截面中部配置型钢的混凝土剪力墙抗震性能研究

本文通过试验研究了型钢混凝土(SRC)剪力墙的抗震性能,对16个试件进行了低周反复加载试验,得到了这些构件的延性比;研究了高宽比等参数对型钢混凝土剪力墙抗震性能的影响。在试验中,研究了在中部配置型钢的型钢混凝土剪力墙,结果表明这种新型的型钢混凝土剪力墙具有更好的抗震性能。在试验的基础上,本文建立了型钢混凝土剪力墙恢复力骨架曲线的数学模型,为分析高层结构的非线性地震反应分析提供了基础数据。     

新型截面SRC梁柱节点抗剪承载力计算研究

提出新型截面(正向和斜向布置扩大十字型钢)型钢混凝土(SRC)柱-I字型钢SRC梁节点的构造措施。通过4个新型截面SRC柱-I字型钢SRC梁节点试件与1个普通SRC梁柱节点试件的低周反复荷载试验,研究试件的破坏特征和节点区剪力-剪切角关系,分析配钢形式、加载角度和构造措施对节点剪切变形的影响,并进一步提出实腹式SRC梁柱节点的受剪机理,结果表明,新型截面SRC梁柱节点发生核心区剪切破坏,其受力机理为斜压杆、刚框架-钢板剪力墙和约束机理的综合作用。通过对数值模拟数据的回归分析,采用叠加方法,提出考虑型钢腹板、箍筋和轴压比的新型截面SRC梁柱节点抗剪承载力计算公式,计算值与试验结果吻合较好。     

直角梯形截面型钢混凝土巨型柱抗震性能试验

某超高层建筑巨型框架采用了直角梯形截面型钢混凝土巨型柱,为研究这种不对称截面型钢混凝土巨型柱的抗震性能及混凝土强度对抗震性能的影响,进行了2个较大尺度的不同混凝土强度的直角梯形截面型钢混凝土巨型柱模型的低周反复荷载试验.比较了2个试件的水平承载力、滞回性能、骨架曲线、刚度、耗能及变形,分析了正、负两向加载下试件抗震性能...     

SRC异形柱-钢梁空间中节点与CFST异形柱-钢梁空间中节点的抗震性能对比

为了研究不同约束机理的配钢形式对钢与混凝土组合异形柱-钢梁空间中节点抗震性能的影响,设计了4个型钢混凝土异形柱-钢梁空间中节点,并对其进行了低周反复加载试验,在联合钢管混凝土异形柱-钢梁空间中节点抗震性能成果的基础上,对比分析了相关节点在破坏形态、滞回曲线、耗能能力及变形性能方面的差异。研究结果表明:配型钢的空间中节点主要发生剪切斜压破坏,同时具有黏结裂缝的破坏形态,而配钢管的空间中节点则发生了核心区的剪切破坏;钢管节点试件的标准化滞回曲线包围了型钢节点试件,且其抗剪承载能力更好、初始刚度和耗能能力更大,但延性性能没有足够的优势。     

基于OpenSees的巨型SRC柱低周反复试验数值分析

为研究巨型SRC柱抗震性能的数值模拟方法,本文基于有限元分析软件OpenSees,采用纤维单元模拟5根具有不同复杂截面型钢形式的巨型SRC柱试件的低周反复加载试验,并与试验滞回曲线以及骨架曲线进行对比分析。结果表明,该基于纤维单元的有限元模型能够较好模拟巨型SRC柱试件的滞回反应,具有一定的合理性和可靠性。同时采用一种新型高性能分层壳单元对其中一根巨型SRC柱试件进行精细有限元建模分析,分析结果与试验结果对比表明分层壳能够较好地模拟试件的初始刚度和峰值承载力;与纤维单元模拟结果对比表明纤维单元能够更好地模拟试件承载力的下降,结果更加精确,且计算效率更高;新型高性能壳单元DKGQ能够弥补原有壳单元的不足,更好地模拟构件因混凝土大量开裂剥落导致的承载力下降。     

反复荷载作用下型钢混凝土L形柱的受力性能

为了揭示型钢混凝土L形柱在地震作用下的受力性能,设计8个试件进行低周反复加载试验.试验分两批,第一批4个试件采用"建研式"加载,另外4个采用"悬臂柱式"加载.试验中考虑截面配钢形式、荷载加载方向、轴压比和剪跨比4个参数的影响.由试验获得了型钢混凝土L形柱的主要破坏形态和滞回曲线,分析了各参数对构件的破坏特点及滞回性能的影响,并对不同加载方式的试验结果进行了理论诠释.结果表明:型钢混凝土L形柱的破坏形态主要为剪切斜压破坏、剪弯破坏和弯曲破坏,破坏形态与剪跨比有关;构件具有良好的延性,极限侧移角大,耗能能力强,抗震性能好;L形柱截面不对称,采用"悬臂柱式"加载时,滞回曲线不对称,而"建研式"加载时,由于受到加载装置上下端头的约束,试件的滞回曲线对称.在框架结构中型钢混凝土L形柱受到刚性楼盖的约束,在水平荷载作用下滞回曲线是对称的.研究结果可供工程设计参考.     

新型型钢-混凝土组合柱恢复力模型研究

提出一种新型型钢-混凝土组合柱,并对其进行数值模拟分析,研究翼缘厚度、钢管径厚比、轴压比、混凝土强度等参数对该组合柱抗震性能的影响。将新型型钢-混凝土组合柱截面进行合理简化,基于平截面假定建立组合柱正截面承载力计算公式,通过对比试验与模拟数据,发现公式计算结果具有较高精度。进一步提出组合柱截面屈服点、峰值点、破坏点、加载刚度、卸载刚度等特征参数的计算方法,确定恢复力模型的滞回规则,最终建立基于退化三线型模型的新型型钢-混凝土组合柱恢复力模型。将公式计算得到的滞回曲线与试验得到的滞回曲线进行对比,发现二者吻合较好。     

型钢混凝土柱恢复力模型试验研究

开展了6个1/2比例的型钢混凝土(SRC)框架柱试件的低周反复加载试验.重点考虑轴压力系数和配箍特征值对型钢混凝土柱变形性能和滞回特征的影响.在试验研究基础上,分析了滞回曲线特征,并确定了恢复力模型的滞回规则.通过对试验结果的回归分析确定了卸载刚度和反复加载下的强度退化率,主要考虑参数包括位移延性比和轴压力系数.恢复力模型的骨架曲线由弹性段、强化段和强度退化段组成三线形骨架曲线.骨架曲线采用基于截面条带法和按实验数据的统计回归分析方法确定,其强化段和强度退化段均考虑了轴压力系数的影响.从而建立了能够考虑轴压力系数对滞回特性影响的型钢混凝土柱剪力-侧移恢复力模型.     

型钢高强混凝土柱抗震性能的试验研究

通过14根型钢高强混凝土柱的低周反复加载试验，得到了型钢高强混凝土柱在压、弯、剪共同作用下的主要破坏形态，并探讨了剪跨比、配箍率、混凝土强度对型钢高强混凝土柱滞回曲线、耗能能力以及延性的影响。试验结果表明，型钢高强混凝土柱具有抵御二次地震作用的能力，其抗震性能优于钢筋混凝土柱。     

仿古建筑钢-混凝土组合结构枋-柱节点力学性能研究

通过钢-混凝土组合结构形式及在雀替位置处设置黏滞阻尼器,可提升仿古建筑枋-柱节点的力学性能。为研究其力学性能,共设计3个试件,包括2个附设黏滞阻尼器的试件及1个未附设黏滞阻尼器的对比试件,进行快速往复加载试验,分析加载全过程中试件的破坏特性及破坏机制,对其力学特性关键指标进行对比分析,包括恢复力特征曲线、骨架曲线、延性及刚度变化等。试验结果显示：采用钢-混凝土组合结构形式的仿古建筑双枋-柱节点力学性能得到一定幅度的提高;结构破坏时形成梁铰机制,符合抗震设计要求;在阑额与柱连接处设置黏滞阻尼器能有效提升节点的变形性能及承载能力,并在一定程度上抑制试件的刚度退化速率。总体上,结构整体抗震性能有大幅提高。     

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。     

型钢再生混凝土组合柱滞回性能有限元分析

基于型钢再生混凝土组合柱低周反复荷载的试验结果,通过Open Sees软件对组合柱进行了有限元分析,获取了组合柱的滞回曲线、骨架曲线以及水平承载力,并与试验结果进行了对比。结果表明:弯曲破坏的组合柱模拟曲线与试验曲线吻合较好,而剪切斜压破坏的组合柱模拟曲线形状与试验曲线存在一定的差异,但其最大水平承载力与实测值较为接近,表明Open Sees可应用于模拟型钢再生混凝土组合柱的滞回性能。在此基础上,本文利用该软件对型钢再生混凝土长柱的滞回性能进行了参数影响分析,参数包括再生混凝土强度、箍筋强度、型钢强度及型钢配钢率。分析结果表明,构件承载力随着再生混凝土强度的提高而略有增加,但延性及耗能降低;随着型钢强度、箍筋强度的提高及型钢配钢率的增大,构件抗震承载力都得到了一定的提高,且延性及耗能能力增强,对组合柱的抗震性能是有利的。研究结果对型钢再生混凝土组合柱的推广应用具有积极意义。     

核心型钢混凝土柱的轴压比限值试验研究

基于界限破坏时的内力平衡条件,推导了核心型钢混凝土柱轴压比限值的理论计算公式,计算分析了配钢率、混凝土强度等级、柱截面尺寸等因素对核心型钢混凝土柱轴压比限值的影响。进行了5个1/2比例模型柱试件的低周反复加载试验,验证了配置核心型钢对提高混凝土柱的抗震性能和轴压比限值的有效性。计算和试验结果表明,在混凝土柱中配置一定数量的核心型钢,可以有效提高轴压比限值。本文建议的方法可以较为合理地确定核心型钢混凝土柱的轴压比限值,供工程实践参考。     

考虑材料损伤累积的型钢高强混凝土框架节点数值建模及参数分析

为研究地震作用下损伤累积对型钢高强混凝土框架节点抗震性能的影响,基于5榀型钢高强混凝土框架节点低周反复加载试验结果,分析节点构件损伤累积过程及其对刚度和强度的影响。从材料自身损伤入手,通过引入刚度影响系数考虑循环荷载作用下混凝土的单边效应,对Faria-Oliver本构模型进行改进,进而建立适应于型钢混凝土结构的材料损伤累积本构模型。同时基于该模型采用ANSYS分析软件对地震作用下的型钢高强混凝土框架节点进行数值分析,并与试验结果进行对比分析。结果表明:采用本文建立的材料损伤累积本构模型能较好地反映地震作用下型钢高强混凝土框架节点的损伤特性。在此基础上,进一步分析构件轴压比、配箍率、配钢率等设计参数对型钢高强混凝土框架节点抗震性能的影响。研究成果可为该类结构构件的抗震设计提供理论和技术支撑。     

型钢混凝土剪力墙的抗震性能研究

型钢混凝土剪力墙(亦称为SRC剪力墙)是一种新型的剪力墙,其抗弯承载力、抗剪承载力及延性均好于普通剪力墙。本文简要总结了近年来国内外关于型钢混凝土剪力墙抗震研究的成果。在此基础上,进行了较高轴压比下内藏钢桁架混凝土组合高剪力墙的抗震性能试验研究。试验研究表明,内藏钢桁架的存在明显改善了高轴压比下型钢混凝土高剪力墙的抗震性能。     

SRC-RC转换柱的抗震性能分析

首先介绍了我国现行相关规程对SRC-RC竖向混合结构过渡层的设计要求和相关规定,结合阪神地震中SRC-RC竖向混合结构的破坏情况对现行规程的一些规定提出了不同的看法,建议采用SRC-RC转换柱进行型钢混凝土柱到钢筋混凝土柱的过渡。对SRC-RC转换柱低周反复加载试验进行了介绍,分析了型钢锚固长度对SRC-RC转换柱抗震性能的影响。最后对采用SRC-RC竖向混合结构的梁式转换层模型与钢筋混凝土梁式转换层模型进行了对比分析。试验结果表明,对于利用SRC-RC转换柱将型钢混凝土应用到钢筋混凝土结构底部楼层的SRC-RC竖向混合结构,型钢混凝土有效地加强了底部楼层,改善了结构的抗震性能。     

型钢混凝土异形柱恢复力特性的试验研究

为了研究型钢混凝土异形柱的抗震性能,进行了17根型钢混凝土异形柱模型的拟静力试验,得到了型钢混凝土异形柱模型在低周反复荷载作用下的滞回曲线和P-△骨架曲线。通过试验结果的分析,给出了各关键点的试验数据及刚度退化规律,建议型钢混凝土异形柱恢复力模型采用双线型模型和退化三线型模型,并给出了恢复力模型各阶段刚度参数的计算公式,为型钢混凝土异形柱的非线性地震反应分析提供了理论参考。     

考虑强余震的钢骨混凝土柱抗震性能试验研究

为了研究强余震对结构构件抗震性能的影响,设计了2个工字钢型钢混凝土柱,进行了10次循环加载和损伤后试件再次加载的低周往复加载静力试验。试验研究表明:随着循环加载次数的增加和试件的损伤,试件的滞回环面积、强度、刚度和等效黏滞阻尼系数等指标均呈现减小趋势,试验模拟的强余震作用导致试件的耗能能力和抗震性能出现劣化;在达到试件的承载能力极限状态前,第5次循环加载后各抗震性能指标曲线均趋向于稳定;超过试件承载能力极限状态后,循环加载次数的增加使试件的抗震性能指标出现不收敛。试验研究为揭示强余震对结构构件抗震性能的不利影响,完善抗震试验方法和抗震设计相关理论提供了数据支持。     

考虑楼板作用的SRC柱-钢梁混合框架动力时程分析

为了解楼板空间作用对型钢混凝土(SRC)柱-钢梁混合框架抗震性能的影响,利用有限元软件ABAQUS分别建立带有楼板和不带楼板的两跨三层SRC柱-钢梁框架,选取2组天然波和1组人工波对其进行弹塑性分析,对比2种框架结构的型钢应力分布、混凝土板损伤、层间相对位移角以及框架基底剪力,分析楼板在结构抗震中的影响规律。结果表明:增加楼板可以有效增加框架抗侧刚度,最大可使层间位移角降低38.7%;同时可以减小核心区梁端塑性区域的面积,减缓型钢上翼缘应力发展速度;而且楼板的存在可使最大基底剪力提升60.7%,有利于减小结构损伤和提高抗震性能。     

钢管约束型钢混凝土框架短柱的抗震性能与设计方法

进行了8个钢管约束型钢混凝土框架短柱的抗震性能试验研究,包括3个圆形钢管约束型钢混凝土柱、3个方形钢管约束型钢混凝土柱和2个普通型钢混凝土对比试件的试验研究。试验中的主要参数为轴压比。试验结果表明,相同用钢量条件下,钢管约束型钢混凝土超短柱的抗剪承载力、延性、层间变形能力和耗能性能明显优于型钢混凝土柱。钢管约束型钢混凝土柱和型钢混凝土对比试件都发生了明显的粘结破坏;因此在设计中应在型钢的翼缘外侧设置抗剪连接件。对钢管的弹塑性应力分析结果表明,水平荷载施加过程中,发生弯曲破坏试件的钢管不屈服,而发生剪切破坏试件的钢管在下降段屈服。根据试验结果和钢管应力分析结果建立了钢管约束型钢混凝土柱的抗剪承载力公式,提出了设计建议,可为工程实践提供参考。