基于精细化有限元模型的混凝土框架结构动力倒塌承载力

为评估混凝土框架结构在柱子突然失效时在动力荷载作用下的承载能力，以研究团队开展的现浇（RC）和全装配式（PC1明牛腿插销节点）混凝土框架子结构中柱移除多级重复倒塌动力试验为基础，通过初级垮塌荷载工况下位移响应曲线的拟合，校核了论文中用ABAQUS软件建立的框架子结构精细有限元分析模型的准确性，并利用拆除构件法对框架结构的抗连续倒塌性能进行了损伤量化评估. 由于研究团队试验是多次重复垮塌试验，无法获取RC和PC1（明牛腿插销节点）试件一次倒塌所承受的荷载，对于全装配式（PC2暗牛腿插销节点）未进行动载试验，根据准确校验模型利用试算法分别预测了RC、PC1和PC2框架结构的最终破坏荷载，并对三者的破坏模式和损伤情况进行了对比分析. 破坏时，RC梁柱损伤严重，梁端钢筋拉断，装配式梁端连接区混凝土被压溃，插销杆被剪断，且现浇试件的抗倒塌能力明显高于全装配试件，此外还发现，通过加强装配式结构的角钢能提高其抗倒塌承载能力.     

基于拆除构件法的全装配式框架结构连续倒塌分析

为研究混凝土全装配式框架结构的抗连续倒塌性能,在2个全装配式试件(PC1、PC2)和1个现浇试件(RC)的中柱移除静力试验及动力试验的基础上,利用OpenSees有限元软件建立3个子结构宏模型,将校验结果与试验结果进行了对比,继而设计了2栋7层全装配式框架结构(PC1-Frame、PC2-Frame)和1栋现浇框架结构(RC-Frame),采用拆除构件法拆除框架底层的中柱和边柱,对剩余损伤结构的抗连续倒塌能力进行评估.结果表明,拆除边柱的倒塌危险性较拆除中柱大,PC1-Frame失效点位移时程曲线振幅比RC-Frame大;在拆除中柱后,PC1-Frame和PC2-Frame在压拱机制阶段的极限承载力分别较RC-Frame低30%和20.5%;在拆除边柱后,PC1-Frame和PC2-Frame在压拱机制的极限承载力分别较RC-Frame低26.9%和22.3%.最后校验了基于等能量原理的简化非线性动力分析方法的适用性,并得知结构的动力放大系数在构件进入塑性阶段后逐渐减小.     

ECC/RC键槽节点装配整体式梁柱结构 倒塌性能试验研究

为了研究键槽连接节点装配整体式梁柱结构倒塌性能以及不同后浇混凝土对其性能的影响,完成了2榀单层两跨梁柱结构的移柱静力加载试验,其分别在节点键槽处后浇普通C30混凝土、高延性ECC混凝土.试验获取了构件力-位移曲线、破坏形态以及变形性能等试验数据.研究结果表明:键槽连接节点梁柱结构在满足常规抗震荷载要求下,变形过程中能较好地形成梁机制、压拱机制以及悬索机制,是一种较好的装配式结构可采取的抗倒塌节点形式.依靠ECC高延性、高极限压应变等优越的材料性能,ECC键槽节点梁柱结构能表现出更高的承载能力以及更好的节点延性.钢筋与混凝土之间的局部不均匀相对滑移有利于结构发展大变形,提高结构的抗倒塌性能.     

装配式混凝土框架顶层端节点抗震性能试验

进行了5个配置500 MPa级纵筋框架顶层端节点试件的低周反复加载试验,研究了采用两种新型构造的装配整体式混凝土框架顶层端节点的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线和位移延性等抗震性能及承载力,并提出了柱端无上伸节点的斜截面受弯承载力计算方法.结果表明:装配式试件均发生了梁端受弯破坏,且集中在梁端结合面较小范围内,但梁水平叠合面未见开裂;装配式试件的滞回曲线相对现浇试件更为饱满,其位移延性和耗能能力均优于现浇试件;装配式试件的位移延性系数为2.54～3.66,极限位移角为1/29～1/26,且柱端无上伸试件的延性略优于柱端上伸试件;装配式试件的极限承载力比现浇试件平均约低10%,但其极限承载力计算值与试验值之比平均为0.62～0.71,仍具有较高的安全储备.     

基于承载力预压装配式框架结构的鲁棒性

结构鲁棒性是指建筑结构承受局部损伤和防止结构发生连续倒塌的能力。为揭示预压装配式框架结构鲁棒性优劣,利用SAP2000软件考虑节点半刚性建立预压装配式框架结构（Prestressed Concrete Structure, PC结构）及现浇结构（Reinforce Concrete Structure, RC结构）模型,基于抽柱法模拟四种工况：角柱、长边中柱、短边中柱和框架中柱失效,采用非线性静力分析方法,从承载力变化情况及抗倒塌机制等方面对比不同失效位置工况下PC结构和RC结构抗竖向连续倒塌的性能,以此研究PC结构的鲁棒性。结果表明：PC结构和RC结构倒塌模式相似：角柱、长边中柱均为梁机制,而短边中柱、框架中柱均为悬链线机制;PC结构各工况倒塌时的竖向位移均大于RC结构,延性更好;受其节点连接刚度的影响,PC结构鲁棒性系数（3.197）略小于RC结构（3.257）,因此通过增强PC结构节点连接的刚度,可改善结构构件的鲁棒性。     

不同轴压比装配式RC圆柱抗震性能分析

为研究轴压比对装配式全灌浆套筒连接高强混凝土圆柱抗震性能的影响,采用有限元软件ABAQUS建立装配式钢筋混凝土(RC)圆柱的数值分析模型,并进行验证.在试验参数的基础上,扩大数值模型轴压比的取值范围,研究轴压比对装配式RC圆柱的承载能力、刚度退化及延性性能等抗震性能指标的影响规律.结果表明:模拟得到的破坏形态、骨架曲线与试验结果基本吻合,且精度较高;当轴压比由0.20增至0.90时,试件的屈服荷载、峰值荷载均随轴压比增大而增大,延性性能反而降低,试件的极限位移由67.50 mm减少至31.76 mm,降低约53%;当轴压比大于0.90时,试件的承载能力、延性性能均随轴压比的增加而降低.因此,轴压比对装配式RC圆柱抗震性能的影响较大,在较高轴压比下,装配式RC圆柱仍具有较好的抗震性能.     

酸雨腐蚀RC梁柱节点抗震性能及恢复力模型研究

出于酸雨环境下钢筋混凝土(RC)结构抗震能力评估的需要，采用人工气候环境法对7榀RC梁柱节点组合体试件进行酸雨腐蚀试验，而后进行低周往复加载试验，分析腐蚀程度和轴压比对节点组合体破坏特征与滞回性能的影响．基于试验结果，分别采用试验拟合法及理论与回归相结合方法(以下简称为“理论回归法”)，建立两种考虑腐蚀与轴压比影响的RC梁柱节点四折线骨架曲线模型，并分析其误差．同时，提出适用于腐蚀RC梁柱节点的滞回规则，该规则考虑循环退化效应与捏缩效应．在此基础上，建立酸雨腐蚀RC梁柱节点恢复力模型，并验证其有效性．结果表明：混凝土内部钢筋未锈蚀时，腐蚀试件抗震能力略有增强；内部钢筋锈蚀时，随着腐蚀程度的增大，试件抗震能力逐渐退化；具有较大轴压比的试件，其核心区斜裂缝出现时间偏晚且发展速率缓慢，而承载力相对较大，但延性较差；计算滞回曲线与试验滞回曲线吻合程度较高，骨架曲线与滞回耗能误差总体分别在10%和15%以内，良好的一致性说明该恢复力模型能够较好地表征腐蚀RC梁柱节点抗震性能．     

现浇剪力墙装配整体式框-剪结构抗震性能

为研究现浇剪力墙装配整体式框-剪结构的抗震性能,对2榀(其中1榀为装配式试件PCFW1,1榀为全现浇试件RCFW)1/2比例两层两跨混凝土框-剪结构试件进行拟静力试验,研究其破坏过程和机理、滞回性能、延性、耗能能力和塑性铰发展情况等.结果表明:装配式试件PCFW1与全现浇试件RCFW相比,其破坏过程、破坏机制和最终破坏形态基本相同.装配式试件PCFW1与全现浇对比试件RCFW的滞回曲线均较为丰满,试件的屈服荷载、峰值荷载、极限荷载均略大于全现浇试件RCFW的相应值,但其差值均小于10.0%,延性低于全现浇试件RCFW;灌浆套筒可以有效传递纵向钢筋应力;现浇剪力墙装配整体式框-剪结构中,顶层边节点处梁上钢筋弯锚可用钢筋焊端锚板代替.     

T形件螺栓连接卷边PEC柱-钢梁组合框架结构抗震试验研究

为研究T形件螺栓连接卷边钢板组合截面PEC柱-钢梁组合框架结构的抗震机理,设计制作了一榀底部两层单跨组合框架1/2缩尺试件并进行水平低周往复荷载试验.基于试验现象和测试数据,从试件结构的滞回特性、水平抗侧刚度退化、节点性能、耗能能力与抗震延性、塑性机构发展进程与延性破坏模式等性能进行分析.研究结果显示:T形件螺栓连接增大了梁柱节点刚度,改善了结构的整体性,试件的初始抗侧刚度较大、极限承载力较高;T形件螺栓连接使得梁端塑性铰形成位置远离节点区,试件滞回曲线较为饱满,试验结束对应承载力未出现明显降低,且对应整体侧移角、位移延性系数和等效黏滞阻尼系数表明试件具有良好的抗倒塌能力、抗震延性与耗能能力;T形件螺栓连接PEC柱-钢梁组合框架试件塑性破坏机构发展进程为T形件端部梁截面和PEC柱脚相继形成塑性铰,实现了框架结构的理想延性耗能模式.     

装配式SRC柱-钢梁边节点抗震性能分析

为研究新型预制装配式SRC柱-钢梁组合边节点的抗震性能,基于边节点拟静力试验研究,运用ABAQUS软件对预制装配式SRC柱-钢梁框架边节点进行建模,数值模拟所得的滞回曲线、骨架曲线和破坏形态与试验结果吻合,所建模型能够正确反映节点的受力和变形性能,并分析节点模块盖板形状和轴压比对节点抗震性能的影响规律.结果表明:新型预制装配式SRC柱-钢梁节点应选用悬臂段为圆弧过渡形的节点模块盖板,且在施工过程中需考虑相应的加强构造措施.柱轴压比在0.15～0.5,增大轴压比可使节点试件在地震作用下的耗能能力增强,但其承载力和延性降低.柱轴压比越大,加载后期节点试件强度和刚度退化速率越快.研究成果可为预制装配式SRC框架结构抗震性能优化设计提供一定技术支撑.