圆截面型钢不同强度混凝土巨柱的抗震性能

结合国内某超高层建筑型钢混凝土巨型柱为工程背景,进行了2个圆截面内置H型钢混凝土巨型柱试件的低周反复荷载试验,2个试件混凝土强度等级分别为C70和C50,截面尺寸、配钢率及配筋率等完全一致。研究了混凝土强度对其抗震性能的影响,比较分析了2个试件的破坏特征、滞回曲线、承载力、变形、刚度退化过程及耗能,推导了承载力计算公式,采用ABAQUS软件进行了有限元模拟。结果表明:2个试件最终呈现出以弯曲为主的破坏特征;滞回曲线均较为饱满,承载力下降缓慢,极限位移角达到5%,表现出良好的耗能能力和抗震性能;混凝土强度较高的试件承载力较高,刚度退化较慢,具有更好的抗震耗能性能;承载力计算结果及有限元数值模拟结果均与实测符合较好。     

新型低损伤自复位混凝土框架节点试验及性能优化研究

提出一种带可更换软钢阻尼器的低损伤自复预制混凝土(LDSCPC)框架节点,并针对该节点在地震作用下的抗震性能、更换阻尼器后的性能恢复等开展足尺试件的拟静力试验。在节点试验基础上,基于ABAQUS精细化有限元模型进行该节点关于螺栓预紧力、水平和竖向耗能条尺寸的参数化分析及优化设计。研究表明,软钢阻尼器LT12的滞回特性和承载能力是最优异的,而LT14是耗能最好的;增加阻尼器耗能条的尺寸和厚度能分别提高LDSCPC框架节点在加载早期和变形较大时的耗能性能。较大的螺栓预紧力能明显提升LDSCPC框架节点的耗能能力,当预紧力为155 kN时,软钢阻尼器几乎达到理想的耗能性能。     

新型软钢阻尼墙的试验研究及性能分析

本文提出的新型软钢阻尼墙是一种设计新颖、耗能能力很强的剪切型金属阻尼器。给出了该新型软钢阻尼墙试件的构造形式。基于提出的加载方案对试件分别进行了基本性能试验和疲劳性能试验,分析了试件的滞回性能与疲劳性能等。试验结果表明该新型软钢阻尼墙具有稳定、良好的滞回性能和疲劳性能。采用ABAQUS软件对其建立了精细化有限元模型,并对其进行了有限元分析。数值仿真结果与试验结果很接近。这种新型软钢阻尼墙耗能性能优越,构造简单,且施工方便,有广阔的工程应用前景。     

钢框架扩翼型节点抗震性能研究

基于4个梁端翼缘扩大型节点试件和1个传统节点试件的低周循环加载试验,对直接圆弧扩翼型节点和加侧板扩翼型节点2种钢框架扩翼型节点采用ANSYS软件进行了往复荷载作用下的节点性能有限元分析,研究了这2种不同型式的梁端扩翼节点的破坏形态、荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、极限荷载、延性和耗能系数等抗震性能,其结果与试验结果吻合较好.研究结果表明,通过合理地设计扩翼截面,圆弧扩翼型节点和侧板扩翼型节点均能有效的将塑性铰移出焊缝热影响区,且较传统节点具有更强的承载力、延性和耗能能力,能满足我国现行抗震规范的要求.另外,圆弧扩翼型节点构造相对简单,扩翼处连接焊缝少,可避免焊接热影响区母材变脆而发生脆性撕裂,其抗震性能要优于梁端翼缘侧板加强型节点.     

新型预制装配框架梁柱节点低周反复荷载试验研究

在凝练国内外已有的研究基础上,创新性的提出了一种新型预制装配混凝土框架梁柱节点,为了能够研究新型节点的抗震性能,对2个预制装配混凝土框架梁柱节点及一个现浇节点进行低周反复荷载试验,新型节点与现浇节点的不同点在于新型节点梁的受力钢筋采用预应力钢绞线进行了替代,2个预制节点的不同点在于梁柱节点核心区处是否设置附加钢筋。通过试验对2个预制节点以及现浇节点的极限承载力、滞回曲线、耗能、层间位移、刚度以及延性进行了测试分析,试验发现预制试件的极限承载力优于现浇试件,滞回环的面积与现浇构件滞回环面积基本相当,说明预制节点的耗能能力及延性基本等价于现浇试件。验证了新型节点可以应用于有抗震设防要求的地区。     

火电厂主厂房结构异型节点抗震性能试验研究

为掌握火电厂新型主厂房框排架结构中异型节点的抗震性能,对由两侧梁高不等、柱截面突变及错层引起的异型节点进行了6个1/5比例试件拟静力试验研究及含有该类节点的空间结构试验研究。研究了节点的受力破坏模式、滞回耗能性能、强度和刚度退化规律及承载力计算方法。结果表明:该类节点初裂与极限荷载较常规节点显著降低,易发生小核心剪切破坏和柱端压弯剪复合破坏;异型节点中剪力墙的设置可以有效改善节点的抗震性能,提高其延性和耗能能力;通过分析节点受力机理并根据不同的破坏形态,提出针对SRC异型节点的承载力计算方法,为该类节点的实际设计提供参考。     

型钢高强混凝土短肢剪力墙-连梁节点抗震性能试验研究

通过4个型钢高强混凝土短肢剪力墙-连梁节点试件和1个高强混凝土短肢剪力墙-连梁节点试件的低周反复荷载试验,主要研究配钢形式、轴压比和连梁结构类型对节点的滞回特性、变形能力及耗能能力等性能的影响。结果表明:型钢高强混凝土短肢剪力墙-连梁节点的滞回曲线饱满,承载力、刚度以及抗震性能较高强混凝土短肢剪力墙节点均有所改善,所有试件的延性均小于3,极限层间位移角均小于1/100,等效黏滞阻尼系数在0.17～0.24之间,表现出其延性和抗倒塌能力较差,耗能能力较好。     

钢框架梁柱栓焊扩翼-翼缘削弱节点优势分析性能试验

为了对钢框架梁柱栓焊扩翼-翼缘削弱节点的性能优势进行分析,设计制作了3个较大比例的十字节点试件,包括栓焊扩翼-翼缘削弱型节点、单纯削弱型节点和单纯加强型节点,对其进行了低周往复循环加载试验,研究其破坏形态、承载力、延性性能和耗能能力等滞回性能,并用ABAQUS有限元软件对其进行了非线性有限元分析,进一步对比验证试验结果。研究结果表明,3种钢框架梁柱节点均能实现梁端塑性铰外移,保护梁端焊缝,避免节点脆性破坏。栓焊扩翼-翼缘削弱节点比其它两类节点有较好的延性和耗能能力,能够充分发挥加强式节点和削弱式节点的双重优势。     

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。     

HPFRC耗能墙-RC框架结构有限元模拟及参数分析

在高性能纤维增强混凝土(HPFRC)耗能墙-钢筋混凝土(RC)框架结构抗震性能试验研究基础上,对其进行了有限元模拟分析,结果表明:有限元计算结果与试验结果吻合较好。在此基础上,考虑HPFRC耗能墙材料强度、配筋率、距离柱边距离、耗能墙宽厚比以及高宽比等因素,利用有限元方法进行了参数扩展分析。结果表明:随着上述前3个参数取值的增加,试件各个荷载特征点的水平承载力均有所提高,但变形能力变化不大;随着HPFRC耗能墙宽厚比的增大,试件各个荷载特征点的水平承载力均明显减小,极限位移也有所减小;随着HPFRC耗能墙高宽比的增大,试件各个荷载特征点的水平承载力均明显减小,但峰值荷载点对应的位移有所增大。为保证此类结构的抗震性能,针对HPFRC耗能墙材料强度、配筋率、HPFRC耗能墙宽厚比、高宽比和HPFRC耗能墙距离柱边距离等参数,提出了相关建议值供设计参考。     

纤维增强混凝土十字形柱中节点试验研究

本文通过对6个1/2缩尺的十字形柱中节点试件进行反复荷载试验,对比此类节点的破坏过程及破坏特点,分析滞回特征、位移延性、刚度退化、承载力、耗能能力,研究纤维对十字形柱中节点抗震性能的增强作用。试验研究表明:节点核心区使用纤维混凝土可以显著改善节点混凝土剥落状态、提高位移延性和承载力、减缓刚度退化。     

柱端设置盖板式滑移摩擦节点H型钢柱抗震稳定性研究

基于损伤控制理念,提出了一种盖板式滑移摩擦柱端节点,该节点利用滑移摩擦代替材料屈服耗能,达到避免构件损伤的目的。为研究在柱端设置该节点H型钢柱的抗震稳定性能,设计并制作2个1/2缩尺的H型钢柱试件:一个试件为普通H型钢柱;另一个试件为柱端设置盖板式滑移摩擦节点H型钢柱,并进行低周往复加载试验。试验结果分析表明:在低周往复加载作用下,柱端设置盖板式滑移摩擦节点的构件,仅翼缘盖板发生塑性变形及黄铜摩擦板出现磨损,钢柱未发生损伤;其极限承载力相较于普通H型钢柱低10%;滞回曲线饱满,刚度与耗能能力与普通H型钢柱相差不大,表现出良好的抗震性能。有限元模拟结果与试验结果基本吻合,并通过有限元模拟分析盖板厚度对设置盖板式滑移摩擦节点H型钢柱受力性能的影响,研究结果表明:合理设置盖板厚度,在提高柱承载力的同时,保证了节点的摩擦耗能,使得钢柱得到有效保护,达到了预期的损伤控制目标。     

方钢管混凝土柱与钢梁的外肋环板节点抗震性能试验研究

为研究外肋环板节点的抗震性能,本文对3个十字型足尺试件进行了低周反复循环加载试验,分析了各试件的破坏过程及特征,然后根据实测的滞回曲线对节点的承载力、延性、耗能能力、强度退化、刚度退化等抗震性能指标进行了详细的比较分析。研究结果表明,外肋环板节点构造措施简单合理,具有较好的抗震性能。通过空钢管试件和填充混凝土试件的对比分析,表明在钢管中填充混凝土有利于改善节点的抗震性能。     

节点连接形式对轻型门式刚架滞回性能影响研究

本文针对端板竖放、平放和斜放柱脚铰接1/2榀1/2缩尺变截面门式刚架进行滞回性能研究,每种连接形式3个试件。试验对比分析了不同端板连接的破坏形式、P-Δ滞回曲线、骨架曲线、刚度退化情况以及螺栓的内力分布规律。研究结果表明:3种连接形式的门式刚架塑性变形能力较差,耗能能力较低;端板越厚、螺栓等级越高、数量越多的节点刚度越大,但后期刚度退化越严重。端板竖放与平放连接接近刚性节点,斜放节点的变形能力优于其它两种形式,相应的刚架耗能能力也较好,但承载力较低;综合分析破坏模式、承载力和变形能力等,建议设计时优先选用端板竖放连接形式。     

基于转动摩擦铰阻尼器的干式装配梁-柱节点抗震性能试验

基于转动摩擦铰阻尼器(RFHD),提出了转动摩擦耗能干式装配梁-柱节点(DRFDBJ)。为了验证DRFDBJ结构对于实现预期力学性能的可行性和合理性，以施加在摩擦片表面的螺栓预紧力(P_c)为变量，开展了2个工况下的DRFDBJ试件低周往复拟静力试验研究。结果表明：DRFDBJ结构的力学性能主要由RFHD提供并控制，试验中节点呈现了稳定的承载力和理想的变形、耗能能力，并实现了预期的损伤集中；2个不同P_c水准下节点承载力的试验值与理论值误差不超过5%,通过调整P_c可实现节点承载力的调控，为DRFDBJ结构承载力的可调控提供了支撑。     

超高韧性水泥基材料新型框架节点性能研究

进行了9个超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)新型框架节点的抗震试验。研究了轴压比和核心区箍筋间距对新型节点承载能力、滞回特性和耗能能力的影响。结果表明,UHTCC节点出现了大量裂缝间距仅为1mm左右的微细斜向裂缝,节点的开裂荷载和抗剪承载力都有明显的提高。UHTCC材料可降低甚至消除节点核芯区箍筋的用量。在试验基础上,对UHTCC新型框架节点的开裂荷载和极限承载力进行了理论计算,计算值和试验结果总体吻合较好。     

复式钢管混凝土柱-钢梁节点累积耗能性能研究

为研究外方内圆复式钢管混凝土柱-钢梁节点的累积耗能性能,对6个组合节点试件和1个方钢管混凝土柱-钢梁节点对比试件进行了低周往复荷载作用下的试验研究和参数分析,探讨了节点的各项耗能指标及影响参数。结果表明:此类组合节点试件具有良好的滞回耗能能力,其中锚固腹板加肋和竖向肋板外伸长度120mm的节点试件累积耗能能力较好,且累积损伤对节点滞回耗能影响不明显;其余节点试件的梁端位移角达到1/23时,试件开始有累积损伤,滞回耗能下降幅度不超过10%,累积损伤对其影响不严重;复式钢管混凝土柱-钢梁节点的累积耗能各项指标均优于方钢管混凝土柱-钢梁节点;节点试件的累积耗能随着梁柱弯矩比的增大而有所提高,随竖向肋板外伸长度和梁柱线刚度比的增大也有所提高,但有一定限值。     

低周往复荷载下纤维混凝土增强框架节点抗剪性能试验研究

通过4个高韧性纤维混凝土增强框架节点的低周反复荷载试验,得到了该节点的破坏形态、荷载-位移滞回曲线和骨架曲线,测得了纤维混凝土增强框架节点核心区抗剪承载力试验值,并与现行规范公式的计算值进行了比较分析。结果表明:在框架节点核心区使用高韧性纤维混凝土,可有效控制节点核心区裂缝数量和宽度;节点抗剪承载力和耗能能力均有显著提高,框架的抗震性能得到了增强;抗剪承载力试验值与理论计算值具有较好的一致性,所得结论可为实际工程中纤维混凝土增强框架节点的设计提供参考。     

钢框架加腋型节点抗震性能试验研究

为研究十字型加腋节点的抗震性能,按照1∶2比例设计了4个试件,其中3个仅下翼缘加腋,1个下翼缘加腋且上翼缘带压型钢板混凝土组合楼板,并对其进行了低周循环荷载试验。通过试验研究加腋尺寸参数和楼板对抗震性能的影响,研究发现:加腋节点破坏时实现了塑性铰外移,塑性铰在离加腋端约1/3的梁高位置处;改进型加腋节点的滞回曲线均比较饱满,抗震性能良好。塑性转角和总转角均高于具有良好抗震性能的最低标准。随着腋长的增大,加腋节点的承载力变大且塑性转角和总转角均增大,耗能能力有所增加;随着腋高的增大,承载力减小且塑性转角和总转角均减少,耗能能力有所减小。带楼板的抗震性能优于不带楼板的,承载力高于不带楼板的构件但耗能能力有所减小。     

PC框架节点在地震作用下的破坏模式研究

为研究PC框架节点在地震荷载作用下的破坏模式,设计了2个足尺PC框架梁柱节点,并对其进行拟静力试验。获得了试件破坏形态、极限承载力、滞回曲线和裂缝开展情况等。发现梁叠合面处未出现裂缝,沿梁柱叠合面出现竖向裂缝;轴压比为0.17的试件破坏时,柱叠合面处产生水平裂缝,且节点核心区破坏程度大于轴压比为0.34的试件,轴压比0.34的试件柱叠合面未开裂。研究了2个试件位移延性、承载力退化系数等抗震性能指标,结果表明:PC节点滞回曲线饱满,2个试件延性系数分别为6.56和6.45,承载力退化系数均大于0.85,具有较高延性水平和较好抗震性能。