轴压比对RC框架实现“强柱弱梁”的影响研究

针对现浇楼板中板筋对纵向梁抗弯能力的提高作用,采用ABAQUS进行不同轴压比下的RC空间框架结构非线性分析,通过不同节点处的梁、柱钢筋应力对比,讨论了不同轴压比对应的结构和同一结构中不同节点位置在实现"强柱弱梁"上的难易程度以及梁端塑性铰的出现条件。研究结果表明,轴压比对板筋在纵向梁抗弯能力中参与程度的影响较大,低轴压比的结构比高轴压比的结构更容易出现梁端塑性铰;同一结构中内节点对应的纵向梁端比外节点更难出现塑性铰;为实现"大震不倒",建议在满足现行结构设计规范提出的相关要求外,对同一节点处的梁、柱端实际承载能力进行复核,使得考虑了现浇楼板参与作用后的梁端实际承载力依然小于柱端实际承载力。     

施工过程中隔震层钢筋砼梁变形初步分析

以某隔震工程隔震层梁出现裂缝为研究背景,运用有限元分析软件SAP2000对隔震结构和非隔震结构进行了施工过程模拟,分析对比了两种结构在施工过程中隔震层钢筋砼梁的内力和变形规律,对隔震层梁裂缝形成的原因进行了分析,并运用有限元分析软件ANSYS对该原因下梁的裂缝进行了数值模拟.结果表明隔震层梁出现的裂缝是由施工荷载、温度变化和混凝土收缩共同作用引起的:建筑物施工期间结构刚度尚处在成长阶段,受到支撑变形、温度变化和混凝土收缩等不利作用对结构长期性能和耐久性产生负面影响.对于两种结构,常规算法由于不考虑框架的生成和加载历史,算得的内力值均偏小;而隔震结构偏小的幅度更大,因而更危险.计算同时表明,在结构施工过程中,各层梁当拆除其支撑、模板和浇筑其上一层时,其内力达到最大值;其中隔震层梁内力最大,为隔震结构在施工中的薄弱部位.给出了对其加强保护的施工建议.     

板钉连接CFST柱-RC梁节点梁端塑性铰区受力性能数值模拟

建立竖板-栓钉连接钢管混凝土（CFST）柱-钢筋混凝土（RC）梁节点试件（SSJD）拟静力加载试验有限元模型,并在节点损伤情况、梁端荷载-位移曲线等数值模拟结果与试验结果吻合较好的基础上,进一步开展了RC梁混凝土强度、配筋率ρ_s和连接竖板长度L_b及界面连接情况等对CFST柱-RC梁节点梁端塑性铰区域力学性能的影响。研究结果表明,RC梁混凝土强度对试件SSJD塑性铰区域受力性能的影响较小;适筋范围内RC梁配筋率增加可适当提高试件SSJD承载力和延性;随着连接竖板长度的增加,梁端塑性铰区域外移,梁破坏荷载增大;本研究给出的RC梁与CFST柱之间的界面抗剪承载力模拟值与计算值吻合较好,可用于界面抗剪设计。     

传统框架及楼板局部设缝框架梁端剪力增大系数分析

梁端剪力增大系数是实现结构"强剪弱弯"的关键措施之一。分析了传统框架的梁端剪力增大系数,表明现浇楼板对框架梁端抗剪承载力的影响不可忽略,抗震规范给出的梁端剪力增大系数难以实现梁"强剪弱弯"的抗震要求,由此对框架梁侧楼板局部设缝,以消除楼板对框架梁端抗弯承载力的贡献。进而分析了该楼板局部设缝框架的梁端剪力增大系数,表明当框架底部实配钢筋αAs≤1.1βAs+0.1As时,即框架梁端底部实配钢筋面积不超过该处计算配筋面积的1.1倍与支座负弯矩配筋面积的0.1倍之和时,现行抗震规范给出的梁端剪力增大系数对于楼板局部设缝的框架可以实现"强剪弱弯"的要求,从而使梁弯曲破坏先于受剪破坏。     

钢筋混凝土梁柱边节点抗震性能参数分析

通过2个钢筋混凝土梁柱边节点的低周反复荷载试验,从骨架曲线、变形能力和耗能等方面对边节点的抗震性能进行了研究,进一步应用有限元程序ABAQUS对梁柱边节点进行有限元参数分析,研究轴压比和配筋率对节点抗震性能的影响。研究结果表明:随着柱端弯矩增大系数的提高,边节点试件的破坏模式从柱端混凝土压溃破坏转变成梁端塑性铰破坏,现行规范规定柱端弯矩增大系数有效实现了"强柱弱梁"预期设计目标;若边节点试件发生梁端破坏,柱轴压比变化对钢筋混凝土节点承载力和抗震性能影响甚微;随着柱配筋率逐步提高,框架梁梁端出现了塑性铰,显著提高了节点的承载力和抗震性能。     

火灾作用下预应力型钢混凝土简支梁承载性能试验研究

进行了两根足尺预应力型钢混凝土简支梁在火灾高温和竖向恒定加载耦合作用下的耐火性能试验,分析了试验梁的温度场分布规律、竖向变形特点和承载性能劣化过程。通过在试验梁端部预设压力传感器,实测了升温过程中梁端部预压力与升温时间的关系曲线。试验结果表明,预压力对火灾高温作用较为敏感,当标准升温100 min时预压力已降至初始预压力的一半,试验中一根梁出现了侧向弯曲变形。因此,对于预应力混凝土结构,火灾高温作用下应考虑构件可能的侧向变形影响。     

基于缝宽-滑移理论的铝合金配筋混凝土梁粘结性能研究

铝合金筋与混凝土的粘结性能是影响铝合金配筋新型混凝土梁承载力的重要因素。对9根铝合金配筋混凝土梁和2根钢筋混凝土对比梁进行了静载试验,分析混凝土梁在加载过程中的裂缝发展情况,基于缝宽-滑移理论研究试验梁的粘结性能。研究结果表明:同级荷载作用下,钢筋混凝土梁的裂缝宽度小于铝合金配筋混凝土梁,钢筋与混凝土的粘结性能优于铝合金与混凝土的粘结性能;混凝土梁中纵筋所受拉力,实质上是混凝土开裂后,单元体内部粘结力的合力;纵筋与混凝土的粘结滑移量与粘结力直接相关,可通过代数和微积分计算得到二者的对应关系。     

梁端局部无粘结钢筋混凝土梁抗弯承载力研究

为进一步研究梁端局部无粘结钢筋混凝土悬臂梁的抗弯承载力,在理论分析的基础上,使用ABAQUS有限元软件对局部无粘结梁与完好梁的承载力进行了仿真对比分析。结果表明,当局部无粘结梁与完好梁的配筋方式及材料力学性能一致、受拉纵筋锚固良好且可进入屈服阶段时,局部无粘结梁与完好梁的应变分布和应力历程有着明显的差异;局部无粘结梁的极限承载力高于完好梁;随着荷载的增加,无粘结梁的承载机理呈现出明显的“拱效应”。通过梁与拱的共同作用,建立了梁端局部无粘结钢筋混凝土梁抗弯承载力计算公式。     

FRP（钢绞线）加筋混凝土梁正截面受弯承载力计算

纤维增强复合筋、不锈钢绞线等高强材料作为混凝土梁的受力筋可以充分发挥强度高、耐腐蚀性能好等优点,在土木工程中得到了广泛应用。为了分析此类高强材料加筋混凝土梁的受弯性能,在平截面假定基础上,对混凝土和受力纵筋分别采用混凝土Hongnestad模型和线弹性模型,通过平衡条件,推导了FRP（钢绞线）加筋混凝土梁受弯承载力的计算公式,并与国内外82根简支梁的试验结果进行了对比。研究结果表明：加筋混凝土梁抗弯强度试验值与理论值之比的平均值为1.07,标准差为0.14。建议公式可以较好地计算FRP（钢绞线）加筋混凝土梁的受弯承载力。实际工程构件抗弯截面设计时,建议安全配筋率取1.4倍平衡配筋率,设计截面弯矩取0.625倍理论受弯承载力,以使构件具有足够安全储备。     

CFRP板条嵌入式加固RC框架节点的抗震性能试验研究及有限元分析

为验证 CFRP板条嵌入式加固方法对提升十字形 RC框架节点抗震性能的有效性,开展了1 个 CFRP板条嵌入式加固节点和1个对比节点的拟静力试验研究.试验结果表明:在核心区及相邻梁端嵌入 CFRP板条可起到类似箍筋的抗剪作用,使得节点由核心区剪切破坏转变为梁端受弯破坏,且梁铰得到转移;构件抗震性能明显提升,承载力和延性分别提高了16．3%和13．7%.同时, 利用 ABAQUS建立试验数据验证的有限元模型,并对节点主要加固设计参数进行影响分析.结果表明,节点承载力随着 CFRP板条面积的增大、板条间距的减小和基体混凝土强度的提高而提高.所提节点加固方法体现出塑性铰转移的抗震设计理念,同时提高核心区抗剪强度和梁端的抗弯强度,可用于 RC节点的抗震加固.     

利用高频地震波检测混凝土构件完整性的方法

大型混凝土构件（如高层建筑基础的地梁,桩承台等）在施工过程中可能造成局部松散,空洞,蜂窝或离析等质量问题。为检测混凝土构件的的完整性,采用地震勘探方法中的地震映象法（又称地震共偏移距法）。通过在模拟裂缝,空洞模型上的试验,获得了存在异常体时,地震映象时间剖面的波形特征;测得偏移距,点距等参数变化时,对地震映象时间剖面的影响。模型实验和实测工作证明;在合理选择震源各种测量参数条件下,高频地震映象方法可有效检测混凝土构件完整怀,实现对混凝土构件质量新的监测。     

喷射超高韧性水泥基复合材料加固带裂缝素混凝土梁的力学性能试验研究

对既有受损混凝土结构的加固维修是地震灾后重建的重点之一。应用喷射超高韧性水泥基复合材料（UHTCC）的拉伸应变硬化特性,研究了带裂缝混凝土梁底部喷射20mm薄层UHTCC的加固作用。结果表明:薄层喷射UHTCC对混凝土梁的弯曲强度和弯曲刚度有明显的加固作用,可将带预制裂缝的混凝土梁极限承载力提高117.5%,使受损混凝土梁的承载能力恢复到相同尺寸无损混凝土梁承载能力相当的水平;此外混凝土梁底部薄层喷射UHTCC能将裂缝宽度控制在0.1mm以下的微裂缝,有利于提高混凝土梁的耐久性。     

钢纤维高强混凝土框架边节点梁的曲率延性

进行了9个钢纤维高强混凝土框架边节点的抗震试验.通过测试钢纤维高强混凝土框架边节点梁端的荷载-变形滞回曲线和梁相关截面的横向变形,研究了钢纤维体积率、掺加范围和轴压比等因素对高强混凝土框架边节点梁截面曲率延性和滞回曲线的影响.结果表明,钢纤维能改善高强混凝土框架边节点梁截面延性,显著提高高强混凝土框架节点的抗震延性和耗能能力,对解决节点箍筋密集、改善施工条件具有明显效果.     

钢筋混凝土夹芯节点抗剪承载力可靠度分析

高层建筑结构中,中底部几层柱混凝土强度往往高于梁板混凝土的强度等级,为施工方便或施工技术不当,形成夹芯节点。当梁柱混凝土级差过大时,节点承载力不能满足要求。结合某一实际工程项目用Monte-Carlo法对钢筋混凝土夹芯节点抗剪承载力的可靠指标β进行计算,并对钢筋混凝土夹芯节点定量分析了荷载效应比、轴压比、结构重要性、节点混凝土强度、节点核心区箍筋间距和强度等因素对节点抗剪承载力的可靠指标β的影响。研究结果表明:在柱混凝土强度等级为C60情况下,强度差大于20MPa的夹芯节点,可靠度指标均小于3.7,节点核芯区的抗剪能力要求不能满足,应采取相应的措施予以加强。     

疲劳荷载作用后锈蚀钢筋混凝土梁承载力理论计算方法

锈蚀钢筋混凝土的疲劳破坏是在钢筋锈蚀和疲劳荷载共同作用下造成的结构破坏,其危害巨大。准确获得锈蚀钢筋混凝土构件在经历若干次疲劳荷载作用后的实际承载能力更是具有重要的现实意义。本文在理论上对疲劳荷载作用后锈蚀钢筋混凝土梁承载力进行分析。首先,考虑锈蚀因素对钢筋混凝土梁承载力的影响;其次,考虑疲劳荷载作用对钢筋混凝土梁承载力的影响;最后,考虑上述两种因素的影响,修改现行规范的未锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力公式中的钢筋屈服强度及截面面积,获得若干次疲劳荷载作用后锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力的理论计算公式。     

汶川地震中离震中较远地区的高层建筑的震害

汶川地震中,陕西省西安市和宝鸡市两地处于远震区。远震区高层建筑比多层建筑的震害重。这两地高层建筑的震害主要表现为砌体填充墙和隔墙普遍出现裂缝;房屋顶部附近防震缝两侧的装饰材料震损,部分混凝土构件被撞坏;楼梯间的填充墙普遍开裂等。主体结构中的混凝土梁、柱和剪力墙等承重构件一般没有可见裂缝,部分剪力墙洞口连梁及框架一剪力墙结构中的连梁出现剪切斜裂缝或弯曲裂缝。文中初步分析了震害原因,并提出了设计建议。     

新型端板螺栓连接框架节点抗震性能试验研究

提出了一种新型预应力混凝土梁、连续复合螺旋箍筋混凝土柱及端板螺栓连接的装配式节点,该节点的基本构造为:采用高强螺栓通过外伸端板将梁与柱装配在一起,并在梁柱中均采用连续复合螺旋箍筋,另在梁中配置预应力筋与普通钢筋,普通钢筋通过墩头与端板焊接在一起,且在节点核心区处采用钢板箍替代箍筋。该节点传力明确,且避免了核心区钢筋纵横交错的现象。为研究该节点的抗震性能,通过拟静力试验对该节点的滞回曲线、延性、高强螺旋箍筋对混凝土的约束作用等进行了分析。试验结果表明:节点破坏前,梁端出现了明显的塑性铰,节点具有较好的延性及耗能能力,且柱子和核心区的损坏程度较小,密配高强螺旋箍筋的约束作用能有效地提高构件的抗剪承载力和结构的变形能力。     

传统风格钢筋混凝土梁-柱节点抗震性能试验研究

传统风格现代建筑结构是继承和创新地域建筑文化的良好载体,但由于构造方法不同,使其与常规现代结构有较大的区别。通过4个模型比例为1∶1.5的传统风格钢筋混凝土梁-柱中节点的低周反复荷载试验,研究了该类节点的破坏机理、承载能力、滞回特性和耗能能力等抗震性能,分析了体积配箍率、上下梁净间距对该类节点抗震性能的影响。结果表明:传统风格钢筋混凝土梁-柱节点在加载过程中形成了上、中、下3个小核心区,最初裂缝出现在下核心区,随后为上核心区和中核心区,最终破坏时3个小核心区均出现了"X"形剪切裂缝,其中下核心区破坏最为严重;随着体积配箍率的增大,节点极限承载力提高,滞回曲线更为饱满;随着上、下梁间距的增大,节点极限承载力基本不变,滞回曲线饱满度明显下降。与常规钢筋混凝土梁-柱节点相比,传统风格钢筋混凝土梁-柱节点的位移延性系数和极限阶段的耗能系数较小,延性和耗能性能相对较差。     

约束混凝土梁的升降温全过程弯矩分析

利用SAFIR程序,开展了约束混凝土梁的升降温全过程梁端弯矩分析;考察了转动约束刚度比、轴向约束刚度比、截面尺寸、荷载比、全截面配筋率和升温时间等参数对梁端弯矩的影响规律,并与单调升温时的相应规律进行对比,给出了梁端弯矩的实用计算方法。研究结果表明：对于先升温、后降温的约束混凝土梁梁端弯矩的变化,总体表现出与单调升温类似的特征,主要区别在于后期因降温作用而呈现出缓慢降低的趋势;转动约束刚度比对梁端弯矩的影响集中在升温前期,在此时段内,梁端弯矩随着转动约束刚度比的增加而增大,但增幅逐渐趋缓;升温后30min以内,轴向约束刚度比的改变对梁端弯矩几乎没有影响;之后,梁端弯矩随着轴向约束刚度比的增加而逐渐减小。     

碳纤维加固T梁的非线性全过程分析

利用碳纤维加固混凝土构件提高承载能力及延长寿命是目前比较流行的方法。为了对碳纤维加固的公路常见钢筋混凝土T梁进行受力全过程分析,按理想界限破坏条件计算了碳纤维加固用量;采用有限元分析软件ANSYS对碳纤维加固钢筋混凝土T梁按卸载和不卸载两种情况进行了建模、计算和分析。重点考虑了不同配筋率、不同粘贴碳纤维层数的影响,并与试验结果进行比较。分析结果表明有限元非线性分析方法可以较好的预测碳纤维加固混凝土梁的抗弯受力性能,碳纤维的加固是可以延缓梁的破坏的,有利于提高梁的极限承载力,碳纤维加固的面积与层数对提高梁的刚度的贡献是明显的。