带可更换连梁的新型联肢剪力墙的设计与分析

提出了一种新型可更换连梁,在连梁中部设置耗能部件,地震时塑形变形集中在耗能部件(可更换段),震后方便更换,非更换段在地震作用下不屈服.介绍了可更换连梁的设计方法,并对带有可更换连梁的新型联肢剪力墙和传统联肢剪力墙进行了时程分析和对比.分析结果表明:在小震作用下,可更换连梁没有屈服,对墙肢提供约束,在中震和大震作用下,可更换连梁屈服,其塑形变形集中在可更换段,非更换段保持弹性;与传统联肢剪力墙相比,新型联肢剪力墙的抗震性能显著改善.最后,提出了新型连梁变形与层间位移角的关系,为可更换段的设计提供依据.     

带可更换连梁的双肢剪力墙抗震性能试验研究

设计了1个带有传统连梁的双肢剪力墙试件和1个带有可更换连梁保险丝的新型双肢剪力墙试件,通过低周反复加载试验对2个试件进行了抗震性能对比研究.研究表明,带有可更换连梁的新型剪力墙和传统剪力墙具有相同的承载力,其等效黏滞阻尼大于传统剪力墙,强度退化小,而且新型剪力墙能够将连梁的受损位置集中在保险丝,便于震后更换.     

带组合型阻尼器的可更换连梁

提出了一种新型可更换连梁,在连梁中部设置O型钢板-黏弹性组合型阻尼器.进行了黏弹性阻尼器、O型钢板阻尼器以及组合型阻尼器的低周反复加载试验,结果表明组合型阻尼器具有很强的耗能能力和变形能力.提出了带组合型阻尼器的可更换连梁的结构设计方法,并对带该可更换连梁与带传统钢筋混凝土连梁的一个超高层结构在风荷载和地震作用下的反应进行了对比分析.分析结果表明,在风荷载和小震作用下,黏弹性阻尼器开始耗能,O型钢板阻尼器处于弹性状态;在大震作用下,O型钢板阻尼器屈服,与黏弹性阻尼器共同耗能.组合型阻尼器在风振和不同水准地震作用下均能发挥消能减震作用.带新型可更换连梁的结构具有比传统结构更好的抗风和抗震性能.     

带可更换连梁的新型剪力墙仿真分析与试验验证

鉴于传统连梁在震时破坏后修复比较困难,近年来部分学者研究在连梁的跨中设置可更换耗能部件,使其在中震或大震时耗能,震后便于修复更换.本文基于ABAQUS有限元程序,建立一片带可更换连梁的大比例双肢剪力墙试件的精细有限元模型,阐述了其材料本构模型和建模过程,对其进行精细仿真分析.计算与试验结果均表明,可更换连梁能够将破坏位置集中在保险丝,而且模拟的初始刚度和峰值承载力与试验结果比较接近,模型可较好地预测试件各部分的屈服顺序,该模拟方法对类似联肢剪力墙结构的数值模拟具有较好的借鉴意义.     

连梁软钢阻尼器设计及其多级耗能的实现

为了提高剪力墙结构的抗震性能,提出了一种安装在剪力墙连梁中部的连梁软钢阻尼器.为了满足不同的耗能需求,对阻尼器构造尺寸进行调整,使其具有多级耗能的效果,并通过有限元软件ABAQUS对连梁软钢阻尼器各项性能及其多级耗能效果进行研究.研究结果表明:连梁软钢阻尼器耗能性能优良,可以根据单个全域屈服型耗能元件性能参数组合叠加的方式,计算出连梁软钢阻尼器的性能参数;多级耗能连梁软钢阻尼器的初始刚度和级数由中间约束钢板的孔洞直径和个数确定;在全域屈服型耗能元件数量相同的情况下,相对于不具有多级耗能效果的连梁软钢阻尼器,多级耗能连梁软钢阻尼器具有初始刚度较低的优点,并且两者的承载力和耗能能力在加载后期相近.     

新配筋方案带板连梁抗震性能对比试验

通过对2个小跨高比新型配筋方案带板连梁与不带板连梁试件在低周反复荷载作用下的对比试验,揭示了整浇楼板对抗震连梁裂缝发育及破坏形态的影响规律,同时分析了带板连梁的强度发展、刚度退化、滞回及耗能性能等抗震特性,根据受力机理探讨了连梁的变形性能,提出了楼板在参与连梁抗剪作用中的有效板宽范围.     

大跨度斜拉桥耗能型辅助墩抗震性能试验研究

结构损伤控制概念是指通过容易替换的牺牲构件在地震中发生塑性变形耗散地震能量,同时主要构件保持弹性或发生轻微的损伤.针对大跨度斜拉桥的抗震性能主要依靠结构体系的特点,提出了通过牺牲辅助墩耗散地震能量,从而减轻主塔损伤的控制策略.为了研究辅助墩的抗震性能,对3个大比例的钢筋混凝土空心矩形截面模型进行拟静力试验.第一个试件是原设计的单柱墩,另外两个试件是双柱墩,墩柱之间通过耗能构件剪切型连杆或屈曲约束支撑连接.对反复荷载作用下试件的破坏形态、滞回曲线、位移延性和耗能能力、骨架曲线及刚度退化、耗能构件的变形能力等作了对比分析.结果表明,与单柱墩相比,耗能构件增加了双柱墩的刚度和强度,能够提高双柱墩的抗震性能.     

屈曲约束折形叠合耗能器试验和模拟分析

在自复位结构中设置耗能器能够耗散地震能量、减轻结构构件的损伤,地震后更换耗能器即可快速恢复结构的抗震性能.文中提出一种采用高强螺栓装配到梁柱节点中的屈曲约束折形叠合耗能器,便于施工连接和震后更换.耗能器将节点的耗能集中在耗能芯板,通过附加约束装置防止芯板屈曲,同时耗能器能够作为梁翼缘的加强板以及节点的抗剪连接装置.对该耗能板进行轴向拉压试验,考察了其耗能能力、刚度、承载力和连接强度等,采用有限元软件ABAQUS进行模拟对比分析,结果表明,在保证连接装置强度的前提下,屈曲约束折形叠合耗能板具有较好的耗能能力和较高的刚度、承载力,能够作为装配到梁柱节点中的耗能装置.     

钢连梁控制结构地震反应弹塑性动力时程分析

对新型钢连梁控制结构进行分析,确定动力分析模型,考虑材料非线性因素,应用有限元分析软件对空间简化分析模型进行弹塑性动力时程分析,通过3种连梁方案的对比,考查钢连梁控制结构连梁方案在强震作用下对结构体系抗震性能的影响.分析结果表明,钢连梁控制结构可以在不改变结构体系自振特性的情况下有效控制结构的地震反应,使结构体系趋于理想的耗能模式,具有优越的抗震性能.     

基于OpenSees的预制开洞内嵌钢板装配式剪力墙抗震性能分析

针对装配式剪力墙结构中预制内墙构件存在的自重大、构件本身刚度大及由此带来的构件运输吊装压力大、节点连接要求高等问题,本文通过引入钢板剪力墙耗能部件的概念,开发出一种新型装配式剪力墙构件:预制开洞内嵌钢板装配式剪力墙.通过有限元分析程序Open Sees研究了该构件的滞回耗能能力,探讨影响其抗震性能的参数.分析表明,低剪跨比的剪力墙墙体开洞并在洞口内嵌薄钢板处理之后,结构的延性和滞回耗能相对于普通剪力墙有较大的提高,同时承载力同比降低幅度小于15%;内嵌钢板高厚比、墙体开洞口尺寸对该新型剪力墙构件抗震性能具有较大的影响;为使周边墙肢与内嵌钢板刚度匹配更好发挥钢板耗能能力,建议钢板高厚比不小于150;周边墙肢连梁设计成为壁式框架体系能提早发挥内嵌钢板的屈曲后拉力场,增加结构的耗能能力.     

环网柜熔断器垂直和水平布置下温度分布特性

环网柜内的熔断器因长时间工作在大电流环境下,其散热能力对于维持自身正常工作性能至关重要。实际运行经验表明,环网柜内熔断器垂直和水平布置时其故障率存在差异。为此研究了在自然对流条件下,环网柜内熔断器垂直和水平布置时的散热过程及差异。首先基于多物理场耦合软件COMSOL,建立了自然对流条件下的环网柜内熔断器流场和温度场直接耦合的三维仿真模型,对两种布置方式下熔断器的流场和温度场进行了仿真计算;并利用温度分布试验平台测量熔断器关键部位的温度,与仿真结果进行对比与验证。研究结果表明,在正常工作电流下,熔断器垂直布置时最高和最低温度较水平布置分别高13.38%和13.30%;垂直布置熔断器的温度分布呈明显的两端不对称性;水平布置熔断器的温度分布呈两端对称性。研究结果能够为熔断器热故障分析及环网柜熔断器的优化布置提供一定参考。     

小跨高比钢纤维高强混凝土连梁延性和耗能研究

基于9根小跨高比(l/h≤2.5)钢纤维高强混凝土连梁和4根高强混凝土对比连梁试验,考察了跨高比、钢纤维体积掺率和配箍率对高强混凝土连梁位移延性和耗能能力的影响.结果表明:随着跨高比、钢纤维体积掺率和配箍率的增大,连梁的位移延性和耗能性能得到明显改善.当配箍率提高到一定程度后,由于剪压区混凝土破碎引起剪切滑移坡坏,箍筋不能完全发挥作用,配箍率对连梁的延性和耗能能力的影响不再明显.而在按非抗震要求配置箍筋的高强混凝土连梁中掺入ρf=1.0%的钢纤维,可使连梁达到与按抗震要求配置箍筋的连梁相当的位移延性系数,而当ρf=1.5%时,试件发生了弯曲破坏,从根本上改变了小跨高比高强混凝土连梁破坏的脆性性质.     

框架-核心筒结构中框架承担最小剪力比例限制的合理性

我国规范《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》规定框架-核心筒结构中框架部分按刚度计算承担的楼层地震剪力最大值不宜小于基底总剪力的10％,而实际工程受建筑布置等因素的限制有时难以满足,工程界对此颇有争议。为探讨其合理性,设计了五个钢筋混凝土框架-核心筒结构,主要的变化参数为框架刚度、框架强度、连梁的形式。利用PERFORM-3D软件进行了弹性反应谱分析和小震、中震和大震下的动力时程分析,考察了各个结构的响应规律。分析表明：当框架部分按刚度计算承担的剪力最大值小于基底总剪力的10％时,增大框架刚度的做法不经济,结构的抗震性能反而更差;增大框架强度的做法减小了框架梁的损伤,改善了结构的抗震性能,但没有形成有效的“强柱弱梁”机制;采用宽连梁和可更换连梁都可以使核心筒自身具有双重抗震体系特征,连梁耗能能力的提高有效地保护了墙肢和外框架,结构的抗震性能得到了显著改善。     

新型自复位钢桁架梁的设计及参数分析

针对设置于不同部位、不同类型耗能元件的新型自复位钢桁架梁,理论推导了设置蝶形软钢阻尼器时,梁端对应于恢复力曲线特征点处的刚度和临界弯矩计算公式。在对比分析蝶形软钢阻尼器和防屈曲消能杆的自复位钢桁架梁抗弯刚度和耗能能力的基础上,确定了设置防屈曲消能杆的自复位钢桁架为较优结构方案。以预应力筋面积和初始应力、SC参数作为评价自复位钢桁架梁自复位性能和耗能能力的重要参数,通过数值分析研究了这些参数对自复位钢桁架梁抗震性能的影响规律,确定了最优参数取值范围,给出了设计方法,为该类构件的设计提供参考建议。     

小跨高比对角斜筋连梁抗震性能的试验

完成了6个跨高比分别为1.0、1.5、2.0和2.5对角斜筋连梁试件的低周反复加载试验,分析了该类连梁的裂缝发育及破坏、延性、刚度退化以及滞回耗能性能等。结果表明,适当配筋的对角斜筋连梁具有比普通配筋连梁更好的抗震性能,可在剪压比为0.20的条件下达到不低于3.5的弦转角延性以及良好的耗能性能。在经试验识别的受力性能基础上提出了小跨高比对角斜筋连梁以主斜拉杆-压杆模型和箍筋桁架模型作为主要传力体系的受力机理。     

开洞节能砌块隐形密框复合墙体恢复力模型

研究开洞节能砌块隐形密框复合墙体的抗震性能,对6片1/2缩尺的开洞密框复合墙体进行低周往复荷载作用下的拟静力试验,研究不同参数对结构构件受力性能的影响.试验考虑了墙体的配筋率、开洞形式对构件的承载力、刚度、变形、延性耗能、破坏形态及刚度退化等的影响,得出相应的荷载-位移滞回曲线、骨架曲线等,并建立相应的开洞复合墙体恢复力模型.研究结果表明:肋柱配筋率的增加有利于提高复合墙体承载力、延性变形性能,而肋梁配筋率的增加有利于约束后期横向滑移变形,变形性能较佳;随着墙洞比系数的减小,复合墙体的强度、刚度有所增加,滑移变形较少,极限位移变形较少,前期刚度退化较平缓,后期下降段强度变化较明显,滞回曲线相对饱满,延性耗能、抗震效果较好.     

高压喷射式熔断器的温升试验与仿真验证

由于高压喷射式熔断器是靠发热元件熔体来开断电路的,其发热计算对于熔断器的研发设计和性能改进都具有重要的意义。高压喷射式熔断器各部分的温升是兼具发热和散热的一个复杂过程,很难建立一个能考虑所有影响因素的解析公式,通过高压喷射式熔断器的温升试验和仿真研究,验证了各部分的温升特点及温升值最高点。