基于量化延性的钢筋混凝土抗震墙约束箍筋设计法

有研究表明,我国抗震规范中的钢筋混凝土抗震墙约束箍筋设计法无法将延性量化,使同一抗震等级下能达到的延性不平衡。为了克服规范中的不足,提出了基于钢筋拉断破坏和混凝土压溃破坏两种破坏下基于量化延性指标的约束箍筋设计法。利用评估结果将我国规范抗震等级一级(9度),一级(7、8度)和二、三级时的延性设计指标定量为5、3.5和2.5,并将我国规范修改成定量的延性设计法,结果表明修改后的方法量化了不同抗震等级的延性,且克服了现行规范同一抗震等级延性不平衡的不合理性。     

中国规范钢筋混凝土抗震墙延性和位移角的量化研究

分析了中国、美国、新西兰规范三种不同钢筋混凝土剪力墙约束箍筋设计方法的内在机理,讨论了三国规范存在的问题。结果表明,中国规范仅按照轴压比判断是否加约束箍筋的设计方法不合理,使同一抗震等级剪力墙的位移和延性指标不平衡。美国和新西兰规范是基于位移和延性的设计方法,但其没有考虑剪力墙钢筋拉断的受拉破坏,导致混凝土高度很小时高估了位移和延性能力,而实际位移和延性不能满足要求。提出了基于修正后的美新规范位移角和延性计算方法,评估了现行中国规范不同的抗震等级、烈度下剪力墙具有的位移和延性能力。按照中国规范设计剪跨比为4的剪力墙在抗震等级为一级(9度)、一级(6、7、8度)、二三级时,延性指标平均值分别能达到5.1、3.6和2.6,位移角指标能达到1/81、1/129和1/175。     

高轴压比密配箍筋框架柱抗震性能研究

为研究高轴压比下箍筋强约束钢筋混凝土柱的抗震性能,完成了3根配箍特征值0.22~0.44的钢筋混凝土柱的拟静力试验。试验表明:配置加密箍筋能有效提高高轴压比钢筋混凝土柱的抗震性能,水平承载力有一定提高,延性有较大程度改善,配置加密箍筋的RC框架柱的耗能能力明显高于未加密箍筋的柱。基于Msc.marc的THUFIBER程序对试件进行模拟,模拟结果与试件结果吻合较好。同时,对不同轴压比、不同配箍特征值构件的延性进行分析,通过对计算数据的回归分析,得出了框架柱位移延性系数随配箍特征值、轴压比变化的计算公式。通过与已有试验数据、美国规范ACI318-08、欧洲规范Eurocode 8的比较,论证了本文回归计算公式的合理性,并通过该公式给出了配箍特征值的建议值。     

钢筋混凝土柱的破坏形态及变形能力研究

对钢筋混凝土（RC）柱在地震作用下的变形性能进行量化,本文从太平洋地震研究中心柱数据库中收集到123根RC柱抗震性能试验数据,提出基于参数剪跨比和弯剪比的RC柱破坏形态判别标准;在弯曲破坏、弯剪破坏、剪切破坏三种破坏形态下,研究了轴压比、剪跨比、配箍特征值等参数对位移角的显著性影响,通过回归分析归纳出三种破坏形态下屈服位移角和极限位移角的回归方程,回归系数显著性概率均小于0.05。结果表明:本文提出的RC柱破坏形态判别标准准确度高,适应性强;位移角线性回归方程具有合理性。     

中欧规范RC桥墩抗震设计及验算方法对比研究

地震作用下钢筋混凝土（RC）桥墩容易损坏。为完善RC桥墩的抗震设计及验算方法,对比最新中国和欧洲规范中关于RC桥墩的延性抗震设计及验算方法的不同之处。基于Midas/Civil软件所建立的常规连续梁桥有限元模型,对比分析采用中欧规范开展的RC桥墩延性抗震设计及验算结果。结果表明:中欧规范中关于RC桥墩的延性抗震设计理念、抗剪和变形验算方法及延性构造细节均有区别。基于中欧规范设计的RC桥墩配筋情况存在差异。与中国规范相比,欧洲规范关于RC桥墩的横向钢筋配筋率和纵筋最小配筋率要求较高,有利于保证结构的抗剪强度和延性;箍筋最大间距要求较低,不利于防止纵筋压曲。     

预应力混凝土扁梁框架节点抗震性能试验研究

通过4个预应力混凝土宽扁梁框架边节点在低周反复荷载作用下的抗震试验研究,对宽扁梁边节点在模拟地震作用下的破坏形态、特征荷载、滞回特性、骨架曲线、延性以及耗能能力等抗震性能进行分析研究。研究表明:试件初裂出现在靠近柱附近的梁,最终破坏区域发生在节点外核心区剪切破坏;荷载位移滞回曲线基本上呈梭形且相对饱满,试件位移延性系数介于3.7~5.13,具有较好的延性及耗能能力;穿过节点外核心区的预应力筋数量变化时,试件的延性及耗能能力变化不明显;试验中出现外核心区内的扁梁纵筋与混凝土黏结滑移破坏,混凝土剥落,而内核心区水平箍筋并未达到极限强度,建议在扁梁框架节点的设计应设置构造竖向垂直箍筋。总体上看,预应力混凝土宽扁梁框架边节点具有一定的抗震性能,可以通过合理的构造措施将其应用于抗震结构中。     

钢筋混凝土框架柱的变形能力及基于性能的抗震设计方法

框架柱的变形能力主要取决于轴压比和约束箍筋用量,本文建立了柱塑性铰区配箍特征值λcv,轴压比n及塑性铰极限转动量θplc^u之间的函数关系,即λcv-n-θplc^u关系式,并与柱试验数据进行了对比,计算公式与试验结果在平均意义上吻合很好。文中推导了柱截面λcv-n-μcφ关系式,建立了配箍特征值λcv、轴压比n、柱曲率延性μcφ之间的关系。在本文公式的基础上,讨论了按现行抗震设计规范最小配箍要求的RC框架柱所达到的最大变形能力,同时指出规范的构造要求并不总满足特定的变形要求。文中提出了框架柱的性能设计方程,给出了框架柱在指定性能目标DI下基于性能的抗震设计方法的基本过程。     

基于性能抗震设计中的等效线性模型研究

对6种等效线性化方法等效模型进行分析和总结,研究等效线性化方法应用于桥梁结构基于位移抗震设计的可行性及计算过程.以箍筋体积配箍率和桥梁结构承载能力为评价因素,对钢筋混凝土桥梁墩柱采用不同等效线性化方法进行基于位移的抗震设计,研究了等效线性化方法及阻尼调整系数对抗震设计结果的影响.研究表明,各种等效线性化方法应用于基于位移的抗震设计其计算结果存在较大差异,等效阻尼比对基于位移的抗震设计结果影响显著,不同的阻尼调整系数得到的计算结果也不同.在所研究的6种等效线性化方法中,Kowalsky方法、Iwan方法和欧进萍方法计算误差较小,随着位移延性系数的增大,Kowalsky方法的计算误差减小.应用Eurocode8规范提供的阻尼调整系数计算得到的结果与真实值较为接近.建议采用Eurocode8规范提供的阻尼调整系数和Kowalsky方法进行基于位移的抗震设计.     

钢筋混凝土剪力墙的变形能力及基于性能的抗震设计

影响钢筋混凝土剪力墙变形能力的主要因素包括高宽比r、轴压比n、边缘约束构件约束程度等.本文首先建立了钢筋混凝土剪力墙端部约束构件的配箍特征值λvw、轴压比n、高宽比r与剪力墙极限位移Δuw之间的关系,即λvw-n-r-Δuw关系,然后通过7个研究机构所进行的钢筋混凝土剪力墙试验对该关系进行了验证.在此关系的基础上,本文提出了钢筋混凝土剪力墙基于性能的抗震设计方法.根据本文方法,设计者可以在已知层间位移角需求θ及确定损伤指标Dw的情况下对剪力墙端部约束构件进行配箍.本文最后通过一算例详细介绍了该方法的设计过程.     

高强箍筋高强混凝土墩柱弯剪数值分析模型

在高强混凝土墩柱中配置高强度约束箍筋可有效提高其抗震能力,本文发展了适用于高强箍筋高强混凝土墩柱滞回性能模拟的弯剪数值分析模型。在普通钢筋混凝土墩柱弯剪数值分析模型的基础上,对22个具有典型弯剪破坏特征的高强箍筋高强混凝土柱试验结果进行分析,验证了Elwood剪切破坏面对高强箍筋高强混凝土墩柱的适用性。基于Open Sees数值分析平台建立了墩柱的弯剪数值分析模型,使用Elwood剪切破坏面监测墩柱的剪切破坏时刻。模拟了6个发生弯剪破坏的高强箍筋高强混凝土墩柱滞回曲线,并与试验结果进行对比。结果表明,模拟滞回曲线与试验结果吻合良好,数值模型对高强箍筋高强混凝土墩柱的强度、变形能力、残余位移等具有较好的模拟精度。模拟得到的弯曲、剪切及纵筋拔出等各变形成分也与试件的弯剪破坏特征吻合。     

承插式预制混凝土桥墩抗震性能试验与数值模拟

为探究不同结构参数下承插式预制混凝土桥墩的抗震性能，依据桥墩抗震性能试验，采用有限元软件建立现浇和承插式预制桥墩模型，对比不同钢筋本构模型模拟结果，选取最优钢筋本构模型开展后续分析。共建立8组承插式预制混凝土桥墩模型，分析轴压比、高宽比、纵筋配筋率和箍筋配筋率对桥墩抗震性能的影响。研究结果表明：采用Clough钢筋滞回本构关系的桥墩模型与试验结果吻合良好，具有有效性；提高预制承插式桥墩的轴压比和高宽比，可大幅度提高桥墩的峰值承载力和累积耗能，减小残余位移；提高纵筋配筋率，提高承载能力和累积耗能，残余位移变化并不明显；提高箍筋配筋率，对桥墩承载力和耗能能力无明显影响。轴压比、高宽比和纵筋率3种构造参数对承插式预制桥墩抗震性能具有一定的影响。     

箍筋约束ECC方形截面短柱轴心受压力学性能试验研究

文中对15根普通箍筋约束工程纤维增强水泥基复合材料(ECC)方形截面短柱进行了轴心受压破坏试验,试验结果表明:PVA纤维的桥接增韧作用,改善了ECC基体的塑性变形能力,更有利于箍筋约束效果的发挥;减小箍筋间距、采用低强度ECC或复合箍筋,试件应力-应变全曲线的下降段更为平缓,试件破坏时的整体性较好;箍筋约束作用对ECC变形性能的影响明显大于强度,且对峰后延性的影响最为显著;基于试验与理论分析,提出了箍筋约束ECC力学特征参数的计算公式,可为ECC的实际工程应用提供参考。     

足尺RC剪力墙倒塌试验和数值模拟研究

钢筋混凝土(RC)剪力墙是我国工程结构中的重要抗震抗倒塌构件,其抗倒塌性能是研究结构抗震抗倒塌性能的关键。以一足尺RC剪力墙试件作为研究对象,对其进行了拟静力倒塌试验,基于损伤特征,提出了适用于该类构件的组合建模模拟方法。结果表明：剪力墙试件的破坏模式为弯曲破坏,当试件位移角达到1/39时,试件底部有5根纵筋和1根箍筋发生断裂,底部混凝土被压溃,试件水平承载力下降至峰值承载力的12.5%,构件发生倒塌;基于组合建模方法,对该试件进行模拟,该方法可以较好地模拟试件的受力特征、变形能力和滞回行为,数值模拟所得的屈服、峰值和极限承载力与试验结果的相对误差不超过2.71%。     

钢筋混凝土空心桥墩的振动台试验研究

为研究空心桥墩的抗震性能及影响参数,对9个不同配筋率、配箍率和轴压比的试件进行振动台试验。研究了不同性能量化参数对破坏现象、加速度响应、动力放大系数、延性和耗能等的影响。结果表明:轴压比和配筋率较小时,裂缝开展较多且位置距墩底相对偏高。增大配筋率,加速度响应、动力放大系数和位移延性系数增大,耗能减小;轴压比的影响与配筋率相反。增大配箍率,加速度响应和动力放大系数减小,位移延性系数和试件耗能增大。可为矩形空心桥墩的抗震设计提供参考。     

周期反复荷载作用下高轴压比框架柱抗震性能的试验研究

本文是关于框架柱在低周反复荷载作用下抗震性能的试验研究。根据16个“上”形试件在固定轴向荷载和水平周期反复荷载作用下的试验结果,首先讨论了影响框架柱开裂荷载的因素,接着深入分析了混凝土强度等级、轴压比、长细比、纵筋配筋率、箍筋形式及配箍特征值等因素对框架柱的延性和位移转角的影响。最后,根据本次试验结果,分析和讨论了框架柱轴压比超限问题和轴压比超限时配箍特征值的取值问题。     

边缘约束构件对钢筋混凝土剪力墙抗震性能的影响

钢筋混凝土剪力墙是高层建筑中的主要抗侧力构件,边缘约束情况是影响剪力墙抗震性能的一个重要因素。为研究边缘约束构件对钢筋混凝土剪力墙抗震性能的影响,本文进行了三片边缘约束情况不同的钢筋混凝土剪力墙的低周反复试验,并对试验结果进行了分析,分析内容包括：破坏形态、水平承载力、位移延性系数、刚度退化、抗震耗能能力等方面。研究结果表明,合理地设置边缘约束能够扩大塑性破坏区域,提高试件的水平承载力,改善其抗震耗能性能。研究进一步发现,边缘纵筋配筋率在提高试件的水平承载力,改善其抗震耗能性能和刚度退化程度方面影响显著,而边缘配箍率对抗震性能的贡献在本次试验分析中表现得并不明显。     

配置HRB500高强钢筋混凝土受弯桥墩抗震性能

通过对7个混凝土桥墩试件进行低周往复加载试验,研究配置HRB500高强钢筋的混凝土桥墩的抗震性能。分析轴压比、纵筋强度、箍筋强度和箍筋间距对混凝土桥墩抗震性能的影响。研究结果表明:随着桥墩试件轴压比增加,试件的滞回特性降低,承载能力提高,但变形能力及延性性能降低;加密箍筋能够改善桥墩试件的滞回性能和减缓桥墩的刚度退化,提高桥墩的承载能力及变形能力和延性性能。配置高强钢筋的滞回特性、承载能力、变形能力和延性性能等抗震性能指标优于配置普通钢筋的试件,其中同时配置高强纵筋箍筋的桥墩试件抗震性能指标情况最优。     

同级位移多次循环作用下型钢混凝土柱抗震性能试验研究

为研究远场长周期地震动作用下SRC柱的抗震性能,对5个不同含钢率和配箍率的SRC柱进行同级位移循环加载10次的拟静力试验,分析其抗震性能指标。结果表明:同级位移循环次数对SRC柱抗震性能的影响与循环位移幅值有关。位移角不大于1/50时,同级位移循环次数对SRC柱的裂缝发展、承载力退化和耗能能力的影响均很小;位移角1/40时,随着位移循环次数的增加,SRC柱的裂缝不断发展,角部混凝土逐渐掉落,承载力退化幅度开始加大,耗能能力逐渐增强,损伤程度增长较快;位移角1/33时,同级位移多次循环导致SRC柱的损伤急剧发展,承载力快速降低,耗能能力明显增强,破坏程度显著加重。提高含钢率和配箍率均可以改善SRC柱的抗震性能。     

超高强混凝土短柱抗震性能的试验研究

通过对12根剪跨比λ=2．0的超高强混凝土短柱在低周反复荷载下抗震性能的试验研究,分析了其破坏形态,并研究了轴压比和配箍率对试件滞回特性和抗震延性的影响,提出了满足一定延性要求（μ△≥3．0）超高强混凝土短柱的轴压比限值和箍筋加密区的最小配箍特征值的建议值。该值可为现行规范的修订提供参考。     

锈蚀箍筋约束混凝土加固柱抗震性能分析

为研究加固后锈蚀箍筋约束混凝土柱的抗震性能,设计16个钢筋混凝土矩形柱,对加速锈蚀后的试件采用外包钢及CFRP、GFRP材料进行加固处理,随后开展低周往复荷载试验,以研究不同加固材料、不同加固包裹方式、不同黏结材料等因素对锈蚀箍筋约束混凝土柱滞回曲线、骨架曲线、刚度衰减、延性性能及耗能能力等抗震性能指标的影响。研究结果表明:(1)与未锈蚀柱相比,加固后的箍筋锈蚀柱以弯剪破坏为主,CFRP加固试件较GFRP加固试件具有更高的承载力,但破坏时延性不如GFRP加固试件;(2)外包钢加固试件、CFRP加固试件、GFRP加固试件的耗能能力较未锈蚀试件分别增大222.3%、123.9%、98.5%,延性系数也相应增大45.3%、22.3%、25.6%。总之,外包钢加固对箍筋锈蚀柱抗震性能的提升最大,CFRP加固次之,但优于GFRP加固;整包加固优于环包加固;环氧树脂胶黏结略优于水泥基灌浆料黏结。