插筋灌浆连接装配式钢筋混凝土剪力墙抗侧承载力分析

在地震荷载作用下,水平接缝处为装配式剪力墙结构的薄弱部位。为了研究带插筋灌浆连接的预制钢筋混凝土剪力墙的抗侧承载力,并比较其与现浇钢筋混凝土剪力墙承载力的区别,本文在已有试验的基础上对现浇和插筋灌浆连接装配式钢筋混凝土剪力墙进行了有限元建模。在此基础上,本文定义了插筋灌浆连接装配式钢筋混凝土剪力墙抗侧承载力折减系数并分析了轴压比、墙肢截面高度、墙肢厚度、灌浆料强度和插筋配筋率等参数对插筋灌浆连接装配式剪力墙破坏形态及承载力折减系数的影响。基于参数分析结果进行非线性回归分析,提出了插筋灌浆连接预制钢筋混凝土剪力墙承载力折减系数的简化计算公式。在工程参数的合理应用范围内简化公式计算结果与有限元计算结果吻合良好,可为插筋灌浆连接装配式预制钢筋混凝土剪力墙的抗震设计提供参考。     

装配式单排配筋再生混凝土中高剪力墙抗震性能研究

提出了新型构造的半装配式、全装配式单排配筋再生混凝土剪力墙,为研究其中高剪力墙的抗震性能,进行了2个半装配式、1个全装配式和1个全现浇单排配筋再生混凝土中高剪力墙试件的低周反复荷载试验,对比分析了各试件的破坏形态、滞回特性、承载力、延性、刚度退化、耗能能力及钢筋应变。结果表明:半装配式单排配筋中高剪力墙与全现浇剪力墙相比,承载力接近,滞回曲线均较饱满,耗能能力相差不大;全装配式试件与半装配式试件相比,承载力低,延性和抗震耗能能力差;随着轴压比的增大,半装配式剪力墙的承载力、耗能能力明显提高。     

新型装配式剪力墙抗震性能试验研究

本文提出一种新型装配式剪力墙体系,即墙板水平分布筋、竖向分布筋顶部与现浇带可靠连接,竖向分布筋底部不贯通,仅坐浆连接。为了研究这种新型墙体的抗震性能,本文设计了两组不同剪跨比下的共7个剪力墙试件,并对其进行拟静力试验,参照现浇剪力墙,分析不同剪跨比、边缘构件尺寸、边缘构件纵筋率下的新型装配式剪力墙在低周往复荷载下的破坏模式、承载力等抗震性能。试验结果表明:新型墙体首先在连接处开裂,最终墙板与边缘构件和坐浆层分离;与现浇剪力墙相比,新型墙体的承载力较低,但变形和耗能相差不大;加强边缘构件可以弥补对墙板竖向钢筋不连续的削弱,新型墙体在高层建筑中应用的可行性较大。本文为新型装配式剪力墙结构的发展提供了试验基础。     

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。     

CFRP加固一字形竖缝耗能预制剪力墙抗震性能研究

以一字形竖缝耗能预制剪力墙作为研究对象,设计了3个装配式剪力墙试件及1个现浇剪力墙对比试件,进行低周往复荷载试验,并对破坏墙体进行CFRP加固,再次进行拟静力试验。试件变化参数包括轴压比、混凝土强度等级及配筋率,对比分析加固前后试件滞回性能、刚度退化、承载力和耗能能力等性能。试验结果表明,与现浇剪力墙相比,一字形竖缝耗能预制剪力墙工作性能良好,阻尼器屈服耗能提高了试件整体工作性能;CFRP加固可有效抑制墙体斜裂缝的发展,对墙体承载力及耗能能力均有显著改善作用;各试件均满足剪力墙弹塑性层间位移角限值要求,延性较好;试件整体表现出良好的抗震性能。     

基于内聚单元模型的装配式剪力墙数值模拟研究

随着我国预制装配式结构的推广,装配式剪力墙结构在我国的高层住宅中取得了广泛应用。目前对装配式剪力墙结构的设计采用了"等同现浇"的理念,没有考虑到现浇剪力墙与装配式剪力墙的差异性。在实际工程中。装配式剪力墙普遍通过灌浆套筒进行连接,具体为竖向钢筋在套筒内通过浆锚粘结,剪力墙底部与基础通过一层20 mm厚的高强灌浆料粘结。实际上,灌浆套筒的存在改变了钢筋的刚度分布,而灌浆缝的存在构成了剪力墙的初始薄弱部位,这些因素都对构件的整体力学性能有一定的影响。为了研究装配式剪力墙的整体非线性行为,本文开展了数值模拟研究。基于ABAQUS平台建立了预制装配式剪力墙的精细分析模型,采用损伤模型追踪墙体混凝土的损伤和开裂,引入内聚单元模型模拟剪力墙的水平拼缝。在考虑了上述因素之后,数值模拟结果与实验符合良好。基于数值模拟结果研究了装配式混凝土剪力墙的滞回耗能、损伤开裂以及钢筋应力重分布等细节,对预制装配式剪力墙结构的抗灾性能给出了综合评价。     

预制钢筋混凝土剪力墙结构抗震性能研究进展（Ⅱ）：结构性能研究

阐述了预制钢筋混凝土剪力墙结构抗震性能研究的重要性和预制钢筋混凝土剪力墙结构抗震性能研究的最新进展。综述了国内外预制钢筋混凝土剪力墙结构设计规范以及设计方法的研究进展。指出常规预制装配式钢筋混凝土剪力墙结构的抗震性能较差,在地震作用下,主要靠结构构件连接处的损伤和结构构件损坏来消耗能量;无粘结后张拉预应力预制混凝土剪力墙结构,在地震作用下具有自恢复中心能力和良好的抗震能力,但该结构体系的耗能能力不足。认为在预制钢筋混凝土剪力墙结构中设置耗能减震元件,或将预制钢筋混凝土剪力墙结构设计成隔震结构,将有效提高预制钢筋混凝土剪力墙结构的抗震性能。该类预制装配式剪力墙结构的抗震性能有待于进一步研究。     

现浇楼板参与工作后框架结构的pushover分析研究

为了研究现浇楼板对钢筋混凝土框架结构抗震性能的影响,本文利用pushover方法对框架结构进行了分析研究,在分析中分别考虑和不考虑现浇楼板及其钢筋对梁抗弯承载力的贡献,通过对计算结果进行分析比较得出了一些结论,并对框架结构抗震设计提出了一些建议。     

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。     

装配式钢筋混凝土结构竖缝抗剪承载力研究及国内外规范的比较

分析比较了国内外建筑规范及专家学者提出的关于装配式钢筋混凝土结构竖向齿槽接缝的抗剪机理及抗剪承载力计算公式,指出各种计算公式的可取与不足之处,提出了符合我国国情的设计公式,从而加速我国建筑规范的发展,促进我国规范与国际规范的接轨。     

高层建筑结构体系选择与截面预估

针对我国高层建筑常用的钢筋混凝土框架、框架－剪力墙、剪力墙等结构，就如何进行体系选择和截面预估，在理论与实践的结合上进行了阐述，并依据承载力、变形和抗震的要求，推导了简单易行的经验公式。这些经验公式对于方案选择和初步设计有很大的实用价值，经应用到设计实例中，节约了材料，缩短了设计周期，减少了计算机时，取得了良好的经济效果。     

螺旋箍筋约束套筒浆锚搭接的装配式剪力墙抗震性能有限元分析

采用有限元分析软件ABAQUS建立现浇剪力墙和螺旋箍筋约束套筒浆锚搭接装配式剪力墙有限元模型,用单向加载的方法模拟模型的正向骨架曲线。结果表明,在边缘构件受压区设置约束混凝土模型,可以较好地模拟螺旋箍筋约束边缘构件的剪力墙的抗震指标,并证明利用ABAQUS软件模拟现浇和装配式剪力墙力学性能的可行性,为采用浆锚搭接的装配式剪力墙相关的研究提供依据。     

设计变截面交叉柔性力学的模型在装配式钢构建筑梁柱预应力中的分析

为了提高装配式钢构建筑梁柱的抗震性能,设计一种变截面交叉柔性力学模型进行截面抗震性的预应力评估。方法中采用极限承载力约束进行抗震性分析,引入抗弯刚度软化系数进行误差修正,求出钢构建筑梁柱的荷载作用力矩,通过应力评估和结构解耦性设计,实现钢构建筑梁柱的抗震性评估。构建以钢材强度、延性指标和钢框架地震易损特征为约束参量的抗震性能分析函数,建立装配式钢构建筑梁柱开裂初始预应力预测方法,实现装配式钢构建筑梁柱预应力的准确评估。试验结果表明,所提模型能够对装配式钢构建筑梁柱的应力应变关系、屈服强度以及极限承载力进行准确计算,提高配式钢构建筑梁柱的抗震性能。     

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。     

钢结构抗侧力体系抗震性能对比

常见的钢结构抗侧力体系包括抗弯钢框架、偏心支撑钢框架和钢板剪力墙结构,它们的耗能构件分别为框架梁、耗能梁段以及内填钢板。现行规范采用基于强度的设计方法,不能保证结构的整体破坏模式,无法对各抗侧力体系进行横向比较。采用近年来的性态设计方法,设计了3组10层抗弯框架、偏心支撑钢框架和钢板剪力墙模型,进行了静力弹塑性分析和动力弹塑性分析,对比了各抗侧力体系的承载能力、抗侧刚度、延性、层间侧移分布、破坏模式以及用钢量。对比结果表明:抗弯钢框架承载力和刚度最小,偏心支撑钢框架的延性最好,钢板剪力墙虽然承载力最高,但是延性却是最低。     

基于分灾模式的钢筋混凝土梁抗弯加固性能评估方法

针对当前钢筋混凝土梁抗弯加固性能评估法未考虑不同建筑结构的抗灾差异,所求得的各项承载力参数不够客观,从而造成评估结果与实际检测结果差异大,评估精度低的问题,提出基于分灾模式的钢筋混凝土梁抗弯加固性能评估方法。计算梁底初始拉应变、梁正截面极限抗弯承载力和钢筋混凝土梁正截面荷载挠度,然后设计分灾模式的钢筋混凝土梁抗弯加固,通过分析载荷与压应变、载荷与挠度以及剪力与位移变化,得到钢筋混凝土梁抗弯加固后各项承载力参数,输入各项梁承载力参数到ANSYS通用程序,利用该程序结合钢筋混凝土梁抗弯加固性能进行评估。通过进行仿真实验,结果表明加入分灾元件的钢筋混凝土梁抗弯加固性能有明显提高。将本文方法评估结果与实验实际评估结果对比可知,提出的评估方法与实际检测结果基本一致,评估精度准确性较高。     

钢管混凝土边框内藏钢板组合剪力墙正截面受弯性能分析

提出了钢管混凝土边框内藏钢板的组合剪力墙,进行了模型抗震性能试验,表明其抗震性能良好。为进一步分析该组合剪力墙的受力特点,基于试验研究,引入了平截面假定,提出了正截面受弯承载力简化计算模型,给出了用条带法计算受弯承载力的公式并编制了计算程序。计算分析了钢管壁厚、内藏钢板厚度、混凝土强度等级对剪力墙受弯承载力的影响,计算结果与实测值符合较好。研究表明:增大钢管壁厚,剪力墙抗弯承载力明显提高;增大内藏钢板厚度,剪力墙承载力提高,但比增大钢管壁厚提高的效率低;混凝土强度等级提高,剪力墙抗弯承载力有一定的提高,但提高幅度随着边框钢管壁厚增大而减小;钢管壁厚、内藏钢板厚度、墙体截面厚度、混凝土强度应合理匹配,以充分发挥该组合剪力墙的抗震效能。     

钢筋混凝土结构抗震设防目标及实现步骤研究

钢筋混凝土结构的抗震设防目标,通俗的说法是“小震不坏,中震可修、大震不倒”,具体来说是“三水准设防目标”。三个水准的设防目标是通过两阶段设计来实现的。钢筋混凝土结构抗震设计的基本步骤：把握好抗震概念设计,采取双指标控制条件,使结构和结构构件既满足抗震承载力要求又满足变形要求,同时保证加强抗震构造措施,使结构有足够的结构延性,最终实现“三水准设防”目标。     

灌浆套筒连接装配式剪力墙爆炸响应及参数分析

为了研究采用灌浆套筒连接装配式剪力墙结构的抗爆性能,应用显式动力分析软件LS-DYNA建立了现浇剪力墙和装配式剪力墙的有限元模型,对不同爆炸荷载下剪力墙的破坏形态和动态响应进行了模拟分析;扩充影响参数范围,进一步研究了墙体厚度和混凝土强度等级等因素对装配式剪力墙结构抗爆性能的影响。数值分析表明:对于装配式剪力墙,由于坐浆层处存在新旧混凝土的薄弱粘结面,爆炸作用下首先发生破坏,爆炸应力波聚集于坐浆层周围的墙体内部,导致局部发生脆性破坏;现浇剪力墙刚度分布比较均匀,爆炸作用下背爆面的混凝土首先被拉裂,最终发生弯曲破坏;增加墙体厚度、提高混凝土强度等级和改变炸药爆炸位置均可改善装配式剪力墙的抗爆性能。     

混凝土框架柱抗剪承载力计算公式的可靠度分析探讨

通过试验研究，提出了基于能力设计法的框架柱塑性铰区抗剪承载力计算公式，并对此进行了可靠度分析。定量分析了该计算公式的可靠指标与剪跨比、配箍率等因素的关系。同时针对目前我国现行规范抗剪承载力计算的可靠度指标偏低较多的情况，该建议公式对不同抗震要求的构件提出了不同的可靠指标，既考虑了我国设计习惯，又体现了能力设计法的要求，充分考虑了安全性的要求，对工程应用具有较大的参考价值。论文的主要研究成果已被《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)吸收。