设计参数对高层装配式钢结构建筑抗倒塌能力的影响

以某高层装配式钢结构建筑为研究对象,研究设计参数对其抗倒塌能力的影响,通过ABAQUS有限元软件,对装配式混凝土平面框架的低周反复加载试验进行模拟。结果表明,增大框架柱轴压比可提高结构承载力,在荷载峰值达到后会有较快的降低,显著降低了延性。在荷载低周反复作用下,结构延性、承载力、耗能等随着梁柱线刚度比的降低,抗震指标全部呈现增加趋势。随着梁柱线刚度比的增大,层间位移角沿楼层分布均匀性变得越来越差;由于受到荷载作用低周反复后,会大大增加混凝土的强度,并降低耗能和延性指标,同时结构承载力则略微增大。增大轴压比后,如果保持相同的地震动强度,则将会大大提高结构性能极限状态的可能性,而如果结构的轴压比较大,很可能会出现对地震响应性能水平产生破坏等问题。     

采用纤维模型的钢管混凝土框架-中心支撑结构抗连续倒塌非线性分析

为研究不同形式的中心支撑对钢管混凝土结构抗连续倒塌性能的影响,基于纤维梁模型建立5种钢管混凝土框架-中心支撑结构数值模型,在合理选取钢材和混凝土材料本构模型的基础上,计算不同失效工况下结构的抗连续倒塌非线性动力响应,通过非线性静力加载获得结构的整体刚度和极限承载力。研究结果表明：设置中心支撑均可以提高结构的整体刚度和抗倒塌承载能力,其中对边柱失效工况的提升效果好于中柱失效工况;设置中心支撑提供了新的荷载传递路径,可以有效减小失效柱相邻构件的分配内力;X型支撑在不同失效工况下都能显著提升框架刚度和承载能力,降低失效节点的竖向位移,反斜支撑框架表现出更好的延性和极限承载能力,研究结果可为建筑结构抗连续倒塌设计提供参考。     

基于洞口偏心率钢管混凝土剪力墙力学性能的研究

为研究不同洞口偏心率下钢管混凝土剪力墙结构的受力性能,在试验的基础上,利用大型有限元软件ABAQUS,对3个开洞口面积相同,洞口偏心率为0,0.3,0.6的钢管混凝土剪力墙进行了非线性有限元分析。分析结果表明:洞口处于受压区时,随着偏心率的增加,其刚度和承载力都会有所下降;洞口处于受拉区,且偏心率较大时,小墙肢形成轴心受拉构件,结构易发生脱锚破坏;正向加载时,钢管混凝土剪力墙的延性会随着偏心率的增加而增加,反向加载时,会随着偏心率的增加而减小,正向加载时延性优于反向加载;钢管的存在,会产生抗剪销栓力,占总承载力的10%~20%,在承载力计算中应予以考虑。     

冲击荷载作用下RC框架梁剪切破坏试验研究

通过对2个钢筋混凝土框架梁节点试件进行冲击荷载试验,研究了钢筋混凝土框架柱下支撑移去后框架梁的剪切破坏机理。试验中在两端固定的钢筋混凝土梁的1/4跨、1/2跨、3/4跨位置,通过施加荷载的方式来模拟次梁和现浇板传来的荷载,梁跨中通过自制的自动脱钩器移去等效柱来模拟结构在失去边跨中柱,框架梁跨度成倍增长时力学性能的变化。研究结果表明:当梁发生剪切破坏时,拱效应不能充分发挥,使得梁的极限承载力降低,所以在建筑结构抗倒塌设计时必须按照"强剪弱弯"的原则进行抗剪设计。     

ISO-834标准火灾作用后方钢管混凝土构件滞回性能试验研究

研究火灾后钢管混凝土结构的抗震性能，对于合理进行该类结构火灾后的修复具有重要意义。本文通过对6个ISO-834标准火灾作用后方钢管混凝土构件进行往复荷载作用下的荷载-变形滞回性能试验，探讨火灾作用后方钢管混凝土荷载-变形滞回曲线的特点以及刚度退化规律，并对火灾作用后方钢管混凝土压弯构件极限承载力和抗弯刚度计算方法进行了讨论。     

强震下四边钢柱支承单层柱面网壳弹塑性地震响应研究

采用集中塑性铰理论和SAP2000结构分析软件,对某体育练习馆（钢柱周边支承单层柱面网壳）整体结构进行了强震下弹塑性地震响应分析。分析中考虑了几何和材料双重非线性影响,获得了节点位移响应、杆件塑性铰的分布特征和结构的整体变形与失效形态,并评定了整体结构在强震下的极限承载力与失效类型。结果表明：该结构在强震下的失效界限地震加速度峰值为1260gal,最大竖向变形为短向跨度的1/163,满足＂避难与救灾建筑结构＂的抗震性能设防要求;结构的失效类型为动力失稳破坏,临界失效时出现塑性铰的杆件较少,结构塑性发展程度不充分;由整体稳定控制的单层柱面网壳在满足稳定承载力的要求下具有较大的抗震潜能。     

不同再生骨料取代率再生混凝土柱抗震试验研究

进行了1根普通混凝土柱和3根不同再生骨料取代率的再生混凝土柱模型的低周反复荷载试验研究,模型按1/2缩尺。在试验基础上,分析了其承载力、刚度及其退化过程、滞回特性、延性、耗能能力、破坏形态等,提出了基于混凝土强度折减的承载力实用计算方法。研究表明:随着再生骨料取代率的增加,其混凝土的弹性模量明显减小,试件初始刚度明显下降、承载力呈下降趋势、耗能值下降,抗震能力呈下降趋势。再生混凝土柱可用于多层结构轴压比较小的柱的抗震设计。     

罕遇地震下多、高层支撑体系塑性极限的计算机分析

根据已建立的框架-斜撑结构的在水平地震作用下的破坏模式和极限承载力表达式，编制了计算程序。通过程序计算，可以得出结构在不同破坏模式下的承载力值。通过对承载力值进行分析，可以确定结构在水平地震作用下的最小荷载和最可能破坏模式。     

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。     

锈蚀作用下钢筋混凝土梁承载力退化规律研究

为了掌握锈蚀对钢筋混凝土梁正截面承载力的影响规律,采用电加速锈蚀试验与理论分析相结合的方法,对不同锈蚀等级下钢筋混凝土梁的承载力退化进行了研究。结果表明,钢筋从未锈蚀到严重锈蚀过程中,梁从典型的适筋梁破坏逐渐转化成典型的少筋梁破坏。随着腐蚀程度的增加,梁的极限承载力下降、延性降低、刚度减小。腐蚀量小于1%的情况下,梁的极限承载力略有提高。当腐蚀量增加至24%时,由于严重的局部腐蚀以及锈胀裂纹的存在及扩展都使得梁的极限承载力较经验模型出现较大降低。在钢筋锈蚀率小于24%的情况下,采用协同系数或基于规范的计算模型,能够较准确地计算钢筋混凝土梁正截面受弯极限承载力的影响。     

抗拔钢筋对提高混凝土承台-钢柱脚锚固承载力的研究

在试验研究基础上,采用ANSYS有限元分析程序,对不同抗拔钢筋配筋率的混凝土承台-钢柱脚在单向加载下的性能进行了弹塑性计算分析。结果表明,随着抗拔钢筋配筋率提高,其抗拔承载力、后期刚度、耗能能力均比未配抗拔钢筋的混凝土承台-钢柱脚逐步提高,但其提高的比例逐渐趋慢。用承载力桁架模型对各混凝土承台-钢柱脚承载力进行了计算,结果与有限元计算结果符合较好。     

腹板开孔形状影响耗能支撑滞回性能试验研究

腹板开孔耗能支撑有效地避免了传统中心支撑斜杆的失稳破坏,具有较强的耗能能力.为研究腹板开孔形状对支撑滞回性能的影响,对腹板开菱形孔、椭圆孔及长圆孔耗能支撑试件进行了低周往复加载试验,分析了试件在循环荷载作用下的破坏机理、滞回性能、承载能力、刚度退化及耗能能力.试验结果表明:耗能支撑试件滞回曲线饱满,耗能性能优越.耗能支...     

楼板及其配筋在RC框架结构实现抗震延性机制中的作用分析

总结采用梁有效翼缘来考虑楼板及配筋对“强柱弱梁”机制形成的影响的实验和数值仿真研究。基于SAP2000采用三种侧向加载模式对RC框架结构不带楼板、不带楼板考虑梁刚度放大、带楼板的三个模型进行pushover分析,对力与位移的关系曲线、塑性铰的出铰顺序以及顶点位移与层间位移等方面进行探讨。结果表明:三个模型的“强柱弱梁”现象不带楼板的纯框架结构最明显,考虑梁刚度放大的模型次之,带楼板结构最不明显,证明负弯矩承载力和刚度等反映“强柱弱梁”的参数及塑性铰的出现顺序与楼板、板内配筋存在明显的对应关系;楼板及配筋影响框架结构的整体变形性能和塑性耗能能力,是抗震延性机制实现的重要影响因素。在后续的结构设计中,建议考虑实际楼板和钢筋建模进行计算分析。     

型钢混凝土梁柱框支剪力墙结构抗震性能试验研究

框支剪力墙结构在实际工程中经常被采用,震害表明钢筋混凝土框支剪力墙结构抗震性能较差,本文提出型钢混凝土梁柱框支剪力墙结构对此加以改进。作者进行了4个1/4缩尺模型在竖向荷载和单调及低周反复水平荷载作用下的对比试验,其中3个试件采用型钢混凝土转换梁、型钢混凝土框支柱,1个试件采用钢筋混凝土转换梁、钢筋混凝土框支柱。我们分析其承载力、刚度、变形、延性和破坏形态等。试验结果表明,型钢混凝土梁柱框支剪力墙结构承载力高、延性好、滞回曲线丰满,变形能力和耗能能力较强。     

不规则性对基础隔震结构抗连续倒塌性能影响研究

为研究基础隔震结构抗连续倒塌性能,以备用荷载路径法为基础,采用静力非线性Pushdown方法和静力线性方法对一栋典型的收进式竖向不规则钢筋混凝土基础隔震结构进行分析,从备用荷载路径的抗连续倒塌机制和需求能力比两个角度研究竖向不规则钢筋混凝土基础隔震结构的抗连续倒塌性能,为基础隔震结构抗连续倒塌设计提供参考;为进一步研究结构布置形式不规则性以及裙楼和塔楼层数变化对竖向不规则基础隔震抗连续倒塌性能的影响,分别建立塔楼布置不同、裙楼与塔楼层数变化的模型进行对比研究。研究表明:除角柱失效工况自身无法产生悬链线机制外,其余底层框架柱失效工况中备用荷载路径在整个推覆倒塌过程中均表现出明显的悬链线机制;当隔震支座失效时,由于隔震层水平刚度小,相邻支座无法提供足够的侧向约束作用而难以形成明显的悬链线机制;增加结构冗余度和备用荷载路径中参与荷载传递的构件数量可以有效提高剩余结构抗连续倒塌能力;除角柱和角支座外,隔震支座失效工况DCR值普遍大于对应位置底层框架柱失效工况,备用荷载路径中某些构件的失效风险相对较大。     

减震装置提高防护门抗力的理论分析

在端部采用减震装置可提高防护门的抗力,而且该减震装置会影响防护门的振动特性和动力响应,因此对其在爆炸载荷作用下的动态响应分析非常重要。本文建立了具有减震装置防护门的计算模型,推导出了结构在爆炸荷载作用下的解析计算式,分析了化爆和核爆荷载作用下减震装置对振动的影响规律。结果表明,由弹性支承和阻尼器组成的减震装置可以明显降低结构的动力系数,从而提高防护门的抗力,但提高的效果与弹性支承的刚度、载荷作用时间的长短以及振动衰减的程度相关。     

底部加强型多腔钢管混凝土巨型柱抗震性能试验研究

为适应巨型框架结构发展,提出了一种底部加强型多腔钢管混凝土巨型柱。为了比较它与相应普通多腔钢管混凝土巨型柱抗震性能的差异,进行了6个1/25缩尺的巨型柱模型在轴向压力或轴向拉力下的低周反复荷载试验研究。6个模型中:按底部截面构造区分,3个试件为底部加强型巨型柱模型,3个试件为相应普通巨型柱模型;按轴力作用方向区分,4个试件为轴压试件,轴压比分别为0.5、0.25,2个试件为轴拉试件,轴拉比为0.2。比较分析了各试件的承载力、刚度及其退化过程、延性、滞回特性、耗能和破坏特征。研究表明:底部加强型巨型柱与普通巨型柱相比,承载力、延性、耗能能力明显提高,刚度退化速度减慢,工作性能较稳定;轴压试件与轴拉试件相比,轴压试件抗震性能相对较好。     

十字带侧板型抗剪连接件受剪性能试验研究

提出一种十字带侧板型抗剪连接件,以混凝土强度、抗剪连接件长度、抗剪连接件数量为参数设计四个试件,并进行往复加载试验,研究其破坏形态、剪力-位移曲线、骨架曲线、初始刚度、抗剪承载力和应变等指标。结果表明:四个试件的破坏形态基本一致,均由抗剪连接件与混凝土梁连接处率先产生裂缝,并向上端和下端发展,在混凝土出现压溃后达到极限状态;剪力-滑移曲线走势基本相同,均包括初始弹性阶段、弹塑性阶段和破坏阶段。另外,提高混凝土强度可增大试件初始刚度达16.44%,并能有效降低位移及应变;增大抗剪连接件长度仅提高试件初始刚度的4.25%,且对位移和应变的影响也较小;提高抗剪连接件数量可使初始刚度增大47.82%,抗剪连接件始终处于弹性,且有效减小位移和混凝土损伤,以及提高试件承载能力,满足弯剪分离式组合连接节点预期1mm最大位移的要求。     

K型加强节点承载力及滞回性能分析

K型相贯节点区域容易出现主管管壁的局部屈曲与撕裂,可以采用主管与内套管之间夹层灌混凝土的方法进行加强。采用有限元软件ANSYS,对加强前后节点的静力极限承载力和滞回性能进行分析。结果表明:在主管与内套管之间夹层灌混凝土可有效改善节点的破坏模式,减小节点附近的应力集中问题,同时增强节点的刚度与承载力;无加强节点滞回曲线较为丰满,承载力下降相对平缓,但和加强节点比较,承载力相差明显;减小内套管的尺寸在一定程度上可以提高节点的极限承载力。