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.     

带可更换连梁的双肢剪力墙抗震性能试验研究

设计了1个带有传统连梁的双肢剪力墙试件和1个带有可更换连梁保险丝的新型双肢剪力墙试件,通过低周反复加载试验对2个试件进行了抗震性能对比研究.研究表明,带有可更换连梁的新型剪力墙和传统剪力墙具有相同的承载力,其等效黏滞阻尼大于传统剪力墙,强度退化小,而且新型剪力墙能够将连梁的受损位置集中在保险丝,便于震后更换.     

高强钢筋高强混凝土双肢剪力墙抗震性能试验

为深入研究采用HRB500级高强钢筋高强混凝土双肢剪力墙的抗震性能,根据规范考虑不同混凝土强度等级、不同连梁跨高比两种因素设计了3片HRB500级高强钢筋与C60、C70高强混凝土双肢剪力墙试件,通过对试件进行低周反复荷载试验来研究其抗震性能,主要对试件的受力过程、裂缝发展、破坏机理、屈服机制、延性系数、耗能能力以及变形能力进行考察.试验结果表明:HRB500级高强钢筋在双肢剪力墙中可以充分发挥其强度高的特性;连梁跨高比不小于2.5的双肢剪力墙耗能能力较好,连梁塑性铰转动充分;混凝土强度等级越高,混凝土越脆,试件延性系数、变形能力会相应降低;按照规范设计的高强钢筋高强混凝土双肢剪力墙试件变形能力满足现行规范要求.     

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。     

可更换连梁保险丝抗震性能试验研究

连梁是联肢剪力墙结构中重要的耗能构件.传统的钢筋混凝土连梁破坏后修复或更换非常困难,代价昂贵.近年来,国内外学者提出了可更换连梁的概念,即在连梁的跨中设置一个耗能构件,称之为保险丝,通过保险丝的塑性变形耗散能量,而且在地震后对连梁的保险丝部分进行更换比较方便.鉴于连梁的保险丝对连梁的耗能有着决定性的作用,提出了3种不同类型的连梁保险丝,通过低周反复加载试验对这3种保险丝的抗震性能进行了全面研究,比较了3种保险丝的滞回性能、强度和刚度退化性能、耗能能力和疲劳性能.研究表明,3种保险丝各有优势,综合考虑保险丝2的抗震性能最优,并对保险丝1和3提出了相应的设计改进建议.     

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.     

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.     

带翼缘短肢墙结构低周反复荷载试验研究

根据三片短肢剪力墙试件在低周反复荷载作用下的试验研究 ,研究了肢厚比大小、连梁刚度等因素对构件破坏形态和极限荷载的影响。分析了以上因素对短肢墙结构耗能能力和延性的不同影响 ,并给出了一些工程设计建议。     

铝合金网壳结构盘式节点受力性能试验

目的研究铝合金盘式节点的抗弯刚度和强度性能,分析盘式节点的受力机理和破坏模态,获取盘式节点在纯弯受力状态下的弯矩-转角曲线及关键部位的应变状态和变形情况.方法对3种不同尺寸的铝合金盘式节点试件进行静力加载试验,结合通用有限元程序ABAQUS对加载过程进行有限元模拟.静力加载试验将试件端部连梁简支,对节点区中心竖向加载,并利用应变片和位移计测量试件关键部位的应变状态和变形情况.结果铝合金盘式节点平面外的抗弯刚度较大,节点延性不高.连梁下翼缘螺栓孔处截面是节点的薄弱部位,破坏形式为脆性断裂破坏,破坏前无明显征兆.结论有限元模型可以较为准确地模拟试验过程,模拟结果与试验结果吻合较好.     

联肢剪力墙的弹塑性有限元分析

联肢剪力墙在地震作用下的非线性分析具有重要的研究意义,根据高层建筑结构联肢剪力墙的特点,将两元件墙单元与多弹簧连梁单元组合,对钢筋混凝土联肢剪力墙作弹塑性有限元分析.采用应变硬化的弹塑性应力应变关系描述钢筋,引入约束影响系数以考虑连梁箍筋对混凝土应力应变关系的影响,提出一种可以反映连梁弹塑性剪切变形的计算模型.验证了同济大学一组联肢剪力墙试验,计算结果与试验结果相符证明了模型的有效性.但滞回模型的骨架曲线有待进一步改进,以考虑下降段的影响.     

框架-核心筒结构中框架承担最小剪力比例限制的合理性

我国规范《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》规定框架-核心筒结构中框架部分按刚度计算承担的楼层地震剪力最大值不宜小于基底总剪力的10％,而实际工程受建筑布置等因素的限制有时难以满足,工程界对此颇有争议。为探讨其合理性,设计了五个钢筋混凝土框架-核心筒结构,主要的变化参数为框架刚度、框架强度、连梁的形式。利用PERFORM-3D软件进行了弹性反应谱分析和小震、中震和大震下的动力时程分析,考察了各个结构的响应规律。分析表明：当框架部分按刚度计算承担的剪力最大值小于基底总剪力的10％时,增大框架刚度的做法不经济,结构的抗震性能反而更差;增大框架强度的做法减小了框架梁的损伤,改善了结构的抗震性能,但没有形成有效的“强柱弱梁”机制;采用宽连梁和可更换连梁都可以使核心筒自身具有双重抗震体系特征,连梁耗能能力的提高有效地保护了墙肢和外框架,结构的抗震性能得到了显著改善。     

双连梁短肢剪力墙结构非线性损伤分析

依据基于损伤能释放率的混凝土弹塑性损伤本构模型，对一类新型钢筋混凝土双连梁短肢剪力墙进行了数值仿真．考察不同位移水平下应力分布变化以及典型位移时刻受拉与受剪损伤演化过程并与试验结果对比，发现仿真结果不仅揭示了双连梁短肢剪力墙结构受力全过程中非线性反应发展主线，而且从微观损伤层次再现了钢筋混凝土结构的非线性反应．     

耗能连梁采用新型复合阻尼器后对剪力墙结构性能的影响

研究一种震后可替换的新型复合阻尼器置于连梁跨中以实现保护连梁并提高连梁耗能能力的目标.在ABAQUS有限元软件平台上根据复合阻尼器的特点提出一种可以有效反映其特征的等效简化模型,并与仿真模型进行对比验证;将等效简化模型应用于高层剪力墙结构的连梁中,进行罕遇地震下的剪力墙结构动力时程分析;以混凝土连梁为参照,研究安装了复...     

框架—带防屈曲支撑钢连梁核心筒结构耗能能力分析

为分析带防屈曲支撑钢连梁新型结构体系耗能能力,以某框架—核心筒结构为例,其筒体部分剪力墙分别采用全楼层均为钢筋混凝土连梁和局部层间位移较大楼层采用带防屈曲支撑钢连梁而其余楼层为钢筋混凝土连梁的两种方案,采用能量分析方法,分析了两种方案在罕遇地震作用下的耗能能力。通过对比两种方案的能量时程曲线可知,带防屈曲支撑钢连梁结构体系能有效降低结构构件的塑性发展,减轻结构的破坏,保护主体结构的安全。带防屈曲支撑钢连梁结构体系具有良好的耗能能力。     

预制钢桁架混凝土组合剪力墙抗震性能研究

将型钢桁架代替普通钢筋配置在钢筋混凝土剪力墙中形成钢桁架混凝土组合剪力墙,该剪力墙便于预制和安装,适合用于装配式建筑。采用ABAQUS有限元分析建立了钢骨混凝土剪力墙的抗震分析模型,利用试验数据进行了验证。进而使用该模型研究了钢桁架混凝土组合剪力墙的抗震性能,对5个不同设计参数的钢桁架混凝土剪力墙进行了往复加载模拟,研究轴压比和型钢含钢率对其滞回性能、变形能力、刚度退化以及耗能能力的影响。结果表明:轴压比增大对于钢桁架混凝土组合剪力墙的变形能力和耗能能力均不利;增加型钢柱的含钢率能有效提高剪力墙的抗剪承载力,增加型钢腹杆的含钢率对剪力墙耗能能力的提高明显,对承载能力提高较小。     

小跨高比钢纤维高强混凝土连梁延性和耗能研究

基于9根小跨高比(l/h≤2.5)钢纤维高强混凝土连梁和4根高强混凝土对比连梁试验,考察了跨高比、钢纤维体积掺率和配箍率对高强混凝土连梁位移延性和耗能能力的影响.结果表明:随着跨高比、钢纤维体积掺率和配箍率的增大,连梁的位移延性和耗能性能得到明显改善.当配箍率提高到一定程度后,由于剪压区混凝土破碎引起剪切滑移坡坏,箍筋不能完全发挥作用,配箍率对连梁的延性和耗能能力的影响不再明显.而在按非抗震要求配置箍筋的高强混凝土连梁中掺入ρf=1.0%的钢纤维,可使连梁达到与按抗震要求配置箍筋的连梁相当的位移延性系数,而当ρf=1.5%时,试件发生了弯曲破坏,从根本上改变了小跨高比高强混凝土连梁破坏的脆性性质.