钢混凝土组合截面外包薄钢组合管拟静力抗震性能试验研究

钢混凝土组合截面外包薄钢组合管具有良好的防腐蚀性能和力学性能,可用于海洋、水下以及具有腐蚀性环境中的管道运输或结构受力构件中。利用截面分层法设计加工满足受弯承载能力的试验试件,并对其进行拟静力抗震性能试验,研究分析构件几何特征和填充混凝土强度对其耗能减震能力的影响。结果表明:各试验试件的荷载-位移滞回曲线图形均比较饱满,钢混凝土组合截面外包薄钢组合管具有良好的耗能减震能力。通过提高构件"约束效应系数"的方法可优化构件的截面设计。试件几何特征及填充混凝土的强度对试件的力学性能有较大影响,长细比较大的试件在往复加载制度下屈服位移明显减小。     

型钢混凝土压弯构件受力性能数值模拟及影响参数分析

准确地预测地震荷载作用下型钢混凝土压弯构件的受力性能,对评估带有该类构件的超高层建筑结构的震害程度和分析其地震安全性具有重要意义。因型钢混凝土压弯构件复杂的材料特性和受力行为,在反复荷载作用下其受力性能的数值模拟尚存欠缺。本文采用开源有限元结构分析软件Open Sees,基于柔度法纤维模型,将型钢混凝土压弯构件中的混凝土按受约束情况,划分为3部分:箍筋以外的无约束混凝土,受型钢翼缘约束的强约束混凝土,位于上述两者之间的弱约束混凝土,并确定了相应的钢和混凝土材料本构模型,给出了型钢混凝土压弯构件数值模拟方法。采用该方法对低周反复荷载作用下9个不同轴压比的型钢混凝土压弯试验构件进行了全过程有限元数值模拟。得到的数值模拟结果与试验结果吻合较好,表明本文所建立的型钢混凝土压弯构件的数值模拟模型和方法是合理、可行的,达到了精度和效率的统一,可进一步推广应用到带有该类构件的大型复杂超高层建筑结构的动力非线性分析中。采用本文模型和方法还分析了轴压比、混凝土强度等级、型钢强度等级和含钢率等对构件骨架曲线的影响,结果表明这些参数均对型钢混凝土构件的刚度、强度和延性有不同程度的影响。     

FRP约束混凝土柱抗震性能若干问题的探讨

基于实验研究和理论分析结果,对纤维增强复合材料(FRP)约束混凝土柱抗震性能研究中存在的若干关键问题进行了探讨,包括FRP约束混凝土构件在往复荷载作用下的受力特点、破坏特征、荷载-位移关系、弯矩-曲率关系、耗能及延性变化规律等,最后重点探讨了FRP约束混凝土柱在往复荷载作用下的刚度特性。     

混凝土小型空心砌块墙片伪静力试验研究

由于强度、环保、施工方便等多方面的优势,混凝土空心砌块成为粘土砖的最理想的替代材料。不过砌块建筑经历的震害很少,抗震研究的成果也少。针对多层砌块建筑的抗震设计需求,模拟不同楼层压力,对15片1.4m×1.2m的空心混凝土砌块墙片进行了伪静力试验,得到了往复力-位移曲线,可供砌块结构抗震设计参考。     

钢筋混凝土柱考虑损伤累积的反复荷载-位移关系分析

为能在反复荷载作用下钢筋混凝土柱的荷载-位移关系分析中考虑柱低周疲劳性能,提出了一损伤模型,对柱中纵向受力钢筋和混凝土的损伤状态作评估与记录。将这一记录材料性能信息的损伤指标带入材料各自的恢复力模型以考虑产生损伤后材料的强度和刚度退化。基于多弹簧模型对不同变幅加载路径下及等幅低周疲劳加载下钢筋混凝土柱的空间反应进行了数值计算模拟。与已有试验结果比较表明,所提材料层次上的损伤累积模型以及考虑损伤累积效应的柱构件空间荷载-位移关系分析方法具有一定的精度,为钢筋混凝土柱的抗震性能分析提供了一个辅助工具。     

钢框架加劲肋壁板结构的受力失稳性能研究

钢框架壁板由于在宏观上参与了整体建筑结构的受力,为钢框架构件承担部分外荷载,使得壁板结构在受力性能方面需要进一步改善。加劲肋壁板可以保证其与外框架的连接状况较好,改善整体构件的受力性能。为此,提出钢框架加劲肋壁板结构的受力失稳性能研究。采用动力学分析方法计算壁板结构位移值,依照位移值大小判断壁板结构是否处于稳定状态,获取壁板结构稳定性。利用实例测试分析钢框架加劲肋壁板结构的受力失稳性能,发现滞回曲线形状拥有梭形滞回曲线的特点,整个结构受力后具有塑性变形性能与抗震性能;骨架曲线反映出实验试件承载力支持第一阶段壁板结构弹性设计所需且提供第二阶段弹塑性抗震设计所需以及延性要求,本文检测模型能够判断钢结构建筑壁板结构失稳性。     

多维地震作用下钢筋混凝土建筑结构的抗连续倒塌仿真分析

为了提高钢筋混凝土建筑结构的抗震性能,分析多维地震作用下钢筋混凝土建筑结构的抗连续倒塌能力,结合钢筋混凝土建筑结构特性、节点构造特点以及其在多维地震作用下的破坏机理,采用离散单元法建立结构连续倒塌的理论模型,对建筑结构连续倒塌过程进行数值模拟。基于数值模拟化结果,通过备用荷载路径法,实现建筑结构的抗连续倒塌分析。仿真实验结果得出,所提方法能实现对建筑结构抗连续倒塌的准确分析,且在多维地震作用下建筑结构扭转的幅度明显变大,结构顶层位移发散状态显著,不同楼层会产生不同的层间位移以及薄弱部位,建筑结构的抗连续倒塌性能随着失效构件位置的提升而增强。     

基于应变能耗储的钢筋混凝土框架结构地震损伤演化研究

结构地震损伤破坏,本质上是地震动输入能量超出结构或构件耗能能力所致。“能量”参数能够综合反映地震动强度、频谱特性以及强震持时对结构破坏的影响,本文基于能量耗散原理建立结构损伤模型,采用有限元软件ABAQUS对3榀单层单跨钢筋混凝土平面框架结构抗震性能进行数值模拟,通过损伤指数量化研究了地震作用下钢筋混凝土框架结构的损伤演化规律。研究表明:基于应变能耗储的结构损伤模型,能够合理有效地反映“位移首超破坏”与“累积损伤破坏”模式,且上、下界收敛;模拟分析得到的滞回曲线和骨架曲线与试验数据吻合较好,数值建模方法适用于以梁、柱构件为主的框架结构抗震性能分析;耗能构件框架梁能够对结构损伤破坏发展和抗震性能劣化起到一定延缓作用,承力构件框架柱的损伤加剧会加速结构抗震性能的劣化;加载幅值较小时,结构依靠混凝土裂缝闭合摩擦消耗能量,“位移首超破坏”所致损伤所占比例较大,随着位移幅值及循环次数的增加,“累积损伤破坏”所致损伤所占比例逐渐增大。     

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。     

RC梁与柱在不同地震作用下的变形限值分析

分析钢筋混凝土(RC)梁与柱基于不同地震作用下的变形限值,对钢筋混凝土梁与柱进行低周往复循环加载拟静力试验.然后对试验进行仿真模拟,将试验结果与仿真模拟结果进行对比分析,发现二者结果相近,从而验证仿真模拟的可行性.在构件的荷载-位移曲线上获取屈服点、峰值点和极限点,分别计算这3个状态点对应的侧向位移值与构件计算长度的比...     

往复荷载作用下锈蚀钢筋混凝土柱黏结滑移模型及数值模拟研究

为实现地震作用下锈蚀钢筋混凝土柱精细化数值模拟分析,基于已有研究成果建立往复荷载作用下锈蚀钢筋与混凝土间的黏结滑移本构模型:结合课题组前期试验结果,采用ABAQUS有限元分析软件对建立的黏结滑移本构模型进行有效性验证,通过对数值计算结果与试验结果之间误差分析,进一步对黏结滑移模型中的摩擦黏结应力系数和退化系数进行修正,最终建立更为合理的锈蚀钢筋与混凝土间黏结滑移本构模型。通过数值计算结果与试验结果的再次比较,验证修正后黏结滑移本构模型的有效性。结果表明:修正后的锈蚀钢筋与混凝土间黏结滑移模型可更好地反映往复荷载作用下锈蚀钢筋混凝土柱的滞回性能。该成果可为地震作用下锈蚀钢筋混凝土结构的数值分析计算提供理论参考。     

新型预制预应力混凝土框架结构有限元分析

为了研究新型预制预应力混凝土框架结构的抗震性能,本文采用ABAQUS软件对试验节点进行有限元分析,验证了建模方法的正确性,并以试验节点为原型,建立相应的两层两跨的新型预制预应力混凝土平面框架模型。采用低周往复加载方式分析了新型预制预应力混凝土框架结构和现浇框架结构的滞回性能,并模拟了新型预制预应力混凝土框架结构在不同的初始荷载、预应力筋数量及控制应力和U形筋配筋率下的滞回性能。结果表明,新型预制预应力混凝土框架和现浇框架的滞回性能非常接近;框架轴压比、预应力筋数量和U形筋配筋率对新型预制预应力混凝土框架的滞回性能有影响,而梁上荷载和预应力筋控制应力的影响较小。     

预应力混凝土结构非线性地震反应分析

本文针对预应力混凝土与普通混凝土不同的受力特点,提出了适合于分析预应力混凝土结构抗震性能的非线性有限元模型。模型首先将混凝土结构离散为杆单元,然后对各杆单元按分层组合原理分成许多混凝土层、预应力钢筋层和普通钢筋层,计算混凝土分层单元、预应力钢筋和普通钢筋的应力和应变,最后,根据钢筋与混凝土之间的粘结－滑移关系高速钢筋变形,根据混凝土弹性模量调整结构及杆单元变形,通过对普通混凝土构件和三个预应力混凝     

型钢混凝土梁柱框支剪力墙结构抗震性能试验研究

框支剪力墙结构在实际工程中经常被采用,震害表明钢筋混凝土框支剪力墙结构抗震性能较差,本文提出型钢混凝土梁柱框支剪力墙结构对此加以改进。作者进行了4个1/4缩尺模型在竖向荷载和单调及低周反复水平荷载作用下的对比试验,其中3个试件采用型钢混凝土转换梁、型钢混凝土框支柱,1个试件采用钢筋混凝土转换梁、钢筋混凝土框支柱。我们分析其承载力、刚度、变形、延性和破坏形态等。试验结果表明,型钢混凝土梁柱框支剪力墙结构承载力高、延性好、滞回曲线丰满,变形能力和耗能能力较强。     

CFRP布约束增强高强混凝土柱抗震性能数值分析

采用地震工程开源模拟软件OpenSees（Open System for Earthquake Engineering Simulation）对CFRP（Carbon Fiber Reinforced Polymer,碳纤维增强复合材料）布加固高强钢筋混凝土方柱的抗震性能进行了数值分析。采用Steel02Material和Concrete02Material材料本构模型模拟了CFRP布加固高强混凝土方柱的抗震性能;在此基础上,进一步研究了轴压比和剪跨比这2个因素对试件抗震性能的影响。将所得数值分析结果与相同条件下的试验结果对比后发现：基于Steel02 Material和Concrete02 Material材料本构,利用OpenSees,可以较好地模拟CFRP布加固高强混凝土方柱的抗震性能,并且与试验结果（滞回曲线、骨架曲线、水平承载力和位移延性系数）能够较好地吻合,从而说明该数值分析方法还可以准确地反映出轴压比和剪跨比对高强混凝土柱抗震性能的影响规律。     

A new steel framing system for seismic protection of timber platform frame buildings. Implementation with hysteretic energy dissipators

This paper describes a new seismic protection system for timber platform frame buildings, either for new construction or retrofit. The system consists in connecting the timber frame to a steel structure that includes hysteretic energy dissipators designed to absorb most of the seismic input energy thus protecting the timber frame and the other steel members; alternatively, the system might use other types of dissipative devices. The steel structure consists of four steel stacks (located at each of the four façades) and steel collectors embracing each slab; the stacks and the collectors are connected, at each floor level, through the energy dissipators. The steel structure is self‐supporting, that is, the timber frame is not affected by horizontal actions and can be designed without accounting for any seismic provision; in turn, the steel members do not participate in the main load‐carrying system. The timber‐steel interface is designed to avoid any stress concentration in the transfer of horizontal forces and to guarantee that the yielding of the dissipators occurs prior to any timber failure. The energy dissipation capacity of the suggested system is discussed, and an application example on a six‐story timber building is presented; this case corresponds to highly demanding conditions because of the relatively large building height and weight, the high local seismicity, and the soft soil condition. This research belongs to a wider project aiming to promote the structural use of timber by improving the seismic capacity of wooden buildings; this research includes experiments and advanced numerical simulation. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

Experimental and analytical studies on earthquake resisting behaviour of confined concrete block masonry structures

To improve the seismic performance of masonry structures, confined masonry that improves the seismic resistance of masonry structures by the confining effect of surrounding bond beams and tie columns is constructed. This study investigated the earthquake resisting behaviour of confined masonry structures that are being studied and constructed in China. The structural system consists of unreinforced block masonry walls with surrounding reinforced concrete bond beams and tie columns. The characteristics of the structure include: (1) damage to blocks is reduced and brittle failure is avoided by the comparatively lower strength of the joint mortar than that of the blocks, (2) the masonry walls and surrounding reinforced concrete bond beams and tie columns are securely jointed by the shear keys of the tie columns. In this study, wall specimens made of concrete blocks were tested under a cyclic lateral load and simulated by a rigid body spring model that models non‐linear behaviour by rigid bodies and boundary springs. The results of studies outline the resisting mechanism, indicating that a rigid body spring model is considered appropriate for analysing this type of structure. Copyright © 2006 John Wiley & Sons, Ltd.     

Finite element analysis of an all-steel buckling-restrained brace

Typical all-steel buckling-restrained braces (BRBs) usually exhibit obvious local buckling, which is attributed to the lack of longitudinal restraint to the rectangle core plate. To address this issue, all-steel BRBs are proposed, in which two T-shaped steel plates are adopted as the minor restraint elements to restrain the core plate instead of infilled concrete or mortar. In order to investigate the factors that characterize the hysterical responses of this device, different finite element (FE) models are developed for the specific context. The FE models are developed based on nonlinear finite element software, which incorporate continuum (shell or brick) elements, large displacement, and deformation formulations. In these FE models, two different steel constitutive models are adopted to precisely reproduce the cyclic response of the BRB component. Meanwhile, comparisons between the numerical and experimental results are conducted to validate the effectiveness and accuracy of the robust FE model. The agreements between experimental observations and numerical predictions demonstrate that the FE method could be utilized for in depth parametric analysis. Furthermore, BRBs with detailed configurations can provide excellent hysteretic behavior and seismic performance through the optimal design process.

     

T形配钢钢骨混凝土柱抗震性能数值分析

为研究非对称配钢钢骨混凝土柱的抗震性能,基于12根T形配钢钢骨混凝土柱的拟静力试验研究进行非线性数值模拟,了解其破坏机制、承载力、延性及耗能能力,探讨轴压比、配钢率、剪跨比对抗震性能的影响。结果表明,低周反复荷载作用下T形配钢钢骨混凝土柱滞回曲线饱满,具有良好的延性和耗能能力。在峰值荷载前,数值模拟结果与试验结果吻合较好。轴压力在一定范围内提高了试件承载力,但降低了延性;增大配钢率能提高试件的承载力、刚度和延性,使得峰值荷载后试件的性能退化趋于平缓;剪跨比对试件破坏形态有显著影响,随剪跨比的增大试件延性性能提高。