高强约束混凝土框架柱基于位移的抗震设计

根据收集的108根高强混凝土框架柱在固定轴向荷载和水平反复荷载作用下的试验结果，首先讨论了试验柱的屈服位移角、最大位移角、极限位移角和延性与剪跨比、轴压比、配箍特征值、保护层面积和核心混凝土面积比值及纵筋配筋率之间的关系；然后分析回归出试验柱的极限位移角与轴压比、配箍特征值及保护层面积和核心混凝土面积比值之间的关系式；接着建立了配箍特征值与轴压比和极限位移角之间的关系，并提出了配箍特征值的实用计算公式；最后，通过比较分析，给出了高强混凝土框架柱箍筋加密区的最小配箍特征值，并与现行规范（GB50010-2002）规定的框架柱箍筋加密区最小配箍特征值进行了分析比较．     

低周反复荷载下弯剪破坏钢筋混凝土柱的变形性能

为研究地震作用下弯剪破坏钢筋混凝土(RC)柱的变形性能,对24根不同剪跨比、轴压比及配箍率的RC柱进行了低周反复试验.分析了剪跨比、轴压比和配箍率对柱滞回曲线、骨架曲线及变形能力的影响,研究了RC柱的地震破坏模式以及不同破坏模式下柱的弯曲位移、剪切位移及滑移位移在总水平位移中所占比例和变化规律.结果表明,反复荷载下RC柱会发生弯曲、剪切及弯剪3种典型破坏.当剪跨比较小、轴压比较大且配箍率较小时,RC柱易发生弯剪破坏或剪切破坏,试件的耗能能力和延性较差,表现为滞回环面积和极限位移较小.当RC柱发生弯剪或剪切破坏时,弯曲位移在总水平位移中所占比例较小,剪切位移所占比例较大,钢筋拔出产生的滑移位移所占比例约为30%~40%.     

不同轴压比冻融RC剪力墙抗震性能试验

通过人工气候快速冻融技术仿真混凝土结构所处的冻融环境,制作4榀剪跨比为2.14的RC剪力墙试件进行冻融循环试验,继而采用悬臂梁式加载方案对其进行拟静力加载试验,以研究轴压比变化和冻融循环作用对RC剪力墙承载能力、变形能力、强度衰减、初始刚度、刚度退化以及耗能能力等抗震性能指标的影响规律.结果表明:相同轴压比下,经冻融循环作用后的RC剪力墙试件加载破损更加严重,其初始刚度、水平承载能力、变形能力和耗能能力均有不同程度的退化,同时,强度衰减幅度、刚度退化速率、不同受力状态下的剪切变形及其占总变形的比例均有不同程度的增大;冻融循环次数相同时,随轴压比的增加,RC剪力墙试件破坏时裂缝分布范围、墙顶水平承载能力、初始刚度、强度衰减幅度以及刚度退化速率均逐渐增大,而变形能力、耗能能力、不同受力状态下的剪切变形、屈服状态下剪切变形占总变形的比例逐渐降低,在峰值状态下则逐渐增大并逐渐成为主要变形.综合考虑冻融损伤参数D与轴压比n对RC剪力墙峰值荷载与极限位移的影响,通过多参数拟合得到了考虑冻融损伤的RC剪力墙峰值荷载与极限位移计算式.该研究可为严寒地区以剪力墙为主要抗侧力构件的在役高层建筑结构的性能评估提供参考.     

中部集中空腔RC剪力墙拟静力试验与数值模拟研究

为了研究中部集中空腔RC剪力墙(空腔墙)的抗震能力,对空腔墙试件进行拟静力试验,研究中部空腔的设置对RC剪力墙结构承载性能、变形能力、耗能能力及破坏模式的影响.采用OpenSees软件中的非线性壳单元建立空腔RC剪力墙的有限元模型,对其力学性能进行数值模拟.研究结果表明:水平往复荷载作用下,空腔RC剪力墙的最终破坏模式为弯剪破坏,空腔墙试件的屈服荷载、峰值承载力和延性性能随着空腔率的增大逐渐降低.非线性壳单元可以较好地模拟空腔RC剪力墙的力学性能.在所研究的空腔率范围内,当位移角达到1/120时,空腔墙试件发生弯剪变形,且其承受的荷载尚未达到极限荷载,说明空腔墙具有较理想的抗震性能.     

装配式混凝土双板剪力墙低周反复荷载试验

为了研究装配式混凝土双板(DWPC)剪力墙的抗震性能,在轴压比为0.1的条件下,对3组具有不同剪跨比和边缘构件配筋率的6个DWPC剪力墙和3个现浇剪力墙的足尺比例试件进行低周反复荷载试验.结果表明,DWPC剪力墙具有良好的整体工作性能;在边缘构件上设置连续复合螺旋箍能改善DWPC剪力墙的承载力、刚度及耗能能力,减缓其刚度退化;随着边缘构件配筋率的增加,DWPC剪力墙的承载力和刚度增大;经过构造改进的DWPC剪力墙具有良好的弹塑性变形能力和耗能能力;DWPC剪力墙的等效黏滞阻尼系数在试件屈服前与现浇剪力墙相近,在屈服后略低于现浇试件;DWPC剪力墙剪跨比越大,其耗能能力越接近同类现浇试件.     

端部箍筋配置对RC柱变形机理影响的研究

为了研究调整箍筋的配箍方式对控制和预测RC柱构件的变形机理,在主筋相同但箍筋的配置方式及配箍率不同的6个试件的弯剪试验中,分析不同端部箍筋配置条件下试验柱的荷载—变形关系、R=1/50范围内各构件的性能、探讨承载能力极限状态的变形,端部箍筋配置条件对反复荷载下试验柱的极限承载能力和稳定性具有明显的影响;对同一变形角、不同配箍方式的试件,在反复荷载作用下,强度降低的差别较大;构件的变形量主要集中在箍筋加密区的两端,其次集中在回转角较大的位置;对柱端部箍筋进行加密,可以控制裂缝的发展以及剪切变形,而且从监测点的位移矢量分布情况可以得知,所有检测点的位移矢量均由加密区指向未加密区的趋势。     

配箍率对不同剪跨比RPC梁受剪性能的影响分析

为了探究不同剪跨比下配箍率对高强钢筋活性粉末混凝土(RPC)简支梁受剪性能的影响,对两组剪跨比(2.25,3.0)共6根不同配箍率的HRB500级钢筋RPC梁进行受剪性能试验.验证试验梁截面应变平截面假定,分析斜裂缝形态、开裂荷载与配箍率及剪跨比的关系,并提出基于修正压力场理论的HRB500级钢纤维RPC梁抗剪承载力的计算程序.研究表明:两组不同剪跨比下的试验梁在加载初始阶段均符合平截面假定,但达到40.4%极限荷载后,这种假定将不再满足;高强钢筋RPC梁的斜裂缝形态主要以腹剪型斜裂缝为主,其产生与配箍率及剪跨比相关,配箍率和剪跨比越大越不易产生主斜裂缝,但剪跨比的影响明显大于配箍率;基于修正压力场理论的计算程序比较适用于钢纤维高强钢筋RPC梁抗剪承载力的计算,其计算值与试验值吻合良好.     

自密实混凝土T形短肢剪力墙抗震性能试验及ANSYS分析

基于5片自密实混凝土T形截面短肢剪力墙试件的低周反复荷载试验,分析了轴压比、配箍率、肢厚比对构件承载力及延性等抗震性能的影响。利用ANSYS将计算的荷载-位移曲线与试验的骨架曲线进行对比分析,结果表明两者符合较好,验证了该有限元模型的合理性,进一步探究了轴压比、剪跨比、混凝土强度和纵筋配筋率的变化对墙体承载能力和变形的影响。结果表明:通过合理选择参数,能使短肢剪力墙具有良好的承载能力和变形能力。     

小剪跨比内置钢管组合剪力墙抗震性能试验研究

为研究小剪跨比内置钢管组合剪力墙(STLW剪力墙)的抗震性能,对STLW剪力墙试件进行低周反复加载试验,分析其破坏形态、破坏机理、变形能力、耗能性能、刚度及承载力退化规律.然后,采用拉压杆-滑移模型对STLW剪力墙的承载力进行分析.试验结果表明,在水平荷载作用下,STLW剪力墙由整截面墙渐变为开竖缝剪力墙,有效避免了小剪跨比钢筋混凝土剪力墙发生脆性剪切破坏.与传统小剪跨比剪力墙相比,STLW剪力墙的变形能力及耗能性能显著提高.经合理设计,其极限位移可提高约50%,黏滞阻尼系数提高约2倍.STLW剪力墙承载力计算值与试验结果较符合,拉压杆-滑移模型能较好地反映STLW剪力墙受力机理.     

剪切-黏结破坏高延性混凝土短柱拟静力试验研究

为研究高延性混凝土(HDC)短柱发生剪切-黏结破坏时的抗震性能,对7个HDC短柱和1个RC短柱进行了拟静力试验研究,分析轴压比和配箍率对HDC短柱滞回特性、承载力、变形能力和耗能能力的影响.试验结果表明:RC短柱和HDC短柱均发生剪切-黏结破坏,RC短柱沿纵筋的黏结裂缝充分开展后保护层大面积剥落,其破坏形态具有明显脆性,而HDC短柱沿纵筋的黏结裂缝在纤维桥联作用下得到良好控制,未见保护层剥落,其破坏表现出延性特征;与RC短柱相比,HDC短柱的变形能力和耗能能力均有明显提高,HDC短柱的极限位移角提高幅度为43%～112%,极限位移角处累积耗能提高幅度为39%～184%;HDC短柱在不同性能水平下的层间位移参考指标明显大于RC短柱,有利于实现抗震性能设计.     

钢筋混凝土异形柱的轴压比限值与配箍构造

为了从配箍特征值的角度来研究钢筋混凝土异形柱的轴压比限值及其配箍构造，采用非线性分析的方法，对12960根异形柱截面的延性进行了电算分析，得到了与配箍特征值相关的异形柱的轴压比限值，然后分别从纵筋压曲和约束混凝土2个方面来分析箍筋配置对异形柱延性的影响，得到了异形柱的配箍构造要求．     

考虑弯剪相关性的钢筋混凝土受弯构件承载力计算

钢筋混凝土受弯构件中,弯剪承载力存在相关性。中国规范GBJ10—89,GB50010,JTJ023—85和JTG D62—2004,以及美国规范ACI318基本沿用了相同的思路,未充分考虑弯剪相关性,受弯构件纵筋和箍筋用量分别按正截面承载力和斜截面承载力单独计算确定,仅通过剪跨比分析了在集中荷载作用下的独立梁的弯矩对抗剪承载力的影响。在分析GB50010和ACI318的强度准则中隐含应力层次的弯剪相关性和承载力公式中剪跨比影响的基础上,提出了考虑弯剪相关性的弯剪承载力修正公式。通过典型算例,分析了不同参数下修正公式与规范公式的设计配筋量,比较了抗弯和抗剪可靠指标的变化,并基于GB50068—2001的目标可靠指标要求,探讨了考虑弯剪相关性的必要性。     

箍筋约束L形截面柱轴压性能分析

为了研究箍筋约束混凝土L形截面柱的轴心受压性能,进行了7根箍筋约束混凝土柱的轴心受压试验,并采用有限元软件分析了箍筋对L形截面柱的核心混凝土的约束作用,建立了箍筋横向约束应力计算模型．在此基础上通过试验回归分析了箍筋约束混凝土的抗压强度、峰值应变与配箍特征值、箍筋有效约束系数的关系表达式,并建立了箍筋约束混凝土L形截面短柱的轴心受压承栽力计算公式．结果表明约束混凝土的抗压强度及其峰值应变与配箍特征值和箍筋有效系数的乘积呈非线性关系．与试验结果比较,轴心受压承载力计算公式偏于安全,可用于箍筋约束混凝土L形截面短柱的轴心受压承载力的分析．     

基于ATENA的钢筋混凝土无腹筋梁的非线性有限元分析

通过ATENA软件建模对Bresler-Scordelis梁进行非线性有限元模拟,将模拟结果与试验结果进行对比,验证了所建立的有限元模型能较好地模拟无腹筋简支梁的破坏过程和破坏形态.采用已验证的有限元模型对Kani试验的133根梁进行了计算,模型能够准确地模拟试验梁的破坏荷载.通过对Kani梁计算结果的进一步分析发现,随剪跨比的增大,"拱"作用对梁受剪承载力的贡献逐渐减小,"齿"作用对梁受剪承载力的贡献逐渐增大.无腹筋简支梁名义极限剪应力随剪跨比的增大而减小,在剪跨比为2.5处,曲线发生明显转折,剪跨比小于2.5时减小幅度较大,剪跨比大于2.5后减小幅度较小.对于其他条件相同情况下的梁,在剪跨比超过2.5后,抗剪承载力减小幅度较小甚至基本保持不变,而剪跨区段的长度增大,导致破坏弯矩增大,破坏弯矩与截面计算最大受弯承载力的比值增大,因此,Kani提出的"剪切破坏谷"在剪跨比超过2.5后出现上升段.     

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.     

剪力墙构件恢复力模型在OpenSees中的应用

提出了钢筋混凝土（RC）剪力墙弯矩-转角三折线骨架模型，给出了关键点的计算方法。计算了105片RC剪力墙的截面有效刚度和峰值转角，并与试验值对比，验证了模型的准确性。采用OpenSees软件中可以考虑强度与刚度退化的修正的Ibarra-Medina-Krawinkler (ModIMK)滞回材料定义滞回规则，对钢筋混凝土剪力墙低周往复试验进行数值模拟与分析，模拟结果和试验非常吻合。与可以考虑弯剪耦合效应（shear-flexure interaction model, SFI）的模型的时程分析对比结果表明滞回模型可以有效预测框架剪力墙在地震作用下的响应。增量动力分析(incremental dynamic analysis, IDA)表明滞回模型可以有效预测剪力墙在地震作用下的倒塌行为，倒塌时的层间位移角比纤维模型小。     

T形和L形柱低剪跨比正反向受剪特性研究

由于T形和L形柱特殊的截面形式,正反受剪时存在腹板和翼缘分别受压和受拉2种状态,其正反向受剪承载力和变形能力往往存在差异,且剪跨比越小这种差异越显著.对剪跨比λ=2.5时的T形和L形柱进行低周反复荷载试验,分析了低剪跨比状态下T形和L形柱正反向加载破坏特征、承载能力、变形能力和延性、刚度退化等抗震性能指标.研究表明,T...     

600MPa钢筋混凝土十字形柱抗震性能参数分析

为研究600 MPa钢筋混凝土十字形柱的抗震性能,对4个不同轴压比的试件进行低周往复荷载试验。研究结果表明600 MPa钢筋混凝土十字形柱的滞回曲线饱满对称,耗能能力良好;采用ABAQUS软件对试件进行有限元分析,对比分析试件的滞回曲线和骨架曲线,有限元计算结果与试验结果吻合较好。在此基础上,分析配箍率、钢筋强度和配筋率对600 MPa钢筋混凝土十字形柱抗震性能的影响。分析结果表明:随着配箍率增大,试件的极限承载力提高;随着钢筋强度的提高,试件的峰值荷载增大,塑性变形能力增强,抗震性能得到改善;随着配筋率增大,试件的滞回环更加饱满,耗能能力增强,但刚度退化加速。     

钢筋混凝土异形截面框架柱轴压比限值的研究

迄今为止,尚未见到国内外对于高抗震等级时异形柱的轴压比限值的研究报道,而且国家相关规范修订后,二、三级抗震等级时异形柱的轴压比限值需要相应修改,因此有必要系统地研究各抗震等级时钢筋混凝土异形柱的轴压比限值．理论分析表明：为使一、二、三、四级抗震等级时异形柱框架结构具有适当的位移延性水平,柱的曲率延性比应分别达到12、10、8和6：以此为标准,通过对异形柱曲率延性全过程非线性分析,从而确定各抗震等级时异形柱的轴压比限值及对箍筋间距与纵筋直径比s／d、箍筋直径d的相应要求．     

施工缝对RC框架结构抗震性能影响的试验研究

施工缝的存在对混凝土结构的受力性能会产生影响。为了解施工缝预留的位置对RC框架结构抗震性能的影响,对预留有不同位置施工缝的两个框架结构进行了水平低周反复荷载试验;对其滞回曲线、骨架曲线、残余变形率和框架延性系数等进行比较和分析。结果表明:施工缝位置的改变后,框架的极限荷载、塑性变形能力和变形恢复能力等力学性能会有明显变化。