预应力钢绞线加固混凝土短柱抗震性能研究

为研究预应力钢绞线加固钢筋混凝土(RC)短柱的抗震特性,对7个试件进行了低周反复加载试验.试验研究了轴压比、钢绞线配置特征值和预应力水平对加固短柱抗震性能的影响.结果表明,预应力钢绞线可有效改善RC短柱的抗震性能,延性和耗能能力显著提高,与未加固试件PC1相比,预应力钢绞线加固短柱的位移延性系数、累积耗能能力最大值分别提高1.87倍和6.78倍;钢绞线配置量及预应力水平对加固柱滞回曲线有明显的影响,其它条件相同时,钢绞线配置量大或者预应力水平较高的试件滞回曲线较饱满;对于低轴压比(n≤0.30)试件,钢绞线配置特征值达到0.119、预应力水不小于0.40时即可获得较好的抗震性能.在试验基础上,提出了预应力钢绞线加固RC圆形短柱的受剪承载力计算公式,计算结果与试验值总体吻合良好.成果为预应力钢绞线加固RC短柱提供了参考数据和设计计算方法.     

钢筋混凝土短柱利用外包钢板箍抗震加固的设计

针对钢混凝土柱的震害特点，结俣钢板箍板对钢筋混凝土柱的约束原理，提出了利用外包钢板箍抗震加固的设计建设。     

框架柱的加固设计与施工

钢筋混凝土构件出现质量问题后,框架结构的安全性将受到严重威胁,需要进行加固设计和施工。通过对构件的承载力和可靠性评估,采用双侧加大截面的加固设计方案,并指出了施工要点。     

碳纤维布加固钢筋混凝土柱的抗震性能试验研究

对3根不同足尺碳纤维片材的加固混凝土柱在水平低周反复荷载作用下进行了试验研究。对比分析了试验柱的抗剪承载力、柱顶位移、延性、滞回曲线、骨架曲线等抗震性能。结果表明:采用碳纤维环绕包裹粘贴加固柱对混凝土柱的抗剪承载力提高较明显,柱的初始刚度增加,柱的变形能力和延性明显提高,钢筋混凝土柱消耗地震能量的能力增强,使柱的抗震性能得到显著改善;二层包裹与一层包裹碳纤维片材对比分析表明,这2种方法对结构影响区别不大,原因在于柱包裹碳纤维提高结构抗震性能主要是套箍作用增加了混凝土柱的约束,且增加层数对增加约束的效应有限。     

现浇钢筋混凝土框架柱施工缝抗震性能试验研究

通过9根留有施工缝柱和整浇柱的伪静力试验,研究了轴压比、施工缝接缝面处理方法对柱抗震性能的影响,对构件的破坏特征、承载能力、滞回曲线、骨架曲线以及刚度退化特性进行了对比分析．试验结果表明,在轴压比较低的情况下,有施工缝柱的承载能力会降低3％～7％,位移延性系数降低最大可达30％;在较高的轴压比下,施工缝对构件的抗震性能影响并不显著．最后,从施工方法、受力性能、界面处理等方面,对有施工缝柱抗震性能低于整浇柱的原因进行了理论分析．     

高延性聚酯纤维加固RC柱的抗震性能研究

为研究高延性聚酯纤维和增加柱脚配筋两种加固方法对RC柱的抗震性能的影响,进行了3组7根RC加固柱的水平低周反复荷载试验,分析试件的破坏特征、荷载-位移滞回曲线、骨架曲线及耗能。结果表明,采用高延性聚酯纤维加固的方法能够约束混凝土的横向变形,充分发挥钢筋的性能,对提高试件的延性和耗能效果显著。2层纤维带加固效果优于1层纤维带;但和增加配筋的加固方法一样,对提高试件的承载力效果一般。采用高延性聚酯纤维和增加配筋及其长度的综合加固方法,既能够有效地增加试件的承载力,而且显著地增大试件的延性和耗能,提高试件的抗震性能。     

低预应力钢带箍加固钢筋混凝土柱抗震性能研究

对3根采用低预应力钢带箍约束加固的钢筋混凝土柱及2根对比柱进行拟静力试验,研究较高轴压比下加固柱的抗震性能.试验主要参数为轴压比和钢带箍的布置,通过试验研究了约束柱和对比柱的承载力、滞回特性和延性等重要抗震性能指标.试验结果表明,横向低预应力钢带箍能够有效抑制较高轴压比下约束柱斜向裂缝的发展,扩大塑性铰的范围,提高柱的变形能力,使得约束柱抗震性能得到较大程度提高.     

钢筋混凝土柱的加固补强

通过工程实例，在加固受力分析的基础上，提出了采用双侧预应力撑杆补强措施，并辅以套箍约束混凝土横向变形，从而既利用撑杆直接增加轴向受压承载能力，又利用套箍间接提高轴向受压承载能力。取得了施工方便，受力可靠，实用经济的效果     

竖向加预应力钢筋混凝土柱抗震性能试验研究

为了研究预应力钢筋混凝土柱的抗震性能，进行了四根预应力钢筋混凝土柱在变轴力和变水平力作用下的反复加载试验．对试件的破坏过程、荷载-位移关系滞回曲线特征、耗能能力等深入分析，得出在试验加载条件下试件的抗震性能明显不对称，且施加了预应力的柱受拉有效工作范围明显增大的结论．同时建议采取在柱中加一定竖向预应力的方式，来改善高层或超高层建筑结构整体弯曲变形时柱中可能出现拉力的情况．为竖向加预应力钢筋混凝土柱的进一步应用提供了理论基础．     

预应力CFRP加固混凝土柱抗震性能的数值分析

采用预应力CFRP片材加固钢筋混凝土柱,可以提高柱的抗震性能.本文采用有限元分析软件ANSYS,对预应力CFRP片材加固钢筋混凝土柱的低周反复荷载试验过程进行了数值模拟分析,提出了分析同类问题的有限元算法,研究了预应力大小对预应力FRP片材加固钢筋混凝土柱抗震性能的影响,分析了预应力FRP片材加固钢筋混凝土柱的破坏机理.分析结果表明:随着FRP片材预应力度的增加,被加固柱的滞回曲线趋于饱满,滞回环的外包面积增大,延性增加,其耗能能力和抗震性能显著提高.     

预应力混凝土框架结构的抗震设计方法研究

采用传统抗震设计方法设计的预应力混凝土框架结构,很难实现"强柱弱梁"的抗震设计原则,从而可能在罕遇地震作用下形成危险的柱铰耗能机制。文章将基于弹塑性分析的设计方法引入预应力混凝土框架结构的抗震设计中,旨在通过采用更为合理的抗震设计,使得预应力混凝土框架结构的"混合耗能机制"能够得以实现;最后对2榀预应力混凝土框架结构进行了设计,并对其抗震能力进行了分析。分析结果表明,采用文章介绍的抗震设计方法,能够实现预应力混凝土框架结构预定的耗能机制,且结构的位移响应和构件的变形能够得到控制,因而是一种更为合理的设计方法。     

钢框架-钢板墙和钢管混凝土柱-钢梁框架结构抗震性能对比分析

为满足建筑工业化的迫切需求，进一步拓展钢框架-钢板墙结构和钢管混凝土柱-钢梁框架结构2种典型结构体系在高烈度区的应用，以某高烈度地区保障性住房建设项目为结构方案原型，分别对其进行多遇地震下的反应谱抗震设计，并补充了弹性动力时程分析验算，同时对比分析了罕遇地震下2种结构的弹塑性抗震性能。结果表明，钢框架-钢板墙结构体系在地震作用下的侧移模式呈弯曲型，塑性铰主要出现在钢板墙附近的梁端和柱端，而钢管混凝土柱-钢梁框架结构体系侧移模式呈剪切型，塑性铰主要出现在结构中间层的梁端。2种结构体系均能够满足预期的抗震设计要求，适用于高烈度区的多高层民用建筑。     

型钢混凝土柱抗震性能实验研究

通过对8根剪跨比为3,十字型钢混凝土柱进行了低周反复荷载实验,研究型钢混凝土柱的抗震性能. 主要分析了实验构件的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、延性系数和耗能能力,并探讨了体积配箍率对型钢混凝土柱抗震性能的影响,通过实验数据的拟合给出了型钢混凝土柱的延性与体积配箍率的关系式. 实验结果证实十字型钢混凝土柱构件具有良好的抗震性能,而且体积配箍率是影响型钢混凝土柱构件延性的一个重要因素,对构件的抗震性能的改善具有非常明显作用.     

基于MIDAS Gen的多层钢筋混凝土框架结构倒塌数值模拟分析

汶川地震中大量钢筋混凝土(reinforced concrete, RC)框架结构破坏严重,极震区其倒塌率却远超过多层砖混结构。2022年9月以来,四川频发地震,为重新探讨倒塌机理及抗震性能,本文研究通过实地震害及多层RC框架结构破坏形式,结合数值模型并应用MIDAS Gen有限元计算方法,研究了RC框架结构的倒塌机理、地震响应分析。结果表明：框架柱的破坏与屈服是RC框架倒塌的主要因素,模拟增设填充墙,当地震烈度达到10度时,层间位移角大约1/46,降低柱的轴压比,提高柱的破坏延性,增大结构的极限抗侧能力,起到抗震第一道防线的作用,避免整体屈服破坏。     

节点刚度对钢框架结构设计的影响

介绍了常用半钢框架节点分析模型,分析了节点变形的主要性能因素;并结合一些算例分析研究了节点刚度变化对框架结构性能的影响。     

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。     

SRC-RC竖向混合结构转换柱型钢延伸高度分析

为确定SRC-RC竖向混合结构中转换柱的型钢合理延伸高度,保证转换柱具有良好的抗震性能,通过16根试件的低周反复荷载试验,对具有不同型钢延伸高度的转换柱进行了理论分析与性能研究。分析得出了能保证柱底型钢翼缘屈服的型钢最小延伸高度计算公式,保证柱底型钢受弯屈服。试件的位移延性系数随型钢延伸长度的增加呈现先升后降的规律,型钢剪力则表现截然相反的变化规律。型钢截断处的试件弯矩导致上部柱体与下部柱体在该截面存在相互脱离的趋势,纵向受力钢筋在这样的相互转动作用下产生了被拔出的作用效果。配钢率越大,型钢截断处的试件弯矩越大,则纵筋的拔出效应越明显。转换柱的反弯点大致位于0.6倍的柱高,反弯点至柱根部的距离即为型钢在转换柱中的合理延伸高度。型钢延伸高度达到反弯点时,型钢截断处的试件弯矩最小,试件损伤破坏较轻,型钢截断区的内力畸变影响区远离柱顶和柱底,相应区域的混凝土能够保持较好完整性,确保塑性铰具有良好的转动能力,转换柱具有更好的变形能力和抗震防灾能力。     

框架结构中无粘结预应力筋极限应力

为了研究各种结构形式中影响无粘结预应力钢筋(UPS)应力变化的主要设计参数,通过非线性有限元分析给出能全面准确计算各种不同结构形式中UPS极限应力的计算公式。分析了影响UPS应力变化的主要参数综合配筋力比、预应力度、配箍率、跨高比、荷载形式、结构形式对框架结构中UPS极限应力的影响。结论是:对框架结构中UPS极限应力影响较大的设计参数有综合配筋力比、配箍率、跨高比、水平荷载效应比。修正了UPS极限应力的计算公式。结果表明:现有规范ACI318-89、BS8110、JGJ/T92-93计算结果存在局限性,特别是对承受较大水平荷载的无粘结预应力混凝土框架的设计存在不安全的情况。对修正公式、规范公式与试验结果进行了对比。在承受较大水平荷载的框架结构中采用修正公式计算UPS极限应力更准确、对结构使用更安全。     

方钢管约束钢筋混凝土柱拟静力有限元分析

采用ABAQUS软件建立5根方钢管约束钢筋混凝土(STRC)柱的三维实体精细有限元模型并进行拟静力分析,模型考虑了混凝土的塑性损伤性质和钢材的弹塑性混合强化性质以及钢管、钢筋对核心混凝土的约束作用.在破坏形态、荷载-位移滞回曲线、荷载-位移骨架曲线和刚度退化-位移曲线的有限元结果与已有拟静力试验结果吻合较好的基础上,进一步分析了各部件的应力-应变和塑性耗能特征.结果表明:①高轴压比0.8作用下,钢管的约束作用可显著减小核心混凝土、纵筋和箍筋的应变峰值,提高柱的总塑性耗能值而降低核心混凝土的塑性耗能占比,延缓核心混凝土压碎破坏,提高承载力和延性;②当轴压比由0.34增大为0.65、0.8,各部件的压应变峰值以及总塑性耗能值都增大,核心混凝土的耗能占比增大而更易压碎;③当混凝土强度等级降低,钢管作为延性材料承担了更大比例的塑性耗能,提高了柱的延性.