钢筋混凝土矩形截面框架柱极限曲率计算

混凝土柱的极限曲率是构件抗震性能研究和结构整体倒塌破坏研究的重要内容。构件破坏时截面损伤严重,基于平截面假定的曲率计算公式很大程度上低估了构件的极限变形能力;现有其它曲率计算公式多由圆形截面桥墩柱推导得出,不适用于轴压比较大的框架柱。根据集中塑性铰模型得出了试验柱的极限曲率值,建立了轴压比、配箍率和矩形柱截面的极限曲率之间的函数关系,对比框架柱试验数据,提出了矩形截面框架柱的极限曲率计算公式。完成了194根框架柱的试验验证,结果表明,建议公式计算值与试验值吻合较好,较准确地揭示了截面极限曲率的变化趋势,可准确定义构件的损伤破坏。     

L形截面短肢剪力墙抗震性能的模型试验研究

为了研究L形截面短肢剪力墙的抗震性能,对6个1/2缩尺比例的L形截面短肢剪力墙试件进行了低周反复荷载作用下的试验研究,分析了轴压比、截面高厚比、剪跨比等参数变化时,对试件的承载力、延性、滞回特性、耗能能力及破坏特性等抗震性能的影响。结果表明:L形截面短肢剪力墙试件扭转变形较小,试件以弯剪破坏为主,腹板底部为试件最薄弱部位,剪跨比小,轴压比大的试件腹板中心剪切破坏现象明显;试件随着截面高厚比、轴压比的提高,极限承载力增加,试件耗能能力变差、延性下降明显;L形截面短肢剪力墙试件在截面高厚比适中,为6.5∶1时,经济、抗震性能也较好。     

不同剪跨比下型钢再生混凝土柱抗震性能试验研究

为研究型钢再生混凝土柱的破坏形态和抗震性能,进行了4个不同剪跨比的型钢再生混凝土柱低周反复荷载试验,观察了其受力过程及破坏形态,分析了剪跨比对柱的滞回曲线、骨架曲线、承载力、延性、耗能及刚度退化等力学性能的影响.研究结果表明:根据剪跨比的不同,型钢再生混凝土柱的破坏形态主要为剪切斜压破坏、弯剪破坏以及弯曲破坏.随着剪跨比的增大,试件水平承载力降低,但滞回曲线愈加饱满,承载力下降越缓慢,刚度退化速率越慢,延性及耗能越好.总体上看,剪跨比较大试件的抗震性能较好,可以用于实际工程.     

型钢高强混凝土柱轴压比限值的试验研究

通过20个型钢高强混凝土柱的低周反复加载试验对其受力性能进行了研究，分析了剪跨比、轴压比、配箍率以及混凝土强度对型钢高强混凝土柱延性的影响，提出了不同剪跨比、不同配箍率的型钢高强混凝土柱的轴压比限值。其中，剪跨比大于2．0的型钢高强混凝土柱的轴压比限值由大、小偏心界限破坏时力的平衡条件并结合试验结果确定，而剪跨比小于2．0的型钢高强混凝土柱的轴压比限值则通过与剪跨比大于2．0的型钢高强混凝土柱的延性对比加以确定。     

底部放置聚苯板的预制剪力墙抗震性能试验研究

为研究底部放置聚苯乙烯硬泡沫板的抗震性能,对3个剪跨比2.0的两端设置后浇段、底部放置聚苯乙烯硬泡沫板的预制剪力墙试件以及1个相同剪跨比的现浇剪力墙试件进行了拟静力试验。试验结果表明:预制剪力墙底部放置硬聚苯乙烯泡沫板的试件,破坏形态为后浇段与预制剪力墙脱开、后浇段受压破坏;底部放置聚苯板的预制剪力墙试件承载力小于现浇剪力墙试件,耗能能力接近或大于现浇剪力墙试件;各试件的极限位移角为1/98～1/81;预制剪力墙试件的屈服刚度及峰值刚度均比现浇剪力墙试件降低27%～75%,水平分布钢筋未伸入后浇段的试件比伸入后浇段的试件刚度降低更多,后浇段短的试件比后浇段长的试件刚度降低更多。预制试件轴压力主要由后浇段承担,名义屈服及峰值水平力时,钢筋应变分布不符合平截面假定。     

部分预制型钢混凝土梁抗震性能试验研究

为探究部分预制型钢混凝土梁的抗震性能,进行了7个部分预制型钢混凝土梁试件的拟静力试验,研究了试件的裂缝开展过程、破坏形态、承载能力、延性、耗能能力和刚度退化情况,探究预制截面模式、剪跨比和后浇混凝土强度等对其抗震能力的影响。结果表明:地震作用下,该7个试件力学性能较好,剪跨比是影响试件抗震性能的首要要素,剪跨比大的试件耗能能力强,型钢约束部分混凝土可以提高试件的耗能能力,截面模式和后浇混凝土强度对抗震性能影响不大。     

钢筋混凝土核心筒体抗震性能试验研究

本文对两组五个钢筋混凝土核心筒试件进行了低周反复荷载试验，研究了不同轴压比和剪跨比的核心筒破坏机理、承载能力、延性和耗能能力等方面的抗震性能。结果表明，轴压比对核心筒的抗震性能有较大影响。     

一种考虑截面翘曲的剪力墙宏模型

提出了一种六自由度刚杆—弹簧单元，可以像有限元法那样根据精度和计算量的要求，以适当密度在水平和垂直方向拼装成剪力墙的宏模型。这一宏模型不仅可以反映中和轴的移动，而且不再受现有宏模型中平面假定的限制，可以反映初始平截面的剪切翘曲。这对于分析剪跨比较小的剪力墙是有一定必要性的。该模型竖向弹簧布置在Gauss积分点处，从而有效提高了计算精度和效率。利用该模型计算了五个剪力墙的弹塑性“推覆”过程，取得了与实验较为一致的结果。对一些有关宏模型中本构关系选取及变形假定的问题进行了讨论。     

T形短肢剪力墙弹塑性模型及地震反应分析

根据短肢剪力墙结构的受力和变形特点,对多竖直杆模型进行了改进,建立了截面位移模型,摒弃了杆模型平截面假定的限制,有效地考虑了剪滞效应和翼缘的影响。利用变分原理导出了T形短肢剪力墙的空间单元刚度矩阵,研制了弹塑性时程分析程序,并输入三种不同的地震动进行了算例分析,计算结果表明,短肢剪力墙结构抗震性能较好,适合于在地震区推广使用。     

一种震相拾取误差的自动判别和计算方法

本文给出了一个主要用于深地震测深数据的震相识别误差（不确定性）的判别和计算方法.该方法集中讨论从记录截面拾取震相这一过程所引起的判别误差.以震相前后一定时窗内的地震记录振幅的均方根之比为判别依据,找出误差分布范围并给出走时误差与振幅比的分级相关函数.由此,当震相确定后,计算程序将根据记录数据自动算出识别误差.实践证明该方法不仅更加客观真实、方便快捷,而且为今后震相提取工作的进一步科学规范打下了基础.     

钢筋混凝土不等肢异形柱轴压比限值的研究

采用非线性全过程数值仿真算法确定不等肢T型、L型、十字型柱截面曲率延性比。再根据异形柱框架结构受地震作用时应具有的柱截面曲率延性水准确定不等肢T形、L形、十字形柱轴压比限值,为不等肢异形柱设计提供了必须的依据。     

钢筋混凝土柱对应于各地震损伤状态的侧向变形计算

采用半经验半理论的方法对以受弯为主的钢筋混凝土柱对应于各主要损伤状态的侧向变形进行了研究。本文研究的主要损伤状态包括屈服、混凝土保护层压碎、剥落、纵向受力钢筋屈曲、极限状态五个状态。首先建立了各损伤状态下柱截面受压区高度的计算方法。接着,利用对美国太平洋地震工程研究中心(PEER)建立的钢筋混凝土柱的试验数据库的统计分析,采用平截面假定和钢筋混凝土受弯构件的塑性铰理论推出了混凝土保护层压碎时压区边缘混凝土的应变大小,混凝土保护层剥落、纵筋屈曲和进入极限状态时核心区混凝土边缘的压应变大小,进而建立了钢筋混凝土柱对应于各损伤状态的变形计算方法。利用本文提出的方法得到的变形计算值与PEER提供的试验数据在统计意义上有较好的一致性。该方法可为钢筋混凝土柱基于位移的抗震设计和抗震性能评价提供依据。     

Research on seismic behavior and shear strength of SRHC frame columns

The seismic behavior of steel reinforced high strength and high performance concrete(SRHC)frame columns was investigated through pseudo-static experiments of 16 frame columns with various shear span ratios,axial compression ratios,concrete strengths,steel ratios and stirrup ratios.Three kinds of failure mechanisms are presented and the characteristics of experimental hysteretic curves and skeleton curves with different design parameters are discussed.The columns’ductility and energy dissipation were quantitatively evaluated based on seismic resistance.The research results indicate that SRHC frame columns can withstand extreme bearing capacity,but the abilities of ductility and energy dissipation are inferior because of SRHC’s natural brittleness.As a result,the axial load ratio should be restricted and some construction measures adopted,such as increasing the stirrup ratio.This research established effect factors on the bearing capacity of SPHC columns.Finally,an algorithm for obtaining ultimate bearing capacity using the flexural failure mode is established based on a modified planesection assumption.The authors also established equations to determine shearing baroclinic failure and shear bond failure based on the accumulation of the axial load force distribution ratio.The calculated results of shear bearing capacity for different failure modes were in good agreement with the experimental results.     

地震作用下钢筋混凝土柱变形与损伤研究

为量化地震作用下钢筋混凝土（RC）柱损伤情况和变形,并将不同地震破坏状态下RC柱损伤和变形进行分析。从太平洋地震工程研究中心（PEER）数据库中收集91组RC柱抗震试验数据,选取4种广泛应用的构件损伤模型进行计算,将损伤发展曲线与层间位移角发展曲线进行对比分析。对RC柱损伤指标限值进行归一化处理,统计分析后得到不同破坏等级下的位移角限值,并给出了RC柱各破坏等级下的位移角限值与损伤指标限值对应关系。研究结果表明,牛荻涛损伤模型可更准确地评价地震作用下结构构件损伤程度,且与层间位移角发展曲线均呈近似线性增长趋势;不同破坏等级下的位移角限值验算保证率均＞80%,表明本文提出的位移角限值具有一定合理性。     

Seismic behavior and strength capacity of steel tube‐reinforced concrete composite columns

The steel tube‐reinforced concrete (ST‐RC) composite column is a novel type of composite column, which consists of a steel tube embedded in RC. In this paper, the seismic behavior of ST‐RC columns is examined through a series of experiments in which 10 one‐third scale column specimens were subjected to axial forces and lateral cyclic loading. The test variables include the axial force ratio applied to the columns and the amount of transverse reinforcement. All specimens failed in a flexural mode, showing stable hysteresis loops. Thanks to the steel tube and the high‐strength concrete it is filled with, the ST‐RC column specimens had approximately 30% lower axial force ratios and 22% higher maximum bending moments relative to the comparable RC columns when subjected to identical axial compressive loads. The amount of transverse reinforcement made only a small difference to the lateral load‐carrying capacity but significantly affected the deformation and energy dissipation capacity of the ST‐RC columns. The specimens that satisfied the requirements for transverse reinforcement adopted for medium ductile RC columns as specified by the Chinese Code for Seismic Design of Buildings (GB 50011‐2010) and EuroCode 8 achieved an ultimate drift ratio of around 0.03 and a displacement ductility ratio of approximately 5. The design formulas used to evaluate the strength capacity of the ST‐RC columns were developed on the basis of the superposition method. The predictions from the formulas showed good agreement with the test results, with errors no greater than 10%. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

带暗柱钢筋砼等肢L形柱轴压比限值调整系数研究

至今,带暗柱的等肢L形柱轴压比限值调整系数尚未得到充分研究,因而限制了其在工程中的应用.为此,针对等肢L形柱,采用非线性全过程数值分析方法,通过C++编制程序,并使用相关实验数据对程序进行了验证;在不同抗震等级、肢高纵筋配筋率及体积配箍率下,计算了带暗柱与不带暗柱钢筋混凝土等肢L形柱的截面曲率延性比,并根据《混凝土异形柱结构技术规程》给出的不同抗震等级下异形柱截面曲率延性比的要求,确定了各抗震等级下带暗柱与不带暗柱的等肢L形柱的轴压比限值及其比值;最后通过拟合分析法及调整系数法确定了带暗柱等肢L形柱轴压比限值的调整系数.     

蜂窝状钢骨混凝土L形柱抗震性能的试验研究

为了考察轴压比对蜂窝状钢骨混凝土L形柱抗震性能的影响,本文进行了3根不同轴压比的蜂窝状钢骨混凝土L形柱的低周往复水平荷载试验,研究了该L形柱的破坏形态、滞回特性、延性、黏滞阻尼系数等抗震性能.研究表明:蜂窝状钢骨能增强钢骨与混凝土间的黏结能力,提高其协同工作与整体受力性能.蜂窝状钢骨的存在,延缓了L形柱的刚度退化,提高了延性,增强了结构的耗能能力及抗震性能.轴压比对该新型构件的破坏形态及抗震性能影响明显.随着轴压比的增大,构件的破坏形态由类似于剪切破坏向轴压破坏形态转变.轴压比越大,构件的极限承载力越大,但延性与黏滞阻尼系数越小,耗能能力越低,抗震性能越差.研究还发现,该新型构件的正、反方向承载力及延性有所差别.     

免拆超高性能混凝土模板钢筋混凝土柱抗震性能研究

为研究预制超高性能混凝土(UHPC)模板钢筋混凝土(RC)柱的抗震性能,并验证预制UHPC模板在往复荷载作用下是否发生剥离,考虑轴压比、剪跨比、箍筋间距和保护层厚度,设计制作6根免拆模板柱(PTC)和1根RC对比柱试件,对其进行拟静力试验,研究其破坏形态、滞回性能、变形和耗能能力以及强度和刚度退化规律等。结果表明,与加载方向垂直的预制UHPC模板大约在PTC试件峰值荷载的70%时发生剥离,与加载方向平行的预制UHPC模板在试件最终破坏时剥离;在剪跨比、轴压比和箍筋数量均分别相同的条件下,由UHPC模板加10 mm混凝土作为保护层的试件,其抗震性能相对较好,但其承载力和前期刚度略有减小。     

近断层地震动下摇摆-自复位桥墩连续梁地震反应

为讨论近断层地震动下摇摆-自复位(Rocking Self-Centering, RSC)桥墩连续梁的地震反应及其抗震优缺点。基于OpenSees有限元分析平台讨论了RSC桥墩三维建模方法,通过对6个试验构件的模拟,比较模拟与试验桥墩滞回曲线、预应力筋最大应力等指标,验证了模型准确性。建立设置RSC桥墩和普通钢筋混凝土(Reinforced Concrete, RC)桥墩的上部结构相同的两座连续梁桥,输入3组含有强速度脉冲的近断层地震波进行非线性动力时程分析,对比其抗震性能。结果表明：在0.4 g近断层地震动下,RSC桥墩与普通RC桥墩相比,RSC桥墩的最大位移角为普通RC桥墩的78.1%～97.6%,墩底曲率延性系数仅为普通RC桥墩的24.0%～34.0%,减小了桥墩的最大变形,也减轻了桥墩地震损伤,不利的一点是使用RSC桥墩会导致支座位移增大。RSC桥墩震后的残余位移较小,且预应力筋处于弹性受力阶段,为实现震后桥梁功能的快速恢复提供了条件。     

不同加载路径对钢筋混凝土L形柱抗震性能的影响

为了进一步探讨复杂加载路径下钢筋混凝土L形柱的受力性能,采用基于有限单元柔度法纤维模型梁柱单元,对忽略剪切和扭转影响的钢筋混凝土L形柱在不同加载路径下的抗震性能进行了计算机模拟分析,研究了不同加载路径对钢筋混凝土L形柱承载力、延性、累积滞回耗能等的影响。结果表明,现有钢筋混凝土L形柱抗震性能评定方法应作适当调整,以考虑加载路径对评定结果的影响。