工字型钢铅组合耗能器的非线性有限元模拟

钢铅组合耗能器将钢和铅2种材料巧妙地进行组合,具有制作工艺简单、经济性好等优点。在一种工字型钢铅组合耗能器试验研究的基础上,借助有限元分析软件ANSYS,考虑钢和铅2种材料本构模型的非线性以及2种材料之间的接触作用,建立了这种耗能器的非线性有限元计算模型,对耗能器进行数值模拟;在此基础上对安装耗能器的Benchmark结构进行了地震反应分析。研究结果表明建立的有限元模型能够准确描述耗能器的力学性能,耗能器具有良好的滞回性能和稳定的耗能特性,是一种优良的耗能元件;工字型钢铅组合耗能器减震效果明显。     

钢管混凝土柱带钢板耗能键组合剪力墙抗震研究

提出了连排钢管混凝土柱带钢板耗能键组合剪力墙,它由钢管混凝土连排柱、柱间钢板耗能键、钢板耗能键外包混凝土条带三种单元组合而成。进行了4个不同设计参数试件的低周反复荷载试验研究。分析了各试件的承载力、刚度及其退化过程、滞回特性、延性和破坏特征,探讨了分灾耗能机制。研究表明:连排钢管混凝土柱带钢板耗能键组合剪力墙,承载力较大,后期刚度较稳定;混凝土条带在开裂与闭合过程中消耗地震能量,钢板耗能键通过弯剪变形消耗地震能量,钢管与混凝土条带共同工作协同耗能,具有良好的抗震耗能机制;这种新型组合剪力墙具有较强综合抗震耗能能力。     

装配式双钢套管内置高强混凝土组合剪力墙及其试验验证

提出一种适用于高层建筑的新型装配式双钢套管内置高强混凝土(FDSHC)组合剪力墙,并通过试验验证其抗震性能.通过6个两层 FDSHC组合剪力墙试件的压G弯G剪滞回试验和6个单层FDSHC组合剪力墙试件的拉G弯G剪滞回试验,分析试件的破坏特征和滞回性能,研究轴力、钢管混凝土截面含量比、偏心距、外钢管是否焊接对新型墙体抗震性能的影响.结果表明,FDSHC 组合剪力墙试件的破坏形态为弯剪复合破坏,其在压(拉)-弯-剪复合受力作用下具有较高的承载能力,滞回曲线饱满,耗能能力和整体装配性能良好.轴压比越大(轴拉比越小),峰值强度越高;偏心距越大,耗能能力越弱;钢管混凝土截面含量比和外钢管是否焊接的影响不明显.相对于传统装配式混凝土剪力墙,FDSHC组合剪力墙具有“易装配、高承载、低成本”的优点和优越的抗震性能,有望在装配式高层建筑中推广应用.     

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。     

部分预制型钢混凝土梁抗震性能试验研究

为探究部分预制型钢混凝土梁的抗震性能,进行了7个部分预制型钢混凝土梁试件的拟静力试验,研究了试件的裂缝开展过程、破坏形态、承载能力、延性、耗能能力和刚度退化情况,探究预制截面模式、剪跨比和后浇混凝土强度等对其抗震能力的影响。结果表明:地震作用下,该7个试件力学性能较好,剪跨比是影响试件抗震性能的首要要素,剪跨比大的试件耗能能力强,型钢约束部分混凝土可以提高试件的耗能能力,截面模式和后浇混凝土强度对抗震性能影响不大。     

预制预应力混凝土拼装框架梁柱节点抗震性能研究

针对采用预应力钢筋进行干式连接的预制预应力混凝土拼装框架梁柱节点进行抗震性能研究。设计制作了一组节点试件,对其进行低周往复加载试验和数值分析,观测节点变形与破坏特征,得到试件梁端力－位移滞回曲线,分析节点承载力、耗能水平与变形能力。结果表明:通过接缝开合可在较小位移下控制构件的损伤程度,破坏模式以柱端牛腿压剪破坏为主;与现浇混凝土梁柱节点相比,该节点具有良好的变形能力和自复位特征,但是节点整体耗能能力较低;采用简化的基于多折线骨架曲线的本构模型可以对节点的力学性能进行简化等效模拟。     

组合深梁填充钢框架的恢复力模型

为实现结构刚度可在一定范围内渐变,同时充分发挥组合钢板的性能,介绍一种新型高层抗震加固结构体系—组合深梁。通过在水平低周反复荷载下,2个组合深梁填充钢框架结构模型试验,得到内填组合深梁钢框架结构的滞回曲线。试验过程中,混凝土板限制了钢板失稳变形,钢板塑性得以发展;组合深梁最后耗能破坏,随后钢框架发生破坏。试验结果显示:组合深梁主要由钢板部分来承担水平剪力和弯矩,混凝土板并不承担水平荷载;试件的滞回曲线饱满且骨架曲线有明显的塑性流动阶段,试件的延性和耗能能力较好,证明内填组合深梁钢框架结构抗震性能良好。最后,利用得到的试验数据进行回归分析,建立该结构恢复力模型,可用于组合深梁结构的弹塑性反应分析。     

桁架式钢骨混凝土梁组合框架试件抗震性能研究

为研究桁架式钢骨混凝土框架梁-钢筋混凝土柱组合框架的抗震性能,制作了2榀单跨两层框架试件进行了低周反复荷载试验。框架模型按"强柱弱梁"原则设计,在节点核心区和梁端采用交叉腹杆连接上、下T形型钢。试验观察了试件的破坏过程,测得了试件的荷载-位移曲线和骨架曲线以及各阶段的应变、荷载和位移值,分析了框架模型的延性、能量耗散能力、强度降低、刚度退化以及破坏机制。试验研究表明,该形式框架具有较高的承载力、延性和能量耗散能力,满足延性框架的抗震性能要求。研究分析结果表明:交叉腹杆的设置相当于一个被动阻尼装置,能够有效地起到耗能作用,有利于框架形成梁铰耗能机构,从而提高框架的整体耗能能力。研究成果可供工程参考。     

较小剪跨比轻钢-尾砂微晶发泡板组合墙抗震性能试验

提出了一种轻钢-尾砂微晶发泡板组合墙结构,首次进行了4个较小剪跨比轻钢-尾砂微晶发泡板组合墙试件的低周反复荷载试验,试件区分在于尾砂微晶发泡板强度、龙骨间是否填充砌块及有无拼接板缝。分析了各试件的强度、刚度、延性、滞回特性、耗能能力及破坏特征。研究结果表明:轻钢与尾砂微晶发泡板具有良好的共同工作性能;弹性阶段尾砂微晶发泡板呈剪切变形,且其变形发展受轻钢龙骨和镶嵌的分布钢筋制约;尾砂微晶发泡板强度可以明显提高结构的承载力;构件拼缝对结构的承载力有降低作用;轻钢龙骨间填充轻质砌块可显著提高其抗震性能。     

钢管混凝土组合长柱低周往复抗震性能试验

为了研究钢管混凝土组合长柱的抗震性能,设计并制作了两个组合长柱试件,一个为空钢管组合柱,另一个在中柱灌有混凝土,对其进行低周反复荷载试验,试验过程中测取了试件的反力、水平位移、内力变化过程并观察试件受力的全过程与破坏形态,分析了试件的滞回曲线、骨架曲线、位移延性、刚度退化与耗能能力等。试验结果表明:两个试件的最终破坏均出现在上部单柱,主要表现为钢材的局部屈曲;试件的滞回曲线饱满,随着水平位移的增加,滞回曲线端部出现比较小的紧缩;灌混凝土组合柱的耗能能力高于空钢管组合柱,灌混凝土组合柱的位移延性系数大于3.0,试件破坏时,等效粘滞阻尼系数大于0.2。基于试验结果,对组合柱"中震可修"性能进行了讨论与分析。     

高轴压比下圆钢管钢渣混凝土柱抗震性能试验研究

通过2根圆钢管普通混凝土柱与5根圆钢管钢渣混凝土柱在高轴压比下的水平低周反复加载试验,研究圆钢管钢渣混凝土柱的轴压比、钢管壁厚、钢渣砂替代率和长细比对其破坏形态、滞回耗能能力、骨架曲线、延性及耗能、刚度退化的影响规律。研究结果表明:钢渣混凝土试件破坏过程和破坏形态与普通混凝土试件基本相同,主要表现为钢管底部鼓曲的压弯破坏;所有试件滞回曲线饱满,无明显“捏缩”现象;高轴压比试件存在明显承载力突降现象,合理的径厚比（钢管直径/钢管壁厚）对高轴压比试件承载力突降有明显改善作用;低轴压比试件延性系数大于4.0,高轴压比试件延性系数介于1.57～3.76之间,轴压比增大,试件延性下降;试件破坏时等效粘滞阻尼系数ξ_eq介于0.259～0.437之间;建议采用《钢管混凝土混合结构技术标准》（GB/T51446－2021）或《钢管混凝土结构技术规程》（DBJ/T13－51－2010）计算地震作用下钢管钢渣混凝土柱压弯承载力,但高轴压比钢管钢渣混凝土柱计算结果需乘以折减系数0.8。     

钢桁架(ST)约束混凝土组合柱抗震性能研究

目前,组合柱在建筑结构中进行了广泛应用和研究,研究表明:截面形式对组合柱的抗震性能有很大影响。首先,对钢桁架(ST)约束混凝土组合柱进行了试验研究。并在此基础上,利用有限元软件ABAQUS建立了数值分析模型;其次,基于数值分析模型,分析了组合柱中各部件的应力应变状态,分别考察了轴压比、缀板排列方式、体积配箍率、角钢肢宽与肢厚等因素对柱抗震性能的影响;最后,给出了组合柱在不同抗震等级下轴压比限值的建议值,可为后续组合柱的研究提供参考。研究表明:随着轴压比的增大,组合柱的延性变差,承载力先增大后减小;合理的缀板排列方式可有效抑制角钢的局部屈曲;随着体积配箍率的增大,组合柱的承载力有一定提升,延性提高较为显著;随着角钢肢宽和肢厚的增加,组合柱的承载力和延性均有显著提升。     

反复荷载作用下锈蚀钢筋混凝土柱力学性能研究

采用有限元软件ABAQUS,以锈蚀率（0%、5%、10%、15%和20%）为变量,对5根钢筋混凝土柱的力学性能进行了数值模拟,研究各试件的滞回性能、骨架曲线、延性及耗能能力,分析钢筋锈蚀率对承载力、延性、耗能和塑性铰转动能力的影响。研究结果表明:模拟分析得到的锈蚀钢筋混凝土柱的强度和变形与试验结果吻合较好,建立的有限元模型可用于锈蚀钢筋混凝土柱的力学性能分析;混凝土开裂前,锈蚀构件的力学性能基本与未锈蚀构件相同,混凝土开裂后,构件的承载力、屈服荷载、极限位移、延性等均随钢筋锈蚀率的增大而降低;轻度锈蚀构件的滞回性能和破坏形式与未锈蚀构件类似,随着钢筋锈蚀率逐渐增大,滞回环的饱满程度降低,“捏拢”现象严重,滞回曲线由“弓形”逐渐发展成“反S形”,耗能能力降低,破坏形式趋于脆性破坏,位移延性系数、平均耗能系数等指标逐渐下降。     

SRC框格复合墙抗剪承载力计算及影响因素分析

SRC框格复合墙是在普通RC密肋复合墙基础上结合型钢混凝土概念而提出来的一种复合墙板,以轻钢龙骨代替框格内原有纵向受力钢筋,通过焊接或螺栓连接在梁柱轻钢龙骨节点处实现刚性或半刚性连接.在SRC框格复合墙模型试验基的础上,利用ANSYS程序对墙体受力过程进行了非线性有限元分析,提出了SRC框格复合墙抗剪承载力的实用计算公式,并对框格含钢率、轻钢强度等影响因素进行了有限元分析.研究结果表明:所提出的SRC框格复合墙抗剪承载力计算公式,与非线性有限元计算结果吻合较好,能够适应框格含钢率等不同因素变化的计算精度要求;提高肋梁中轻钢强度或含钢率可以有效提高墙体抗剪承载力,而不宜单独采用提高混凝土强度的方法.     

Seismic behavior of ductile rectangular composite bridge piers

The seismic resistance characteristics of a newly developed composite bridge pier system are examined via a series of experimental studies. In this innovative bridge pier system, the shear strength is provided by the steel tube and the concrete confined by the steel tube. No transverse shear reinforcement is used in this system. Axial and flexural strengths of the bridge pier are exerted by the longitudinal reinforcements and the concrete. A gap between the end of steel tube and the reinforced concrete foundation contributes to the steel tube providing shear resistance only without sharing the flexural moment. From the experimental results of this study, it is found that the flexural strength of the proposed composite bridge pier can be predicted accurately by the conventional method that was used in the reinforced concrete structures. Shear strength of the composite bridge pier can be obtained by summing up shear strengths of the concrete and the steel tube. Excellent deformation capacities are also found from the experimental studies. The proposed composite bridge pier system not only simplifies the construction work greatly, but also provides superior seismic resistance as compared with that of the conventional method. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

Seismic performance of steel reinforced ultra high-strength concrete composite frame joints

To investigate the seismic performance of a composite frame comprised of steel reinforced ultra high-strength concrete (SRUHSC) columns and steel reinforced concrete (SRC) beams, six interior frame joint specimens were designed and tested under low cyclically lateral load. The effects of the axial load ratio and volumetric stirrup ratio were studied on the characteristics of the frame joint performance including crack pattern, failure mode, ductility, energy dissipation capacity, strength degradation and rigidity degradation. It was found that all joint specimens behaved in a ductile manner with flexural-shear failure in the joint core region while plastic hinges appeared at the beam ends. The ductility and energy absorption capacity of joints increased as the axial load ratio decreased and the volumetric stirrup ratio increased. The displacement ductility coefficient and equivalent damping coefficient of the joints fell between the corresponding coefficients of the steel reinforced concrete (SRC) frame joint and RC frame joint. The axial load ratio and volumetric stirrup ratio have less influence on the strength degradation and more influence on the stiffness degradation. The stiffness of the joint degrades more significantly for a low volumetric stirrup ratio and high axial load ratio. The characteristics obtained from the SRUHSC composite frame joint specimens with better seismic performance may be a useful reference in future engineering applications.