钢板剪力墙结构抗震加固后性能试验研究

为研究钢框架-钢板剪力墙抗震加固的必要性及可行性,对2个缩尺比例为1∶3的非加劲钢板剪力墙进行了两阶段低周往复加载试验,研究了地震中受损钢板墙结构的抗震性能,探索了密肋网格修复薄钢板墙的方法.该方法安装方便,可在震后快速施工.由于震后内填板会产生平面内、外错动,故建议在钢板内预留大螺栓孔,并采用长螺栓,以方便安装.试验结果表明,受损钢板墙在二次地震作用下承载力稳定性较差,初始刚度下降约46%,框架承担了较大荷载,破坏模式与纯框架类似.采用密肋网格可以有效抑制墙板变形,修复后内填板可以承担较大荷载.修复后试件延性提高约17.6%,承载力提高约14.4%,可以达到原结构的设计强度.     

装配式钢框架-泡沫混凝土墙板结构力学性能

针对以往组合墙板自重大、刚度低、施工复杂等缺点,提出一种新的组合墙板——装配式钢框架-泡沫混凝土墙板。该墙板内填聚苯乙烯泡沫(expanded polystyrene, EPS)混凝土能与外部钢框架协同受荷,整体刚度及水平承载力高,自重低,同时又具有节能保温、施工操作简便等特点。为了探究组合墙板在单调侧向力作用下的受力变形,通过足尺模型实验和有限元模拟的方法,分析对比了纯钢框架与组合墙板的受荷响应及破坏模式。结果表明,组合墙板的破坏形式为脆性破坏,其极限抗侧承载力约为纯钢框架的3倍,当EPS混凝土板厚与梁柱翼缘宽度相等时承载力最高。     

型钢再生混凝土框架-再生混凝土砌体墙混合结构协同工作机制研究

为探究在水平地震作用下型钢再生混凝土框架-再生混凝土砌体墙混合结构协同工作的机制,进行了1榀型钢再生混凝土框架与1榀型钢再生混凝土框架-再生混凝土砌体墙试件的拟静力试验.通过分析其试验现象、破坏机理、滞回曲线及骨架曲线,表明砌体墙在框架的约束下能显著提高结构刚度和承载能力.采用非线性有限元软件Perform-3D对试件进行了数值模拟,模拟结果与试验结果吻合较好,得到了结构协同工作时框架与墙体各自的受力状态.在此基础上对该结构进行参数分析,研究了轴压比、宽高比、配钢率和砌体墙厚度4个参数对型钢再生混凝土框架-砌体墙混合结构协同工作的影响.结果表明:随着轴压比的增加,框架-砌体墙承载力先升高后降低;随宽高比的增大,框架-砌体墙承载力显著提高;增大配钢率,框架的承载能力有所增强;随砌体墙厚度的增大,砌体墙部分的承载力和刚度显著增大,但框架部分的荷载-位移曲线变化很小.     

组合式钢框架内填预制RC墙结构静力性能有限元分析

钢框架内填预制钢筋混凝土剪力墙结构是新型混合式结构,由钢框架与内填墙组成双重防线,具有良好的抗侧力能力,同时预制构配件和预制装配建筑有利于推动住宅产业化发展.考虑大尺寸内填预制RC墙运输和安装困难的情况,提出竖向和横向组合式钢框架内填RC墙结构,采用ABAQUS建立有限元模型进行结构受力分析.通过分析荷载位移曲线,构件应力分布和变形情况,研究结构破坏特点和受力性能.结果表明,全螺栓结构因其合理的传力路径,有良好的承载力和延性;竖向组合式具有较好的初始刚度和整体承载力,与全螺栓连接预制RC墙有近似的受力性能,便于运输和安装;而横向组合式由于上下板缺乏有效传力路径,初始刚度和最终承载力都明显低于全螺栓和竖向组合式,不利于实际工程应用.     

再生骨料混凝土梁抗剪性能试验研究

通过8根再生混凝土有腹筋梁和4根普通混凝土有腹筋梁的对比试验,研究了再生混凝土梁斜截面的破坏形态、斜向开裂荷载和抗剪承载力.结果表明:再生混凝土抗压强度、梁的剪跨比和配箍率等因素影响再生混凝土梁的抗剪性能,再生混凝土梁的斜向开裂荷载比普通混凝土梁低6%~20%;在配箍率相对较高的情况下,再生混凝土梁的抗剪承载力与普通混凝土梁相差不大;配箍率偏小时,抗剪承载力相差较大,幅度达23%;再生混凝土梁的抗剪承载力随着剪跨比的增大而减小.根据试验结果,拟合出再生混凝土梁斜向开裂荷载以及抗剪承载力计算表达式.     

钢筋型混凝土复合墙板的轴向受力性能

以钢筋型和型钢型复合墙板为基本单元的墙梁柱复合结构体系替代砌体结构在中低层建筑中的应用有利于环保和可持续发展。该文用ANSYS在试验结果验证的基础上对钢筋型混凝土墙板的轴向受力性能进行了有限元分析。结果表明,该墙板具有比砌体结构更高的竖向承载力。通过对影响墙板承载力和变形性能的主要参数如偏心距、肋宽和配筋率的分析表明,荷载偏心距和配筋率对墙板的极限承载力的影响最为明显,而板面混凝土厚度和肋宽可按最小构造要求处理。据此可对这类墙板进行合理的设计。     

薄壁圆钢管再生混凝土混合中长柱轴压力学性能

目的研究薄壁圆钢管再生混凝土混合中长柱的受力机理和力学性能,为钢管再生混凝土中长柱轴心受压设计提供理论依据.方法以截面含钢率、再生块体取代率和长细比为试验参数,设计了12根薄壁圆钢管再生混凝土混合中长柱,并对其破坏形式和特征、荷载-跨中挠度曲线、荷载轴向位移曲线以及承载力的敏感影响因素进行深入的研究.结果试验结果表明:当块体取代率由20%增至60%时,试件的极限承载力有一定程度的下降,延性无明显变化;当含钢率由0.038增至0.079时,其后期承载力提高约30%;当长细比由25增至35时,试件的极限承载力有所下降,但下降幅度不明显.结论含钢率能够明显提高试件的极限承载力和延性,再生块体取代率、长细比对承载力和延性的影响较小.     

钢框架-装配式混凝土抗侧力墙板结构受力性能

为研究钢框架-装配式混凝土抗侧力墙板装配式结构体系的受力性能,对4榀钢框架-预制混凝土抗侧力墙板结构足尺试件进行低周反复荷载作用下的试验研究,测试连接构造的可靠性,研究结构的破坏机理、滞回性能、延性及变形和耗能性能等.采用有限元软件ABAQUS对试验模型进行分析,并在验证有限元模型可靠性的基础上,研究抗侧力墙板与钢梁连接界面的受力性能和传力机理,考察各类连接件承担剪力和弯矩的分布情况以及分配关系.试验结果表明:该结构体系为一种典型的双重抗侧力体系,加载过程呈现出明显的两阶段性,抗侧力墙板先于钢框架破坏,为结构体系的第1道防线;型钢混凝土墙板与钢梁连接界面上的剪力由型钢与抗剪栓钉共同承担,对于钢筋混凝土墙板,剪力作用主要由抗剪栓钉承担;连接界面上的弯矩作用主要通过型钢(或锚筋)承担拉、压力和混凝土承压来平衡.     

再生混凝土框架柱的滞回性能分析

本文基于再生混凝土框架柱的抗震试验,对其进行了滞回性能分析与初步的研究。通过研究发现,随着轴压比的增加,试件的延性及极限承载力不断下降。井通过大型有限元分析软件对各试件进行有限元的单调荷载作用下的数值模拟。总体来看,再生混凝土框架柱抗震性能的变化规律与普通钢筋混凝土框架柱基本相同。     

内嵌墙板-钢框架新型连接节点抗震性能分析

为了使墙板与钢框架的连接节点可以适应不同变形要求,提高抗震性能,对U型卡节点进行柔性改进设计,提出一种新型连接节点。采用ABAQUS有限元软件,对单跨钢框架结构新型连接节点模型进行模拟分析,研究限位孔孔径比和板厚对钢框架整体结构极限承载力以及刚度等力学性能的影响。研究表明：设置合理的限位孔对墙板整体的受力有较好的缓冲作用,随着孔径比的增大,滞回曲线更加饱满,水平承载力和刚度有所提高;墙板厚度的变化会影响墙板应力的大小,较小的墙板厚度有利于提高整体结构的抗震水平,水平承载力和整体刚度也会有所增大。     

黏土地基中斜向荷载作用下吸力式沉箱的承载性能试验研究

为了研究黏土地基中斜向荷载作用下吸力式沉箱的承载性能,开展了一系列室内模型试验,分析了斜向荷载作用下吸力式沉箱基础在不同角度和不同加载位置的极限承载力及荷载-位移变化规律.通过ABAQUS建立了吸力式沉箱基础的斜向受荷三维数值模型,分别采用长径比为3和6的模型探究了加载位置对基础极限承载力的影响,进而确定了沉箱基础最优系泊点的位置,并基于极限包络线方法提出了斜向荷载作用下吸力式沉箱基础极限承载力的计算方法.结果表明：当荷载方向与水平向的夹角小于30°时,加载位置深度对基础极限承载力的影响较大;当荷载方向与水平向的夹角大于45°时,加载位置深度对基础极限承载力的影响较小.在基础承载力受加载位置影响较大的斜向荷载角度范围内,随着荷载角度增加,其对应的最优系泊点位置有所上移.     

钢板剪力墙抗震性能的有限元分析

为明确钢板剪力墙的抗震性能,利用经试验验证的有限元数值模拟方法分析了在低周往复荷载作用下内填板高厚比对滞回耗能、单位体积墙板耗能、能量耗散系数和墙板中心点平面外最大位移的影响,并给出了板平面外的位移滞回曲线.通过骨架曲线进一步分析了高厚比对水平承载力、抗侧刚度和延性的影响.结果表明:随着加载位移的增加,薄墙板的耗能效率越来越高于厚墙板;薄墙板的抗侧刚度和水平极限承载力小于厚墙板,但延性高于厚墙板.建议剪力墙板的高厚比取为300.     

再生保温混凝土剪力墙抗震性能试验研究及模拟分析

设置了4个再生保温混凝土剪力墙对照组进行拟静力试验，结合ANSYS有限元分析软件进行再生保温混凝土剪力墙模型建立和分析，研究再生保温混凝土剪力墙的抗震性能。通过对比低周往复荷载下剪力墙构件应力云图和钢筋Mises应力云图，将试验结果与模拟分析相结合，深入研究轴压比、剪跨比、暗柱配筋率及箍筋约束对于剪力墙抗震性能的影响。结果表明：模拟采用的混凝土及钢筋计算模型，其计算值与实验值之间偏差不超过10%,是较为可靠的计算模型；再生保温混凝土比一般混凝土的最大承载力高1.2%～4.7%,因剪跨比不同再生保温混凝土延性系数比普通混凝土高5.1%～12.8%,具有很好的抗震性能；高剪跨比构件拥有更好的抗震性能，且剪跨比对结构的影响程度在加载前期大于加载后期；轴压比从0.14增加至0.3过程中，承载力的提升约为35%,但承载力提升使构件的延性和抗震能力均下降；增加暗柱配筋率能有效提高混凝土构件的延性和抗震能力。     

基于静动力测试的多跨预应力连续梁桥承载力评估

建立了基于静动力测试的既有预应力混凝土梁桥的承载力评估方法.该方法主要包括实桥环境振动实验和汽车荷载静载试验、桥梁有限元建模、有限元模型参数修正、模拟汽车荷载的数值加载分析等步骤.利用该方法评估了107国道深圳松岗高架桥九跨预应力连续箱梁桥的承载力,结果表明:该桥边跨满足设计荷载的使用要求,但中跨的承载力严重不足,需要对桥梁结构进行加固.     

斜交钢-混凝土组合空间节点抗震性能试验研究

按照1:4缩尺完成1个斜交钢-混凝土组合空间梁柱节点,以柱端加载方式对本试件开展水平低周循环荷载试验。主要研究节点核心区的受力特征、破坏形态和抗震性能。利用ABAQUS有限元软件模拟试验,在模拟结果与试验结果对应较好的前提下,建立18个有限元模型分析轴压比、柱型钢腹板厚度及型钢翼缘厚度3种参数对节点承载力的影响。研究结果表明：在加载后期,试件的节点核心区产生明显的剪切变形,并伴随扭转现象,反映了节点产生平扭耦联的空间作用特点;试件的滞回性能、承载力、刚度和耗能能力较强,反映了此节点具有良好的抗震性能;且节点的极限位移角为1/25,满足规范规定1/50的限值要求;适当增大轴压比对提高承载力有利;在低配钢率下,优先增加翼缘厚度对提高承载力更有效;在高配钢率下,优先增加腹板厚度对提高承载力更有效。     

无黏结预应力混凝土连续梁承载力的研究

为研究无黏结预应力混凝土连续梁在单跨集中荷载和双跨对称集中荷载下的承载力和预应力筋应力增量,基于通用有限元软件ANSYS建立了无黏结预应力混凝土连续梁的有限元计算模型,研究了不同加载方式下非预应力筋配筋率、预应力筋的张拉控制应力以及混凝土强度等参数对连续梁的承载力和无黏结筋极限应力增量的影响.结果标明,无黏结预应力混凝土连续梁在单跨集中荷载下的承载力小于双跨对称集中荷载下的承载力.将计算得到的无黏结筋极限应力增量与中国现行规范JGJ92-2004和美国ACI318-05规范进行对比后发现:对于承受双跨对称集中荷载的无黏结预应力混凝土连续梁,规范偏于安全;当无黏结预应力连续梁承受单跨集中荷载时,中国现行的JGJ92-2004规范和美国ACI318-05规范均过高估计了无黏结筋的极限应力增量.     

带约束拉杆L形钢管混凝土短柱的偏压试验研究

对8个带约束拉杆L形钢管混凝土偏压短柱试件进行了试验研究,讨论其在不同约束拉杆设置、偏心率以及荷载角下的偏压性能.结果表明,约束拉杆的设置改变了钢管的屈曲模态,延迟了局部屈曲的发生,有助于L形钢管混凝土偏压短柱的承载力和延性的提高.在加载后期,处于加载肢的拉杆比处于非加载肢的拉杆对核心混凝土的约束作用明显,其中双列拉杆试件的肢端拉杆比肢内拉杆的约束作用更大.临近或达到极限承载力后,近力侧钢管壁对核心混凝土的约束作用较明显.利用纤维模型法计算的试件偏压极限承载力结果与试验结果吻合良好.     

钢框架-再生混凝土空心条板填充墙的抗震性能

为研究钢框架-再生混凝土空心条板填充墙的抗震性能,对2榀单层单跨的钢框架-再生混凝土空心条板填充墙试件进行了低周往复加载试验,研究了墙体开洞对试件的破坏模式、延性、承载力和刚度等的影响,并结合有限元模拟进行了可行性验证.结果表明:墙体开洞对试件的破坏模式影响不显著,对延性、承载力和刚度有轻微的负面影响,但试件仍可以满足抗震要求.同时,针对空心条板填充墙的安装工艺与连接方式提出了改进意见.有限元模拟结果与实际试验结果吻合较好,验证了该结构体系的可行性,为其抗震设计提供了参考依据.     

十字加劲放置形式对钢板剪力墙性能的影响

为研究十字加劲的放置形式对钢板剪力墙结构抗震性能的影响,采用试验和数值模拟的方法对三组单跨两层的平齐端板连接框架-钢板剪力墙结构进行了滞回性能分析,内嵌钢板的形式分别为无加劲、纵横放置十字加劲和对角斜向放置十字加劲钢板墙.对比分析了在低周往复荷载作用下三种不同加劲形式钢板剪力墙的破坏模式,滞回性能、延性、承载能力和耗能等整体性能,以及墙板变形模式、拉力带发育度等墙板局部性能.结果表明:加劲肋的设置减轻了结构滞回曲线的捏缩程度,推后并降低了墙板由呼吸效应产生的噪声和震颤,提升了钢板墙的使用性能.对角斜向放置加劲试件屈服承载力较其余两试件更高,但极限承载力、最终耗能和延性均劣于纵横放置加劲试件.由于放置方向的变化,对角加劲肋破坏较纵横加劲肋更早,肋板较早退出工作,使得对角加劲试件最终退化为无加劲试件,设计时应予以注意.     

侧边加劲带缝钢板剪力墙抗侧刚度及极限承载力计算

分析了侧向荷载作用下带缝钢板剪力墙面内变形时的受力特性,提出了考虑边缘加劲肋影响效应的带缝钢板剪力墙抗侧刚度计算公式,大幅提高了抗侧刚度估算公式的计算精度,利用该公式得到的计算值与有限元分析结果的误差可控制在3.5%以内.分析表明,随缝间墙肢宽度与墙板高度之比的增加或缝间墙肢高度与墙板高度之比的减小,面外变形对墙板极限承载力的不利影响增大.经合理设计,面外变形虽不足以引起墙板面外失稳,但会导致极限承载力下降,建议将这种不利影响的极限承载力折减系数考虑为0.9.将折减后的计算结果与非线性有限元分析结果进行对比,结果表明,考虑折减系数可以使得墙板的极限承载力计算公式偏于安全.这种抗侧刚度及极限承载力计算公式适用于屈曲前屈服的侧边加劲带缝钢板剪力墙.