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。     

基于滑楔连接的新型填充墙设计与抗震性能数值模拟

为了减轻填充墙与框架在地震中的不利相互作用,提出一种采用滑楔连接件的柔性填充墙框架结构设计方案.采用ABAQUS建立滑楔连接框填结构有限元模型,与满砌填充墙在平面内滞回性能、平面内外耦合性能、墙框局部损伤及填充墙整体损伤等方面进行了对比分析.模拟结果表明,和满砌填充墙相比,采用滑楔连接减轻了填充墙与框架平面内相互作用产...     

一种新型的预制空心墙板连接件抗震性能研究与有限元分析

针对实际工程项目邵阳县五环时代全民健身中心体育馆轻钢结构装配施工过程中的中空挤出成型混凝土外墙板(ECP)与立柱的连接问题,设计了一种拥有自主知识产权的新型预制空心墙板与立柱连接件,并应用于该工程项目当中,该连接件连接方便,可更换性强,耐磨损性能好,针对该种新型连接件进行了设计荷载下的有限元模拟分析,并考虑了与ECP外墙板在风荷载作用下的受力情况。并取一工程实例,模拟地震荷载作用,对该墙板连接件的抗震性能做了分析,为该种连接件今后的工程应用提供了一定的理论参考。     

L形连接件滑移摩擦柱脚节点抗震性能研究

柱脚节点是钢结构体系中的关键部位,其损伤将直接影响到结构体系的性能。基于损伤控制理念,提出了一种装配式L形连接件滑移摩擦柱脚节点。利用有限元软件ABAQUS建立了柱脚节点模型,考虑摩擦界面是否设置填充板和外连接件是否设置加劲肋,以及改变轴压比、连接件竖肢和水平肢厚度等因素,分析不同参数对节点受力模式、滞回曲线、耗能能力和损伤特征的影响。结果表明:柱脚节点主要承受摩擦力和轴压荷载的作用,柱端在受力过程中发生滑移,通过摩擦机制耗能,避免主体结构发生塑性损伤。填充板的设置增强了结构的摩擦性能,且在不同轴压荷载下均具有良好的延性和转动性能。在设置填充板的结构中,合理设置连接件竖肢厚度、水平肢厚度和加劲肋,在保证了节点摩擦耗能性能实现的同时,充分发挥了保护主体结构优势,达到了损伤控制的预期。     

半刚接框架-非加劲钢板墙体系抗震试验研究

半刚接钢框架-内填非加劲薄钢板剪力墙结构是一种新型结构形式,它弥补了传统抗弯钢框架侧向刚度不足的缺点,为采用更加经济的半刚性节点提供了可能,目前国内外对该新型结构体系性能研究属刚起步阶段,因此对该结构体系的研究具有重要的理论和实际意义。文中对一榀两层单跨梁柱平齐端板连接半刚性框架-内填非加劲薄钢板剪力墙结构进行了低周往复循环加载拟静力试验,在试验中,试件破坏过程缓慢,钢板墙拉力带充分发育,试验得出的滞回环饱满,表明该新型结构体系具有优异的抗震性能,从而为今后对该新型结构体系做更深入的分析研究打下了良好基础。     

不同跨高比对多层钢框架内填混凝土深梁结构抗震性能影响

为了研究不同跨高比多层钢框架内填混凝土深梁结构的抗震性能,在钢框架内填混凝土深梁滞回性能试验的基础上,利用ABAQUS对六层纯钢框架（结构一）、钢框架内填跨高比为2混凝土深梁结构（结构二）和钢框架内填跨高比为0.75混凝土深梁结构（结构三）进行弹塑性时程分析。结果表明:内填混凝土深梁使结构整体刚度明显增大;在地震波的作用下,结构二的最大顶点位移降低可达58.3%,结构三的最大顶点位移降低可达89.3%,内填混凝土深梁,结构的抗侧移性能得到了极大改善,且随着深梁跨高比的减小而大幅度提升;结构二滞回曲线饱满,呈现纺锤形,混凝土深梁充分起到了第一道防线作用。经济合理的钢框架内填混凝土深梁结构具有一定的工程应用价值。     

碳纤维布加固开窗洞实心粘土砖墙的试验研究

通过对碳纤维布加固的带窗洞粘土砖墙在周期性荷载作用下受力性能的试验,研究了粘贴碳纤维布加固修复带窗洞粘土砖墙这种抗震加固方法的有效性和其抗震加固的效果.对加固后墙体的破坏形态、变形性能、耗能能力和承载力作了全面的分析,研究了碳纤维布加固带窗洞粘土砖墙的受力和变形特性,分析了碳纤维布对开裂砖墙的加固机理,表明碳纤维布用于带窗洞粘土砖墙的抗震加固是很有效的.     

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。     

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。     

近场脉冲地震下半刚接钢框架内填暗竖缝RC墙结构易损性分析

为研究半刚接钢框架内填暗竖缝RC墙结构(简称"PSRCW"结构)在近场脉冲地震作用下的易损性能,基于增量动力时程分析方法建立了4个按MECE能量谱设计的PSRCW结构在不同性态水平下的地震易损性曲线,重点考察了层数的影响。研究结果表明:在近场脉冲地震作用下,PSRCW结构对应于多遇地震水准达到基本完好(IO)状态的超越概率在2.76%~5.98%之间,偶遇地震水准达到中等破坏(LS)状态的超越概率在16.88%~37.35%之间,罕遇地震水准达到倒塌(C)状态的超越概率在4.86%~39.92%之间。层数对PSRCW结构在近场脉冲地震作用下的易损性曲线有显著影响,随着层数的增加PSRCW结构达到某一性态水平的超越概率也呈增大趋势。     

填充墙RC框架结构加固方法的研究现状及展望

综述了用于提高填充墙钢筋混凝土(RC)框架结构抗震性能和改善结构损伤模式的几类加固措施,从工艺、加固效果和破坏形式3个角度进行了分析.在建筑结构设计过程中,填充墙通常被视为一种典型的脆性非均质非结构构件,忽视了填充墙与RC框架之间的相互作用.地震调查报告表明,在结构遭受地震作用时,填充墙通常先于钢筋混凝土框架发生破坏,...     

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。     

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AAC砌体填充墙平面外抗震性能分析

为了适应国家绿色建筑和装配式建筑的发展,减少地震中填充墙的平面外破坏,采用ABAQUS有限元程序研究了装配式AAC砌体填充墙的平面外抗震性能。进行了不同工况下足尺有限元模型的模拟,分析了填充墙高厚比、配筋率及填充墙与框架间连接方式对其平面外抗震性能的影响,以峰值、极限状态下的荷载与跨中位移评定其平面外抗震性能。分析结果表明:采用ABAQUS进行填充墙平面外抗震性能数值模拟与试验结果吻合较好;填充墙高厚比越小,平面外承载力越大,当高厚比小于10时,墙体延性大幅下降;填充墙配筋率和承载力近似呈正比关系,但当配筋率大于0.2%时,墙体延性也会下降;高厚比在15~20和配筋率在0.1%~0.2%范围内,填充墙呈适筋延性破坏模式;填充墙与框架之间布置双向柔性连接约束,墙体具备一定延性,墙体平面外承载力较单向连接件布置有所提升。     

中空暗缝RC剪力墙板拟静力试验及数值模拟分析

为明晰中空暗缝RC剪力墙抗剪机理和滞回性能,进行1榀1:3缩尺单层、单跨中空暗缝RC剪力墙板拟静力试验,得到了试件破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、强度退化、延性和耗能能力.通过数值模拟分析了混凝土强度、中空暗缝厚度、缝间墙配筋率对剪力墙板水平抗剪承载力的影响.研究结果表明:试件滞回曲线呈捏缩状,耗能能力一般,但...     

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。     

木柱与钢筋混凝土梁柔性装配节点的非线性力学性能分析

为研究装配式木柱与钢筋混凝土混合结构梁柱柔性节点的非线性力学性能,设计一种木柱与钢筋混凝土混合结构装配节点.利用 ABAQUS软件建立有限元模型,并对节点模型进行单调加载荷载分析和低周反复加载分析,主要研究橡胶硬度和竖向荷载对装配节点的破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、承载力及耗能能力等非线性力学性能的影响,并与相关文献对比,验证分析方法的可行性.结果表明:该柔性节点的主要破坏模式有柱脚受压屈曲、受拉抬起现象和橡胶压缩变形破坏.柔性装配节点的承载力、刚度、延性与其阻尼材料的硬度二者呈正比关系.随着阻尼材料硬度提高,可以有效限制柱体侧倾和柱脚抬起现象.当采用71HA 硬度的橡胶材料时其耗能能力较好.同时,竖向荷载对装配节点的阻尼比影响较大,增加竖向荷载可以有效提高该节点的黏滞阻尼比.     

抗拔钢筋对提高混凝土承台-钢柱脚锚固承载力的研究

在试验研究基础上,采用ANSYS有限元分析程序,对不同抗拔钢筋配筋率的混凝土承台-钢柱脚在单向加载下的性能进行了弹塑性计算分析。结果表明,随着抗拔钢筋配筋率提高,其抗拔承载力、后期刚度、耗能能力均比未配抗拔钢筋的混凝土承台-钢柱脚逐步提高,但其提高的比例逐渐趋慢。用承载力桁架模型对各混凝土承台-钢柱脚承载力进行了计算,结果与有限元计算结果符合较好。     

Cyclic testing of a single bay reinforced concrete frames with various types of masonry infill

In this paper, a contribution of various types of masonry infill to the behaviour of reinforced concrete frames under lateral loads is presented. As a part of the bigger project, ten one‐bay, one‐storey reinforced concrete frames were designed according to the EC8, built in a scale 1:2.5, infilled with masonry and tested under constant vertical and cyclic lateral load. The masonry wall had various strength properties, namely, high strength hollow clay brick blocks, medium strength hollow clay brick blocks and low strength lightweight autoclaved aerated concrete blocks. There were no additional shear connectors between the masonry and frame. The results showed that the composite ‘framed wall’ structure had much higher stiffness, damping and initial strength than the bare frame structure. Masonry infill filled in the load capacity gap from very low (0.05%) to drifts when the frame took over (0.75%). The structures behaved as linear monolithic elements to drifts of 0.1%, reached the maximum lateral capacities at drift of 0.3%, maintained it to drifts of 0.75% and after that their behaviour depended on the frame. Masonry infill had severe damage at drift levels of about 0.75% but contributed to the overall system resistance to drifts of about 1%. At that drift level, the frame had only minor damage and was tested to drifts of about 2% without any loss of capacity. Improvement of the ‘infill provisions’ in the codes could be sought by taking into account the contribution of a common masonry that reduces expected damages by lowering the drift levels. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.