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.     

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。     

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.     

暗支撑高度变化时十字型短肢剪力墙非线性分析

利用ANSYS 对8个带暗支撑的十字型钢筋混凝土短肢剪力墙进行单调荷载作用下的非线性有限元分析,比较了在暗支撑布置高度变化时,剪力墙的承载能力、刚度和变形能力变化情况,分析了带暗支撑的十字形短肢剪力墙的暗支撑位置对构件的极限荷载和破坏形态的影响,揭示该型短肢剪力墙结构的真实力学行为,得出暗支撑在十字形短肢剪力墙的上下两端附近时对抗震最为有利的结论.为实际工程的截面设计提供依据.     

混合联肢PEC墙结构简化力学分析模型及承载力计算

为克服钢筋混凝土墙肢底部易发生脆性破坏的缺点,提高联肢剪力墙结构的抗震性能,采用PEC剪力墙肢代替混合联肢剪力墙结构中的钢筋混凝土剪力墙肢,形成新型混合联肢PEC墙结构．通过改变钢连梁截面尺寸、PEC墙肢宽厚比以及楼层数形成3个系列共8个模型,研究了弹性耦连比和改变弹性耦连比的方式对混合联肢PEC墙结构滞回性能和应力分布的影响．结果表明：各个系列模型滞回曲线均饱满而稳定,未出现明显捏缩现象,证明混合联肢PEC墙结构抗震性能好、耗能能力强,适用于高烈度抗震设防地区;与已有联肢墙结构研究成果一致,弹性耦连比是影响混合联肢PEC墙结构整体性能的主要因素,并不会因为实现方式不同而影响结构应力分布规律;为保证结构达极限承载能力状态时各层钢连梁均发生剪切屈服并充分发展塑性,同时避免受拉侧墙肢发生延性较差的小偏心受拉破坏,应控制弹性耦连比小于等于70%;基于有限元模型分析结果,探讨了混合联肢PEC墙结构受力机理,建立了结构简化力学分析模型,给出了极限承载力计算公式;试验及有限元模型分析结果与理论计算结果误差在15%以内,且均为理论值偏低,证明本文提出的混合联肢PEC墙结构极限承载力计算公式精度较高且...     

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.     

局部设缝T形截面短肢剪力墙耗能与等效阻尼试验研究

短肢剪力墙存在着抗震性能不足的弱点,该文提出在短肢剪力墙局部设缝,以提高短肢剪力墙抗震性能。通过给试件加载记录其破坏过程,对数据进行处理后对比未设缝剪力墙与设缝构件的等效阻尼、耗能等差异,得出理论数据设缝后的短肢剪力墙抗震性能明显优于未设缝短肢剪力墙的结论。     

带暗支撑预制叠合剪力墙抗震性能试验研究

为了从构造上进一步优化预制叠合剪力墙的连接,分别设计了1片普通局部高阻尼混凝土预制叠合剪力墙和1片带钢板暗支撑的局部高阻尼混凝土预制叠合剪力墙,进行了拟静力试验研究,分析了试件在水平低周往复荷载作用下的承载能力、滞回曲线、骨架曲线、位移延性、刚度退化以及耗能性能.对比研究了试件的裂缝发展情况以及破坏形态.研究结果表明:塑性铰区采用局部高阻尼混凝土和内置钢板暗支撑的预制叠合剪力墙均能表现出较好的抗震性能,连接构造合理,且钢板暗支撑的引入在提高预制叠合剪力墙承载能力的同时也提高其延性.     

混合配筋活性粉末混凝土剪力墙的抗震性能

为形成一种兼具良好耗能能力和可恢复性的配筋混凝土剪力墙结构,提出了一种由普通钢筋和碳纤维增强复合材料(CFRP,Carbon Fiber Reinforced Polymers)混合配筋的超高性能活性粉末混凝土(RPC,Reactive Powder Concrete)剪力墙结构体系.利用非线性有限元软件DIANA,建立了用以分析配筋混凝土剪力墙抗震性能的非线性有限元模型,并以文献试验结果验证了分析模型的适用性.基于所建立的模型,对不同配筋形式普通混凝土和活性粉末混凝土剪力墙的抗震性能进行了分析.结果表明:就所分析的构件参数及工况而言,由于RPC材料具有更好的延性,使得钢筋RPC剪力墙的延性系数较普通钢筋混凝土剪力墙提高了42%;与普通钢筋混凝土剪力墙相比,墙肢配置CFRP筋、暗柱配置普通钢筋的混合配筋RPC剪力墙的耗能能力提高了51%,延性系数提高了30%,自复位能力系数提高了25%.验证了所提混合配筋RPC剪力墙结构体系良好的综合抗震性能.混合配筋剪力墙墙肢内CFRP纵向钢筋的配筋率宜为暗柱内纵向普通钢筋配筋率的0.5～1.0.     

新型带防屈曲支撑钢连梁结构体系

分析了联肢剪力墙在水平力作用下的破坏机制,介绍了联肢剪力墙连梁的国内外发展现状及发展趋势,提出了一种新型带防屈曲支撑的钢连梁结构体系,并对其进行了概念分析和应用前景分析,指出了带防屈曲支撑钢连梁结构体系有待研究的主要问题。     

配筋率对短肢墙的变形及延性影响的比较与优化

在混凝土等级、截面配筋率、轴压比和墙肢截面高厚比取得优化值的基础上以及总配筋量不变的情况下,对常规、加暗柱和加暗支撑3种T形短肢剪力墙进行了3组弹塑性有限元分析.分析了改变暗柱和暗支撑的配筋率对加暗柱和加暗支撑的T形短肢墙变形及延性的影响,并对其进行比较优化.结果表明：暗柱和加暗支撑的配筋率分别为2%、2.2%时,变形及延性等综合性能较好,加暗支撑T形短肢墙综合性能优于常规和加暗柱T形短肢墙.     

3种T形短肢剪力墙承载能力比较分析

运用有限元软件ANSYS,建立了常规、加暗柱和加暗支撑3种T形短肢剪力墙三维有限元分析模型.在混凝土等级、截面配筋率、轴压比和墙肢截面高厚比取得优化值的基础上以及总配筋量不变的情况下,通过改变加暗柱和加暗支撑的T形短肢墙中暗柱和暗支撑的配筋率,对其试验模型进行了3组弹塑性拟静力分析.结果表明:在影响因素取优化值的基础上及总配筋量不变的情况下,增加暗柱和暗支撑的配筋率,可以明显提高其开裂荷载、屈服荷载、极限荷载;加暗支撑T形短肢墙承载能力优于常规和加暗柱T形短肢墙.     

边缘纵筋对暗柱型钢焊接装配式剪力墙抗震性能影响

为进一步研究暗柱型钢焊接连接的预制装配式剪力墙的抗震性能,在原试验基础上,通过有限元软件ABAQUS建立其非线性分析模型,与原试验的破坏模式、滞回曲线等对比,对模型的可行性进行验证,并通过应力云图、滞回曲线等参数分析不同的边缘构件纵筋直径对墙体承载力和变形的影响。结果表明:有限元剪力墙模型能较好地模拟试验,吻合程度良好;随着边缘构件纵筋直径的增加,墙体的承载力、耗能等都提高,当钢筋直径增大到一定程度后,剪力墙的承载力增加变得缓慢;增大边缘构件纵筋直径,可以提高预制装配式剪力墙的抗震性能。     

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.     

高阻尼混凝土钢板暗支撑双肢剪力墙数值分析

在试验研究的基础上,用非线性有限元分析软件MSC.Marc对高阻尼混凝土带钢板暗支撑双肢剪力墙进行了低周反复荷载下的数值模拟,并分析了轴压比、配钢率、高宽比和连梁刚度等对高阻尼混凝土带钢板暗支撑双肢剪力墙承载力和变形性能的影响规律.分析结果表明,数值模拟结果和试验结果吻合较好,当轴压比大于0.4时,高阻尼混凝土钢板暗支撑双肢剪力墙的延性显著下降,相对暗支撑配钢率为0.96~6.73时,能较好地改善双肢剪力墙的极限承载力.连梁跨高比、高宽比主要影响双肢剪力墙的承载力和变形性能.研究结果对高阻尼混凝土暗支撑双肢剪力墙的地震弹塑性计算具有一定的参考价值.     

内藏钢桁架带洞口混凝土组合核心筒抗震试验及分析

提出了内藏钢桁架带洞口混凝土组合核心筒,该组合核心筒包含2种组合,即不同受力体系桁架与核心筒的组合、不同材料型钢与混凝土的组合,形成了双重组合核心筒.对2个1/6缩尺的带洞口核心筒结构模型进行了低周反复荷载下的抗震性能试验研究,其中包括一个普通带洞口混凝土核心筒和一个内藏钢桁架带洞口混凝土组合核心筒.在试验的基础上,对比分析了2个试件的刚度及其衰减过程、承载力、延性、滞回特性、耗能及破坏特征.试验及分析表明,内藏钢桁架带洞口混凝土组合核心筒比普通带洞口混凝土核心筒抗震能力明显提高.建立了内藏钢桁架带洞口混凝土组合核心筒的承载力计算模型,计算结果与实测值符合较好.提出了该新型组合核心筒抗震设计的建议.     

小剪跨比低层装配墙体破坏模式试验研究

摘要：为了研究小剪跨比低层坐浆连接装配墙体在地震作用下承载力性能、破坏模式及抗震性能,设计制作了三组剪跨比不同的全尺寸试件,并进行了低周反复荷载试验。通过分析三组试件的破坏过程、滞回曲线、钢筋应变、特征荷载等因素,确定三组试件的破坏模式。对比研究三组试件耗能、延性等性能,得到不同剪跨比试件的抗震性能差异。试验结果表明：随着剪跨比减小,三组小剪跨比试件破坏模式由弯曲破坏变为剪切破坏,刚度增大,延性变差,耗能能力降低。研究结果揭示了小剪跨比低层装配墙体的破坏模式及抗震性能,为此类墙体通过坐浆连接应用在低层建筑中提供了依据。     

预制框架内嵌竖缝剪力墙体系抗震性能试验

为研究预制钢筋混凝土框架结构内嵌竖缝剪力墙体系(PRCFW)的抗震性能,设计了2个单跨双层、缩尺比为1∶2的PRCFW试件,并进行了拟静力试验研究.通过分析试件的破坏机制、刚度退化、变形和延性以及滞回耗能性能等,综合考察该结构体系的破坏模式和变形能力.试验表明:现浇节点未发生明显破坏,满足强节点弱构件要求;试件具有良好的延性,平均位移延性系数均大于3;竖缝墙由缝间墙受弯破坏最终发展成贯通各墙肢竖缝根部的剪切破坏;竖缝剪力墙与预制框架间螺栓连接板及其抗剪连接件未发生破坏.试验能够为该体系的进一步研究和工程应用提供参考.