核电站双钢板混凝土剪力墙抗剪强度研究

以核电站屏蔽厂房剪力墙为原型,对含栓钉和加劲肋的双钢板混凝土组合剪力墙进行低周往复加载抗剪试验研究.试件包含3个1︰4缩尺模型,变化参数为栓钉间距与加劲肋,分析了试件的破坏特征、承载力以及耗能情况.试验研究发现:组合墙体整体受力性能良好,具有较强的抗剪性能.通过设置加劲肋,能有效提高墙体承载能力、刚度和延性.在试验基础上进行了有限元数值模拟与参数研究,研究了混凝土强度、钢板厚度、轴压力和加劲肋设置对抗剪强度的影响程度,并初步建立了核电站双钢板剪力墙抗剪强度计算公式,为核电安全壳设计理论的建立打下了基础.     

钢管束混凝土组合墙-梁翼缘加强型节点抗震性能试验

对钢管束混凝土组合墙-梁刚接节点抗震性能进行研究,设计1个肋板型节点和3个翼缘加强型端板节点试件,进行低周反复荷载试验.考察翼缘与墙体是否焊接对肋板型节点的影响和翼缘补强及端板厚度对端板型节点的影响,研究节点的破坏形态、极限承载力、滞回性能、延性、耗能能力等.研究结果表明,肋板型节点和端板型节点都展现了很好的承载能力和抗震性能;肋板型节点因翼缘与墙体未进行焊接,虽延性有所提高但降低了其承载力,削弱了其抗震性能;端板型节点的承载力和抗震性能随着端板厚度的增加而增强,端板厚度对节点有较大影响;端板型节点在梁翼缘增加了贴板后,对极限承载力、延性、刚度等均有一定提高,但耗能能力有微小下降,翼缘加强后在梁翼缘可以有效地形成塑性铰,达到"强节点,弱构件"的抗震设计要求.     

薄壁带肋方型截面钢桥墩抗震性能的拟静力试验研究

制作5根薄壁带肋方型截面钢桥墩试件,采用MTS伺服加载系统进行此类试件的拟静力试验,研究不同横向加劲肋间距和混凝土填充率对薄壁带肋方型截面钢桥墩抗震性能的影响.通过对试件破坏过程、荷载位移滞回曲线和骨架曲线等试验结果的分析得到:随着底部塑性铰区域横向加劲肋间距的减小,试验采用的钢桥墩试件的承载力和刚度有所提高;其它相同条件下,随着混凝土填充率的增加,管内混凝土对外围薄壁钢管发生局部屈曲的约束作用逐渐增大,桥墩的水平承载力、耗能能力、结构刚度、极限位移和位移延性系数等抗震性能指标也都随之提高.     

加劲型方钢管混凝土柱双向偏压力学性能研究

目的研究加劲型方钢管混凝土柱在双向偏心荷载作用下的力学性能,为实际工程的应用与相关试验研究提供理论依据.方法在有限元验证的基础上,研究加劲肋厚度、偏心距、偏心角以及长细比的变化对于试件承载力、抗弯刚度、延性的影响.结果在双向偏心荷载作用下,试件腔体内有加劲型与无加劲肋的钢管混凝土柱均发生挠曲变形;随着加劲肋厚度的增加,承载力逐渐提高,但提高幅度逐渐逐渐减小,且延性逐渐降低;随着偏心距的增大,试件承载力及刚度大幅度降低;改变偏心角对于承载力、刚度及延性几乎无影响;增加长细比使得试件由强度破坏逐渐变为失稳破坏,承载力与刚度均下降,但延性增加.结论加劲型钢管混凝土柱在双向偏心荷载作用下具有足够的安全储备,延性满足抗震要求.     

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.     

带楼板双槽钢组合截面构件抗震性能试验研究

为研究带钢筋混凝土(RC)楼板双槽钢组合截面构件的抗震性能,对4个带RC楼板试件进行了常轴力和往复弯曲共同作用下的拟静力试验,分析了填板间距、有无加劲肋和腹板高厚比等参数对试件抗震性能的影响.结果 表明:各试件的滞回曲线较为饱满,具有良好的耗能能力和延性;减小填板间距,对试件的承载力和刚度影响较小,但提高了试件的延性和耗能能力;试件SJ3的峰值荷载和初始刚度比试件SJ1的分别提高了28.42％和22.70％,说明在试件的塑性铰区设置加劲肋可提高其承载力和刚度;试件SJ4的峰值荷载、延性系数、初始刚度和累计耗能量比试件SJ1的分别提高了33.88％、20.70％、27.40％和12.84％,说明减小腹板高厚比,可显著改善试件的抗震性能.     

内藏分块钢板组合剪力墙抗震性能试验

设计了1个连排型钢混凝土柱组合剪力墙试件和1个连排型钢混凝土柱-分块钢板组合剪力墙试件,进行了低周反复荷载试验研究.分析各试件的破坏特征、承载力、滞回性能、刚度衰减过程、延性和耗能能力等抗震性能.试验结果分析表明,连排型钢混凝土柱组合剪力墙混凝土墙体内加设分块钢板后,抗震性能显著提高.建立了连排型钢混凝土柱-分块钢板组合剪力墙的刚度和承载力计算公式,计算结果与试验结果吻合较好.     

型钢混凝土板柱节点抗冲切性能试验研究

为研究型钢混凝土板柱节点的抗冲切性能,考虑型钢布钢形式、板纵筋配筋率、混凝土强度、板厚及型钢含钢率等参数变化,设计制作了12个1/5缩尺试件.通过竖向单调加载试验,研究试件的破坏过程及破坏模式,分析荷载-挠度曲线、极限抗冲切承载力、延性系数及耗能能力.结果表明,型钢混凝土板柱节点具有明显的延性破坏特征,其极限抗冲切承载力、延性性能及耗能能力普遍优于钢筋混凝土试件.并且随着型钢布置数量、板纵筋配钢率、混凝土强度、板厚及型钢含钢率的增加,节点的抗冲切承载力均能得到一定程度的提升.此外,借鉴现有规范推导出了型钢混凝土板柱节点的极限抗冲切承载力计算公式,计算值与试验值吻合良好.     

基于ADINA的焊接箍筋钢板连梁抗震性能研究

为了利用有限元软件ADINA建立了焊接箍筋钢板—混凝土组合连梁数值计算模型,分别对嵌有8 mm,10 mm和12 mm钢板厚度的钢筋混凝土—钢板组合连梁的抗震性能进行计算分析。结果表明了连梁内的钢板厚度即含钢率对钢板—混凝土连梁的抗震性能具有显著的影响。连梁的抗震性能随着钢板含钢率的增大而改善。如果钢板厚度过小会导致连梁在地震时的延性和耗能性能不足;但若厚度过大会造成增大成本及施工难度增大等问题。为此,需要一个相对理想厚度的钢板,使钢板—混凝土连梁的抗震性能达到最优。     

端部设肋方钢管混凝土柱抗震构造措施及塑性铰

为深入分析端部带肋方钢管混凝土柱的抗震构造措施及柱端部塑性铰形成机制,通过建立三维实体有限元模型并与试验结果验证,有限元结果与试验结果符合较好,在此基础之上进一步建立30个足尺模型,分析轴压比、含肋率以及加劲肋高度等参数对柱的承载力、延性、塑性耗能的影响,提出了不同轴压比下柱的合理含肋率和加劲肋高度等抗震构造措施以及塑性铰判定方法。结果表明：(1)当含肋率增大,柱的承载力、延性、总塑性耗能值显著提高,加劲肋的塑性耗能占比增大而混凝土的塑性耗能占比减小,对钢管影响较小;(2)当轴压比为0.2时,柱的承载力下降不明显,延性较好,故可不布置加劲肋,轴压比为0.5、0.8时,合理含肋率分别为0.2、0.4,加劲肋高度分别为1 000、1 500 mm;(3)当钢管纵向受压应变达到4倍屈服应变时,柱端出现塑性铰,进一步提出了考虑轴压比和含肋率的塑性铰长度公式,公式计算结果与有限元结果离散性较小。     

工字形截面钢板组合剪力墙抗震性能试验

为研究工字形截面钢管混凝土边框钢板组合剪力墙的抗震性能,进行了3个试件在轴向压力和水平往复荷载作用下的低周反复荷载试验,分析了腹板墙体内藏单钢板、内藏单钢板及钢筋暗撑、外包双钢板等不同构造对其抗震性能的影响.试验研究表明:设置钢筋暗撑可提高工字形截面钢管混凝土边框内藏钢板组合剪力墙的承载力、变形和耗能能力,但用钢量相对较大;将内藏钢板及分布钢筋等含钢率转换为外包双钢板后,其承载力、刚度有所降低,但变形能力有较大增强;工字形截面钢管混凝土边框钢板组合剪力墙具有良好的屈服机制和多道抗震防线,适用于高层及超高层建筑抗震设计.     

端部设肋方钢管混凝土框架柱抗震性能分析

提出了一种端部设肋方钢管混凝土框架柱,采取在柱端部区域设置纵向加劲肋的方式避免端部过早地发生局部屈曲,以提高其承载力,改善延性和抗震性能.采用通用非线性有限元软件MSC.Marc建立壳-实体精细有限元分析模型对已有试验进行了非线性有限元分析,有限元分析结果与试验结果吻合良好.在验证了有限元模型合理性的基础上,分析了不同参数条件下端部设肋方钢管混凝土框架柱的力学性能.研究表明,端部加劲肋能够延缓钢管壁的鼓曲,提高柱的承载力,显著改善柱的延性和抗震性能.端部加劲肋的设置长度以柱的1~2倍边长为宜,高度和厚度应满足一定的构造要求,可以通过增大加劲肋的厚度或增加每边加劲肋的设置数量来提高柱的承载力,且后者效果更好.     

方钢管混凝土柱与工字钢梁竖向加劲式节点拟静力试验研究

为了解方钢管混凝土柱-工字钢梁竖向加劲肋式节点的抗震性能,对两个方钢管混凝土柱-工字钢梁竖向加劲肋式节点试件进行了拟静力加载试验,研究了节点在反复循环荷载作用下的滞回性能、耗能能力、延性、应力分布和传力机制.试验结果表明,节点具有足够的承载力以及较好的延性和耗能能力,竖向加劲肋式节点的梁端弯矩大部分通过竖向加劲肋传递给柱钢管腹板和核心混凝土,另一部分梁端弯矩由梁端翼缘直接传递给柱钢管翼缘和核心混凝土.节点破坏模式为靠近竖向加劲肋端部的梁翼缘出现严重的局部屈曲,梁翼缘变截面最窄处形成塑性铰,而柱钢管、竖向加劲肋、梁端部均在弹性范围内工作,很好地实现了强柱弱梁、强节点弱构件的抗震原则.     

圆端形钢管混凝土轴压短柱的机理分析

基于有限元软件ABAQUS对圆端形钢管混凝土轴压短柱进行分析.分析表明:圆端形钢管对核心混凝土的约束效果介于圆钢管和矩形钢管之间;钢管对核心混凝土的约束作用主要分布于圆弧段;圆端形钢管混凝土柱的承载力、峰值应变和延性均介于圆钢管混凝土柱和矩形钢管混凝土柱之间;圆端形钢管混凝土构件承载力和延性随着钢管强度、含钢率、加劲肋厚度和加劲肋数量的提高而提高;随着混凝土强度的提高,其承载力提高但延性下降.     

竖向地震作用下PSRC框架梁延性性能及有限元分析

通过1榀梁柱均含型钢的预应力型钢混凝土框架竖向低周反复荷载试验,研究预应力型钢混凝土(PSRC)框架梁在竖向地震作用下的破坏形态、滞回特征、延性性能及耗能能力.结果表明:PSRC框架梁发生"三铰"的梁铰破坏机制,滞回曲线饱满,具有良好的延性和抗震耗能能力.利用ABAQUS软件对试验试件进行了有限元模拟,计算结果与试验结果吻合较好;在此基础上对该结构进行参数分析,研究混凝土强度、含钢率、预应力强度比及换算配筋率对P-Δ骨架曲线和延性性能的影响.结果表明:增大混凝土强度、预应力强度比、换算配筋率,框架梁承载力增加,但延性降低;随着含钢率的增加,框架梁承载力及延性均增大.通过位移延性系数分析,本文建议含钢率范围为4%~8%,预应力强度比λ不宜大于0.6,换算配筋率不宜大于3.6%.提出竖向地震作用下位移延性系数的计算方法,可供工程设计时参考.     

PEC柱型钢梁端板连接框架抗震性能研究

为了研究焊接H型钢部分包裹混凝土柱-型钢梁端板连接框架骨架曲线、延性、耗能能力等抗震性能,设计3榀框架试件在低周往复荷载作用下进行试验。试件参数是端板厚度和柱翼缘厚度。通过试验,研究讨论了改变端板厚度和柱翼缘厚度对框架抗震性能的影响:分析了试件的骨架曲线、延性、耗能能力抗震性能指标。试验结果表明:柱翼缘厚度从12 mm增加到16 mm,框架节点初始刚度增加39.95%,端板厚度从12 mm增加到20 mm,初始刚度增幅11.76%;增加端板厚和柱翼缘厚可提高框架初始刚度;3榀框架试件的延性系数在4.41~5.38之间,说明PEC柱与型钢梁端板连接框架具有良好的抗震性能;增加端板厚度和柱翼缘厚度可以增加框架结构塑性性能。     

低剪跨比带约束拉杆双钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

为了研究低剪跨比带约束拉杆的双钢板-混凝土组合剪力墙的抗震性能,对6个带约束拉杆的双钢板-混凝土组合剪力墙试件进行了滞回加载试验,研究了低剪跨比情况下包含不同参数的组合剪力墙的破坏模式、变形能力及耗能能力,得到了试件的滞回曲线、骨架曲线、承载力、位移延性系数、刚度退化曲线以及累计耗能曲线.然后,采用Open Sees程序对带约束拉杆的双钢板-混凝土组合剪力墙试件和普通钢筋混凝土剪力墙分别进行了数值模拟分析.研究结果表明:在低剪跨比情况下,带约束拉杆的双钢板-混凝土组合剪力墙的抗震性能良好;减小约束拉杆间距和端部增设型钢构件均可提高试件的承载力并改善其延性;与普通钢筋混凝土剪力墙相比,组合剪力墙的承载力和耗能能力显著提高.     

组合空腹板架结构中方形钢管剪力键拟静力试验研究

剪力键是连接组合空腹板架上层混凝土板与下层交叉钢肋的竖向构件,其作用是保证混凝土板和交叉钢肋共同工作、协同受力,是结构中的关键构件。通过MST液压伺服加载系统对三个具有相同外形尺寸,而钢管中布置不同形式加劲板的方形钢管剪力键件进行了水平低频反复荷载下的拟静力试验,研究了钢管剪力键的破坏性态、滞回特性、位移延性、耗能能力以及构件的强度和刚度退化等抗震性能指标。研究表明,设置加劲板可以提高钢管剪力键的承载能力和抗侧移刚度,改善构件的应力集中现象,同时加劲板的设置也改变了构件的延性和耗能能力。     

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.     

加劲肋加强大尺寸焊接方管K型节点滞回性能分析

目的研究加劲肋加强节点各尺寸参数对节点极限承载力的影响,评价加劲肋加固后大尺寸焊接方管K型节点的抗震性能.方法在试验与有限元分析对比的基础上对节点进行拟静力滞回分析,研究在加劲肋开洞直径R、加劲肋厚度tw、支管间隙a、主支管夹角θ不同情况下的承载力、延性系数、滞回环形状、能量耗散系数E,来评价这种节点的抗震耗能能力.结果节点的滞回面积、延性系数和能量耗散系数等数据表明:参数θ对能量耗散系数E影响最大,支管间隙α为零时对抗震最不利,加劲肋加强大尺寸方管K节点比无加劲肋节点延性系数高36%,极限承载力提高28%,有加劲肋加强的节点滞回曲线饱满,具有更好的抗震性能.结论加劲肋不仅能大幅提高节点极限承载力,而且可以大大改善节点抗震性能。