自复位摇摆墙结构残余变形分析与计算方法

为研究斜拉索自复位摇摆墙结构的抗震性能及残余变形响应规律,首先,基于抗震设计规范设计不同高度的自复位摇摆墙结构,并通过选择相应的地震波集合对其进行弹塑性时程分析,分析结构的位移和残余位移响应规律;其次,在研究抗震性能的基础上,进一步统计研究结构最大残余层间变形与最大层间变形之间的关系,并建立基于最大层间变形集中系数(DCF)的层间残余变形计算方法与计算公式;最后,通过算例进行分析,验证残余变形计算方法用于自复位摇摆墙结构残余变形分析与计算的合理性和可行性.     

预应力胶合木梁柱节点的抗侧力性能研究

本文对一种安装预应力钢绞线的新型重型胶合木梁柱节点的抗侧力性能进行了研究,该节点通过对钢绞线施加预应力产生自复位能力,并设计一种特制"钢帽"作为耗能件,安装于梁端。为探究该试件性能,采用单调加载和低周往复加载的方式,得到试件的承载力、耗能性能、破坏模式和抗侧性能等。结果表明:节点具有良好的变形能力,加载过程中,特制"钢帽"作为主要耗能件,提供较好的耗能能力,钢绞线在加载全程均处于弹性状态。该设计达到设计目标,试件耗能及自复位性能良好。     

安装有自复位耗能摇摆柱的RC框架动力弹塑性分析

根据Roh提出的摇摆柱具有耗能能力较小且框架中附加对角阻尼器可能会影响建筑使用功能的特点,提出在摇摆柱的上下端安装一种自复位及耗能于一体的小型隅撑,构成自复位耗能摇摆柱,并将其应用于传统框架中构成一种新型的自复位框架结构.利用有限元软件OpenSees分别对建立的5个钢筋混凝土单榀框架模型在多遇、设防、罕遇地震作用下进行弹塑性动力时程分析计算.分析结果表明,带有自复位耗能摇摆柱的RC框架的层间加速度及残余位移与传统框架相比,明显减小了;罕遇地震下层位移及层间位移角略小于传统框架.     

自复位耗能摇摆柱在不同参数下的滞回性能分析

目的研究参数变化对自复位耗能摇摆柱滞回性能的影响规律,为结构设计提供参考.方法利用Open Sees有限元软件对自复位耗能摇摆柱,在5%和15%轴压比、不同自复位耗能支撑长度Ls、第一刚度K1、第二刚度K2、摩擦力F、预拉力P0及其角度γ和摇摆柱截面尺寸d下的滞回性能进行研究.结果角度γ变化对自复位耗能摇摆柱滞回性能影响显著,15%轴压比、20°~40°时可充分发挥其性能;除K1变化对其耗能无显著影响外,其余参数增大均使耗能有所增加;除d的增大使其自复位性能显著下降外,其余参数变化对自复位性能均无显著影响.结论各参数变化对自复位耗能摇摆柱滞回性能影响迥异、具有显著规律性,可为结构设计提供参考.     

钢绞线网片-聚合物砂浆加固空间框架节点试验

提出了采用新技术高强钢绞线网片聚合物砂浆加固技术提高钢筋混凝土空间框架节点抗震性能的方法,并通过3个带有直交梁和楼板的空间框架节点试件的低周反复加载试验对该加固方法进行了检验.试验结果表明:加固能够有效地提高节点的极限受剪承载力22%左右,改变节点的破坏模式为梁端延性破坏,提高节点的延性系数到4以上,改善节点的承载力退化和刚度退化,提高节点的能量耗散能力,从而显著改善了梁柱节点的抗震性能.根据试验研究结果提出了该技术加固梁柱节点的设计和施工时的建议.     

铰接钢框架自复位耗能支撑子结构抗震性能试验研究

为了研究安装自复位耗能装置的铰接钢框架支撑结构的抗震性能,设计制作了一榀1:2缩尺的两层单跨平面铰接钢框架自复位耗能支撑子结构.通过低周反复加载试验,对其屈服荷载、延性、耗能及复位性能等抗震性能进行了研究.结果表明,随着加载幅值的增大,子结构耗能和变形回复率均逐渐增大.该子结构的自复位耗能装置可充分发挥其耗能和自复位作...     

矩形脉冲激励下自复位墙的摇摆响应

为了提高自复位墙在强震作用下的抗震性能,对其在矩形脉冲激励下的动力摇摆响应进行了研究.在假定墙体刚性和墙体-地基无滑移的基础上,建立了自复位墙的摇摆动力分析方程.引入小倾角假定对动力方程进行适当简化,并考虑墙体在摇摆过程中与基础碰撞的能量损失,通过理论推导得到了自复位墙摇摆响应的解析解.针对一个自复位墙算例,采用该方法进行动力摇摆分析,并与增量数值求解的结果进行对比验证.此外,基于动力方程中的恢复系数,给出了自复位墙等效黏滞阻尼的计算公式,研究了不同墙底基础碰撞界面材料特性对自复位墙摇摆响应的影响.结果表明:解析解能够反映墙体在矩形脉冲激励下的动力摇摆响应;自复位墙的等效黏滞阻尼随着恢复系数的增加而降低,二者基本成线性关系;墙体在摇摆过程中等效黏滞阻尼随着周期的增加而增大.     

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.     

钢绞线网-聚合物砂浆加固钢筋混凝土柱的正截面承载力研究

对高强钢绞线网-聚合物砂浆加固钢筋混凝土柱进行大偏压和小偏压的试验研究与理论分析.考虑不同的混凝土强度等级、偏心距和钢绞线含量等设计参数,对比分析了各种因素影响下18根钢筋混凝土柱的破坏形态、承载力和变形性能等.在此基础上,归纳提出高强钢绞线网-聚合物砂浆加固钢筋混凝土柱的承载力计算公式,计算值与实验值吻合良好.     

消能摇摆钢桁架框架结构抗震性能

为研究消能摇摆钢桁架-框架结构的抗震性能,使用OpenSees有限元软件对框架结构、支撑-框架结构、摇摆钢桁架-框架结构、消能摇摆钢桁架-框架结构进行模态分析、静力弹塑性分析和动力弹塑性分析,讨论了4种结构的刚度特征、动力响应及损伤分布.此外,建立4种具有不同柱脚形式和阻尼器类型的对比结构,用以研究柱脚形式和阻尼器类型对于结构抗震性能的影响.研究表明,消能摇摆钢桁架-框架结构具有良好的抗震性能;位移型阻尼器能够提高结构刚度和承载力、减震性能更优越,速度型阻尼器可以降低地震作用;底层框架柱脚采用铰接,可以降低地震作用,并减小底层框架柱的塑性损伤.     

双重耗能智能框架摇摆墙结构地震响应对比分析

针对框架剪力墙结构在强震作用下存在连接处楼板或连梁破坏以及剪力墙底部出现塑性铰的问题,在课题组开发的智能框架剪力墙双重结构体系中,将剪力墙设置为底部连接金属阻尼器的摇摆剪力墙,形成一种新型双重耗能单元控制的智能框架摇摆墙结构体系.以6层混凝土框架剪力墙结构为原型,应用ABAQUS有限元分析软件,建立传统框架剪力墙结构、...     

钢筋混凝土框架发生局部破坏后抗震可靠度分析

采用结构的变形破坏准则,以基于不同抗震功能要求的结构最薄弱层间变形可靠指标作为参照指标,对钢筋混凝土框架结构发生局部破坏后的抗震可靠度进行了分析,并对不同的局部破坏模式进行了对比研究,以期找出对结构最不利的局部破坏模式,以及结构可以接受的局部破坏模式,从而为结构的抗震设计提供一些借鉴,另外,还提出了结构可靠度分析的近似简化方法。     

一种新型自复位防屈曲支撑的拟静力试验

为了控制安装有传统防屈曲支撑的结构在大地震作用下产生的最大变形及残余变形,提出一种新型防屈曲支撑——自复位防屈曲支撑(SCBRB).对其构造及工作和复位原理进行了详细说明.在此基础上,给出复位材料的预应力及变形需求等关键参数的设计方法,并实现了这种支撑.该支撑综合了防屈曲支撑及自复位体系的优点.拟静力试验研究结果表明预应力成功地接设计值施加并且完好保持是决定复位效果的关键因素,预应力不足则其复位效果变差,预应力与耗能内芯屈服力之比大干等于1.3时即可保证完全复位.传统防屈曲支撑与自复位防屈曲支撑拟静力试验的对比结果表明:此类支撑基本消除了纯防屈曲支撑的残余变形,具有良好的复位效果.     

BRS板部分自复位连接新型卷边PEC柱-钢梁组合框架边节点抗震机理试验

为了研究BRS板部分自复位连接新型卷边PEC柱-钢梁组合框架边节点的抗震性能,对考虑PEC柱布置方式和柱顶竖向力的3个缩尺试件进行水平低周往复荷载下的抗震性能试验研究。基于试验结果,从试件的承载力、刚度衰减规律、自复位功效、耗能能力和节点传力机理等方面分析试件的抗震机理。研究结果显示:(a)BRS板部分自复位连接可通过BRS板屈服耗散地震能和预拉杆实现自复位功效,且整个加载过程中结构主要构件处在弹性状态。(b)PEC柱顶竖向力明显提高了其初始抗弯刚度,且其二阶效应加快了连接的耗能发展进程,而PEC柱的布置对初始抗弯刚度、刚度退化和耗能发展进程影响较小。(c)试件SYJ1加载至中震层间侧移限值1/50时其残余相对侧移角小于0.005 rad,而加载至大震层间侧移限值1/30时其残余相对侧移角仍小于0.01 rad,表明该试件具有极佳的自复位功效;试件SYJ3的自复位功效稍劣于试件SYJ1,前者在加载至中震层间侧移限值1/50之前时自复位功效尚好,但加载后期其自复位功效退化明显。     

碳纤维布加固预应力混凝土空心板试验研究

为研究碳纤维布加固预应力混凝土空心板在近似均布载荷作用下的受力性能和加固效果,通过8块按工程实际尺寸设计制作的预应力混凝土空心板试件,在近似均布载荷作用下的试验,研究不同的碳纤维布粘贴方式及粘贴数量,对碳纤维布加同预应力混凝土空心板受力性能和加固效果的影响:阐述了加固后试件承载力提高程度、裂缝开展情况,及载荷-应变、载荷-挠度的变化.试验结果表明:在近似均布载荷作用下,采用碳纤维布加固预应力混凝土空心板,可以有效提高承载力:40%～120%左右,加固效果明显.     

RC框架-钢管混凝土腋撑结构抗震性能分析

腋撑是设置于梁柱节点区域的短斜撑,用于提高结构抗水平力作用性能。与普通框架支撑相比,腋撑能提高建筑的有效使用空间,提高建筑的使用功能。腋撑可采用钢支撑、混凝土支撑以及耗能支撑等形式。钢管混凝土腋撑相比于钢腋撑,其轴向承载力较高;相比于混凝土腋撑和耗能腋撑,其施工更为方便。以新沂市某中学教学楼为背景工程,分别构建RC框架和RC框架-钢管混凝土腋撑结构模型,计算两种结构的振型、自振周期、能力曲线以及刚度退化速率等动力性能指标,通过对比分析,探讨增加钢管混凝土腋撑后对结构抗震性能的影响。研究表明,增设钢管混凝土腋撑后,结构的水平极限承载力和初始刚度大幅提高,层间位移明显减小,RC框架-钢管混凝土腋撑结构是一种抗震性能较好的新型结构。     

PEC柱-钢梁摩擦耗能部分自复位组合框架抗震性能数值模拟

为更好满足建筑结构不同抗震性能化设计目标,对已有自复位连接节点弯矩-转角关系进行改进,提出摩擦型耗能部分自复位连接设计思路。利用ABAQUS软件设计了5榀卷边PEC柱-钢梁摩擦耗能型部分自复位连接组合框架模型试件,并对其在往复荷载下的抗震性能进行了数值模拟。基于模拟数据,对比分析柱顶竖向力、摩擦板长圆孔孔径、柱脚边界条件和摩擦板翼缘螺栓布置方式等设计参数对试件滞回性能、抗侧刚度退化、残余变形、耗能能力等抗震性能的影响规律。结果显示:卷边PEC柱满足自复位结构对竖向构件承载力及抗侧刚度的要求;摩擦板长圆孔孔径合理设置可控制摩擦滑移耗能和连接转化为承压型传力模式的发展进程,从而实现结构不同抗震性能化设计目标;摩擦板内外侧翼缘均布置高强对穿螺栓的实际工程做法可更好发挥部分自复位连接的自复位和耗能减震功效;柱脚边界条件对结构受力进程和刚度分配影响显著,柱底与基础梁刚性连接的试件承载力、抗侧刚度和耗能减震远高于柱底铰接试件;柱顶竖向力在大侧移情况下的二阶效应对试件承载力和自复位功效产生较小的不利作用。     

BRB在平面不规则钢框架中的应用研究

首先简述带BRB(屈曲约束支撑)平面不规则钢框架设计步骤。根据名义刚度比计算出每层BRB截面面积,根据质—刚偏心距布置每层BRB,使质心刚心尽量重合,以减小结构的剪—扭耦联效应。最后用非线性动力时程进行验算,检验层间位移是否超限。分析表明:相对于普通框架,BRB布置合理的平面不规则框架在强震作用下位移和转角明显减小,能有效减小结构剪扭效应,有良好的减震耗能作用。     

基于施工组合缺陷的预应力箱梁试验研究

建立了二分之一大相似比30m跨预应力混凝土箱梁模型,设定了端头混凝土浇筑严重不密实和单侧单束钢绞线张拉不到位的常见施工组合缺陷,并采用常规的方法对缺陷部位进行了加固处理,形成一典型的有施工组合缺陷的试验梁模型.通过对缺陷试验梁的静载破坏试验,考察了试验梁的受力过程和破坏形式,分析了特定施工组合缺陷对箱梁结构性能的影响.     

结构抗震设计的新概念——可恢复功能结构

可恢复功能结构是一种新型的减震控制结构,它不仅能在地震时保护人们的生命财产安全,也能帮助人们在大地震之后,尽快恢复正常生活,是结构抗震设计的一个理想的新方向.可恢复结构体系主要包括可更换结构构件,摇摆结构,以及自复位结构等.针对21世纪以来国内外可恢复结构体系的研究现状进行了综述分析,详细介绍了正在研究的两种双肢剪力墙...