混凝土剪力墙非弹性刚度研究

为研究混凝土剪力墙的非弹性刚度,根据悬臂剪力墙试件拟静力试验资料,建立了其侧移分析的简化力学模型,推导了考虑弯曲变形和剪切变形的剪力墙抗侧刚度计算公式;基于15组混凝土悬臂剪力墙试件的荷载-侧移试验数据,对影响剪力墙抗侧刚度的主要因素(包括边缘构件配筋率、轴压比以及纵筋的屈服应变等)进行多元非线性回归分析,给出了悬臂剪力墙开裂、屈服和峰值点的侧向刚度计算公式,并与试验结果进行比较.对比发现计算的数据点均在45°斜线两侧,分布比较集中,拟合效果较好.     

基于改进IMK滞回规则的弯矩-曲率退化模型研究

提出一种基于改进IMK(Modified Ibarra-Medina-Krawinkler,ModIMK)滞回规则的RC柱弯矩曲率模型,并用于定义OpenSees中Beam With Hinges单元塑性铰区的截面.提出的RC柱截面弯矩曲率骨架曲线为三折线模型,给出了骨架曲线关键点计算方法.对62根RC柱试验值与计算值进行统计分析发现,其对RC柱屈服位移和纵筋屈曲时的位移都能进行准确地预测.采用的ModIMK滞回规则能考虑强度和刚度退化,以此模拟在反复荷载下塑性铰区强度和刚度退化.对RC柱低周往复试验和振动台试验的数值模拟与分析结果表明,所建立的弯矩曲率模型结合塑性铰单元可准确地模拟RC柱在地震下的响应.     

IPSW结构竖向缝连接抗剪承载力试验及理论研究

为了验证新型全装配式钢筋混凝土剪力墙(IPSW)结构中竖向缝连接的可行性并研究其抗震性能,制作了2个竖向缝连接试件,并对其进行低周反复荷载试验.试验结果表明,翼缘墙板与腹板墙板之间的连接件(内嵌边框、高强螺栓和连接钢框)能够有效地传递二者之间的相互作用力,保证二者协同工作.然后,分别基于最大拉应力理论、平截面假定和力的平衡条件、抗剪抵抗机构和力的平衡条件,建立了开裂荷载、屈服荷载、极限抗剪承载力的计算模型,并推导了理论公式.结果表明,开裂荷载、屈服荷载以及极限抗剪承载力的试验值与理论值吻合较好.由此可见,IPSW结构的竖向缝连接方案可行,特征荷载的计算模型及计算公式合理.     

双钢板混凝土组合剪力墙轴压承载力研究

首先对双钢板混凝土组合剪力墙中的钢板进行了屈曲理论分析,对核心受约束混凝土进行了受力分析.以北京中国尊核心筒结构底部剪力墙为原型,进行了1/4缩尺模型的双钢板混凝土组合剪力墙试件和内置钢板混凝土组合剪力墙的轴压性能试验,对比分析其荷载--位移曲线、轴压承载力等.考虑到钢板屈曲对钢板轴压承载力的影响以及受约束混凝土轴心抗压强度的提高,提出了双钢板混凝土组合剪力墙轴压承载力的计算公式,与应用其他计算方法计算得到的试验试件的轴压承载力相比,本文提出的计算公式的计算结果与试验结果吻合度最高.结合其他文献中双钢板混凝土组合剪力墙轴压性能试验的相关数据进行验证,表明利用本论文提出的计算公式得到的轴压承载力计算值与试验结果吻合较好.     

新型RC网格式框架结构墙体试验研究

为研究新型RC网格式框架结构承载力、滞回曲线、骨架曲线、延性、刚度和耗能能力等受力性能,进行了3榀1/5缩尺墙体模型在低周反复水平荷载作用下的试验.试验结果表明:新型RC网格式框架结构表现出框架结构的受力特性,试件各层均出现反弯点,为剪切型破坏;滞回曲线饱满,有较强的耗能能力;延性比常规框架好;试件屈服后,刚度退化较快,临近破坏时,刚度退化缓慢.考虑材料、几何和接触非线性,运用有限元软件AN-SYS对相同条件下填充磷石膏的网格式框架结构墙体进行计算,有限元计算屈服时墙体顶点最大水平位移比试验大约5.8%,与试验结果吻合较好.新型RC网格式框架结构是介于框架结构和密肋网格式剪力墙结构受力性能之间的一种结构形式,适用于建造高层住宅及办公建筑等.     

斜腹杆体外预应力对RC嵌固梁加固性能的影响

用理论分析、模拟分析和试验验证的方法,研究斜腹杆体外预应力对钢筋混凝土嵌固梁的加固性能.按照变形协调原理建立嵌固梁荷载挠度方程,得到对应预应力索-梁组合单元的力学模型.利用ABAQUS有限元模拟的方法研究不同设计参数对嵌固梁加固效果的影响次序.结果表明,索垂度显著、索初始预应力居中、索截面面积次之;斜腹杆体外预应力简支加固方法能提高试件的刚度、抑制试件塑性发展速度、改善试件的承载能力和延性,试件开裂荷载、屈服荷载、极限荷载明显提高,加固效果显著.选择3组各2个试件进行静力试验验证.在弹性阶段,理论计算和软件模拟所得荷载-挠度曲线与试验结果吻合;进入塑性阶段后,试件的理论值远大于试验值和模拟值;而试验值与模拟值始终吻合,模拟分析结果可信.     

钢筋混凝土箱型墩的双向恢复力特性

为了建立钢筋混凝土箱型墩在双向地震作用下弹塑性响应的简化分析模型,对其在双向反复荷载作用下的荷载位移恢复力特性进行了研究.首先介绍了钢筋混凝土箱型墩双向拟静力试验的基本情况及其破坏模式.其次,结合双向压弯作用下钢筋混凝土箱型截面的弯矩曲率分析,建立了箱型墩构件峰值位移、极限位移和残余变形的计算方法,并提出了钢筋混凝土箱型墩荷载位移三折线骨架曲线和卸载刚度的计算公式,建立了相应的理论恢复力模型.最后,利用试验结果,对理论恢复力模型进行分析和验证.结果表明,钢筋混凝土箱型墩在双向荷载作用下以弯曲破坏为主,实测和计算骨架曲线、滞回曲线吻合良好,考虑双向荷载作用的理论恢复力模型能够反映钢筋混凝土箱型墩的基本抗震性能.     

PP-ECC墩柱抗震设计方法初探

针对将RC墩柱塑性铰区全截面置换为聚丙烯纤维工程水泥基复合材料(PP-ECC)的墩柱开展了抗震设计方法的研究。基于平截面假定,针对PP-ECC墩柱(将RC墩柱的塑性铰区混凝土置换为PP-ECC)首先推导了其塑性铰区截面弯矩-曲率曲线关键点(屈服弯矩、屈服曲率、峰值弯矩和峰值曲率)的计算方法,然后推导了PP-ECC墩柱力-位移曲线关键点(屈服承载力、屈服位移、峰值承载力、峰值位移)的计算方法,进而提出PP-ECC墩柱的抗震设计方法;基于PP-ECC(抗压强度fpp-c=30 MPa)的单轴力学性能试验确定了其一维拉压本构关系,依据所提出的PPECC墩柱的抗震设计方法计算确定了PP-ECC墩柱模型塑性铰截面的弯矩-曲率关键点值及PP-ECC墩柱模型力-位移曲线的关键点值,并与相应的RC墩柱模型(抗压强度fc=30 MPa)进行了对比分析,结果表明:PP-ECC墩柱相较于塑性铰区采用同等强度混凝土的RC墩柱,其承载力略有提高,且变形能力显著提高。     

型钢自密实混凝土叠合剪力墙延性性能试验分析

为了研究影响型钢自密实混凝土(SCC)叠合剪力墙延性性能的因素,对1个全现浇型钢混凝土剪力墙试件和5个型钢SCC叠合剪力墙试件进行低周反复加载试验。在试验的基础上,利用平截面假定,提出型钢SCC叠合剪力墙屈服位移、极限位移和位移延性系数的计算公式。结果表明:型钢SCC叠合剪力墙的延性性能与全现浇型钢混凝土剪力墙相差不大;选择截面面积较大的型钢并将其以翼缘平行于预制板的方式布置于暗柱内,以及在型钢表面焊接栓钉,均可提高型钢SCC叠合剪力墙的延性;提出的计算方法合理可靠,计算结果与试验值吻合较好。     

钢筋混凝土工字形截面柱抗震性能的试验研究

本文通过三十七根试件的试验结果,讨论了钢筋混凝土工字形截面压弯构件在循环反复荷载作用下的延性及滞回特性,研究了轴压比和纵向配筋率对这些特性的影响.文中还给出了骨架曲线上各特征点值的计算公式以及定点指向恢复力模型,它们均能较好地符合试验结果.     

自密实混凝土T形短肢剪力墙抗震性能试验及ANSYS分析

基于5片自密实混凝土T形截面短肢剪力墙试件的低周反复荷载试验,分析了轴压比、配箍率、肢厚比对构件承载力及延性等抗震性能的影响。利用ANSYS将计算的荷载-位移曲线与试验的骨架曲线进行对比分析,结果表明两者符合较好,验证了该有限元模型的合理性,进一步探究了轴压比、剪跨比、混凝土强度和纵筋配筋率的变化对墙体承载能力和变形的影响。结果表明:通过合理选择参数,能使短肢剪力墙具有良好的承载能力和变形能力。     

后张无黏结装配式框架节点抗震承载力预测

为研究后张无黏结装配式框架梁柱节点的抗震性能,提出了一种节点骨架曲线上特征点的计算方法.首先,基于弹性梁的理论和刚体转动原理,详细分析了后张无黏结节点梁端位移的组成,并给出计算位移的通用公式.然后,根据梁端截面在不同临界点(开裂点、线性极限点、混凝土核心区压碎点)的受力特点,计算了各特征点对应的荷载.最后,根据后张无黏结角钢连接节点的转动特征以及角钢在反复拉压荷载下的恢复力模型,得到骨架曲线上特征点的简化计算公式.计算结果与低周往复荷载下节点试验结果吻合较好,由此证明了计算的合理性和正确性.结果表明,该计算方法基于合理的力学概念,可较为准确地预测节点骨架曲线,具有计算简便、适用性广的优点.     

冷成型不锈钢方管轴心受压柱承载力试验

对14根国产304牌号冷成型不锈钢方管进行轴心受压试验,试件的长细比为7.45～73.08,宽厚比为21.17～66.95,得到试件的荷载-位移曲线、荷载-应变曲线、极限荷载和破坏模式.分别采用《不锈钢结构技术规程》和欧洲规范计算,将计算结果与试验结果比较,结果表明:短试件采用欧洲规范和《不锈钢结构技术规程》的计算方法进行设计过于保守,长细比为7.45～19.85的短试件保守值约为14.5%～16.7%,长试件则与规范的设计曲线吻合较好;试验数据与规范曲线的吻合度随着正则化长细比的增大而提高.最后,将试验结果与已有文献试验结果对比,两者结果比较接近,进一步确认了试验结果的正确性.     

轴压比取值对考虑波纹管组合钢筋浆锚连接预制剪力墙抗剪性能的影响

目的研究考虑波纹管组合、钢筋约束浆锚连接的预制混凝土剪力墙在低周期反复荷载作用下的抗剪性能.方法通过4片剪力墙构件的拟静力试验,在设计轴压比取值分别为0.2和0.4的试验工况下对剪力墙的破坏模式、承载力、延性和耗能能力等方面进行分析,得到了荷载与位移关系的滞回曲线和骨架曲线.结果 4个试件的破坏模式主要表现为试件边缘竖向钢筋首先受拉屈服,墙体两侧底部混凝土受压破坏;各试件滞回曲线饱满,骨架曲线也基本一致,采用0.4轴压比的剪力墙试件承载力比轴压比为0.2的试件提高了25%,延性系数均大于4,预制剪力墙试件的弹塑性层间位移角大于1/120.结论预制墙体的设计轴压比取值较大者,其内部浆锚钢筋连接仍然保证可靠,在地震作用下墙体的吸能与耗能能力越大.     

配筋砌块砌体剪力墙归一化刚度衰减研究

目的研究在压弯剪复合受力状态下配筋砌块砌体剪力墙的归一化刚度衰减,确定墙体的刚度衰减规律.方法利用34片足尺全灌芯配筋砌块砌体剪力墙的低周往复荷载试验,将墙体按照破坏模式分为剪切型和弯曲型两种,选取截面厚度分别为190 mm、240 mm和290 mm的3种块型的墙体,基于试验得到的滞回曲线,计算得到在不同破坏模式下墙体的刚度,采用对初始刚度的归一化和对峰值点刚度的归一化两种方法分别计算刚度退化系数α0=Ki/K0和αm=Ki/Km.结果得到归一化刚度衰减方程,计算值与试验值吻合较好.刚度退化系数α0与Δi/Δ0曲线和αm与Δi/Δm曲线均满足指数衰减规律,建议指数方程中的衰减指数取-1.34更加合理.结论无论是剪切型还是弯曲型破坏墙体,各次试验中αm曲线的离散性更小,更加均匀、稳定,可以用αm曲线方程表示配筋砌块砌体剪力墙的刚度衰减规律.     

复合加固方形木柱的恢复力模型

内嵌钢筋外包碳纤维（Carbon Fiber Reinforced Polymer，CFRP）布复合加固可以显著提高古建木柱的承载能力和抗震性能. 为了研究复合加固木柱的恢复力特性，进行了8根方形木柱的低周往复荷载试验，主要考虑钢筋数量、CFRP布的包裹形式以及不同组合加固模式等因素的影响. 基于试验结果提出了复合加固方形木柱的三折线型骨架曲线模型，给出了弹性段、强化段和下降段刚度以及屈服荷载、峰值荷载及其对应的位移等特征参数计算公式，并与试验结果进行对比，验证了参数计算方法的正确性；根据试件滞回曲线的特征，确定了复合加固木柱的滞回规则，建立了复合加固方形木柱的恢复力模型，模型计算与试验结果吻合良好，可以较好地描述复合加固方形木柱的滞回性能.     

等截面钢管混凝土格构柱骨架曲线的统一算法

介绍了斜缀管式和平缀管式等截面钢管混凝土格构柱骨架曲线的计算方法并进行评价分析。研究表明,不同缀管布置形式的钢管混凝土格构柱,其抗震性能具有共性。借鉴钢管混凝土单肢柱的计算框架,开展等截面钢管混凝土格构柱骨架曲线的统一算法研究,对弹性刚度、水平峰值荷载、峰值荷载位移、下降段刚度等主要参数的计算方法进行了深入探讨和算例分析,并以干海子大桥格构柱墩为研究对象,采用OpenSEES有限元程序,对骨架曲线算法进行工程实例验证。研究结果表明,计算值与试验值及有限元计算结果均吻合良好。最后提出了适合工程应用的等截面钢管混凝土格构柱骨架曲线的统一简化算法,为钢管混凝土计算理论的进一步完善和规程编撰提供参考。     

基于OPENSEEs的螺栓连接预制装配剪力墙简化建模方法

为解决当前螺栓连接装配剪力墙仿真分析依赖实体单元建模造成的求解效率低下问题,基于分层壳单元和OPENSEEs中的CoupledZeroLength零长单元提出螺栓连接预制装配剪力墙结构的简化建模方案;建立拟静力抗震性能分析数值模型,并通过试验滞回曲线和骨架曲线验证建模方法的有效性.结果表明,该建模方案得到6片剪力墙的屈服荷载和峰值荷载与试验结果误差均在10%以内,滞回曲线的捏拢效应、刚度退化、强度退化特性均和试验吻合良好,剪力墙底部的外侧竖向钢筋应变及连接钢框的水平和竖向滑移的仿真与试验对比,证实CoupledZeroLength零长单元可有效模拟螺栓滑移.简化建模方案适用于不同剪跨比下的全装配和半装配预制装配剪力墙的弹塑性分析,为进一步研究螺栓连接装配剪力墙在高层结构的弹塑性分析提供参考.     

钢混凝土组合桥面板负弯矩区裂缝宽度计算

制作了5个组合桥面板试件并进行负弯矩加载试验,结果发现组合桥面板在混凝土开裂后截面内钢筋、钢板的应变不符合平截面假定,钢筋应变明显大于按照平截面假定求得的计算值.理论推导了组合桥面板混凝土开裂后截面钢筋应力的计算公式,并与试验结果对比,计算值与实测值吻合较好.对不同的混凝土裂缝宽度计算方法进行对比发现:采用本文推荐的钢筋应力公式,并使用公预规提出的混凝土裂缝宽度计算公式按照偏心受拉构件计算,得到的结果与实测值吻合较好.     

反复荷载下碳化混凝土力学性能及本构关系研究

为研究碳化对反复荷载下混凝土力学性能及本构关系的影响,本文通过碳化混凝土棱柱体试件单调及反复荷载试验,得到各试件应力应变曲线及骨架曲线,考虑到碳化混凝土构件的截面尺寸效应,从混凝土碳化率的角度对比分析了单调及反复荷载下碳化对试件破坏形态、混凝土强度、弹性模量、峰值应变及极限应变的影响.试验表明:随着反复荷载下碳化混凝土内部损伤的积累,其应力应变曲线下降段比单调荷载下的更为陡峭,破坏较为突然,反复荷载碳化混凝土延性变差;反复荷载下随着碳化率的增加,混凝土碳化后的峰值应变有所降低,但变化不大;而峰值应力均有所提高,极限应变均有所降低.根据试验结果引入与碳化率相关的下降段参数修正系数建立了碳化混凝土反复荷载作用下应力-应变本构关系,通过与试验对比分析表明本文确定的本构关系与试验结果较为吻合.