竖波钢板组合剪力墙震损修复研究

钢板组合剪力墙在强震作用下受损严重,震损修复问题较为突出。现设计一片以方钢管作为边缘约束构件的竖波钢板组合剪力墙,在最大弹塑性层间位移角时的震损情况进行分析:竖波钢板组合剪力墙边缘约束方钢管刚度较大,与墙体不匹配,最终发生方钢管从地梁拔动的脆性破坏模式。对竖波钢板组合剪力墙进行震损修复,得到墙趾可更换竖波钢板组合剪力墙,然后进行拟静力试验。试验结果表明:（1）在震损后的竖波钢板组合剪力墙的墙趾处安装阻尼器,其抗震性能基本得到恢复。（2）修复后的竖波钢板组合剪力墙承载力较修复前降低了23%,但延性和耗能能力显著提升。（3）改变了竖波钢板组合剪力墙的破坏模式,由脆性破坏转化为延性破坏。借助有限元软件详细讨论了内嵌竖向波形钢板厚度和波角、轴压比、阻尼器腹板数量对修复后竖波钢板组合剪力墙抗剪承载力的影响,结果表明:改变内嵌竖向波形钢板厚度对试件抗剪承载力影响较大,而改变内嵌竖向波形钢板波角、轴压比和阻尼器腹板数量对试件抗剪承载力影响较小。结合有限元算例,提出修复后竖波钢板组合剪力墙抗剪承载力的计算公式,可为工程实际提供参考。     

水平嵌筋加固砖砌体墙抗震性能试验研究

以嵌缝胶泥作为嵌缝材料,针对不同高宽比和不同配筋率的6片墙体进行了拟静力试验,探讨了嵌筋加固砖砌体墙的破坏特征、变形能力、承载能力、耗能能力、滞回特征及刚度退化等抗震性能,建立了以试验为基础的嵌筋加固砖砌体墙的抗剪承载力计算公式。研究结果表明:高宽比为1.8的试件,嵌筋墙体较无筋墙体水平抗剪极限承载力提高了17%~31%,延性提高了54%~83%;高宽比为0.5的试件,嵌筋墙体较无筋墙体水平抗剪极限承载力提高了13%~17%,延性提高了17%~20%,嵌筋加固墙体滞回环饱满,耗能能力有较大幅度提高,破坏形式由脆性破坏转变为延性破坏,嵌筋对墙体初始刚度的影响较小,给出的抗剪承载力公式计算值与试验值接近,为工程应用奠定了基础。     

不同构造EPS模块再生混凝土剪力墙抗剪性能试验研究

进行了3个不同构造EPS模块再生混凝土复合剪力墙试件低周反复荷载抗剪性能试验。试件1为200 mm厚普通再生混凝土剪力墙;试件2为320 mm厚EPS模块外保温再生混凝土剪力墙;试件3为320 mm厚EPS模块夹芯保温再生混凝土剪力墙。各试件剪跨比均为0.8。对比分析了各试件抗剪承载力、刚度及退化过程、延性、滞回性能、耗能能力及破坏特征。研究表明:EPS模块外保温再生混凝土复合墙体与普通再生混凝土剪力墙相比,承载力、刚度、耗能、延性均提高,损伤过程相对缓慢,表明EPS保温模块及其外侧防火保护层对墙体抗震性能有明显贡献;相同截面厚度EPS模块外保温再生混凝土复合墙体试件比EPS模块夹芯保温复合墙体试件承载力略高,但刚度、延性和耗能均略小,两种构造形式复合墙体抗震性能均良好。     

钢管混凝土边框内藏钢板-钢撑低矮剪力墙抗剪性能分析

提出了钢管混凝土边框内藏钢板-钢撑组合剪力墙。为研究这种新型组合剪力墙的抗剪性能,在已有相关低矮剪力墙抗震性能试验基础上,进行了2个新的不同构造低矮剪力墙模型低周反复荷载试验。比较分析了两个试件的滞回特性、承载力、刚度、耗能和破坏特征,提出了抗剪承载力计算公式,计算与实测符合较好。研究表明:钢管混凝土边框,对墙体主斜裂缝发展有明显约束作用;不同构造剪力墙,墙体裂缝开展与损伤过程有明显差异;边框、钢板-钢撑和墙体的设计参数应合理匹配,以提高剪力墙的延性和抗震耗能能力。     

CFRP加固一字形竖缝耗能预制剪力墙抗震性能研究

以一字形竖缝耗能预制剪力墙作为研究对象,设计了3个装配式剪力墙试件及1个现浇剪力墙对比试件,进行低周往复荷载试验,并对破坏墙体进行CFRP加固,再次进行拟静力试验。试件变化参数包括轴压比、混凝土强度等级及配筋率,对比分析加固前后试件滞回性能、刚度退化、承载力和耗能能力等性能。试验结果表明,与现浇剪力墙相比,一字形竖缝耗能预制剪力墙工作性能良好,阻尼器屈服耗能提高了试件整体工作性能;CFRP加固可有效抑制墙体斜裂缝的发展,对墙体承载力及耗能能力均有显著改善作用;各试件均满足剪力墙弹塑性层间位移角限值要求,延性较好;试件整体表现出良好的抗震性能。     

空斗墙抗剪性能试验研究及有限元分析

通过24片1/2模型的空斗墙墙体和3片1/2模型的实砌墙体,在低周反复荷载下试验,研究3种砌筑方式的空斗墙在2种高宽比、4种砂浆强度和2种竖向压应力的影响下,墙体的抗剪承载力和破坏模式。建立有限元分析模型,分析砌筑方式、材料强度、高宽比和竖向压应力对空斗墙抗剪性能的影响。研究表明:不同砌筑方式的空斗墙极限荷载接近,约为实砌墙体的60%～85%;抗剪承载力随着砖和砂浆强度的提高而增大;抗剪承载力随着高宽比的增大而减小,破坏模式从剪切破坏转变为弯曲破坏;当N/Nu=0.6左右时,抗剪承载力最大。在此基础上提出空斗墙的抗剪强度计算公式。     

插筋灌浆连接装配式钢筋混凝土剪力墙抗侧承载力分析

在地震荷载作用下,水平接缝处为装配式剪力墙结构的薄弱部位。为了研究带插筋灌浆连接的预制钢筋混凝土剪力墙的抗侧承载力,并比较其与现浇钢筋混凝土剪力墙承载力的区别,本文在已有试验的基础上对现浇和插筋灌浆连接装配式钢筋混凝土剪力墙进行了有限元建模。在此基础上,本文定义了插筋灌浆连接装配式钢筋混凝土剪力墙抗侧承载力折减系数并分析了轴压比、墙肢截面高度、墙肢厚度、灌浆料强度和插筋配筋率等参数对插筋灌浆连接装配式剪力墙破坏形态及承载力折减系数的影响。基于参数分析结果进行非线性回归分析,提出了插筋灌浆连接预制钢筋混凝土剪力墙承载力折减系数的简化计算公式。在工程参数的合理应用范围内简化公式计算结果与有限元计算结果吻合良好,可为插筋灌浆连接装配式预制钢筋混凝土剪力墙的抗震设计提供参考。     

新型框桁式墙体抗震性能试验研究

传统钢筋混凝土剪力墙结构震后损伤不易修复,且刚度布置不够灵活,文中提出一种由外边框和内部桁式杆件组合而成的新型框桁式墙体,为研究其抗震性能,共设计了8个框桁式墙体试件并进行了低周反复荷载试验。详细分析了各个试件的破坏形态、滞回性能、骨架曲线、承载力、耗能能力、刚度退化规律及位移延性等,试验结果表明:通过合理设计后,框桁式墙体试件破坏顺序明确;试件的破坏形态受剪跨比的影响。桁杆数量对正负向刚度的影响较大,通过改变桁杆配筋率,配钢率,轴压比等方式对框桁式墙体承载力影响较大,但延性提高有限,框桁式墙体的延性相对较低,采用配置角钢的桁式杆件后,延性系数可有效提高。文中研究可为后续框桁式墙体抗侧力体系的抗震性能研究奠定基础。     

底部放置聚苯板的预制剪力墙抗震性能试验研究

为研究底部放置聚苯乙烯硬泡沫板的抗震性能,对3个剪跨比2.0的两端设置后浇段、底部放置聚苯乙烯硬泡沫板的预制剪力墙试件以及1个相同剪跨比的现浇剪力墙试件进行了拟静力试验。试验结果表明:预制剪力墙底部放置硬聚苯乙烯泡沫板的试件,破坏形态为后浇段与预制剪力墙脱开、后浇段受压破坏;底部放置聚苯板的预制剪力墙试件承载力小于现浇剪力墙试件,耗能能力接近或大于现浇剪力墙试件;各试件的极限位移角为1/98~1/81;预制剪力墙试件的屈服刚度及峰值刚度均比现浇剪力墙试件降低27%~75%,水平分布钢筋未伸入后浇段的试件比伸入后浇段的试件刚度降低更多,后浇段短的试件比后浇段长的试件刚度降低更多。预制试件轴压力主要由后浇段承担,名义屈服及峰值水平力时,钢筋应变分布不符合平截面假定。     

考虑钢板与混凝土间粘结滑移的组合剪力墙模型化分析

应用ABAQUS对内置钢板的RC剪力墙在单调荷载作用下的荷载-位移特性进行了模拟分析;分析了轴压比、混凝土强度等级、高宽比和混凝土墙厚等参数对钢板与混凝土粘结性能的影响,发现了高宽比对粘结滑移影响最大,高宽比越大粘结滑移越明显,并降低了构件的抗剪承载力;混凝土强度等级对粘结滑移影响次之,混凝土强度的增加对钢板与混凝土间粘结性能略有提高。对比数值模拟结果与试验实测结果可知:ABAQUS仿真模拟与试验结果吻合较好。根据钢板与混凝土的粘结滑移模拟计算数据,修正了剪力墙抗剪承载力公式。     

砖墙体抗震承载力仿真分析与试验对比

为研究竖向压应力和高宽比对砖墙体抗震性能的影响,以砖墙体抗震承载力典型试验试件为基础,利用有限元分析软件ANSYS建立适当的空间模型。根据砖墙体的破坏模式和材料性能把墙体划分成块体单元、灰缝单元以及接触单元,为各部分材料选用不同的本构关系模型与破坏准则。并将计算结果与试验结果进行对比,验证文中模型的可适用性。选用经验证后的模型,变换竖向压应力和高宽比,得出相应的结论:墙体的开裂荷载和抗侧承载力随着高宽比的增大明显呈降低的趋势;不同高宽比的墙体,竖向压应力的影响规律不尽相同。     

L形截面短肢剪力墙抗震性能的模型试验研究

为了研究L形截面短肢剪力墙的抗震性能,对6个1/2缩尺比例的L形截面短肢剪力墙试件进行了低周反复荷载作用下的试验研究,分析了轴压比、截面高厚比、剪跨比等参数变化时,对试件的承载力、延性、滞回特性、耗能能力及破坏特性等抗震性能的影响。结果表明:L形截面短肢剪力墙试件扭转变形较小,试件以弯剪破坏为主,腹板底部为试件最薄弱部位,剪跨比小,轴压比大的试件腹板中心剪切破坏现象明显;试件随着截面高厚比、轴压比的提高,极限承载力增加,试件耗能能力变差、延性下降明显;L形截面短肢剪力墙试件在截面高厚比适中,为6.5∶1时,经济、抗震性能也较好。     

内藏不同高宽比分块钢板双肢剪力墙抗震性能试验研究

内藏分块钢板双肢剪力墙是由钢管混凝土边框、型钢混凝土叠合暗柱、墙肢内藏分块钢板、连梁内藏钢板、混凝土墙体、混凝土连梁等构件组成。对4个1∶5缩尺,剪跨比为1.68,轴压比为0.3的组合双肢剪力墙试件进行了低周反复荷载试验。研究不同内藏钢板布置形式、不同钢板用钢量对试件抗震性能的影响,考察了内藏分块钢板双肢剪力墙的破坏形态、滞回特性、刚度、变形及耗能能力,分析了剪力墙各部件在水平荷载作用下的合理屈服破坏顺序。试验结果表明:4个试件均发生弯剪型破坏,内藏分块钢板双肢剪力墙相比于钢管混凝土边框双肢剪力墙整体抗侧刚度大,具有较强的耗能能力、变形能力及延性,对抗震有利;分块钢板参数选择对双肢剪力墙抗震性能影响明显。     

低层装配式钢筋混凝土水平坐浆墙体抗震性能试验研究

为了研究低层装配式钢筋混凝土水平坐浆墙体的抗震性能,对3个不同剪跨比的低层装配式钢筋混凝土水平坐浆墙体进行了低周反复荷载试验。根据试验结果,分析了剪跨比对墙体的破坏形态、承载力、变形能力、刚度退化和耗能能力的影响。结果表明:随着剪跨比的减小,墙体的破坏形态由弯曲破坏转为剪切破坏;试件SW2和试件SW3的承载力相对于试件SW1分别提高68%和110%,延性分别降低21.8%和37.5%;试件SW1的耗能能力最好,刚度退化速度最缓慢;预制钢筋混凝土墙板与现浇边缘构件协同合作,连接处无竖向裂缝,墙体整体性较好,具有良好的抗震性能,可用于我国城镇建设中的低层住宅结构。     

不同网格间距的小剪跨比网格剪力墙抗震性能研究

为研究网格间距对网格剪力墙抗震性能的影响,对两个竖肢中心距不同的小剪跨比网格剪力墙进行了拟静力试验及有限元分析。结果表明：横肢中心距相同、竖肢中心距分别为200 mm及300 mm的网格剪力墙破坏模式不同,竖肢中心距为200 mm的网格剪力墙下部和墙底角部混凝土破坏,破坏模式为剪压破坏;竖肢中心距为300 mm的网格剪力墙沿对角线主斜裂缝错动并产生滑移,破坏模式为剪拉破坏。两个试件的极限位移角均在1/100左右,竖肢中心距为300 mm的网格剪力墙刚度和承载力略大。有限元模拟结果与试验吻合良好,验证了模拟方法的有效性。提出了适用于不同间距网格墙的等效厚度计算方法,网格剪力墙可等效为实体剪力墙计算刚度和承载力。     

预制空心保温剪力墙试验研究及延性分析

为解决传统的预制实心剪力墙结构自重大以及运输不便等不足,并避免预制夹心剪力墙内外页墙板的连接问题,提出一种预制空心保温剪力墙（PHISW）结构。为研究PHISW的抗震性能,对2个剪力墙试件进行低周反复荷载试验。试验结果表明:PHISW破坏模式以弯曲破坏为主,承载力与现浇实心剪力墙相近,但延性系数略低。基于此采用ABAQUS建立数值分析模型,并分析了轴压比、暗柱箍筋直径和间距、暗柱纵筋配筋率以及空心率这四个参数对PHISW延性的影响。数值模拟结果表明:模拟分析的滞回曲线与试验结果吻合较好,轴压比、暗柱纵筋配筋率以及空心率对PHISW延性影响显著,暗柱配箍对PHISW延性的影响较小。建议轴压比设计值不大于0.4,暗柱箍筋直径不宜小于8 mm,箍筋间距不宜大于150 mm。暗柱纵筋配筋率建议取值为1.49%～3%,墙体空心率不宜大于25%。     

足尺RC剪力墙倒塌试验和数值模拟研究

钢筋混凝土(RC)剪力墙是我国工程结构中的重要抗震抗倒塌构件,其抗倒塌性能是研究结构抗震抗倒塌性能的关键。以一足尺RC剪力墙试件作为研究对象,对其进行了拟静力倒塌试验,基于损伤特征,提出了适用于该类构件的组合建模模拟方法。结果表明：剪力墙试件的破坏模式为弯曲破坏,当试件位移角达到1/39时,试件底部有5根纵筋和1根箍筋发生断裂,底部混凝土被压溃,试件水平承载力下降至峰值承载力的12.5%,构件发生倒塌;基于组合建模方法,对该试件进行模拟,该方法可以较好地模拟试件的受力特征、变形能力和滞回行为,数值模拟所得的屈服、峰值和极限承载力与试验结果的相对误差不超过2.71%。     

型钢连接装配式低矮剪力墙抗震性能试验研究

采用带锚筋的锚板、腹板、端板以及加劲板作为连接件,能够通过干式连接方法将上下预制剪力墙构件连为整体。为研究该新型全装配式剪力墙的受力性能和抗震性能,设计了2个剪跨比为0.783的试件和1个相同剪跨比及配筋率的现浇整体墙体,并进行了低周往复拟静力试验,分析了该全装配式剪力墙的承载能力、刚度、延性性能和耗能能力等。研究结果表明:现浇整体墙体和全装配式剪力墙的破坏形式均为受剪破坏,全装配式剪力墙的极限位移角大于现浇整体墙体极限位移角,分别为1/77和1/133,轴压比为0.3时平均延性系数3.47,低于现浇整体墙体平均延性系数4.62;但该全装配式剪力墙具有较高的承载能力和耗能能力。型钢与剪力墙的锚筋需采用穿孔塞焊的形式连接,避免锚筋与锚板焊接的位置发生剪断的现象。     

钢框架-带缝钢板剪力墙结构受力性能分析

本文对4种钢框架、6种带缝(两排)钢板剪力墙片(四周与构件无连接)和6种固接的钢框架-带缝钢板剪力墙结构在3种不同竖向荷载作用下的抗侧能力和往复荷载下的滞回性能进行了研究,并对比分析。结果表明:前两种结构的侧移刚度、抗侧能力相对较低,屈曲后刚度退化快;钢框架-带缝钢板剪力墙结构的侧移刚度、抗侧能力和耗能能力比前两种结构有明显的提高,说明钢框架与带缝钢板剪力墙片固接后工作协调性能良好。带缝钢板剪力墙片与钢框架-带缝钢板剪力墙结构的整体设计参数宽高比W/H,开缝设计参数开缝墙肢的高宽比h/b、宽厚比b/t、开缝墙肢与剪力墙的高宽比h/H对结构的抗侧能力和滞回性能有很大影响。W/H增大,结构的抗侧能力增强,滞回性能降低;h/b、b/t、h/H增大,结构的抗侧能力降低,滞回性能提高。     

带构造柱混凝土多孔砖墙体的抗震性能试验研究

通过4片带构造柱混凝土多孔砖墙片在低周反复荷载作用下的试验研究,分析了该种材料墙体的破坏特征及其强度、滞回曲线、延性等抗震性能.试验结果表明:墙片两端设置构造柱后,即能较大幅度提高极限荷载,又能改善其变形,延性等性能.另外分析了墙片的高宽比、轴向压力、构造柱等对抗剪承载力的影响,对<抗震结构设计规范>(GB5001-2001)中抗剪承载力计算公式提出补充建议,得出这类墙体的抗剪承载力计算公式.