循环荷载作用下SMA-PSRCW结构力学性能影响因素分析

为了研究形状记忆合金(SMA)连接件对半刚接钢框架内填钢筋混凝土墙结构(PSRCW结构)受力性能的影响情况,在已有试验研究的基础上,建立了SMA-PSRCW结构的计算模型,对结构在循环荷载作用下的整体受力性能进行了数值模拟研究,考虑了配筋率、混凝土强度、内填墙厚度以及连接件布置位置和数量等因素对结构的滞回性能、骨架曲线、刚度退化、耗能能力及等效黏滞阻尼系数等力学性能的影响,并根据SMA连接件所承担的荷载比例分析了它在PSRCW结构中的传力机理。结果表明:增大配筋率、提高混凝土强度、增大内填墙厚度以及增加连接件的数量都可以提高结构的极限承载力和抗侧刚度,但上述影响因素增大或增加到一定程度后,等效黏滞阻尼系数反而会下降。此外,混凝土强度和内填墙厚度的变化对试件极限承载力的影响更为显著;相比于竖向连接件,水平方向连接件对结构的承载力和耗能能力的影响起主要作用。因此,进行SMA-PSRCW设计时,在保证结构承载力和抗侧刚度的情况下,应综合考虑耗能能力来确定结构的各项参数。     

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。     

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。     

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。     

不同剪跨比下型钢再生混凝土柱抗震性能试验研究

为研究型钢再生混凝土柱的破坏形态和抗震性能,进行了4个不同剪跨比的型钢再生混凝土柱低周反复荷载试验,观察了其受力过程及破坏形态,分析了剪跨比对柱的滞回曲线、骨架曲线、承载力、延性、耗能及刚度退化等力学性能的影响.研究结果表明:根据剪跨比的不同,型钢再生混凝土柱的破坏形态主要为剪切斜压破坏、弯剪破坏以及弯曲破坏.随着剪跨比的增大,试件水平承载力降低,但滞回曲线愈加饱满,承载力下降越缓慢,刚度退化速率越慢,延性及耗能越好.总体上看,剪跨比较大试件的抗震性能较好,可以用于实际工程.     

预应力混凝土空间框架节点二维拟静力试验研究

采用拟静力试验方法对预应力混凝土和普通钢筋混凝土空间框架内节点进行了不同轴压比下单、双向循环加载的试验研究,得到不同加载方式下试件的滞回曲线。分析了各个试件的破坏形式、承载力、刚度、延性及耗能能力,通过比较和对滞回曲线的分析得出：双向水平荷载作用对构件耦合作用明显,构件存在扭转效应,构件的强度退化和刚度退化比单向荷载作用严重,节点的耗能能力降低。     

震后混凝土缺陷加固修复构件性能实验分析

为避免震后建筑工程加固不合理导致再次受损,并为加固修复工程提供合理化建议,促进震后救灾工作顺利开展,提出震后建筑工程混凝土缺陷加固修复方法的研究。首先,对混凝土梁试件和混凝土柱试件进行设置,研究基于碳纤维布或外包钢套加固方法对混凝土梁和混凝土柱试件展开循环荷载试验;其次,通过混凝土梁试件滞回曲线、骨架曲线、延性及耗能情况,分析不同加固修复方法的混凝土梁试件抗震性能;最后,通过混凝土柱试件延性及耗能、刚度退化和承载力退化情况,分析采用不同加固方法修复的混凝土柱试件抗震性能。试验结果显示：高配筋率可提升混凝土梁试件滞回特性,外包钢套加固混凝土梁试件滞回饱满程度较高、耗能较少,碳纤维布加固梁试件可将加载位移由10 mm延缓至30 mm,提升延性;碳纤维布加固可提升混凝土柱延性,外包钢套加固重度缺陷混凝土柱可以良好抑制其刚度和承载力退化。试验结果验证了碳纤维加固可提升震后建筑工程混凝土结构延性,外包钢套加固可抑制混凝土结构刚度、承载力退化。     

型钢混凝土十字形柱抗震性能试验及有限元分析

为研究型钢混凝土十字形柱的抗震性能,对6个不同轴压比、配钢形式的试件进行低周往复荷载试验,分析滞回曲线、延性、耗能能力、残余变形和累积损伤等抗震性能指标,研究结果表明型钢混凝土十字形柱的滞回曲线饱满对称、变形能力和耗能能力良好,配钢形式为T形钢加方钢管的试件的抗震性能较好。运用ABAQUS对试件进行有限元分析,得到试件的滞回曲线、骨架曲线及刚度退化曲线与试验结果吻合较好。对骨架曲线的影响因素进一步分析,结果表明:轴压比增大,试件的极限承载力增大,但刚度退化加速;型钢屈服强度、配箍率的增大,试件的峰值荷载增大,变形能力增强;配钢率和纵筋强度增大,试件的极限承载力和初始刚度值明显提高。     

钢板混凝土联肢剪力墙抗震性能试验研究

以轴压比和钢连梁弯剪比为主要参数,设计并制作了3个1/4缩尺的钢板混凝土联肢剪力墙子结构,对试件施加恒定轴压力和水平往复加载。观察了各试件破坏特征,对比了顶层水平荷载-侧移曲线和骨架曲线以及延性系数和等效黏滞阻尼系数等抗震性能指标。结果表明:高轴压比会使整个试件的延性变差;弯剪比越大试件耗能能力越好,弯剪比越小试件刚度退化越明显。钢连梁先于墙肢底部屈服并持续剪切耗能,有效保护了墙肢底部。     

耗能梁段与RC框架梁连接节点的滞回性能试验

为研究耗能梁段与RC框架梁连接节点的抗震性能,进行了5个足尺耗能梁段与RC框架梁连接节点的低周往复加载试验,获得了连接节点的滞回曲线、承载力、变形、延性、刚度退化及耗能等。结果表明:结构胶可增强U型外包钢同RC框架梁之间的整体性,提高节点的承载力和刚度,但后期RC框架梁易出现剪切破坏。随着高强螺杆数量的增加及直径的增大,U型外包钢连接节点的承载力和刚度均呈增大趋势。总体上,U型外包钢连接节点的滞回曲线捏缩,耗能能力一般。为确保U型外包钢连接节点抗震性能的可靠性,高强螺杆应可靠传递水平剪力和弯矩,避免在整个受力过程中高强螺杆剪断失效。     

钢管混凝土叠合边框内藏钢板-钢桁架双肢剪力墙抗震研究

在大连国际会议中心核心筒墙体抗震设计中,采用了一种钢管混凝土叠合边框墙肢内藏钢板、连梁内藏钢桁架的组合双肢剪力墙。为研究其抗震性能,进行了1个1/7缩尺的这种新型组合双肢剪力墙模型的低周反复荷载试验,分析了其承载力、延性、刚度及其退化、滞回特性、耗能能力和破坏特征,重点研究了钢管混凝土叠合边框、墙肢内藏钢板、连梁内藏钢桁架之间的共同工作性能。研究表明:内藏钢板-钢桁架可显著提高钢管混凝土叠合边框双肢剪力墙的承载力和延性性能;钢管混凝土叠合边框可充分发挥其承载力高、不易开裂、延性好的优势。文中提出了该新型组合双肢剪力墙的承载力计算模型,计算结果与实测结果符合较好。     

带缝空心RC剪力墙结构变形与耗能性能研究

为了研究带缝空心钢筋混凝土剪力墙结构的抗震性能,本文进行了六层1／3．0比例模型房屋的拟动力及拟静力试验,分析了带缝空心钢筋混凝土剪力墙结构在地震作用下的变形与耗能性能,探讨了结构在地震作用下的破坏机理、滞回特性及其薄弱环节或部位。试验结果表明：该结构模型延性的弯剪破坏形态与普通钢筋混凝土剪力墙结构不同;竖缝的设置增加了结构在弹塑性阶段的变形及耗能能力,结构具有较强的变形及耗能能力。作为一种抗震性能良好的新型的结构形式,带缝空心钢筋混凝土剪力墙结构具有一定的工程推广应用前景。     

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-聚乙烯醇混杂纤维混凝土剪力墙抗震性能试验研究

本文设计了1片普通混凝土剪力墙试件和5片混杂纤维混凝土剪力墙试件,进行低周往复加载试验,研究混杂纤维混凝土分布位置和高度对剪力墙抗震性能的影响。根据拟静力试验数据,分析了墙体试件的滞回曲线、骨架曲线及关键点、位移延性、刚度退化性能、耗能能力以及关键位置钢筋应力应变分布情况。结果表明:（1）剪力墙试件中采用混杂纤维混凝土的区域以均匀的水平裂缝为主,有效控制了剪力墙的斜裂缝的产生,最终表现出弯曲破坏模式。（2）相比混杂纤维混凝土分布在约束边缘区域,混杂纤维混凝土分布在底部的试件滞回曲线更加饱满,耗能能力更好。（3）混杂纤维混凝土分布高度越高,滞回曲线越饱满。当分布高度大于0.3h （h为全长）时,混杂纤维混凝土分布高度的提升对承载能力和变形能力的影响较小。（4）混杂纤维混凝土的掺入提高了剪力墙的抗剪性能,在一定程度上可替代水平分布筋。     

高强钢筋混凝土短肢剪力墙抗震性能试验研究

通过对采用高强钢筋的6片T形混凝土短肢剪力墙和采用高强钢筋高强混凝土的6片L形短肢剪力墙进行低周往复加载试验,研究了T形和L形的破坏形态与性能差异,分析了高厚比、轴压比、配箍间距等参数对构件破坏形态、滞回耗能、骨架曲线、延性及耗能等抗震性能的影响,对比分析了构件与普通短肢剪力墙的抗震性能差异。试验结果表明:采用腹板端部箍筋加密的方式可减轻构件端部的损伤和降低正负向加载时承载力和延性的不对称性;T形构件中高厚比为5的试件表现为弯曲破坏,其他构件表现为弯剪破坏;试验中高厚比小的构件相对于高厚比大的试件延性耗能更好,轴压比增大,构件承载力提高但延性降低;与普通短肢剪力墙相比,T形短肢剪力墙承载力和变形能力提高,耗能增加,L形短肢剪力墙承载力提高较大,极限位移增大,构件后期变形能力略有降低,但可以满足抗震性能要求。     

双向单排配筋混凝土低矮剪力墙抗震性能试验研究

双向单排配筋混凝土低矮剪力墙适用于多层住宅结构。对4个原型的剪跨比为1.0配筋混凝土低矮剪力墙进行了低周反复荷载试验研究,包括1个双向双排配筋混凝土低矮剪力墙和3个双向单排配筋混凝土低矮剪力墙。其中1个双向单排配筋混凝土低矮剪力墙加设暗支撑,用以研究暗支撑对这种新型墙体的作用。在试验研究的基础上,对比分析了各剪力墙的刚度及其衰减过程、承载力、延性、滞回特征、耗能能力及破坏特征。试验表明,经过合理设计,这种双向单排配筋混凝土低矮剪力墙可以满足多层住宅结构抗震要求。     

再生混凝土短柱抗震性能试验研究

本文进行了4个剪跨比为1.75的再生混凝土短柱模型抗震性能对比试验,模型按1/2缩尺。模型1为普通混凝土短柱,模型2为再生粗细骨料取代率均为50%的再生混凝土短柱,模型3为再生粗细骨料取代率均为100%的再生混凝土短柱,模型4为再生粗细骨料取代率均为100%且带交叉钢筋的再生混凝土短柱。分析了各模型的承载力、刚度及其退化过程、滞回特性、位移延性、耗能能力、破坏形态。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、承载力、耗能能力明显下降;加设交叉钢筋的试件抗震性能显著提高;再生混凝土柱可以在轴压比较小的结构中应用。提出了基于再生混凝土强度折减的承载力简化计算方法,计算结果与实测值符合较好。     

Three‐dimensional beam–truss model for reinforced concrete walls and slabs – part 2: modeling approach and validation for slabs and coupled walls

A three‐dimensional beam–truss model (BTM) for reinforced concrete (RC) walls that explicitly models flexure–shear interaction and accurately captures diagonal shear failures was presented in the first part of this two‐paper series. This paper extends the BTM to simulate RC slabs and coupled RC walls through slabs and beams. The inclination angle of the diagonal elements for coupled RC walls is determined, accounting for the geometry of the walls and the level of coupling. Two case studies validate the model: (1) a two‐bay slab–column specimen experimentally tested using cyclic static loading and (2) a five‐story coupled T‐wall–beam–slab specimen subjected to biaxial shake table excitation. The numerically computed lateral force–lateral displacement and strain contours are compared with the experimentally measured response and observed damage. The five‐story specimen is characterized by diagonal shear failure at the bottom story of the walls, which is captured by the BTM. The BTM of the five‐story specimen is used to study the effects of coupling on shear demand for lightly reinforced RC coupled walls. The effect of mesh refinement and bar fracture of non‐ductile transverse reinforcement is studied. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.