钢框架-装配式混凝土抗侧力墙板结构受力性能

为研究钢框架-装配式混凝土抗侧力墙板装配式结构体系的受力性能,对4榀钢框架-预制混凝土抗侧力墙板结构足尺试件进行低周反复荷载作用下的试验研究,测试连接构造的可靠性,研究结构的破坏机理、滞回性能、延性及变形和耗能性能等.采用有限元软件ABAQUS对试验模型进行分析,并在验证有限元模型可靠性的基础上,研究抗侧力墙板与钢梁连接界面的受力性能和传力机理,考察各类连接件承担剪力和弯矩的分布情况以及分配关系.试验结果表明:该结构体系为一种典型的双重抗侧力体系,加载过程呈现出明显的两阶段性,抗侧力墙板先于钢框架破坏,为结构体系的第1道防线;型钢混凝土墙板与钢梁连接界面上的剪力由型钢与抗剪栓钉共同承担,对于钢筋混凝土墙板,剪力作用主要由抗剪栓钉承担;连接界面上的弯矩作用主要通过型钢(或锚筋)承担拉、压力和混凝土承压来平衡.     

传统风格建筑钢框架结构抗侧刚度试验研究

为研究传统风格建筑的抗侧力性能,进行了1榀单层两跨传统风格建筑钢框架结构的低周反复荷载试验.通过测试试件在侧向力作用下的位移角变形和承载力退化趋势,研究了传统风格建筑钢框架结构的抗震性能,分析了结构的弹塑性特征、整体框架抗侧刚度退化、结构在同级位移循环加载条件下的刚度退化规律以及加载位移与残余变形的关系.结果表明:传统风格建筑钢框架结构表现出较强的承载力和良好的抗侧能力,在水平荷载作用下,钢框架结构形成多道抗震防线,结构刚度退化表现出由快到慢的规律;结构破坏时位移角达到1/20,未发生承载力陡降的不利情况;传统风格建筑钢框架结构在水平荷载作用下形成梁铰破坏机制,满足规范提出的"强柱弱梁,强节点弱构件"的抗震设防要求.     

多层斜拉索钢抗弯框架体系及抗侧力性能

提出了一种新型抗侧力体系——多层斜拉索钢抗弯框架(CSMRF)体系.CSMRF体系综合了钢抗弯框架和斜拉索的各自优点,有效地提升了原钢抗弯框架结构的抗侧能力.而且,CSMRF具有双重抗震防线和自复位能力.阐述了CSMRF体系的组成和作用机理;推导出在水平荷载作用下CSMRF体系的水平位移近似计算公式;使用该近似计算公式对CSMRF进行了数值分析.结果表明:在相同水平荷载作用下,CSMRF体系的层间位移和楼层位移均明显比同条件钢抗弯框架体系的小;建立的多层CSMRF体系位移近似计算公式可以为CSMRF体系中拉索和钢框架的初步设计提供理论依据.     

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。     

钢筋混凝土深梁填充钢框架抗震性能试验

为了使钢结构初始刚度能够在一定范围内渐变,且增加的构件安装或拆卸方便,设计一种新型的抗震加固结构体系即钢筋混凝土深梁.通过1个纯钢框架和2个缩尺混凝土深梁填充钢框架的水平低周反复荷载试验,得到内填混凝土深梁钢框架结构的滞回曲线.在试验的基础上,分析深梁对纯钢框架的承载能力、延性、滞回特性和耗能能力的影响.结果表明:内填深梁大幅度提高了钢框架的初始刚度和承载能力;试件的滞回曲线饱满且骨架曲线有明显的塑性流动阶段;钢框架的延性和耗能能力都得到增强,证明内填深梁钢框架结构抗震性能良好,因此,混凝土深梁可作为结构抗震设防的第一道防线,钢框架作为第二道防线.     

屈曲约束支撑铰接钢框架结构体系抗震性能

基于利于结构安装和抗震修复以及屈曲约束支撑的特点,采用梁柱铰接钢框架承受竖向荷载、屈曲约束支撑抵抗水平荷载的结构体系,并推导了这种结构体系的楼层弹性和弹塑性抗侧刚度.采用双线性模型模拟屈曲约束支撑的滞回性能,采用时程分析方法分析了屈曲约束支撑铰接钢框架结构体系的抗震性能、弹性及弹塑性地震反应特征.结果表明:多遇地震下,结构楼层位移反应基本呈线性关系,层间位移角分布比较均匀;罕遇地震下会出现薄弱层现象,但各层支撑都会屈服耗能.除底层以外,楼层剪力主要由支撑承担,而底层框架柱承担的楼层剪力比例会增大;框架梁和柱在各级地震下都处于弹性状态;屈曲约束支撑铰接钢框架结构体系具有较好的抗震性能.     

适于低层农房的装配式轻钢边框-薄墙板组合结构抗震性能试验研究

为了满足绿色农房产业化的需求,研发了一种装配式轻钢边框-单排配筋薄墙板组合结构受力体系.进行了轻钢框架及组合结构单元低周反复荷载试验,分析了再生混凝土的填充作用对轻钢框架的影响以及墙板钢筋暗支撑、墙板厚度与轻钢边框截面对组合结构力学性能的影响.结果表明:与空钢管框架相比,钢管内填充再生混凝土具有良好的力学性能;薄墙板与轻钢框架组合结构在受力过程中呈现出明显的2道抗震防线.建议采用Park-Ang损伤指数来确定该类装配式组合结构在不同受力阶段的损伤指数,为结构抗震设计提供参考.     

高烈度区新型钢筋砼框架的抗震性能

研究高烈度区环境下带屈曲约束支撑钢筋混凝土框架的抗震性能,给出屈曲约束支撑在抗侧刚度不足的混凝土框架结构中的设计流程.结合工程算例,对原结构进行支撑的设计和布置,并对整体结构进行静力分析和动力时程分析.结果表明,屈曲约束支撑在增加结构刚度、减小层间位移以及抗震耗能等方面均具有良好的性能.     

低层冷弯薄壁型钢结构住宅抗震性能研究

低层冷弯薄壁型钢结构住宅在地震区具有较广泛的应用前景.本文通过有限元分析软件SAP2000建立有限元模型计算分析并与传统钢框架结构比较,得出了冷弯薄壁型钢结构整体抗震性能更优的结论.同时对该结构组合墙体的抗剪性能进行了分析.根据墙体覆面板和龙骨共同承担水平荷栽的特性,建议在抗震设计中.将结构抗侧力构件设计成两道防线抵御地震作用.     

型钢混凝土异形柱框架性能指标量化研究

根据型钢混凝土(SRC)异形柱框架的破坏特点,将其性能水平划分为正常使用、暂时使用、修复后使用、生命安全和接近倒塌5档,并建立相应的抗震性能目标.在统计发生弯曲破坏和剪切斜压破坏的SRC异形柱侧移角试验结果的基础上,分析配钢形式、轴压比、剪跨比和荷载方向对侧移角的影响规律,给出SRC异形柱对应5个性能水平的变形限值.进而对SRC异形柱框架的层间位移角试验结果进行分析,并参照中国现行抗震规范和其它相关研究结果,建议SRC异形柱框架对应5个性能水平的层间位移角限值,分别取1/450、1/150、1/75、1/45和1/40.研究可为建立SRC异形柱框架基于性能的抗震设计理论提供参考.     

组合式钢框架内填预制RC墙结构静力性能有限元分析

钢框架内填预制钢筋混凝土剪力墙结构是新型混合式结构,由钢框架与内填墙组成双重防线,具有良好的抗侧力能力,同时预制构配件和预制装配建筑有利于推动住宅产业化发展.考虑大尺寸内填预制RC墙运输和安装困难的情况,提出竖向和横向组合式钢框架内填RC墙结构,采用ABAQUS建立有限元模型进行结构受力分析.通过分析荷载位移曲线,构件应力分布和变形情况,研究结构破坏特点和受力性能.结果表明,全螺栓结构因其合理的传力路径,有良好的承载力和延性;竖向组合式具有较好的初始刚度和整体承载力,与全螺栓连接预制RC墙有近似的受力性能,便于运输和安装;而横向组合式由于上下板缺乏有效传力路径,初始刚度和最终承载力都明显低于全螺栓和竖向组合式,不利于实际工程应用.     

设置耗能外挂墙板结构的抗震性能

外挂钢筋混凝土墙板作为工业化住宅的重要结构构件,其强度和刚度对主体结构的抗震性能有显著影响.运用有限元分析方法对设有外挂墙板的12层钢筋混凝土框架结构模型进行动力时程分析,分析结果表明设置外挂墙板后主体结构的抗侧刚度增加,自振周期缩短,抗扭性能明显提高;在多遇地震和罕遇地震作用下,相对于以往使用柔性连接未考虑外挂墙板的抗侧刚度和强度时,设置耗能外挂墙板考虑其抗侧能力后结构的最大层间位移总体上呈缩小的趋势,且相应的地震响应均呈一定程度的减弱.因此,工业化住宅的设计应合理考虑外挂墙板对主体结构抗震性能的影响.     

低层无比钢结构的整体力学性能分析

基于有限元方法建立无比钢轻钢龙骨结构有限元分析模型,对有限元模型进行静力和时程分析,研究墙板对结构整体力学性能的影响,为该类结构体系在工程设计和实际应用中提供依据。结果表明,结构水平荷载主要考虑地震作用的影响;不考虑墙板作用时,无比钢纯钢骨架的整体刚度不足、侧移过大;墙板的蒙皮效应显著增强结构整体刚度,减少结构侧移,有效提高结构的承载力和抗震性能;OSB 板作为墙面板时,具有更好的力学性能和抗震性能。     

半装配式框架-剪力墙结构抗震性能试验

为综合评价现浇剪力墙预制框架半装配式框架-剪力墙结构的抗震性能,设计制作了2榀1∶2的2层2跨混凝土框架-剪力墙结构模型试件,并对其进行了低周反复荷载试验.对比研究了这2榀试件的破坏机制、破坏过程、滞回性能、位移延性和耗能能力等抗震特性.试验结果表明,半装配试件与现浇试件具有相近的开裂位移、裂缝开展形态、破坏模式、耗能能力和侧向承载能力,但半装配试件的延性略低,在不同承载状态下的水平荷载也略低.现浇剪力墙预制框架半装配式框架-剪力墙结构的整体性较好,在地震中具有可靠的抗倒塌能力.     

防屈曲支撑组合框架优化设计与抗震性能分析

目的以抗侧刚度比为设计变量,对设置防屈曲支撑的某18层钢管混凝土组合框架Benchmark模型进行优化设计与抗震性能分析.方法编制了基于遗传算法的优化程序,考虑以结构最大层间位移角、基底剪力为约束条件,在抗震性能不变的前提下优化防屈曲支撑的截面面积,以及考虑防屈曲支撑总截面面积为约束条件,在支撑用量相同的前提下,改善结构的抗震性能两种设计方案.结果在防屈曲支撑总用量不变的前提下,以变化抗侧刚度比设计的结构能够减少结构29%的最大层间位移角,减少4. 3%的最大层间剪力;在抗震性能不变的前提下,以变化抗侧刚度比设计的结构能够减少44%的支撑用量,其防屈曲支撑的耗能比例达78%.结论两种优化方案设计的结构均充分发挥防屈曲支撑的耗能能力,较优化前的结构更能保护框架梁、柱免受破坏.     

钢筋混凝土核心筒基于位移的抗震设计方法研究

对于较重要的建筑结构,在基于性能抗震设计过程中,需要同时验算结构的抗震承载力和位移反应是否满足规范规定的限值.混凝土核心筒是我国超高层建筑中应用最为广泛的抗侧力单元,在承载力、刚度和延性方面均需进行详细的设计以满足更高的抗震要求.利用加速度反应谱和能力谱的基本原理,通过引入损伤指标及能力设计方法,本文提出一种混凝土核心筒基于位移的抗震设计方法,该方法可实现对目标位移和加速度(力)的双重控制,对结构进行更为合理的抗震设计.只要给定结构目标位移和目标加速度,即可利用该基于位移的方法进行抗震设计计算,得到混凝土核心筒在任一地震作用水平下的承载力和位移,同时,引入能力设计方法进行定量的构件构造措施设计,以保证构件在大震作用下具有足够的塑性变形能力.     

对底部框架抗震墙砖房抗震设计的探讨

基于对底部框架抗震墙结构抗震设计要求的分析,从底部框架抗震墙设计、过渡层设计出发,给出了抗震设计中应注意的几个问题,如：注重概念设计、控制侧移刚度比、使结构体系合理等。合理设计底部框架抗震墙砖房具有较大的抗震能力和良好的抗震性能。     

高层装配式剪力墙结构地震损伤性能评估

基于混凝土剪力墙结构的地震损伤性能评估标准,并结合振动台试验研究中高层装配式剪力墙结构的不同地震响应,评估其地震损伤性能。根据地震波作用下结构主要抗侧力构件即预制剪力墙/现浇连接部位和耗能构件即叠合连梁的裂缝发生发展规律、破坏形态及地震响应,将其地震破坏等级划分为6级,给出相应的结构性能水平,并基于改进的Park-Ang双参数损伤模型,在不同加速度峰值时由各楼层的损伤指数求得结构的损伤指数;最终提出整体结构基于层间位移角和损伤指数的2类性能量化指标,以评价结构在地震作用下的性能状态。研究结果表明:各楼层位移损伤和滞回耗能损伤的相对比例可以反映结构在弹性和塑性状态下不同的损伤机理;基于层间位移角和结构损伤指数的性能量化指标可以有效评价高层装配式剪力墙结构的不同性能水平。     

内置柱间支撑泡沫混凝土墙板抗侧性能研究

基于柱间支撑和泡沫混凝土的优点，提出了一种可用于结构受力的内置柱间支撑泡沫混凝土墙板。为研究该类墙板的抗侧性能，采用通用有限元分析软件建立了该类墙板的数值分析模型，通过对比分析，验证了有限元分析模型参数选取的有效性。在此基础上，分析了该类墙板的泡沫混凝土强度、钢材材质、支撑截面厚度等参数变化对结构抗侧性能的影响。采用叠加原理，推导了该类墙板的抗侧刚度和抗剪承载力计算公式，并与有限元分析结果进行了比较。研究结果表明：该墙板具有较大的水平抗侧刚度，能极大的改善钢框架结构的抗侧性能，其抗侧刚度和抗剪承载力近似计算方法具有较高的计算精度，可适用于该类墙板的工程应用。     

在高地震烈度下的钢框架-支撑结构反应分析

本文分析了一个钢框架-支撑结构在遭遇高于其地震设防烈度的地震作用下的结构反应,结果表明钢框架-支撑结构的层间侧移、顶点位移、框架梁的抗弯强度等均仍能满足设计要求,钢框架结构具有良好的抗震性能。