新型软钢阻尼墙的试验研究及性能分析

本文提出的新型软钢阻尼墙是一种设计新颖、耗能能力很强的剪切型金属阻尼器。给出了该新型软钢阻尼墙试件的构造形式。基于提出的加载方案对试件分别进行了基本性能试验和疲劳性能试验,分析了试件的滞回性能与疲劳性能等。试验结果表明该新型软钢阻尼墙具有稳定、良好的滞回性能和疲劳性能。采用ABAQUS软件对其建立了精细化有限元模型,并对其进行了有限元分析。数值仿真结果与试验结果很接近。这种新型软钢阻尼墙耗能性能优越,构造简单,且施工方便,有广阔的工程应用前景。     

环境温度对板式橡胶支座摩擦滑移性能的影响分析

采用有限元模拟的方式,对板式橡胶支座摩擦滑移特性进行分析,并与常温试验中获得的支座摩擦滑移滞回曲线、等效黏滞阻尼比等进行了对比.在获得可靠模型的基础上,分析环境温度对板式橡胶支座摩擦滑移特性的影响,研究了温度与支座摩擦滑移耗能、等效黏滞阻尼比和滑动起始距离的关系.结果表明:(1)板式橡胶支座的有限元模型可以较好地实现支...     

混凝土板墙加固后墙片与剪力墙性能的对比研究

首先通过3个墙片的水平低周反复伪动力试验,对比研究了混凝土板墙加固后墙片与剪力墙的承载力、耗能能力等各项抗震性能。由于试验条件的限制,试验仅对比研究了120mm混凝土剪力墙与双面60mm混凝土板墙加固后墙片的抗震性能。在试验基础上,利用有限元软件建立合理的计算模型,将计算结果与试验结果进行了对比分析;利用该计算模型模拟了用不同厚度的混凝土板墙加固墙片和混凝土剪力墙,系统分析了混凝土板墙加固后墙片与剪力墙的极限承载力,分析了将加固后墙片看作抗震墙的可行性。通过有限元的分析,弥补了试件不足的缺陷,完善了研究方法。     

钢筋混凝土耗能墙抗震性能试验研究及结构地震响应分析

为研究钢筋混凝土耗能墙的抗震性能及其对底层柔性建筑的减震效果,设计了3片耗能墙,设计参数为截面尺寸、墙的排列方式和配筋形式。通过低周往复加载试验对3个试件的破坏特征、滞回耗能、位移延性等抗震性能指标进行了研究。选取7条近场地震波和8条远场地震波,并采用SAP2000有限元软件对设置耗能墙的底层柔性结构进行地震响应分析。结果表明:3片耗能墙均具有较好的抗震性能,在墙身设置竖向通缝可以提高耗能墙的变形能力和耗能能力;内置钢板后可明显改善耗能墙的抗震耗能效果;在近、远场地震作用下,增设耗能墙后首层层间位移角平均值分别减少21.7%、17.6%,层间剪力平均值分别减少16.3%、18.1%,表明耗能墙可以提高结构的抗震能力,明显减轻主体框架的滞回耗能,减少结构地震响应。     

附加或不附加粘滞阻尼墙的RC框架试验与分析

本文阐述了附加或不附加粘滞阻尼墙的2个相同的RC框架模型振动台试验和理论分析的情况.这2个钢筋混凝土框架模型为3层1跨两开间,几何相似关系大致为1：2.将阻尼墙附加到一个RC框架模型当中,先后对附加或不附加阻尼墙的2个相同的RC框架模型进行振动台试验.试验结果表明,阻尼墙有效减小了框架模型的地震反应.对耗能框架模型和普通框架模型进行了弹性和弹塑性时程分析,计算结果和试验结果吻合良好.改变阻尼墙的参数进行分析,结果表明选取合适的阻尼墙参数,才能达到最好的耗能减振效果;适当减小层间位移较小处的阻尼墙参数,对减振效果影响很小而又能节省投资.     

工字型钢铅组合耗能器的非线性有限元模拟

钢铅组合耗能器将钢和铅2种材料巧妙地进行组合,具有制作工艺简单、经济性好等优点。在一种工字型钢铅组合耗能器试验研究的基础上,借助有限元分析软件ANSYS,考虑钢和铅2种材料本构模型的非线性以及2种材料之间的接触作用,建立了这种耗能器的非线性有限元计算模型,对耗能器进行数值模拟;在此基础上对安装耗能器的Benchmark结构进行了地震反应分析。研究结果表明建立的有限元模型能够准确描述耗能器的力学性能,耗能器具有良好的滞回性能和稳定的耗能特性,是一种优良的耗能元件;工字型钢铅组合耗能器减震效果明显。     

应用ANSYS对夹层橡胶垫耗能低剪力墙结构的性能分析

本文针对低剪力墙结构延性差、耗能能力差、结构抗震性能差等问题，提出一种新型耗能低剪力墙结构，并应用有限元分析软件ANSYS对同截面整体墙结构及耗能墙结构进行了数值模拟计算，并对其破坏形态、耗能能力、承载力情况、变形性能等进行了对比分析。结果表明，夹层橡胶垫耗能低剪力墙结构具有良好的延性和抗震性能。     

钢网格框架墙抗震性能试验研究

本文针对大跨度公共建筑提出一种新型钢结构承重外墙,按实际工程中的一榀墙架进行1∶1仿真建模并进行低周反复加载试验。分析了墙架的受力过程和破坏模式,并对构件的滞回性能、承载能力、延性、耗能能力等抗震性能指标进行了研究,试验中梁端及柱端截面处的应变值、整榀框架墙的荷载—位移滞回曲线及骨架曲线与有限元分析的数值吻合的均较好。试验表明此种新型钢结构承重外墙在往复荷载作用下具有良好的承载能力,耗能能力以及变形恢复能力,抗震性能良好,破坏形式表现为墙架顶部T形梁出现面外屈曲而引起的局部破坏。有限元分析中分别改变墙顶T型梁和层间H型梁的截面考虑了两者刚度的变化对墙架抗震性能的影响,研究表明墙顶T型梁截面刚度的提高对改善墙架的抗震性能效果明显,层间H型梁的刚度提高对改善墙架抗震性能效果不明显。     

不同高宽比带钢板暗支撑高阻尼混凝土核心筒抗震性能研究

提出了一种新型带钢板暗支撑高阻尼混凝土核心筒,为了研究这种新型核心筒的抗震性能,对2个高宽比分别为1.33(HCW1)和1.77(HCW2)的核心筒试件进行了低周反复荷载试验,得到了核心筒的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线等。试验结果表明,HCW1墙肢以斜裂缝为主,而HCW2水平裂缝居多。HCW2承载力及刚度较小,但是极限位移较HCW1有较大的提高且耗能能力增强。分析了翼缘墙肢的剪力滞后现象并与普通混凝土核心筒进行了对比,结果表明本文新型混凝土核心筒剪力滞后相对较小,整体空间作用更好,HCW2的剪力滞后较HCW1更小。利用有限元软件Open Sees模拟了2个试件的滞回曲线,并绘制骨架曲线,与试验结果吻合较好,在此基础上进行参数分析,研究不同高宽比核心筒屈服位移、延性系数等的变化趋势。     

基于OpenSees的屈曲约束支撑混凝土框架抗震性能分析

通过有限元软件OpenSees对采用了T型钢锚固型节点的一个两层三跨屈曲约束支撑混凝土框架进行了模拟,并与试验结果对比,来验证模拟结果的准确性。在此基础上,对试验框架的原屈曲约束支撑结构体系进行抗震性能分析。结果表明:有限元分析结果与试验结果吻合良好,OpenSees可以准确的模拟屈曲约束支撑混凝土框架的受力性能;屈曲约束支撑混凝土框架具有良好的耗能性与水平承载力;屈曲约束支撑框架体系具有较好的抗震性能;屈曲约束支撑能够增加结构体系的侧向刚度,有效控制结构变形。     

拟粘滞摩擦耗能器的性能试验与分析

在分析粘滞耗能器的优缺点和Ｐａｌｌ摩擦耗能器构造特点的基础上,提出了拟粘滞摩擦耗能器,进行了拟粘滞摩擦耗能器的滞回特性试验和疲劳性能试验,试验结果表明,拟粘滞摩器基本实现了粘滞耗能器的主要力学特征：在试验结果的基础上建立了拟粘滞摩擦耗能器的恢复力模型。     

单调及低周往复荷载作用下砌体非线性分析

带构造柱和圈梁的约束砌体结构在四川灾区乡镇房屋重建中被广泛采用,其抗震性能是人们所关心的.基于绵竹市土门镇当地重建房屋常用建筑材料的实验数据以及通用有限元软件ANSYS中Solid 65单元的性质和特点,用有限元模型模拟了粘土砖砌体在不同压应力状态(σ-/fm)下沿通缝截面抗剪强度试验,给出了相关单元在模拟砖砌体开裂中闭合及开口剪力传递系数的建议值;利用这些结果,分别建立了带约束(构造柱、圈梁等)和不带约束砌体墙的有限元模型,进而分析了他们在单调荷载以及低周往复荷载作用下的抗震性能.结果表明,与不带约束的墙体相比,带约束墙体在单调水平荷载作用下的初裂性能、极值荷载和延性都有很大的提高,在低周往复荷载作用下其耗能能力得到了改善.所得结果可供相应结构抗震设计的参考.     

考虑墙-框连接方式的砌体填充墙框架结构有限元计算及试验对比

墙-框柔性连接可减小墙-框相互作用,减轻填充墙破损程度,其相关研究具有重要的理论和工程意义。针对砌体填充墙框架结构有限元建模问题,本着简单高效的原则,提出了一种考虑墙-框连接方式的有限元建模方法:采用平面应力单元模拟填充墙,非线性弹簧单元模拟填充墙与框架梁、柱的连接。在粉煤灰空心砌块砌体填充墙框架结构水平往复荷载试验的基础上,分别进行了刚性连接和柔性连接填充墙框架结构水平往复荷载作用下的有限元分析。计算结果表明:利用有限元建模方法计算得到的滞回曲线和试验滞回曲线吻合较好,能够有效模拟填充墙开裂及破坏过程,反应不同连接方案时墙-框相互作用的特点,为砌体填充墙框架结构提供了一种新的建模思路。     

铰支墙-框架新型结构体系的损伤控制研究

震后可恢复性(Earthquake Resilience)已经成为了建筑结构体系的重要评价标准之一。作为高层建筑结构中最主要的抗侧力构件,钢筋混凝土剪力墙在近几次大地震中暴露出了震后可恢复性方面的缺陷。主要表现为连梁损伤严重、难以修复;剪力墙底部钢筋屈曲、混凝土压溃、剪切破坏明显,同样难以修复。针对上述两点问题,本文分别研究了剪切型金属阻尼器连梁和塑性铰支墙两种构件,建立两类构件的设计方法和简化数值模型。在此基础上运用连续化方法对铰支墙-框架结构体系中塑性铰支墙和消能连梁的强度和刚度需求进行了讨论。本文的主要研究内容如下:(1)对国内多组普通RC连梁和剪力墙构件试验的结果进行了统计分析,其结果显示了两类RC构件的变形能力与设计参数之间的关联存在较明显的离散性。(2)提出了带缝钢板阻尼器及跨中布置该阻尼器的剪切型消能连梁。本文进行了大剪跨比(r=3.0)的普通RC连梁和剪切型消能连梁的对比试验研究,结果显示,普通RC连梁和消能连梁试件的实测峰值荷载和名义屈服剪力值相差在4%以内。消能连梁阻尼器可以更早地进入屈服耗能状态,避免连梁混凝土部分遭受严重损伤。消能连梁变形的80%以上集中在阻尼器内,充分发挥了位移相关型阻尼器的耗能能力。阻尼器连接构造存在滑移,一定程度上影响了阻尼器性能的发挥。最后,建立了消能连梁的简化数值模型并验证了其适用性。(3)针对剪力墙底部墙肢复杂的弯剪耦合作用机制,提出了抗弯/抗剪功能分离的塑性铰支墙并建立了相应的承载力和刚度设计公式。塑性铰支墙与普通RC剪力墙的对比试验证明,本文提出的设计方法可以更准确地获得塑性铰支墙不同性能目标下的力学性能;塑性铰支墙具有更强的变形和耗能能力;塑性铰支墙的总变形中,弯曲变形占有绝对比重,避免了铰支墙发生剪切型破坏,保证了"强剪弱弯"的性能,从而避免了底部墙肢的不可修复损伤。(4)对塑性铰支墙的主要设计参数进行了研究,给出了相关建议。建立塑性铰支墙的简化数值模型。其中,采用在纤维模型的截面附加剪切恢复力本构来模拟RC剪力墙的方法,以及采用零长单元模拟阻尼器连接段非线性行为的方法均根据试验结果进行了准确性验证。在此基础上研究了塑性铰支墙几何参数(墙肢宽高比r、铰支座高度比μ)、轴压比ν、阻尼器核心段初始刚度K_(ed)对墙肢力学性能的影响,参数分析的结果显示,阻尼器性能的发挥主要受几何参数的影响,建议将塑性铰支墙布置在结构底部加强层范围内,高宽比r≤1.0,同时,铰支座的布置高度不宜超过铰支墙高度的60%。在满足阻尼器极限变形要求的前提下,通过选择更大的高度比μ和初始轴向刚度K_(ed)更大的阻尼器,可以使塑性铰支墙获得更高的承载力和刚度。(5)采用连续化设计,对铰支墙结构和铰支墙-框架结构在3种常见类型的水平荷载作用下的效应进行分析。结果表明,连续化设计方法可以得到铰支墙结构的结构响应,内力和变形计算公式中均显出铰支墙所在层的性能对结构响应的影响比较明显。     

混凝土核心筒的有限元模拟及若干参数的影响分析

运用ABAQUS分析软件,建立水平荷载作用下的钢筋混凝土核心筒有限元模型,进行非线性分析,并将分析结果与大比例试件的试验结果对比,对所采用的有限元模型加以验证。在此基础上,进行改变钢筋混凝土核心筒轴压比、高宽比和筒壁厚度的受力过程模拟分析,研究这些参数对筒体性能的影响。结果表明：随着轴压比的增大,筒体的破坏由受拉向受压破坏转变,筒体最大水平承载力经历先增加后减小的变化,延性变差;随着高宽比的增大,筒体破坏形态由剪切向弯曲破坏转变,延性增加,整体弯曲作用更加明显,最大底部剪力减小;随着壁厚的增大,试件破坏由截面压屈失稳向墙肢底部受弯破坏转变,墙肢破坏区域沿高度方向发展,耗能能力更强,承载力明显增大,变形能力显著增加。     

不同加载路径下钢筋混凝土矩形空心桥墩抗震性能比较

考虑实际地震作用多维性对钢筋混凝土矩形空心桥墩抗震性能的影响,文中在前期低周反复加载抗震性能测试结果的基础上,采用ABAQUS有限元分析软件,对其进行了非线性分析.将有限元模型的计算结果与试验模型的试验结果进行了对比验证,具体研究了3种加载路径(先X向后Y向、先Y向后X向、XY向同步)对钢筋混凝土矩形空心桥墩抗震性能的...     

双曲型不锈钢管铅阻尼器性能研究

提出一种双曲型不锈钢管铅阻尼器,阐述了其构造与特点.采用ABAQUS有限元分析软件,对双曲型不锈钢管铅阻尼器和普通钢管铅阻尼器及设过渡段(A类构造)、不设过渡段(B类构造)的双曲型不锈钢管铅阻尼器进行对比分析.结果表明:双曲型不锈钢管铅阻尼器滞回曲线对称、饱满,在小位移下即进入屈服耗能,具有优异且稳定的耗能能力;当阻尼...     

组合连梁RC框剪结构地震损伤控制研究

框架-剪力墙结构作为多层及高层结构普遍采用的建筑结构形式之一,是抗震设计与加固的重点与热点。组合连梁技术为降低墙肢损伤,震后快速恢复结构功能,降低社会灾后重建的成本提供了新的思路。但目前对组合连梁框架-剪力墙结构体系的研究仍不充分,组合连梁对于整体结构的控制效果仍有待确认。本文通过子结构试验与数值分析的方法,系统地研究了组合连梁的力学性能,给出了合理的组合连梁设计参数,并提出了基于连续化方法的带组合连梁的剪力墙结构的抗震分析方法。本文的主要工作及成果如下:(1)带缝钢板阻尼器力学性能试验研究。通过带缝钢板阻尼器低周拟静力循环加载试验研究,研究了开缝宽度和工艺、连接构造措施、弯曲单元跨高比等关键因素对带缝钢板阻尼器力学性能的影响,同时研究了带缝钢板阻尼器的延性、超强系数及低周疲劳性能。并通过精细化有限元分析对缝宽为2mm的阻尼器试验进行了模拟,讨论了损伤模型及损伤参数的取值,并为试验结果补充了分析参数。通过Bouc-Wen宏观模型,对缝宽为6mm的阻尼器试验进行了模拟,通过回归分析,建立了Bouc-Wen形状控制参数与阻尼器力学性能控制参数之间的关系。(2)传统连梁与带缝钢板阻尼器组合连梁对比试验研究。通过一组传统连梁与组合连梁的对比试验研究,验证了组合连梁在连梁和墙肢的损伤控制、相同位移角下的耗能能力,变形能力等方面的优势,同时研究了超强系数对组合连梁的影响。(3)大比例传统剪力墙和组合连梁剪力墙子结构试验研究。根据某18层原型结构,制作了1/3缩比的6层传统连梁剪力墙和组合连梁剪力墙试验体,进行了子结构拟动力试验及低周拟静力循环加载试验研究,研究了组合连梁剪力墙结构的力学性能及损伤破坏模式,证明了组合连梁墙片在结构层间位移角、地震力输入方面的控制效果,同时测量了组合连梁的变形需求。(4)组合连梁框剪结构参数分析。在验证模型正确的基础上,应用有限元软件Marc对消能墙片进行了参数分析,研究了在10层、20层、30层3种不同高度下,组合连梁的跨高比、刚度参数及强度参数对于整体框架-剪力墙结构的地震响应的控制作用,分析了结构的层间位移角、楼层剪力分布、结构沿楼层的耗能分布等结构响应随参数的变化关系,并给出了组合连梁设计参数的合理范围。(5)基于等效弹性连续化方法的组合连梁剪力墙结构的抗震分析方法。基于传统双肢剪力墙的连续化方法,考虑了组合连梁以及墙肢的塑性能力,通过计算组合连梁剪力墙的周期与振型、组合连梁的附加阻尼比,并结合MPA方法,提出了基于等效弹性连续化方法的组合连梁剪力墙抗震分析方法,为阻尼器参数及优化分析奠定了基础。     

新型低损伤自复位混凝土框架节点试验及性能优化研究

提出一种带可更换软钢阻尼器的低损伤自复预制混凝土(LDSCPC)框架节点,并针对该节点在地震作用下的抗震性能、更换阻尼器后的性能恢复等开展足尺试件的拟静力试验。在节点试验基础上,基于ABAQUS精细化有限元模型进行该节点关于螺栓预紧力、水平和竖向耗能条尺寸的参数化分析及优化设计。研究表明,软钢阻尼器LT12的滞回特性和承载能力是最优异的,而LT14是耗能最好的;增加阻尼器耗能条的尺寸和厚度能分别提高LDSCPC框架节点在加载早期和变形较大时的耗能性能。较大的螺栓预紧力能明显提升LDSCPC框架节点的耗能能力,当预紧力为155 kN时,软钢阻尼器几乎达到理想的耗能性能。     

圆钢管混凝土组合框架拟动力性能有限元分析

提出了一种精细化有限元建模方法,采用ABAQUS有限元软件建立2层圆钢管混凝土柱-组合梁空间框架的三维实体精细有限元模型进行拟动力分析.模型考虑了混凝土与钢材的合理滞回本构关系、钢管对核心混凝土的套箍约束作用、梁与柱的半刚性连接节点以及结构阻尼.位移、加速度、基底剪力、累积耗能的有限元结果与已有拟动力试验结果吻合良好,...