广府木祠堂箍头榫节点力学性能试验研究

以岭南地区具有代表性的广府木祠堂建筑为研究对象,分别进行了1榀菠萝格木构架缩尺模型的竖向加载与1榀木构架缩尺模型的水平低周反复加载试验,研究广府木祠堂箍头榫节点的力学性能.通过木构架的竖向荷载试验,获取箍头榫节点在竖向荷载作用下的破坏形式、受力特点和刚度特性;从木构架的水平低周反复荷载试验中,得到箍头榫节点在水平荷载作用下的破坏形式、滞回曲线、骨架曲线、延性、刚度退化及能量耗散能力等性能.试验结果表明,木构架在梁跨中竖向荷载作用下为梁底部木纤维突然拉断而破坏;而木构架在水平低周反复荷载作用下为节点梁端外侧被挤压劈裂破坏,箍头榫节点呈现出典型的半刚性,其滞回曲线较为饱满,割线刚度曲线呈下凹型且趋于收敛,等效粘滞阻尼系数较大,试件表现出较好的抗震性能.     

徽州古民宅中穿斗式木构架的结构与构造

徽州古民宅木构架的地域特征明显,文章通过对遗存明、清徽州古民宅的实地调查和相关文献史料的分析,对徽州古民宅中穿斗式木构架的结构构件以及构件之间的连接等在结构和构造上进行了研究和总结。结果表明,徽州古民宅中穿斗式木构架在材料选用上就地取材、因材施用,注重增强结构的整体性和稳定性,提高节点刚度,具有良好的适用性和耐久性。     

型钢再生混凝土柱-钢梁组合框架边节点抗震性能试验研究

为研究型钢再生混凝土柱-钢梁组合框架边节点的抗震性能,对3榀不同轴压比下的边节点试件进行了低周反复荷载试验,观察边节点的破坏过程及特征,分析该边节点的荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、承载能力、刚度退化、强度衰减、层间位移角、延性以及耗能能力等抗震性能指标,重点研究轴压比对边节点抗震性能的影响规律.结果表明:组合框架边节点的破坏特征为节点核心区发生明显的剪切斜压破坏;荷载—位移滞回曲线呈梭形状且较为饱满,位移延性系数在2. 61～3. 56之间,弹塑性层间位移角和等效黏滞阻尼系数分别介于1/43～1/29和0. 162～0. 218之间,这表明该边节点具有较好的抗震性能;另外,适当增加轴压比对提高边节点抗剪承载力有利,但节点延性及耗能能力降低,且刚度退化及强度衰减明显.在试验研究的基础上,建立了可考虑刚度退化的型钢再生混凝土柱-钢梁组合框架边节点四折线恢复力模型,研究结论可为该组合框架边节点的抗震设计提供技术参考.     

福建土楼混合结构抗震性能的数值模拟分析

研究福建土楼外部夯土墙和内部木构架对土楼整体抗震性能的贡献,探讨方形和圆形土楼抗震性能的差异.采用有限元数值模拟方法,选取与福建土楼地质条件相近的两组天然地震波(EL Centro波和Taft波)和一组人工地震波,以圆形土楼承启楼和方形土楼世泽楼为例进行分析.分别对外部夯土墙和夯土-木构架混合结构进行计算,得到在地震作用下的应力、层间相对位移、层间位移角、木结构承受的水平地震剪力等性能指标.结果表明:地震力主要是由夯土墙的惯性力引起的,夯土墙占水平地震总剪力的97.4%;圆形土楼的应力和应变比方形土楼更均匀,空间整体性更好.     

型钢再生混凝土柱-钢梁组合框架抗震性能拟静力试验研究

为研究型钢再生混凝土柱-钢梁组合框架的抗震性能,对一榀缩尺比为1∶2.5的两跨三层组合框架试件进行拟静力试验,观察试件的受力过程及破坏模式,分析试件荷载-位移滞回曲线和骨架曲线、承载能力、层间位移角、延性系数、耗能能力及刚度退化等抗震性能指标,结果表明：组合框架破坏时,梁端率先发生明显塑性铰破坏,随后柱根部位再生混凝土压碎脱落,节点区域安全可靠,仅出现细微裂缝;组合框架的滞回曲线呈梭形状且饱满,骨架曲线下降段和刚度退化较为平缓;组合框架的位移延性系数平均值为3.205,等效黏滞阻尼系数为0.303,极限层间位移角为1/25,说明组合框架具有良好的抗震性能、耗能能力及抗倒塌能力,研究结论可为该组合框架的工程应用提供参考.     

碳纤维布加固透榫木构架抗震性能试验

榫卯节点在地震中极易损坏,加固榫卯节点成为加固木结构建筑的关键。通过对3榀按照《中国古建筑木作营造技术》制作的透榫木构架,分别采用3种不同碳纤维(CFRP)布加固方案加固的构架进行水平低周反复加载试验,得到未加固构架和3种不同加固构架的破坏模式、拔榫量、P-Δ滞回曲线、骨架曲线、刚度退化及耗能能力等。通过试验研究表明:经CFRP布加固后,3种不同加固构架的CFRP布破坏程度不一样;拔榫值在加载后期较未加固构架明显减小;加固构架的承载力与刚度提高,其中双层分离式CFRP布加固提高的最多;节点的耗能能力稍有降低。3种CFRP布加固方法均取得了较好的加固效果,双层分离式加固效果最优。     

新型结构保温板抗侧性能试验研究

为了研究OSB(oriented strand board)与混凝土层的厚度变化对于新型结构保温一体化墙板抗侧性能的影响,本次试验设计制作了八块新型结构保温板(structural insulated panels, SIP),分别通过单向与低周往复进行加载,探究8块新型SIP在承载力、位移、延性、耗能、抗侧刚度及延性等方面的性能。结果表明：在水平荷载的作用下,墙体试件出现了破坏,破坏部位主要集中在底部,钉子将OSB板撕裂,木肋与木垫块劈裂,混凝土层未发生明显破坏但与OSB板出现错动,EPS泡沫与OSB板牢固可靠,加载过程中未出现分离破坏现象。通过对比分析,试件前期未屈服时刚度较大,屈服后刚度退化明显。试件的滞回曲线出现捏缩现象,不饱满。对比试件的抗剪强度、极限位移、弹性抗侧刚度,同等条件下OSB板层越厚,受力性能越好。     

复合受扭型钢混凝土L形柱抗震性能试验研究

为研究压弯剪扭复合受力下实腹式型钢混凝土L形柱的抗震性能,以扭弯比、肢高肢厚比为变化参数,设计了6个实腹式型钢混凝土L形柱试件,在恒定轴力反复弯剪扭的加载试验,观察试件的破坏过程和破坏形态,获取扭矩—扭转角滞回曲线和荷载—位移滞回曲线以及试件的开裂、屈服、峰值和破坏等特征点参数。基于试验数据,详细分析了压弯剪扭复合受力下柱的极限承载力、位移延性、层间侧移角、能量耗散、强度及刚度退化等抗震性能指标。结果表明,低周反复压弯剪扭实腹式型钢混凝土L形柱的破坏形态主要表现为弯曲、弯剪和弯扭破坏;其滞回曲线呈中间捏拢的非对称反S形,扭矩—扭转角滞回曲线在峰值荷载后出现"荷载跌落"现象;位移延性系数大于扭转延性系数,但二者均小于3.0;破坏时的侧移角普遍小于扭矩1/50,低于我国现行抗震设计规范的要求;试件耗能前期以扭转耗能为主,后期以弯曲耗能为主。     

柔性连接的配筋砌体墙混凝土框架抗震性能理论研究

配筋砌体墙与周边框架的连接方式对框架结构的抗震性能影响较大。设计了3榀足尺的单层单跨钢筋混凝土框架,对其进行低周反复荷载作用下的抗震性能研究。分析了三种柔性连接形式——连接键连接,墙梁连接、墙柱连接的框架的破坏特征、荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、位移延性系数、刚度退化、耗能特性。结果表明:与连接键连接和墙柱连接类型相比,墙梁连接类型的滞回曲线比较饱满;在水平地震作用下,墙梁连接类型具有较好的耗能能力。     

蓬莱阁木构架承载力有限元分析

采用有限元软件ABAQUS,对蓬莱阁的整体木构架进行了动力性能及11种工况下的承载力研究.通过对计算结果的分析,对木结构承载能力给出一个总体评价,明晰结构的最不利部位,这些结论为日后古建筑木构架的维护和加固提供了建设性依据.     

长行程屈曲约束支撑拟静力试验

为研究长行程屈曲约束支撑(buckling restrained brace,BRB)的抗震性能,针对不同有效屈服长度比的屈曲约束支撑进行了拟静力试验研究,对比分析了试件的滞回曲线、骨架曲线、延性系数、耗能能力、刚度退化和强度退化等性能指标.结果表明:高有效屈服长度比能够有效提高试件的极限承载力和极限位移;长行程屈曲约束支撑的延性系数为2.54～3.60,延性较好;有效屈服长度比对长行程屈曲约束支撑的刚度退化性能影响不大;高有效屈服长度比的长行程屈曲约束支撑,强度退化更稳定;抗震性能有所提高.     

新型限制力装置滞回性能试验研究

为满足结构理想延性构件的7项性能目标,提出一种新型限制力装置的完整构造和设计方法。设计4个新型限制力装置试件,完成大位移滞回加载试验和低周反复荷载试验,研究新型限制力装置的屈服荷载、屈服位移、弹性刚度、极限荷载、极限位移、屈服后刚度、延性系数、滞回曲线、等效黏滞阻尼系数和骨架曲线。研究结果表明:新型限制力装置具有抗压抗拉承载力、稳定的屈服平台和饱满的梭形滞回曲线;限制力由最大轴向位移确定;等效黏滞阻尼系数随着变形增大而增大;骨架曲线为双线性;特殊构造具有拉压先后失效特征;新提出的限制受拉位移构造提供了二道防线;新型限制力装置可应用于空间结构以满足双向承受轴力、抗连续倒塌和消能减震功能要求,也可作为一种新型屈曲约束支撑和消能减震装置。     

型钢混凝土T形柱框架节点恢复力模型研究

为研究型钢混凝土T形柱框架节点的地震破坏耗能机理,通过已获取的9个型钢混凝土T形柱-混凝土梁平面节点和9个型钢混凝土T形柱-钢梁空间节点的低周反复加载试验成果,提出了以屈服点、峰值点和破坏点为特征点并考虑刚度退化的三折线型骨架曲线模型,给出了基于试验参数的特征点值计算方法;根据试验获取的滞回特性,简化了不同配钢形式型钢混凝土T形柱框架节点的滞回环;通过引入基于损伤的循环退化指数对节点在反复荷载作用下的屈服荷载、最大荷载、卸载刚度以及再加载刚度等力学性能指标进行了退化描述,并建立了基于损伤效应的型钢混凝土T形柱框架节点的恢复力模型.结合试验成果,对恢复力模型的有效性进行了验证.研究结果表明:该恢复力模型可较好地预测型钢混凝土T形柱框架节点在反复荷载作用下的滞回性能,其成果可为此类子结构在地震作用下的弹塑性时程分析提供有效的理论支撑.     

端板与柱间灌浆层对端板连接RCS节点抗震性能影响的试验研究

为研究端板与柱间灌浆层对端板连接RCS节点抗震性能的影响,以端板与柱间灌浆层厚度、灌浆层强度以及螺栓预拉力为主要研究参数,进行了4个端板连接RCS节点试件的低周反复加载试验.基于试验数据,研究了各试件的破坏形态、滞回性能、承载能力、刚度退化规律、延性、耗能能力和变形组成等.试验结果表明:强柱弱梁型端板连接RCS节点的破坏形态为梁铰破坏机制,灌浆层出现压碎脱落现象,整个受力过程中钢梁端板、灌浆层和柱面之间连接紧密,未出现滑移现象,端板和RCS节点之间的连接和传力可靠,表现出良好的受力性能.各试件滞回曲线呈梭形,梁端塑性铰充分耗散能量,具有较好的抗震性能;反复荷载作用下端板与柱间灌浆层的损伤累积导致节点延性和耗能能力降低,其降低幅度随灌浆层损伤程度增加而增大;各试件刚度退化规律基本一致,灌浆层的损伤累积导致刚度退化加剧;节点的变形主要来自钢梁的变形,在整个加载过程中,各试件端板连接变形较小,在极限位移角时,试件RCS1、RCS3和RCS4由端板连接变形引起的位移所占比例分别为1.5%、1.8%和2.7%.各试件弯矩-转角关系曲线呈现出明显的非线性特征,试件RCS1～RCS4按刚度分类均属于半刚接节点,节点初始转动刚度随灌浆层厚度增加而提高,但提高幅度有限.     

基于改进IMK滞回规则的弯矩-曲率退化模型研究

提出一种基于改进IMK(Modified Ibarra-Medina-Krawinkler,ModIMK)滞回规则的RC柱弯矩曲率模型,并用于定义OpenSees中Beam With Hinges单元塑性铰区的截面.提出的RC柱截面弯矩曲率骨架曲线为三折线模型,给出了骨架曲线关键点计算方法.对62根RC柱试验值与计算值进行统计分析发现,其对RC柱屈服位移和纵筋屈曲时的位移都能进行准确地预测.采用的ModIMK滞回规则能考虑强度和刚度退化,以此模拟在反复荷载下塑性铰区强度和刚度退化.对RC柱低周往复试验和振动台试验的数值模拟与分析结果表明,所建立的弯矩曲率模型结合塑性铰单元可准确地模拟RC柱在地震下的响应.     

低周反复荷载下再生混凝土框架抗震性能研究

通过对一榀两层单跨再生混凝土框架进行低周反复荷载作用下的试验,研究了再生混凝土框架的滞回特性、刚度退化、延性及耗能能力等抗震性能.试验研究表明,再生混凝土框架滞回曲线较为丰满,具有良好的耗能能力;位移延性系数达3.34时,截面屈服后仍具有较好的变形恢复能力.试验结果表明再生混凝土框架具有良好的抗震性能,应用于工程实际是...     

新型RC网格式框架结构墙体试验研究

为研究新型RC网格式框架结构承载力、滞回曲线、骨架曲线、延性、刚度和耗能能力等受力性能,进行了3榀1/5缩尺墙体模型在低周反复水平荷载作用下的试验.试验结果表明:新型RC网格式框架结构表现出框架结构的受力特性,试件各层均出现反弯点,为剪切型破坏;滞回曲线饱满,有较强的耗能能力;延性比常规框架好;试件屈服后,刚度退化较快,临近破坏时,刚度退化缓慢.考虑材料、几何和接触非线性,运用有限元软件AN-SYS对相同条件下填充磷石膏的网格式框架结构墙体进行计算,有限元计算屈服时墙体顶点最大水平位移比试验大约5.8%,与试验结果吻合较好.新型RC网格式框架结构是介于框架结构和密肋网格式剪力墙结构受力性能之间的一种结构形式,适用于建造高层住宅及办公建筑等.     

带PEC柱的钢板剪力墙结构的耗能性能分析

为研究带PEC柱约束的钢板剪力墙结构的耗能能力,利用ABAQUS软件建立带PEC柱约束的钢板剪力墙结构的有限元模型.在单向荷载和循环荷载的分别作用下,分析和总结模型试件的荷载-位移曲线、滞回曲线、层间位移等主要力学特性.结果表明:带PEC柱约束的钢板剪力墙结构相比普通H型钢约束的钢板剪力墙结构具有较好的抗侧刚度和较高的极限强度;带PEC柱约束的钢板剪力墙结构对钢板的对角张力场有较好的锚固作用,钢板先于PEC柱屈服;带PEC柱约束的钢板剪力墙结构滞回性能稳定,滞回曲线相对饱满,具有很高的能量耗散能力.     

江浙地区抬梁和穿斗木构体系典型榫卯节点受力性能

针对江浙地区抬梁和穿斗木构体系中馒头榫、透榫、半榫及瓜柱柱脚直榫4种典型榫卯节点,通过试验研究其在低周反复荷载作用下的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、转角刚度、延性系数及耗能能力.结果表明:馒头榫、透榫、半榫节点的滞回曲线均呈Z形,具有明显的捏拢特性,而瓜柱柱脚直榫节点的滞回曲线呈反S形,较不饱满;这4种榫卯试件均经历了弹性阶段、屈服阶段和破坏阶段,耗能能力随着节点转角的增加而减小;在节点耗能能力上,按从优到劣排序分别为半榫、馒头榫、透榫、瓜柱柱脚直榫.研究结果可为抬梁和穿斗木构建筑的计算分析及保护修缮提供理论基础.     

板式模块化钢结构节点抗震性能试验研究

为研究板式模块化钢结构节点抗震性能，开展了4个足尺边节点试件的低周往复荷载试验.基于实测的荷载-位移数据评估了节点的滞回、承载、变形及耗能能力，分析了不同变量下的节点失效模式及抗震性能指标.研究结果表明:失效模式有柱壁板鼓曲、连接件变形和梁翼缘局部屈曲3种；CT2，CT3，CT4试件的滞回曲线呈饱满梭形，最大等效黏滞阻尼系数达0.21~0.25，极限层间位移角达0.07~0.09rad，节点表现出良好的抗震性能及转动能力；核心区柱壁厚度和角钢厚度对节点抗震性能影响显著，柱竖向拼接方式对节点滞回性能和初始抗弯刚度影响显著.研究结果为板式模块化钢结构节点工程应用提供技术支撑.