叠合型PBL连接件推出试验及承载力研究

PBL连接件由于其较高的承载力和刚度,良好的延性和抗疲劳性能,在组合结构中被广泛应用。为进一步研究约束强弱对叠合型PBL连接件受力性能的影响,考虑贯穿钢筋直径、开孔孔径以及约束状态3个影响因素,设计制作7组叠合型PBL连接件,进行推出试验,观察试件的破坏过程和破坏模式。基于国内外推出的试验结果,量化分析了横向钢筋约束、贯穿钢筋直径及开孔尺寸等因素对PBL连接件受剪承载力的影响,建立了抗剪承载力计算公式。结果表明：PBL连接件孔内混凝土榫发生双面剪切破坏,贯穿钢筋产生弯剪变形,且内部混凝土榫剪切面平滑度和孔中贯穿钢筋的弯剪变形程度受到横向钢筋约束强弱的影响。配有贯穿钢筋及横向钢筋试件的荷载-滑移曲线均出现了二次强化效应,横向钢筋的约束使连接件荷载-滑移曲线峰值后保持稳定的持荷能力,显著提高了连接件的承载能力。考虑了横向钢筋约束非线性影响和多孔耦合作用的PBL连接件承载力计算公式具有更好的精度,可适用于有、无贯穿钢筋的构件设计,物理意义明确,应用范围更加广泛。     

混凝土框架柱双向受剪性能试验研究与相关性分析

为研究钢筋混凝土框架柱的抗震性能,进行了矩形截面不等肢配箍混凝土框架柱在斜向水平荷载作用下的抗剪强度试验研究,对框架柱在斜向水平荷载作用下的受剪承载力进行有限元分析,并与试验结果进行比较,研究了两向不等肢配箍矩形截面柱在静载和低周反复荷载作用下双向受剪承载力的相关关系,推导了双向受剪承载力计算公式。研究结果表明,斜向水平荷载作用下,不等肢配箍混凝土框架柱双向受剪承载力的相关关系近似符合椭圆规律,为不等肢配箍混凝土框架柱的受剪承载力设计提供参考。     

横向预应力混凝土梁的抗剪性能试验研究

通过4根加配横向预应力筋的钢筋混凝土梁和1根普通钢筋混凝土梁的对比试验,初步考察了横向预应力筋对提高钢筋混凝土梁抗剪性能的良好效果。研究结果表明:(1)加配横向预应力筋并施加适当预应力之后,钢筋混凝土梁的抗剪承载力提高70%以上,即使在不施加预应力的情况下,梁的抗剪承载力也约有40%的增长;(2)在横向预应力筋的总截面面积一定的情况下,采用直径较小的横向预应力筋和较小的间距,更有助于改善钢筋混凝土梁的破坏形态。     

钢骨-钢管混凝土受弯组合柱受力性能的试验研究

本文通过钢骨—钢管混凝土组合柱受弯试验，分析了这种组合柱受弯的破坏形态、荷载—位移滞回曲线、承载力和延性等受力性能，井讨论了组合柱的弯矩—曲率曲线特性。     

传统农居砌体抗剪性能试验研究

砖砌体结构是农村传统农居建筑的主要结构形式,如何精确评价其抗震能力具有重要的研究意义。目前既有传统农居中,20世纪80、90年代砖砌体结构仍是其重要的组成部分。为研究既有传统砖砌体结构的抗剪性能,首先对水泥砂浆、白灰砂浆、炉渣砂浆、黄泥砂浆4种典型砂浆开展抗压强度试验;然后对4种典型砂浆砌筑的砌体进行沿通缝抗剪强度试验,通过与传统老旧红砖砌体抗剪强度的平均值和公式值进行对比,对砌体抗剪强度计算公式进行修正后得到修正公式;最后对比修正值、标准值和设计值,对传统农居进行准确的砖砌体抗剪强度评估。本项研究主要为传统农居砖砌体结构的抗震性能评估、抗震加固以及抗震设计提供技术支持与科学依据。     

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。     

锚栓群锚抗拉性能试验研究

通过对膨胀型锚栓、扩底型锚栓、普通化学锚栓及特殊倒锥型化学锚栓进行单锚、两锚、四锚和八锚的抗拉试验,研究了群锚抗拉的破坏模式及受力性能,并对群锚受拉承载力的试验值与计算值进行了比较分析。结果表明,锚栓群锚抗拉破坏状态主要有:混凝土锥体破坏;锚栓钢材破坏。承载力试验值与《混凝土结构后锚固技术规程》计算值基本吻合。     

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。     

土坯墙体抗剪承载力的改性试验研究

通过传统和改进土坯墙在单调荷载作用下的试验,得到土坯尺寸、改性泥浆及砌筑方式对土坯墙抗剪性能的影响,以及土坯墙裂缝的开展规律、破坏特征、承载能力、延性等力学性能。并在试验基础上,给出了传统和改进土坯墙抗剪承载力的计算公式。     

高强度螺栓摩擦型连接火灾后抗剪试验研究

建筑火灾发生频繁且对钢结构危害严重,但总体而言绝大多数火灾并未造成钢结构的根本性破坏,尽快鉴定其火灾后安全性并进行加固修复,对于减小灾后间接经济损失意义重大。高强度螺栓摩擦型连接是钢结构最常用的连接方式之一,其火灾后受力性能对整个结构灾后承载的安全至关重要。但目前国内外对高强度螺栓连接高温过火冷却后的受力性能研究极少。本文对高强度螺栓摩擦型连接进行了火灾后抗剪试验研究,得到了连接的抗滑移承载力、极限承载力以及荷载—变形曲线,研究了过火温度、冷却方式对连接受力性能的影响。为模拟火灾中的可能情况,试验考虑了自然冷却、泼水冷却两种冷却方式。试验表明,当高强度螺栓连接的过火温度不超过400°C时,连接的抗滑移承载力、极限承载力下降小,可判定连接仍能承受外部设计荷载,不需要对连接进行加固或替换螺栓;当过火温度超过400°C时,连接的抗滑移承载力、极限承载力开始显著下降,需连接更进一步的检测并进行仔细的结构分析,以确定连接能否继续承受外部设计荷载,以及是否需要采取必要的加固与修复措施。     

型钢连接装配式低矮剪力墙抗震性能试验研究

采用带锚筋的锚板、腹板、端板以及加劲板作为连接件,能够通过干式连接方法将上下预制剪力墙构件连为整体。为研究该新型全装配式剪力墙的受力性能和抗震性能,设计了2个剪跨比为0.783的试件和1个相同剪跨比及配筋率的现浇整体墙体,并进行了低周往复拟静力试验,分析了该全装配式剪力墙的承载能力、刚度、延性性能和耗能能力等。研究结果表明:现浇整体墙体和全装配式剪力墙的破坏形式均为受剪破坏,全装配式剪力墙的极限位移角大于现浇整体墙体极限位移角,分别为1/77和1/133,轴压比为0.3时平均延性系数3.47,低于现浇整体墙体平均延性系数4.62;但该全装配式剪力墙具有较高的承载能力和耗能能力。型钢与剪力墙的锚筋需采用穿孔塞焊的形式连接,避免锚筋与锚板焊接的位置发生剪断的现象。     

装配式剪力墙结构抗震试验研究

近年来我国各区域地震频发,房屋在地震中受损较为严重,如何提升房屋的抗震性是目前亟待解决的问题。以某市的装配式剪力墙高层住宅结构试点工程为试验对象,对其剪力墙结构进行设计改进,通过反复多次的荷载试验,分析其破坏受损过程,验证改进结构的抗震性能。试验结果表明:改进型的装配式剪力墙结构具有较好的抗震性能,应用推广前景良好。     

基于SMA连接件的半刚接钢框架-混凝土墙结构滞回性能试验研究

针对半刚接钢框架-混凝土墙(PSRCW)结构中连接件易发生疲劳断裂的问题,利用形状记忆合金(SMA)制成连接件并将其应用到PSRCW结构中。对4个2层单跨PSRCW结构试件在水平低周往复荷载作用下的抗震性能进行了试验研究。根据试验现象分析了各试件的受力破坏过程,研究了连接件类型、尺寸和布置位置对各试件的滞回性能、耗能能力、强度、刚度、延性和变形恢复能力的影响。试验结果表明:基于SMA连接件的PSRCW结构整体性较好、耗能能力强、结构强度退化具有2个平台阶段、刚度退化较为缓慢、延性好和结构具有较强的变形恢复能力。同时,增大SMA连接件的直径可以提高结构的承载能力、初始刚度和延性;在框架梁柱与内填墙交界面间均布置SMA连接件时,结构整体性最好,强度退化缓慢,延性好。因此,将SMA连接件应用于PSRCW结构中,对于改善钢混组合结构的力学性能有一定的理论意义和实用价值。     

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。     

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。     

夯土墙在单调和反复水平荷载下的试验研究

通过对不同类型的夯土墙在单调荷载和反复荷载作用下的试验研究,分析了不同添加材料对夯土墙抗剪性能、抗震性能的影响,得到了夯土墙的裂缝开展规律、破坏特征、承载能力、延性及滞回性能。借用砌体结构的抗震承载力计算公式,给出了夯土墙抗剪、抗震计算的简化公式。     

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。     

灌浆套筒连接装配式剪力墙爆炸响应及参数分析

为了研究采用灌浆套筒连接装配式剪力墙结构的抗爆性能,应用显式动力分析软件LS-DYNA建立了现浇剪力墙和装配式剪力墙的有限元模型,对不同爆炸荷载下剪力墙的破坏形态和动态响应进行了模拟分析;扩充影响参数范围,进一步研究了墙体厚度和混凝土强度等级等因素对装配式剪力墙结构抗爆性能的影响。数值分析表明:对于装配式剪力墙,由于坐浆层处存在新旧混凝土的薄弱粘结面,爆炸作用下首先发生破坏,爆炸应力波聚集于坐浆层周围的墙体内部,导致局部发生脆性破坏;现浇剪力墙刚度分布比较均匀,爆炸作用下背爆面的混凝土首先被拉裂,最终发生弯曲破坏;增加墙体厚度、提高混凝土强度等级和改变炸药爆炸位置均可改善装配式剪力墙的抗爆性能。     

上部再生混凝土双肢剪力墙抗震性能试验研究

进行了3个1∶4缩尺的四层双肢剪力墙模型抗震性能的对比试验,连梁跨高比为1.5。模型1为普通混凝土双肢剪力墙,模型2为全再生混凝土双肢剪力墙,模型3为底部两层普通混凝土、上部两层再生混凝土双肢剪力墙。分析了各双肢剪力墙的承载力、延性、刚度、滞回特性、耗能及破坏特征。结果表明:与普通混凝土双肢剪力墙相比,全再生混凝土双肢剪力墙的抗震性能略差,底部两层普通混凝土、上部两层再生混凝土的双肢剪力墙与普通混凝土双肢剪力墙抗震性能接近。建立了再生混凝土双肢剪力墙的承载力计算模型,计算结果与试验结果吻合较好。     

预制空心保温剪力墙试验研究及延性分析

为解决传统的预制实心剪力墙结构自重大以及运输不便等不足,并避免预制夹心剪力墙内外页墙板的连接问题,提出一种预制空心保温剪力墙（PHISW）结构。为研究PHISW的抗震性能,对2个剪力墙试件进行低周反复荷载试验。试验结果表明:PHISW破坏模式以弯曲破坏为主,承载力与现浇实心剪力墙相近,但延性系数略低。基于此采用ABAQUS建立数值分析模型,并分析了轴压比、暗柱箍筋直径和间距、暗柱纵筋配筋率以及空心率这四个参数对PHISW延性的影响。数值模拟结果表明:模拟分析的滞回曲线与试验结果吻合较好,轴压比、暗柱纵筋配筋率以及空心率对PHISW延性影响显著,暗柱配箍对PHISW延性的影响较小。建议轴压比设计值不大于0.4,暗柱箍筋直径不宜小于8 mm,箍筋间距不宜大于150 mm。暗柱纵筋配筋率建议取值为1.49%～3%,墙体空心率不宜大于25%。