全装配式延性节点混凝土框架子结构 抗连续倒塌试验研究

为研究全装配式干节点连接的钢筋混凝土框架结构的抗连续倒塌性能,采用1/2缩尺比例设计了两榀全装配式(PC)试件进行静载试验研究.其中装配式结构在梁柱节点处采用高强螺栓-延性杆-锚固板的连接方式,其中PC1试件未设置牛腿,PC2试件采用暗牛腿,另外结合一榀本团队开展的现浇框架结构RC试件进行对比研究.对两个试件分别进行了中柱移除状态下的竖向加载拟静力试验,并对加载过程中测试所获得的结构极限承载力、应变响应、变形性能及失效破坏模式依次进行了分析.试验结果表明,与RC试件中既存在压拱效应又存在悬链线效应相比,两个PC试件中只存在压拱效应阶段,表明该类型全装配式结构的抗倒塌能力相对不足.同时PC1和PC2试件的极限承载力分别为RC试件在压拱效应阶段峰值荷载的95%和123%,相应的极限位移仅为RC试件的48%和61%.试验过程中,PC试件的受力及变形区域则主要集中在节点连接处,其材料利用率相对有限,PC试件则因节点区域内延性杆与锚固板连接处发生断裂而失效.     

钢框架栓焊连接梁柱子结构抗倒塌性能分析

对钢框架中栓焊连接节点的两跨三柱型梁柱子结构进行单调静力加载试验,分析了在连续倒塌条件下试件的破坏模式和抗连续倒塌机理.试验结果表明:试件破坏表现出多次、间断性破坏特征,先是失效柱梁柱节点处梁端受拉翼缘发生断裂,进而梁端受拉翼缘与边柱连接附近处发生断裂;试件因两跨梁协同工作在后期阶段可提供高于前期受弯阶段的承载力,表现出较为富余的后期强度储备.同时对影响钢框架梁柱子结构抗连续倒塌性能的边界条件(边柱刚度和周边构件约束)进行数值分析,若边柱足够梁端约束,则周边构件对结构抗倒塌承载力的提高影响较小.     

基于精细化有限元模型的混凝土框架结构动力倒塌承载力

为评估混凝土框架结构在柱子突然失效时在动力荷载作用下的承载能力，以研究团队开展的现浇（RC）和全装配式（PC1明牛腿插销节点）混凝土框架子结构中柱移除多级重复倒塌动力试验为基础，通过初级垮塌荷载工况下位移响应曲线的拟合，校核了论文中用ABAQUS软件建立的框架子结构精细有限元分析模型的准确性，并利用拆除构件法对框架结构的抗连续倒塌性能进行了损伤量化评估. 由于研究团队试验是多次重复垮塌试验，无法获取RC和PC1（明牛腿插销节点）试件一次倒塌所承受的荷载，对于全装配式（PC2暗牛腿插销节点）未进行动载试验，根据准确校验模型利用试算法分别预测了RC、PC1和PC2框架结构的最终破坏荷载，并对三者的破坏模式和损伤情况进行了对比分析. 破坏时，RC梁柱损伤严重，梁端钢筋拉断，装配式梁端连接区混凝土被压溃，插销杆被剪断，且现浇试件的抗倒塌能力明显高于全装配试件，此外还发现，通过加强装配式结构的角钢能提高其抗倒塌承载能力.     

新型钢管混凝土板柱结构中柱节点抗震性能试验研究

对5个新型钢管混凝土板柱结构中柱节点的模型试件进行了低周反复荷载作用下的试验研究,分析并评价了不同配筋方式对其破坏形态、滞回特征及延性等抗震性能的影响.试验结果表明：新型钢管混凝土板柱节点在低周反复荷载作用下具有良好的受力性能,其构造方式能够满足＂强柱弱板＂的抗震设计原则;在柱上板带配置抗冲切箍筋能有效提高节点的抗震性能;无论是否配有抗冲切箍筋,弯曲破坏时节点的塑性变形能力和抗震性能均优于发生冲切破坏的节点.     

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。     

梁顶部钢筋布置对结构抗连续倒塌性能影响的试验研究

为探究梁跨中位置顶部钢筋布置方式对RC框架结构抗连续倒塌性能影响,设计并制作了两榀一层四跨的梁柱子结构失效柱模型,梁顶部钢筋分别按截断与通长两种方式布置,采用电液伺服作动器在失效柱上方施加持续增大的竖向荷载,对子结构进行拟静力抗连续倒塌试验。依据失效柱竖向位移荷载曲线及关键梁截面钢筋应变发展变化,得到梁跨中顶部钢筋布置方式影响结构抗连续倒塌性能规律。结果表明,结构依靠梁机制和悬链线机制作用来提供结构抗力,布置方式对前期的梁机制几乎不产生影响,对后期悬链线机制作用阶段影响较明显,通长布置的结构悬链线机制峰值抗力更大,且进入悬链线受拉阶段更加提前。     

无粘结预应力板-柱结构抗连续倒塌模式研究

目的研究无粘结预应力混凝土板-柱结构的抗连续倒塌模式,为钢筋混凝土板柱结构防连续倒塌设计提供参考.方法采用有限元软件ABAQUS对一栋8层的无粘结预应力板-柱结构进行连续倒塌分析,探讨在柱失效工况和板-柱节点失效工况下板、柱以及板-柱节点的应力状况.结果两种失效工况下都以普通钢筋和预应力筋被拉断,板受拉薄膜力失效而宣告破坏;不同失效工况的板面破坏呈现模式存在差异,柱失效体现为屈服线破坏,节点失效体现为冲切裂缝破坏.结论在节点失效工况的初期,从增长速度上来说,无粘结预应力板柱结构普通钢筋和预应力筋应力增长速度较快,在连续倒塌前增长速度较慢;而柱失效工况则与之相反,在柱失效后的初始阶段,失效柱所在跨内其他节点处普通钢筋和预应力筋的应力增长速度较慢,随着连续倒塌极限状态的临近,增长速度逐渐加快.     

考虑楼板作用的RC框架压膜机制 抗倒塌承载力分析

为研究考虑楼板作用后钢筋混凝土框架结构的压膜机制抗连续倒塌性能,利用SAP2000建立了框架梁板子结构连续倒塌有限元分析模型,通过已有的12个抗连续倒塌试验验证了分析模型的准确性和合理性.在此基础上,通过定义考虑楼板作用后压膜机制抗连续倒塌承载力提高系数,研究了混凝土强度、楼板厚度及配筋率等参数对承载力提高系数的影响规律.结果表明:考虑楼板作用后,结构的抗倒塌承载力将显著提高,增大靠近边柱梁端的压拱效应,减小承载力再次上升时的位移.承载力提高系数随着混凝土强度等级、板的长宽比、梁底配筋率、梁高的增大而显著增加;承载力提高系数随着楼板厚度、板顶配筋率、板底配筋率、梁顶配筋率的增加而减小.     

RC框架变梁变柱中节点抗裂性能试验

为了研究RC框架变梁变柱中节点的抗裂性能,进行了6个变梁变柱中节点试件在低周反复荷载作用下的拟静力试验,分析了节点核心区尺寸、轴压比等因素对异型中节点抗裂性能的影响.研究结果表明:异型节点初裂时斜裂缝主要出现在由小梁和上柱构成的小核心区,小核心区开裂荷载为极限荷载的50%~60%;抗裂性能较常规节点劣化,初裂阶段的剪力基本由小核心区混凝土承担,增大轴压比可以提高异型中节点的抗裂承载能力.提出的变梁变柱中节点抗裂承载力计算公式,可供结构工程设计时参考.     

混凝土倒T形叠合连续板的试验研究

按照实际用于工程的倒T形叠合连续板的设计和构造要求制作试件,采用普通粘土砖荷重块分级施加均布荷载的方法,进行了倒T形叠合连续板均布静荷载试验.研究了其二阶段浇注混凝土共同工作的可能性和可靠性、在各个特征荷载作用下的试件力学性能以及试件的开裂和破坏的形态与规律.试验结果表明:倒T形叠合连续板这种新的叠合板型式具有良好的整体工作性能,延性好,其正截面受弯承载力基本上可以按照整体浇注的连续板要求进行设计;此外,倒T形叠合连续板具有叠合面开裂的受剪破坏形态,在设计中应对叠合面受剪承载力进行计算,不足时应采取适当的构造措施.     

新型混凝土材料加固震损RC框架柱抗震性能试验研究

通过5根采用新型混凝土材料加固RC框架柱和1根未加固框架柱在定常轴力和水平往复荷载作用下的拟静力试验,研究了不同震损程度和不同加固方式对试件抗震性能的影响.试验结果表明:各加固试件的极限承载力相对于未加固试件均有不同程度的提高,其中三面加固柱极限承载力高于单面加固柱,而四面加固柱极限承载力最高;中等震损和严重震损试件经加固后的极限承载力比未损直接加固试件的极限承载力略低,但相差不大.采用新型混凝土材料加固受损试件,能够有效的提高受损构件的滞回性能、极限承载力和刚度等抗震性能.     

装配式钢-混凝土组合框架动态倒塌性能研究

装配式钢-混凝土组合框架在工程中的应用日益增多,但是目前有关其抗倒塌性能的研究鲜见报道。为了研究装配式钢-混凝土组合框架的动态倒塌性能,文中首先设计了2个缩尺的装配式组合框架子结构试件,对其开展了动态抽柱试验,研究了此类框架结构在不同倒塌荷载工况下的动态倒塌行为,并评估预制混凝土板分段对框架动态倒塌行为的影响;然后,基于试验结果建立了装配式组合框架倒塌荷载等效动力增大系数DIF的计算模型。结果表明：在1倍倒塌荷载(30 kN)和2倍倒塌荷载(60 kN)的作用下,装配式钢-混凝土组合框架子结构的主要损伤为靠近边柱的框架梁端混凝土板的开裂;中柱失效后,剩余子结构仍具有较好的承载能力和整体刚度,在这两种工况下结构不会发生倒塌破坏;在相同倒塌荷载作用下,装配式组合梁框架受到的冲击效应大于现浇混凝土组合梁框架;混凝土板分段预制对组合框架子结构的基本动力特性影响不大,但会导致组合梁端钢梁应变和预制混凝土板中纵向钢筋应变的动力增大系数变大;2个试件失效柱位移动力增大系数介于1.38～1.65之间,在部分情况下应变的动力增大系数大于2.0;基于试验结果建立的装配式组合框架倒塌荷载等效动力增大系数DI...     

钢筋混凝土框架梁柱子结构抗连续倒塌动力分析

为了研究钢筋混凝土(RC)框架梁柱子结构的动力抗连续倒塌性能。通过有限元软件建立的精细化模型对两榀中柱移除的RC框架梁柱子结构静力试验进行了数值模拟。从数值模拟获取的荷载-位移曲线及破坏模态与静力试验结果对比基本吻合,能够较好地预测RC框架梁柱子结构在中柱失效后破坏的全过程。通过采用瞬间去柱的加载方式,在验证完成的RC框架梁柱子结构精细化模型基础上进行动力响应分析,并基于能量法进一步研究了结构的动力性能。研究表明:在荷载达到第一峰值荷载之前,在相同位移下采用有限元分析得出的动力抗力要高于能量法分析所得结果,但更接近实际情况。     

竖向不规则基础隔震结构抗连续倒塌机制研究

为了研究竖向不规则基础隔震结构抗连续倒塌性能,文章建立典型的收进式竖向不规则钢筋混凝土基础隔震结构有限元模型,以备用荷载路径法为基础,采用竖向静力非线性Pushdown方法进行了分析,通过对备用荷载路径内力变化分析,研究了剩余结构抗连续倒塌性能。研究表明:除了角柱和角支座外,其他底层框架柱和隔震支座失效后其备用荷载路径均会经历梁机制、机制转换及悬链线机制3个阶段;隔震层较小的侧向约束,导致隔震支座失效后其备用荷载路径的悬链线机制难以充分发挥抗倒塌作用;初始失效位置的不同也会导致剩余结构抗连续倒塌性能的差异,对于结构中位置较为特殊的构件应予以专门设计和分析。     

碳纤维织物增强水泥砂浆板平面内抗剪性能

采用单点加载试验研究了碳纤维织物增强水泥砂浆(carbon textile reinforced mor-tar,CTRM)板的平面内抗剪性能,以碳纤维织物层数、钢纤维掺量两个因素对CTRM复合板力学性能进行研究.试验结果表明:随着织物层数的增加,试件的斜截面开裂荷载、极限荷载以及开裂前刚度和开裂后刚度都得到了明显的提高;提高钢纤维掺量可以有效提高试件的斜截面承载力,提高斜截面开裂荷载和极限荷载,并且可以有效改善碳纤维织物与水泥砂浆的界面性能,减轻织物与水泥砂浆的剥离破坏程度.最后,提出了CTRM板平面内抗剪承载力的计算方法.     

配置预应力钢板箍RC墩柱震损后轴压性能试验

为研究配置预应力钢板箍(prestressed steel jacket,PSJ)RC墩柱遭受地震破坏后的抗倒塌能力,通过对配置PSJ墩柱进行低周往复加载以模拟震损墩柱,进行7个带PSJ墩柱震损试件的轴压性能试验,研究参数包括钢板箍配箍特征值和箍板预应力度。研究结果表明:配置PSJ对震损墩柱的轴压性能影响显著,震损带PSJ墩柱的抗倒塌能力远比震损无PSJ墩柱的大;在轴压试验过程中,震损带PSJ墩柱的破坏集中在试件中部,呈现轴压试件的典型破坏特征;在竖向荷载作用下,PSJ对震损墩柱仍能提供良好的横向约束,使带PSJ墩柱具有较强的抗倒塌能力;配箍特征值越大,带PSJ墩柱的轴压承载力和变形能力越强;箍板预应力度对震损墩柱的轴压承载力影响较小,但震损墩柱的变形能力随着箍板预应力度的提高而降低。     

钢筋混凝土柱抗车辆冲击模拟研究

为研究钢筋混凝土(RC)柱在车辆冲击荷载下的抗冲击性能,采用经过参数优化后的混凝土连续面盖帽模型(CSCM)对RC柱在车辆冲击下的损伤破坏过程进行了全过程模拟分析,并利用已有试验数据对建模方法进行了验证﹒分析结果表明：RC柱在车辆撞击下,冲击接触区易形成塑性铰机构且柱的失效模式为剪切失效;RC柱与车辆碰撞接触时,会产生峰值很高的侧向冲击力,其抗冲击性能由抗剪承载力、惯性效应以及局部变形和破坏程度决定;通过将RC柱动态抗冲击能力与需求分为不同的性能水平,并将损伤水平与之相关联,可以实现在不同车重与车速撞击下,RC柱均能达到设计需要的抗冲击性能水平．     

超高性能混凝土板加固足尺钢筋混凝土梁抗剪性能

为进一步研究超高性能混凝土(ultra-high-performance concrete, UHPC)预制板加固钢筋混凝土(reinforced concrete, RC)梁的抗剪性能,开展了3根足尺RC梁的试验研究,包含1根对比梁和2根UHPC预制板加固梁,关注UHPC板及其内嵌CFRP板条对RC梁抗剪性能的影响。试验结果表明：试验梁均发生受剪破坏,但加固梁的承载力、刚度和延性均明显提高,其中,因内嵌CFRP板条提高了UHPC板的抗裂性能,极限荷载及对应位移分别提高了30.8%和28.5%;螺杆力学锚固发挥了侧向约束作用和销栓作用,在一定程度上提高了UHPC板的贡献。同时,通过建立非线性有限元模型对试验梁进行了数值分析,模拟结果与试验结果吻合度高,表明模型所选的本构关系及相关参数合理,可用于预测UHPC板加固RC梁的全过程受力行为。     

新型PEC柱(强轴)-钢梁(BRS)端板连接组合框架中间层抗震机理数值模拟

以端板预拉对穿螺栓连接的卷边钢板组合截面PEC柱(强轴)-钢梁(削弱截面)组合框架中间层子结构试验试件作为研究对象,利用有限元软件ABAQUS对其进行拟静力循环荷载下抗震机理的数值模拟.基于模拟结果,对比分析试件结构的承载力、抗侧刚度衰减、连接性能、耗能能力、剪力分配、变形模式、节点传力和破坏机构等抗震性能.结果显示:试件具有较大的承载能力、较高的初始抗侧刚度和优越的耗能能力;PEC框架柱平均分担层间水平剪力,层间变形表现为剪切型变形模式;预拉对穿螺栓设置使得连接表现出一定程度的自复位功效,而梁截面削弱进一步改善了连接的转动能力和试件整体耗能延性;试件最终破坏模式为所有梁端削弱截面处形成塑性铰的塑性倒塌机构,且形成对应层间侧移角和连接转角均超过中震层间侧移限值1/50,表明该结构体系具有良好的抗倒塌性能.     

空心板柱结构中柱节点受冲切承载力试验研究

为了研究板厚、肋宽、配筋率对空心板冲切性能的影响,对9个空心板柱节点试件进行了抗冲切试验,得到不同条件下空心板柱结构节点的开裂荷载、极限荷载、板底位移以及钢筋和混凝土的应变数据.采用数据对比和理论分析的方法,研究不同板厚、孔径、肋宽和配筋率对冲切承载力的影响.试验结果表明:空心板柱结构节点的冲切破坏形式为脆性破坏;初始裂缝发生在顺管向加载柱板底外边缘和板底边之间;顺管向和垂直管向的冲切角度分别为50°～60°和30°～45°,即顺管向的冲切角大于垂直管向的冲切角;增大肋宽、板厚和板底配筋率可以提高节点的抗冲切承载力.