方钢管混凝土柱-不等高钢梁框架节点抗剪承载力分析

为研究方钢管混凝土柱-H型不等高钢梁框架节点的抗剪承载力,分析其破坏机理,建立适用于不等高钢梁节点的抗剪计算模型,提出了节点的抗剪承载力计算公式,比较了基于不同抗剪模型建立的抗剪承载力计算值与试验值的差异性。结果表明:节点域的破坏模式主要为上核心区的剪切斜压破坏;节点域抗剪承载力主要由钢管腹板、核心区混凝土主斜压杆及约束斜压杆共同承担。对比分析表明:提出的节点屈服抗剪承载力和极限抗剪承载力理论公式计算值更为接近试验值,验证了方钢管混凝土柱-不等高钢梁框架节点传力机理和承载力计算公式的正确性。     

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。     

低周反复荷载下钢筋钢纤维混凝土连梁的斜截面承载力

通过低周反复荷载下5个钢筋钢纤维混凝土连梁和1个普通钢筋混凝土连梁的抗剪性能试验,研究了钢纤维对钢筋混凝土连梁裂缝和破坏形态的影响,探讨了钢筋钢纤维混凝土连梁的斜截面承载力随钢纤维掺量的变化规律,结合普通钢筋混凝土连梁斜截面承载力的计算方法,提出了钢筋钢纤维混凝土连梁斜截面承载力的计算公式,比较结果表明,计算值和试验值吻合较好。     

复式钢管混凝土外肋环板节点抗剪承载力研究

在已有理论和试验研究的基础上,对复式钢管混凝土外肋环板节点的抗剪受力性能进行分析。建立了节点核心区的抗剪受力模型,将节点域抗剪贡献分为三部分:节点域内外钢管腹板的抗剪贡献、节点主要连接件竖向肋板与锚固腹板的抗剪贡献以及节点域混凝土的抗剪贡献,推导了复式钢管混凝土柱节点屈服抗剪承载力和极限抗剪承载力的计算公式,为复式钢管混凝土柱节点的工程设计提供承载力计算方法。理论得到的节点屈服剪力和极限剪力值与试验结果进行了对比,并提出抗剪能力储备系数这一新指标反映节点的抗剪切破坏能力,量化地解释了节点发生梁铰破坏后抗剪能力的安全储备。得出此类新型节点在破坏时抗剪储备能力充足,可保证节点达到良好延性的破坏模式,说明节点设计符合强剪弱弯的抗震设计原则。     

钢管混凝土构件轴向受拉机理和承载力研究

采用有限元软件ABAQUS建立了钢管混凝土柱的有限元模型,对10个钢管混凝土柱试件在轴向拉力作用下的受力行为进行了数值模拟,并通过与试验结果对比验证了模型的适用性和有效性。使用经验证的模型分析了轴向拉力作用下钢管混凝土构件的受力过程、破坏机理以及钢管和混凝土之间的相互作用,并根据分析结果提出了钢管混凝土构件受拉承载力简化计算公式。研究表明:钢管混凝土柱在轴向拉力作用下,钢管承担大部分拉力,最终的破坏形态为构件端部或者中部的钢管破坏;含钢率和钢材强度对钢管混凝土柱的抗拉承载力影响较大,而核心混凝土强度对抗拉承载力影响很小。     

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。     

水平缝钢制连接的可修复装配式剪力墙结构抗剪性能研究

为实现剪力墙结构震损后的快速修复，提出一种水平缝钢制连接的可修复装配式剪力墙结构(Repairable precast shear wall with horizontal steel connections, RPW-HSC),采用ABAQUS软件对高宽比为1.0的RPW-HSC试件进行建模分析，数值模拟结果与试验结果吻合良好。通过有限元参数化建模，研究钢制连接中剪切板的厚度、开缝处小钢柱的高宽比、钢板强度及轴压比对RPW-HSC试件抗剪性能的影响，建立RPW-HSC抗剪承载力设计方法。结果表明：RPW-HSC试件的刚度与抗剪承载力随剪切板厚度、钢材强度及轴压比的增加而增加，但参数过大会导致该试件由钢制剪切板破坏转变为上部预制混凝土墙体破坏；当钢制剪切板开缝处小钢柱高宽比小于3时，试件的破坏由开缝处小钢柱的弯曲破坏变成上部预制混凝土墙体的剪切破坏。因此，需控制合理的设计参数以实现RPW-HSC试件结构损伤可控及震损可修复。RPW-HSC试件抗剪承载力设计方法获得的理论计算值与试验值及有限元结果吻合较好，验证了抗剪承载力设计方法的准确性。     

PBL剪力键破坏形态及极限承载力试验研究

根据已有试验结果,总结了有贯穿钢筋类PBL剪力键（perfobond rib shear connector）的3种破坏形态,其中充分发挥承载力的破坏形态为贯穿钢筋剪切破坏。为了研究PBL剪力键的极限承载力,对4组21个试件进行了静载破坏试验,结合文献[10]的试验结果,研究了各种因素对PBL剪力键极限承载力的影响,提出了有贯穿钢筋类PBL剪力键极限承载力计算公式。结果表明：有贯穿钢筋类PBL剪力键的极限承载力主要与贯穿钢筋面积及强度有关,与混凝土强度、混凝土榫面积无关,横向钢筋面积及强度对其的影响较以前试验所得结果小。     

基于延性破坏准则的再生混凝土柱抗震性能研究

为揭示再生混凝土柱的性能退化机理,根据拟静力试验现象和试验数据,对再生混凝土柱的破坏进行了量化研究。首先进行了Park-Ang破坏准则和延性破坏准则的计算验证,统计分析结果表明延性破坏准则可用于再生混凝土柱破坏计算研究。基于延性破坏准则对再生骨料取代率与混凝土强度、破坏指数的量化关系进行了研究,建立了混凝土强度退化与破坏指数的函数关系;从再生骨料界面结合能力、粘结性能和强度变化三个方面对再生混凝土柱性能退化规律进行了解释说明,考虑再生骨料取代率和混凝土强度的影响,提出了改进的再生混凝土柱延性破坏准则。研究结果表明：考虑混凝土强度影响的改进延性破坏准则计算结果更接近于1.0,且离散性较低,更准确的定义了再生混凝土柱的破坏。综合再生混凝土柱试验现象、破坏规律及破坏指数计算结果,给出了再生混凝土柱的延性准则破坏评价标准,相关研究成果可用于再生混凝土柱的破坏评估和震损鉴定。     

超高强钢筋UHPC梁受弯性能试验研究及承载力分析

将超高强钢筋与超高性能混凝土(ultra-high performance concrete, UHPC)组合成超高强钢筋UHPC梁,以减小钢筋用量和提高梁承载能力。开展2根超高强钢筋UHPC梁和2根超高强钢筋普通混凝土(normal concrete, NC)梁的两点弯曲试验,分析混凝土类型和受拉钢筋配筋率对梁破坏模式和受弯性能的影响。试验结果表明：试验梁的破坏模式均为受弯破坏,NC梁顶部受压区混凝土大量压碎,出现明显的弯曲变形,而UHPC梁受压区混凝土未发生明显破坏,且未出现明显变形。纵筋配筋率由1.59%提高至1.88%时,开裂荷载基本没有变化,而UHPC梁和NC梁的受弯承载力分别提高17.4%和13.3%。基于平截面假定,推导超高强钢筋UHPC梁受弯承载力计算公式,并与国外计算方法进行比较,建议方法计算值与试验值吻合较好。     

FRP加固钢筋混凝土圆柱破坏模式及纤维应变特性研究

大量试验验证了FRP约束混凝土圆柱能显著提高其抗震性能,但对FRP加固柱的破坏模式以及FRP应变发展规律还没有进行系统研究,而FRP加固混凝土圆柱破坏模式的预测与对其抗震性能的评估直接相关.试验表明,当FRP加固混凝土圆柱从弯剪破坏向弯曲破坏过渡时,FRP应变发展规律会发生显著变化.控制FRP有效极限应变就可以对加固柱的破坏模式进行控制,并且FRP加固柱受剪承载力的计算也和FRP有效极限应变密切相关.建议了FRP加固混凝土圆柱有效极限应变值,给出了判别FRP加固混凝土圆柱破坏模式的方法,与试验结果比较表明该判别方法简单有效.     

圆钢管KY型相贯节点承载力性能研究

采用有限元数值分析方法,对东莞市塘厦体育中心钢屋盖相贯KY型节点的受力性能和破坏模式进行了研究,并将有限元计算与已有试验结果进行了比较.分析结果表明:节点极限承载力都能达到设计荷载水平的2倍以上,节点具有较大的安全储备,但节点区域受力复杂,应力集中比较明显,弦杆与腹杆相贯区域是节点的薄弱部位.KY型节点的破坏模式有四种:受拉腹杆端部连接焊缝断裂破坏;受压腹杆端部局部屈曲破坏;受拉腹杆端部焊缝断裂与受压腹杆端部局部屈曲联合破坏;弦杆管壁局部屈服破坏.     

钢筋混凝土建筑在连续震动下的壁板结构破坏程度分析

计算连续震动下钢筋混凝土建筑的壁板结构破坏程度需要对大量数据进行回归计算,不能快速、有效地确定壁板承载力,因此提出一种新型钢筋混凝土建筑在连续震动下的壁板结构破坏程度分析方法。通过确定混凝土建筑材料、钢筋材料、壁板截面与单元材料等属性参数,完成钢筋混凝土壁板结构有限元建模;通过对连续震动下破坏壁板结构的内、外力分析,确定壁板结构总体破坏程度。设计对比实验结果表明,应用新型壁板结构破坏程度分析方法能有效确定壁板抗剪承载力和抗弯承载力,避免因壁板结构失去支撑力,而造成建筑损坏现象发生。     

钢柱脚混凝土承台锚固性能弹塑性有限元分析

在试验研究基础上,采用ANSYS有限元分析程序,对钢柱脚混凝土承台在单向加载下的性能作了弹塑性分析,研究了其在竖向抗拔荷载作用下的开裂、变形及破坏的全过程,并在此基础上,建立了简化的抗拔承载力计算的桁架模型,计算结果与试验结果符合较好。     

低周反复扭矩下再生混凝土受扭构件抗震性能试验研究

通过对两根再生混凝土试件(再生骨料替代率为100%)在低周反复纯扭荷载作用下的抗震性能试验,对再生混凝土纯扭试件的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、延性、耗能能力等进行了分析。研究表明,再生混凝土受扭试件在低周反复扭矩作用下滞回环呈反S形,延性系数在3.67～4.14之间,具有良好的抗震性能。结合混凝土结构设计规范推导了抗扭承载力的计算公式,其计算值与试验值符合较好,具有一定的参考价值。     

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。     

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。     

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。     

双钢板高强混凝土联肢剪力墙抗震性能分析

为研究双钢板高强混凝土联肢剪力墙抗震性能,首先进行了1个试件的拟静力试验,试件的破坏形态为压弯破坏,破坏模式为连梁端部剪坏,端柱底部钢管和墙肢底部钢板屈曲后混凝土压溃。利用ABAQUS软件建立试件的有限元模型,计算结果与试验结果吻合良好。在此基础上,通过单调推覆分析研究了边缘约束构件形式、连梁形式及耦连比等因素对组合联肢剪力墙抗震性能的影响。提出组合联肢墙的抗弯承载力计算公式,计算值与试验值吻合较好。     

强震下混凝土剪力墙受弯模拟及测试实验研究

为提高混凝土剪力墙受弯性能计算的准确度,开展强震下混凝土剪力墙受弯性能试验研究。选取1个混凝土剪力墙对比试件和3个测试试件作为研究对象,对试件施加垂直荷载和水平荷载,模拟强烈地震作用力。试验前期准备工作完成后,建立分离式有限元模型,通过计算混凝土在受压和受拉状态下的损伤弹塑性刚度,完成对有限元模型中混凝土塑性损伤分析,在此基础上,计算混凝土剪力墙受弯承载力。利用有限元模型对3个测试试件进行模拟试验,结果表明,强烈地震后3个试件的荷载-位移曲线均与实际位移值接近,且混凝土剪力墙受弯承载力试验结果与实际值的误差在2%以内,表明试验研究方法具有一定的可行性,数值模拟结果较为准确。