立了内藏桁架混凝土剪力墙的承载力计算模型,计算结果与实测结果符合较好.提出了该新型剪力墙抗震设计的建议.     

型钢高强混凝土T形短肢墙承载力试验研究

型钢高强混凝土短肢剪力墙较普通钢筋混凝土短肢剪力墙具有承载力高、延性好等优点。为了研究型钢高强混凝土T形截面短肢剪力墙的正截面受力性能及不同型钢骨架形式对其性能的影响,本文通过对两个含实腹式型钢骨架和一个含桁架式型钢骨架的型钢高强混凝土T形截面短肢剪力墙试件进行正截面偏心压力作用下的试验研究,以揭示该类构件的工作机理、破坏形态和极限承载力。试验研究表明:型钢高强混凝土T形截面短肢剪力墙的破坏过程与普通短肢剪力墙相似,横截面的平均应变基本符合平截面假定,型钢与混凝土能够保持协同工作,两种配钢形式的构件受力性能差别不大。