现浇与预制再生混凝土框架结构抗震性能对比分析

分别对1/4缩尺且平立面相同的现浇和预制再生混凝土框架结构模型进行了振动台试验,对比研究了2个再生混凝土框架的自振频率、楼层剪力、楼层位移、层间位移等动力反应以及刚度退化、延性等抗震性能.对比分析表明,在弹性和弹塑性阶段前期,随着台面输入加速度峰值的增加,2个模型均呈现自振频率下降、楼层剪力和位移反应逐渐增大的趋势,且动力反应变化趋势和抗震性能差别不大;在弹塑性阶段后期,预制框架后浇节点破坏程度较明显,结构承载力低于现浇框架结构,且刚度退化更为迅速,层间位移较现浇框架结构明显偏大.预制再生混凝土框架抗震能力总体略差于现浇框架,但施工方式的不同对结构延性系数影响不明显.     

再生混凝土框架结构模型振动台试验

介绍了再生粗骨料取代率为100%的再生混凝土框架模型的振动台试验.对框架模型的自振频率、结构等效刚度、结构阻尼比、结构振型、加速度反应、位移反应进行了研究.分析表明,随着地震强度的增加,结构出现一定程度的破坏后,模型抗侧移刚度退化、自振频率随之下降、结构的阻尼比逐渐增大、加速度放大系数呈逐渐降低的趋势;采用层间变形作为评估指标,对再生混凝土框架的抗震能力进行了评估.经过多次地震试验后,尽管再生混凝土框架的破坏较为严重,但在1.170g地震试验后仍然没有倒塌,表明再生混凝土框架结构具有良好的抗震能力.     

预制混凝土剪力墙结构振动台试验研究

为了研究预制混凝土剪力墙(PCSW)结构的抗震性能,在实验室中建成两个1/4缩尺模型,分别为PCSW结构模型和现浇混凝土剪力墙(CCSW)结构模型.首先介绍了新型装配式剪力墙水平接缝连接技术,然后利用振动台试验对比研究了PCSW结构和CCSW结构动力性能和地震响应.试验结果表明:新型装配式剪力墙水平接缝连接可靠,能够满足罕遇地震下的连接要求.在地震波加载过程中,PCSW结构具有与CCSW结构相似的破坏过程和破坏形态.随着地震波加速度峰值的不断加大,结构损伤的不断累积,PCSW结构和CCSW结构的频率均呈下降趋势,阻尼比均呈增大趋势;顶点的绝对加速度包络值、剪重比、层间位移包络值呈非线性增大趋势.PCSW结构和CCSW结构具有相近的加速度分布、层间位移分布、层间剪力分布、剪重比分布.     

近断层地震下层间隔震结构楼层反应谱

近断层地震动富含长周期、大峰值的速度脉冲的特性,而目前对近断层地震动作用下非结构构件动力响应的研究较少.本文对一个5层钢框架结构进行非隔震与层间隔震振动台试验和ABAQUS有限元模拟,研究表明:(1)结构设置隔震层,能明显降低屋面楼层加速度反应β_(ac)谱谱值,谱值随着隔震层的升高而增大;同时增大了屋面楼层位移反应β_d谱谱值,随着隔震层设置位置的升高,谱值大幅度减小.(2)与抗震和隔震结构的自振周期有相近脉冲周期的地震波能明显增大屋面楼层位移反应β_d谱和屋面楼层加速度反应β_(ac)谱谱值;非隔震与隔震结构屋面楼层加速度反应β_(ac)谱和楼层位移反应β_d谱主要峰值周期与主体结构基本自振周期接近.(3)近断层地震波与结构周期比值越近,断层距越小,有脉冲作用,屋面楼层加速度反应β_(ac)谱和楼层位移反应β_d谱谱值越大.     

柔性节点预制混凝土结构的动力反应

采用端部带转动弹簧的梁单元力学模型,对柔性节点预制混凝土框架结构的动力学特性及其在地震作用下的动力反应规律进行了系统研究.结果表明:结构自振频率随着节点相对刚度比的增加不断增大,当节点相对刚度比在0.1～10之间变化时,结构自振频率的变化十分明显.结构峰值位移反应随着节点相对刚度比的增加呈总体下降趋势,但下降趋势和程度受输入地震波能量分布特征的影响,并可能局部增大.随着节点相对刚度比的增加,结构在地震作用下的峰值加速度反应受输入地震波能量分布特征的控制,分布规律非常复杂.在工程中,应根据结构可能遭受的地震作用的能量分布特征,通过结构动力分析,确定节点的最优相对刚度比,以减小结构的动力反应.     

软钢阻尼器加固震损再生混凝土框架振动台试验

对震损8层再生混凝土框架模型采用环氧树脂注胶并增设软钢耗能装置,通过振动台试验研究了震损框架加固后的地震响应以及软钢阻尼器的减震效果.基于试验结果对试验模型的震损特征、动力特性、加速度及位移响应进行分析,探讨了软钢阻尼器对主体框架的刚度及耗能贡献.试验结果表明:在强震激励下软钢阻尼器的滞回耗能效应能减小层间刚度退化,同时加速度响应能得到有效控制.软钢阻尼器沿楼层的屈服次序从中部楼层开始,逐渐向上部及底部楼层发展,中部楼层的软钢阻尼器变形增长较快,耗能较大.     

竹质框架模型动力试验的数值仿真研究

为了确保进一步研究设置耗能减振装置结构仿真分析的可靠性,首先借助于小型振动台,对无耗能减振装置的三层竹质框架模型进行了振动台试验,测试了实际模型的自振频率和不同测点加速度时程数据。其次利用有限元计算软件MIDAS/Gen建立竹质框架数值模型,分别通过调整数值模型竹材的弹性模量和阻尼比,使数值模型与实际模型的自振频率和加速度时程数据最大值相等的方式进行数值仿真研究。仿真研究得到的数值模型与实际模型的加速度时程曲线吻合良好,并证实了结构的阻尼比取值随地震波振动强度的增大而增大的结论。     

钢纤维预应力混凝土扁梁框架抗震性能试验研究

通过拟静力、拟动力试验研究钢纤维无粘结预应力混凝土扁梁框架结构抗震性能．研究表明,钢纤维 可以有效提高预应力混凝土扁梁框架的开裂荷载、屈服荷载和极限荷载,显著提高其在剧烈地震运动作用 下的刚度、延性和耗能能力,降低结构损伤,钢纤维可以部分替代节点内箍筋来抵抗剪力．动力荷载作用 下,钢纤维扁梁框架的最大位移反应和阻尼比均比普通混凝土扁梁框架要大,而钢纤维对无粘结预应力扁 梁框架的自振频率和动力放大系数的变化影响不大．     

土体-框架结构振动台模型实验研究

在进行土体-框架结构的振动台模型实验中,测出了模型体系的加速度、位移和应变反应.首先分析了实验各阶段系统的自振频率及阻尼比的变化情况,然后着重比较了各工况下框架结构的加速度、层间位移和应变反应规律,并与刚性地基实验进行了对比.实验结果表明,相对于仅有水平激振,竖向激振的参与可使结构的反应增加,且位移、应变反应的增量要大于加速度反应的增量;桩体应变要小于框架上的应变;基础上的加速度反应要大于土表反应.土-结构相互作用下的测试结果普遍要大于刚性地基情况下的结果,并且加速度峰值、层间位移峰值沿楼层的变化趋势也不相同,基于刚性地基假定下的计算结果可能偏于不安全,对于结构的抗震设计考虑土-结构相互作用的影响很有必要.     

柱端铰型受控摇摆式RC框架节点刚度取值研究

柱端铰型受控摇摆式钢筋混凝土框架(CR-RCFC)是一种新型可恢复功能结构.首先介绍CR-RCFC结构节点构造形式,以及常规框架结构、CR-RCFC结构的ABAQUS有限元模型,并对比振动台试验结果验证CR-RCFC有限元建模的合理性.利用基于站台和地震信息的地震动记录选取方法选取10条地震动曲线,输入到CR-RCFC有限元模型中,模拟不同节点刚度比下结构的自振频率和动力时程响应.最后定义层间位移放大系数α和基底减震系数β,并选取层间位移响应和基底剪力响应作为最优抗侧刚度的控制参数.对CRRCFC结构进行弹塑性时程分析,比较结构在不同地震动作用下的结构层间位移和基底剪力响应,分析节点刚度对层间位移放大系数α和基底减震系数β的影响,求得满足抗震设计要求的节点相对刚度比取值范围.     

再生混凝土材料及简支板阻尼性能

采用悬挂、悬臂和简支试验法,研究了再生粗骨料取代率、添加高分子阻尼材料、边界条件以及损伤程度对再生混凝土材料及再生混凝土简支板阻尼性能的影响。研究表明,对于再生混凝土的材料阻尼性能,随着再生粗骨料取代率的增加,再生混凝土的阻尼比呈现增大趋势,再生粗骨料取代率为100%的再生混凝土阻尼比比普通混凝土高30%以上;添加橡胶颗粒能明显提高再生混凝土材料和板在弹性阶段内的阻尼;而添加聚丙烯纤维对弹性阶段的再生混凝土材料阻尼比没有明显影响。对于再生混凝土板,其阻尼比随损伤程度的增加先增大后减小。通过对加载过程中裂缝发展规律的研究,发现再生混凝土板的开裂行为与阻尼测试结果存在相关性,表明因裂缝而产生的界面摩擦阻尼是影响再生混凝土板阻尼的重要因素。     

再生骨料混凝土梁的阻尼性能及其机理分析

混凝土构件的阻尼性能与其混凝土骨料组分的特性密切相关.以不同再生骨料取代天然砂石,采用悬挂梁自由振动衰减法测试再生骨料混凝土梁弹性阶段一阶阻尼比,并探讨其与混凝土强度、弹性模量间的关系;通过氮气吸附法和扫描电镜测试再生骨料混凝土的孔隙结构与界面特征,分析其阻尼机理.结合文献数据的对比分析表明:相比于天然骨料混凝土梁,再生骨料混凝土梁的阻尼比显著增大,阻尼比随混凝土强度、弹性模量的减小而增大,骨料特性尤其是骨料表面改性对混凝土阻尼性能影响显著.再生骨料取代天然砂石,增大了混凝土的总孔体积、平均孔径,增加了薄弱界面过渡区,界面过渡区的滑移摩擦及孔隙的柔性缓冲作用,是再生骨料混凝土梁阻尼增加的主要因素.     

现浇再生混凝土框架模型结构地震损伤评估

基于完成的6层现浇再生混凝土(RAC)空间框架结构模型模拟地震试验,提出了再生混凝土框架结构地震破坏等级7级划分标准,明确了基于结构极限状态的抗震性能水平.采用变形和能量线性组合的双重破坏准则对再生混凝土框架结构进行抗震能力评估.结果表明:基于变形和能量线性组合的双参数地震损伤模型,能够很好地评估地震作用下再生混凝土框架结构的损伤发展过程,为基于性能的再生混凝土框架结构抗震优化设计提供了依据.     

基于可靠度的再生混凝土梁最小配筋率研究

为考察再生混凝土强度变异性对再生混凝土梁最小配筋率的影响,以普通混凝土梁最小配筋率为参照,保持规范目标可靠指标不变,分析了再生混凝土梁受弯时的最小配筋率和受剪时的最小配箍率,并将结果与普通混凝土梁进行了对比.分析结果表明,再生混凝土梁受弯时,由于钢筋的存在,再生混凝土强度的变异性对其受弯承载力变异性的影响较小,再生混凝土梁的最小配筋率提高很小.对于再生混凝土梁受剪,当再生混凝土强度变异系数为0.2时,C30再生混凝土梁的最小配箍率为0.17%,相比较普通混凝土梁约增加32.0%.通过合理增加配筋可以保证再生混凝土梁的受弯、受剪可靠指标与普通混凝土梁一致.     

再生混凝土框架节点抗震性能研究

完成了3种不同再生粗骨料取代率再生混凝土框架边节点，在恒定竖向轴压荷载和水平低周反复荷载作用下的抗震性能试验研究．通过不同再生粗骨料取代率下的节点抗震性能对比分析，研究了再生混凝土节点在模拟地震作用下的破坏形态、滞回特性、延性等问题．研究表明，再生混凝土节点的破坏过程与普通混凝土相类似，虽然再生混凝土节点的抗震性能略低于普通混凝土，但再生混凝土节点的延性等抗震性能仍满足相应抗震设防要求，说明再生混凝土可用于有抗震设防要求的框架节点中．再生混凝土框架节点的水平抗剪承载力可直接采用现行混凝土结构设计规范中节点抗剪承载力计算公式计算．最后，提出了加强抗震构造要求的设计建议．     

低周反复荷载下再生混凝土框架边节点受力性能试验研究

文章对再生混凝土框架边节点的受力性能进行了研究,通过2榀边节点试件在低周反复荷载下的试验,了解节点的破坏过程、承载能力、滞回曲线、耗能性能和延性指标,分析节点核心区剪切破坏和梁端弯曲破坏2种破坏模式对构件承载能力和延性性能的影响。研究表明,再生混凝土框架边节点构件发生梁端弯曲破坏时,纵向钢筋屈服,截面充分转动,滞回曲线丰满,具有良好的耗能能力,可满足抗震性能要求。     

地震作用下RC框架结构位移反应的近似计算

假定钢筋混凝土框架结构为理想剪切型和弯曲型结构的组合,采用一般形式的等效静力荷载分布模式推导了框架的弹性侧向位移分布模式,并讨论了弯剪强度比率、荷载分布模式对位移反应的影响;通过假定结构的第一振型矢量模式,应用位移反应谱提出了计算地震弹性位移反应的方法,并分析了楼层位移和层间位移角沿高度的变化规律;采用弹塑性位移增大系数增大弹性位移的方法估算了最大弹塑性层间位移,并用数值算例验证了简单估算方法的有效性.     

含砖粒再生混凝土悬臂梁阻尼性能试验与分析

采用悬臂梁自由振动衰减法研究含砖粒再生粗骨料取代率、水胶比、粉煤灰掺量和试件尺寸对含砖粒再生混凝土弹性阶段阻尼性能的影响规律.结果表明:含砖粒再生混凝土阻尼比随含砖粒再生粗骨料取代率的增加而增加,当含砖粒再生粗骨料取代率为100％时,阻尼比随水胶比和粉煤灰掺量的增加而增加;含砖粒再生混凝土较普通混凝土对振动加速度响应衰减更为敏感;试件尺寸对含砖粒再生混凝土阻尼比的影响较小.建立了含砖粒再生混凝土阻尼比与抗压强度的关系计算式.随着取代率的增加,试件超声波波速逐渐降低,且超声波波速与阻尼比相关性较好.最后,给出了考虑含砖粒再生粗骨料取代率的再生混凝土阻尼比与超声波波速的回归方程.     

性能增强再生混凝土框架中节点抗震性能试验

为提高再生混凝土框架结构中节点的抗震性能,利用微硅粉和混杂纤维对再生混凝土进行性能增强,对4根相同轴压比、配筋率和再生骨料取代率条件下,不同微硅粉和混杂纤维掺量的框架柱中节点进行低周反复荷载下的抗震性能试验,对比研究普通再生混凝土与性能增强再生混凝土的破坏形态、滞回特性、延性性能、耗能特性以及变形特点等问题.试验结果表明:性能增强再生混凝土节点破坏过程均经历了初裂、通裂、极限和破坏四个特征阶段;在破坏形态、滞回曲线、延性性能、节点变形及耗能特性方面,性能增强再生混凝土均优于普通再生混凝土,尤其在破坏形态和延性方面表现突出;微硅粉和混杂纤维含量的提高,性能增强效果有下降趋势;经微硅粉和混杂纤维性能增强再生混凝土节点抗震性能明显提高,可在有抗震设防要求地区的结构中使用.