竹胶板夹板剪力墙抗侧力性能试验研究

为探究竹胶板和自攻螺钉的搭配使用对夹板剪力墙抗侧力性能的提升效果,对9面竹胶板夹板剪力墙试件进行单调和低周往复加载试验,分析其破坏模式、抗剪刚度、抗剪强度、延性系数以及墙角抗拔紧固件的受力性能,并与采用木基结构板和普通圆钉制作的常规夹板剪力墙进行对比。研究结果表明：以竹胶板和自攻螺钉作为夹板剪力墙的中心夹板和钉连接件,能有效避免板边撕裂和钉子拔出破坏,并使墙体抗剪刚度提升11.2%～63.0%,使墙体抗剪强度提升51.2%～107.1%。增大螺钉间距会降低竹胶板夹板剪力墙的抗剪刚度和抗剪强度,但有助于提升其延性。所采用的新型抗拔紧固件有助于避免端部墙骨柱的拉弯断裂破坏,并能提供6.40～8.76 kN/mm的抗拔刚度。竹胶板夹板剪力墙适合内填于木框架结构中,可作为多高层框架木结构中的主要抗侧力构件。     

木结构剪力墙中钉连接的实验研究

 选用国产普通圆钉、进口规格木材和定向木片板,制作了268个木结构剪力墙中钉连接的试件,采用单调加载方式进行实验研究,得到了如下主要结论：普通圆钉连接强度主要取决于破坏模式;边距不足明显影响钉连接的强度;钉连接刚度离散性较大,墙骨木材木纹方向对刚度的影响十分明显;通过进一步的试验研究,得出各种规格国产钉连接强度和刚度计算公式,将是十分必要的。     

核岛结构双钢板混凝土组合剪力墙抗侧刚度

为研究核岛屏蔽厂房结构在地震作用下的抗侧力能力,对9个1∶5缩尺比的双钢板混凝土组合剪力墙试件进行了低周往复拟静力试验,分析研究了栓钉间距、钢板厚度和加劲肋的设置等因素对剪力墙试件初始抗侧刚度的影响.研究结果表明:栓钉间距对剪力墙试件初始刚度的影响不明显,剪力墙初始抗侧刚度随着钢板厚度的增大和加劲肋的设置而有所提高.对试件进行理论假设和简化处理,利用单位荷载法推导出双钢板混凝土组合剪力墙试件初始抗侧刚度的计算公式,通过比较发现计算值和试验值吻合较好.研究了剪力墙试件在往复加载过程中抗侧刚度的变化过程,发现不同阶段的抗侧刚度在变化幅度上有差别.     

基于OpenSEES的木框架-剪力墙抗侧力性能数值模拟

利用OpenSEES建立木框架-剪力墙的有限元模型,选取OpenSEES中的Pinching4材料本构模型来模拟钉连接的非线性、强度退化、刚度退化和捏拢现象,模拟结果与试验结果吻合较好,论证了Pinching4材料模型可以同时适用于"单剪"和"双剪"两种形式的钉连接。通过在OpenSEES中建立木框架-剪力墙的参数化模型,分析钉间距和高宽比对木框架-剪力墙承载能力的影响,发现随着钉间距的减小,抗侧性能显著提高;高宽比对墙体抗侧性能影响不大;面板边缘钉连接对墙体承载力的影响更大。     

轻型钢木组合剪力墙抗侧性能试验研究

对轻型钢木组合剪力墙抗侧性能进行研究,设计一个轻型钢框架对比试件,进行单调加载试验;两个轻型钢木组合剪力墙试件,进行低周反复荷载试验;考察有无OSB板及板厚对轻型钢木组合剪力墙抗侧性能的影响,研究墙体的破坏形态、抗侧承载力、滞回性能、延性、耗能能力等.研究结果表明,轻钢龙骨框架中引入常用的OSB板组成轻型钢木组合剪力墙可提高其侧向承载能力,随着板厚的增加抗侧性能有所提升;轻型钢木组合剪力墙抗震性能较差,轻钢龙骨框架与OSB板未能良好地协同变形发挥其组合作用,可见自攻螺钉未能起到较好的连接作用.建议进一步深入探究其协同工作机理及覆面板材料和厚度等参数的影响规律,为轻型钢木组合剪力墙工程实际提供参考.     

速生杨木胶合板覆面材料钉连接抗剪承载力

通过密实化改性制备了厚度为12mm、密度为0.55～1.13g·cm~(-3)的轻型木结构用杨木胶合板覆面材料;开展了168个覆面材料为定向刨花板(OSB)和不同密度杨木胶合板、墙骨柱为云杉-松-冷杉(SPF)和花旗松的钉连接单调加载试验研究.结果表明:通用的密度为0.65 g·cm~(-3)的OSB和SPF钉连接,当覆面材料厚度由12 mm增至15mm时,钉连接抗剪承载力增幅较小;与12 mm厚OSB-SPF钉连接相比,采用密度不高于0.65 g·cm~(-3)的杨木胶合板,钉连接平行加载抗剪承载力略有降低;当杨木胶合板密度大于0.75 g·cm~(-3)时,钉连接垂直和平行加载抗剪承载力分别提高10.61%～22.35%和36.51%～60.32%,破坏模式主要为墙骨柱劈裂,覆面材料强度未充分发挥;当杨木胶合板密度在0.93～1.13g·cm~(-3)范围时,以花旗松为墙骨柱的钉连接,其垂直和平行加载抗剪承载力分别提高50.28%～59.22%和1.13～2.71倍;采用欧规EN 1995-1-1—2004计算的杨木胶合板钉连接抗剪承载力具有较高精度.     

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.     

轻型木刚架抗侧力性能的参数研究

采用与4个足尺木刚架试验结果对比验证的有限元分析模型,分析研究4个不同类型木刚架的抗侧力性能.选用刚架的高度、角部钢条安装类型和位置变化、底梁板层数、覆面板竖向连接方式和覆面板与骨架连接方式这5个影响刚架抗侧力性能的主要因素进行对比分析.结果表明,当增加刚架高度时,4个刚架抗侧刚度和承载力均显著降低;在刚架角部安装钢条的类型和位置变化的影响因素中,钢条本身抗拉强度对刚架抗侧力性能影响最大;钢条与刚架骨架直接连接比钢条置于覆面板外表面、隔着覆面板连接到骨架,连接作用更有效;设置双层底梁板、2排钉与覆面板连接只能稍微提高刚架抗侧力性能;覆面板竖向不连续、在刚架高度方向的中部以无垫块方式连接,比覆面板竖向连续对刚架抗侧承载力的影响不明显,而抗侧刚度有所降低;当覆面板与墙骨柱钉连接的列数由2列改为1列时,刚架抗侧承载力基本没有影响,但是抗侧刚度有所下降.     

覆面板钉连接的承载性能试验研究

通过对60个采用国产圆钉制作的轻型木结构覆面板钉连接试件进行单调加载和单向反复加载试验,研究了钉连接的刚度退化和承载力变化规律.试验结果表明,除个别试件的覆面板断裂破坏外,绝大部分钉连接试件皆以Mc1屈服模式破坏,符合欧洲木结构设计规范钉连接计算对应的屈服模式;覆面板主方向与规格材木纹夹角对钉连接的承载性能有一定影响,但这种影响随试件放置时间的增长而减小;试件放置时间增长导致钉连接承载力和刚度下降;单向反复加载使钉连接刚度退化,而承载力略有提高,但随着反复加载次数的增加,两者都趋于稳定.通过对试验数据统计分析,得到了考虑退化的钉连接刚度计算公式.     

矩形钢管混凝土键连接剪力墙框架柱的力学性能研究

目的研究矩形钢管混凝土键连接装配式混凝土结构框架柱和剪力墙的力学性能,分析不同参数对其影响,为该类结构连接提供设计依据.方法设计了19个采用矩形钢管混凝土键连接的墙柱试件,利用有限元方法模拟各试件在单调荷载加载下的受力过程,分析不同参数对荷载-位移曲线的影响.结果矩形钢管混凝土键连接墙柱的构件与现浇构件相比,延性很高,最大承载力较高,屈服荷载偏低;键的截面高度增加,构件承载力增加,初始刚度增加,延性系数不变;截面宽度增加,承载力增加,初始刚度不变,延性系数减小;键的长度增加,承载力基本不变,初始刚度减小,延性系数增加;混凝土强度对构件的抗剪承载力和初始刚度影响很小;键的纵向间距对构件的荷载-位移曲线几乎没有影响.结论矩形钢管混凝土键的截面高度是影响承载力的主要因素、长度是影响延性的主要因素.     

新型波纹钢板覆面冷弯薄壁型钢龙骨式剪力墙抗震性能研究

为提高墙体延性,对4片面板开缝的波纹钢板覆面冷弯薄壁型钢剪力墙足尺试件进行了水平单调加载和循环反复加载试验,研究了加载方式、墙体高宽比、面板开缝等因素对剪力墙抗震性能的影响,得到了各类墙体的承载能力、刚度、延性以及耗能等力学性能指标。研究结果表明:加载方式对开缝剪力墙的抗剪承载力影响不明显;开缝剪力墙的抗剪承载力随高宽比增大而降低;面板开缝使得波纹钢板覆面剪力墙在保持较高的抗剪承载力的同时,延性得以显著提高。此外,利用OpenSees程序建立了冷弯薄壁型钢整体房屋的简化分析模型,对分别设置有开缝及不开缝剪力墙的整体房屋模型的抗倒塌能力进行了比较,结果表明采用面板开缝的波纹钢板覆面剪力墙可有效降低结构的倒塌概率。     

新型结构保温板抗侧性能试验研究

为了研究OSB(oriented strand board)与混凝土层的厚度变化对于新型结构保温一体化墙板抗侧性能的影响,本次试验设计制作了八块新型结构保温板(structural insulated panels, SIP),分别通过单向与低周往复进行加载,探究8块新型SIP在承载力、位移、延性、耗能、抗侧刚度及延性等方面的性能。结果表明：在水平荷载的作用下,墙体试件出现了破坏,破坏部位主要集中在底部,钉子将OSB板撕裂,木肋与木垫块劈裂,混凝土层未发生明显破坏但与OSB板出现错动,EPS泡沫与OSB板牢固可靠,加载过程中未出现分离破坏现象。通过对比分析,试件前期未屈服时刚度较大,屈服后刚度退化明显。试件的滞回曲线出现捏缩现象,不饱满。对比试件的抗剪强度、极限位移、弹性抗侧刚度,同等条件下OSB板层越厚,受力性能越好。     

焊钉橡胶组合连接件抗剪性能试验

为了在确保钢与混凝土连接件抗剪承载力不变的情况下达到降低抗剪刚度的目的,提出了焊钉杆部外套橡胶的组合连接件构造.以橡胶套设置与否以及橡胶套的高度、厚度为参数进行了18个模型试件在单调和反复加载作用下的抗剪推出试验,结果表明,外套橡胶的组合连接件相比于普通焊钉连接件其抗剪承载力基本保持不变,抗剪刚度显著减小;在反复加载作用下两者具有相同的变形恢复性能;组合连接件的橡胶套高度宜小于焊钉高度的3/4、厚度在到达焊钉直径的1/8时已经能够起到显著减小抗剪刚度的效果.     

轻型木结构剪力墙新型面板钉节点试验研究

面板钉节点是影响木剪力墙抗侧力性能的重要因素,为提高面板钉节点的工作性能,提出一种黏结硅胶条的新型面板钉节点.并对新型面板钉节点进行了单调加载试验,分析了不同类型钉节点的承载能力、变形能力和破坏模式.试验结果表明:新型面板钉节点较常规钉节点承载力明显提升,当硅胶条与结构胶协同工作良好时,新型面板钉节点的延性、极限位移会...     

轻型木结构剪力墙和楼盖的抗侧刚度研究

 根据我国轻型木结构工程实际应用情况,制作了14个剪力墙试件、2个木楼盖试件,采用单调加载方式进行抗侧力试验研究,并且采用有限元模型补充分析了常用尺寸剪力墙的抗侧力性能。在试验研究的基础上,提出基于变形的剪力墙和楼盖的刚度取值方法,分析了剪力墙承载力和刚度与剪力墙长度的关系,比较了剪力墙开洞、石膏板覆面对剪力墙承载力和刚度的影响,以及楼盖的抗侧力刚度和变形性能,获得一些有益的启示。     

新型PEC柱——钢梁端板连接组合框架抗震机理数值模拟

为了研究新型卷边PEC柱—钢梁组合框架的抗震机理,本文针对1榀两层单跨设置预拉对穿螺栓短端板连接新型卷边PEC-钢梁组合框架结构试验试件,采用商业有限元软件ABAQUS对其进行水平循环往复荷载下的抗震性能数值模拟。基于模拟结果,对试件结构滞回性能、水平抗侧刚度、耗能能力、节点连接力学性能、层间传力机理和破坏机构等方面抗震性能进行分析。研究表明:试件结构具有较高承载力和较大的抗侧刚度,且加载初期两层初始抗侧刚度差异明显,随着加载损伤进程的发展其差异不断减小;试件结构水平力作用引起的倾覆弯矩受压侧下层PEC柱承担层间水平总剪力58%,而上层PEC柱平均分担层间剪力,且试件层间侧移变形表现为剪切型变形模式;试件耗能能力由梁端端板附近截面屈服和PEC柱脚钢构架屈服与混凝土压溃提供,且上下层耗能分布基本均匀;PEC柱与钢梁端板预拉对穿螺栓连接具有较强的转动能力,且端板预拉对穿螺栓形成了节点区混凝土斜压带传力模式和提供了节点连接部分自复位功效;试件最终破坏模式为梁端附近截面充分屈服和PEC柱脚部位钢构架屈服与混凝土压溃形成塑性铰的塑性破坏机构,对上下层层间侧移和节点连接转角分别为0.051 rad、0.042 rad和0.045 5 rad,均超过大震对应层间侧移限值1/30的要求,即该试件结构具有良好的抗震延性。     

胶合木双肢柱框架结构螺栓连接节点力学性能试验研究

为了研究胶合木双肢柱螺栓连接节点的力学性能,设计一种胶合木双肢柱框架节点,对12个节点试件进行单调加载(8个试件)和低周反复加载(4个试件)试验,探讨螺栓直径、螺栓数量及梁端外包钢板加强等因素对框架节点的破坏形式、承载力和耗能能力的影响.研究结果表明:随着螺栓直径增大,节点由延性破坏转变为脆性破坏,承载力提高,刚度增大...     

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。     

短肢剪力墙在高温环境下的受力性能研究

文章分别在常温及高温状态下,利用Ansys进行缩尺单层双肢短肢剪力墙单调加载时的非线性有限元分析.对有无翼墙以及不同肢厚比和轴压比的试件的破坏形态、承载能力等进行了对比研究,得出了结构的荷载一位移关系曲线.通过分析表明,高温后短肢剪力墙结构的水平承载力、抗侧刚度均有降低的趋势.说明高温对结构各方面的性能产生了不利的影响...     

端板与柱间灌浆层对端板连接RCS节点抗震性能影响的试验研究

为研究端板与柱间灌浆层对端板连接RCS节点抗震性能的影响,以端板与柱间灌浆层厚度、灌浆层强度以及螺栓预拉力为主要研究参数,进行了4个端板连接RCS节点试件的低周反复加载试验.基于试验数据,研究了各试件的破坏形态、滞回性能、承载能力、刚度退化规律、延性、耗能能力和变形组成等.试验结果表明:强柱弱梁型端板连接RCS节点的破坏形态为梁铰破坏机制,灌浆层出现压碎脱落现象,整个受力过程中钢梁端板、灌浆层和柱面之间连接紧密,未出现滑移现象,端板和RCS节点之间的连接和传力可靠,表现出良好的受力性能.各试件滞回曲线呈梭形,梁端塑性铰充分耗散能量,具有较好的抗震性能;反复荷载作用下端板与柱间灌浆层的损伤累积导致节点延性和耗能能力降低,其降低幅度随灌浆层损伤程度增加而增大;各试件刚度退化规律基本一致,灌浆层的损伤累积导致刚度退化加剧;节点的变形主要来自钢梁的变形,在整个加载过程中,各试件端板连接变形较小,在极限位移角时,试件RCS1、RCS3和RCS4由端板连接变形引起的位移所占比例分别为1.5%、1.8%和2.7%.各试件弯矩-转角关系曲线呈现出明显的非线性特征,试件RCS1～RCS4按刚度分类均属于半刚接节点,节点初始转动刚度随灌浆层厚度增加而提高,但提高幅度有限.