钢筋混凝土开洞剪力墙结构抗震非线性有限元分析

本文以钢筋混凝土开洞剪力墙结构为研究对象，建立了该类结构动力非线性有限元分析计算及该类结构静力非线性pushover有限元分析计算的基本过程，并编制了相应的计算机程序．通过与实验分析结果的比较，检验了本文动力非线性有限元分析计算方法的准确程度，验证了静力非线性pushover有限元分析方法应用于开洞剪力墙抗震非线性性能评估的可靠性。     

新型摩擦“塑性铰”构造的抗震性能研究

提出了一种安全性高、成本低的新型摩擦"塑性铰"构造的概念和几何设计,以实现精准耗能和大震可修的延性设计抗震目标。以钢结构梁柱延性节点的设计理论为基础,推导了该构造的力学性能理论和工作机制,并应用于钢框架结构进行了静力弹塑性分析。通过ABAQUS有限元软件建立了5个工况的数值分析模型,进行了有限元模型的循环往复位移荷载分析,探究了新型摩擦"塑性铰"构造的抗震性能。结果表明:该构造模型仅发生了抗剪螺栓的剪切破坏,可实现其精准耗能和结构的快速修复;具有较好的转动性能,满足层间位移角要求;摩擦耗能随着旋转加载螺栓预应力和摩擦系数的增大而增大,其滞回曲线较饱满,延性系数较大,具有较好的抗震性能;理论分析和有限元分析的承载力基本吻合,分别为15.92 kN、15.84 kN;抗剪螺栓的剪切和纯摩擦耗能两阶段的等效粘滞阻尼系数分别为0.318、0.671,纯摩擦耗能阶段的耗能能力较好。在钢框架中摩擦"塑性铰"的形成与发展符合抗震性能要求,Pushover分析可作为结构抗震性能评估的有效方式。     

钢筋混凝土框架柱塑性铰区的抗震剪切抗力——各国规范的比较

运用能力设计法进行钢筋混凝土框架结构的抗震设计时，允许框架柱端部出现塑性铰，但又不能形成框架柱铰破坏机构，这是一个十分现实而又未得到很好解决的课题。本文通过详细比较国外先进规范关于钢筋混凝土框架柱抗震剪切抗力的计算公式，明确了《砼结构设计规范》（GBJ10－89）与国外规范的抗力抗值水平及该领域的国际发展方向，并针对GBJ10－89存在的主要问题，提出了相应的框架柱抗震延性设计的实用建议公式。     

钢筋混凝土带暗支撑低矮剪力墙非线性有限元分析

在试验研究基础上，采用ANSYS有限元分析程序，对钢筋混凝土带暗支撑低矮剪力墙在单向加载下的性能作了非线性分析，从理论计算角度进一步了解其在水平荷载作用下的开裂，变形及破坏全过程，有限元分析与试验结果符合较好。     

SRC柱塑性铰区域变形性能试验研究

完成了8个1/2比例的型钢混凝土(SRC)柱在低周反复荷载作用下的试验研究.对试件塑性铰区域的弯曲变形和剪切变形进行了量测,通过量测数据计算不同变形成分对SRC柱层间位移的贡献并分析了其随加载过程的变化规律.试验研究表明,SRC柱塑性铰区的弯曲变形是引起层间位移的主要变形分量,塑性铰区的剪切变形对层间位移的贡献相对较小...     

抗震结构柱端塑性铰形成机制有限元分析

针对汶川地震中钢筋混凝土结构出现大量的脆性破坏,以抗震结构设计中的塑性铰为研究目标,应用ANSYS程序对框架结构中最易出现塑性铰的节点部位进行了有限元分析。计算中采用了钢筋单元与混凝土单元变形不协调模型。结果显示,引起柱端脆性破坏的原因在于节点部位梁与柱的刚度失衡,柱端延性下降。目前抗震设计规范中的"强柱弱梁"、"强剪弱弯"原则和相关措施,不能保证塑性铰一定出现在梁端,结构抗震设计中常用的本构关系模型有待改进。     

钢筋混凝土短肢剪力墙抗震性能试验研究

通过6片1：2单层短肢墙试体的低周反复荷戴试验,研究了在低周反复荷载作用下钢筋混凝土短肢剪力墙的整体工作性能、破坏形态及滞回特性。结果表明：试件的最终破坏均是由连梁失效引起的,连梁是短肢剪力墙结构的薄弱环节,因此,连梁的混凝土强度不应低于墙肢的混凝土强度,以免连梁出现粘结破坏;有翼墙的短肢剪力墙试体其延性系数都达到了3．5以上．其耗能能力较无翼墙短肢墙好。     

基于塑性损伤本构的双层模块装配式组合剪力墙抗震性能研究

以双层模块装配式组合剪力墙结构为研究对象,考虑塑性损伤本构关系建立了该双层装配式剪力墙结构的数值有限元计算模型,引入试验结果对所建数值模型进行了验证分析,在此基础上调查了跨高比、高厚比、混凝土强度和栓钉间距等参数对双层组合剪力墙抗震性能的影响。结果表明：考虑混凝土和型钢材料的塑性损伤本构可更为准确地模拟剪力墙构件在往复加载过程中的力学性能,且与试验结果具有更优的吻合度;双层模块组合剪力墙具有良好的抗震性能,跨高比、钢板厚度增大有利于提高剪力墙构件的承载力和滞回性能,而混凝土强度和栓钉间距对承载力和滞回性能的影响不大;刚度退化比较稳定,跨高比对割线刚度的影响最大、高厚比次之,混凝土强度和栓钉间距几乎无影响;栓钉间距对混凝土损伤发展行为影响较大,建议栓钉间距取150 mm。     

改善钢筋混凝土低矮剪力墙抗震性能的研究

普通钢筋混凝土低矮剪力墙抗震性能较差，其抗震性能的改善一直受到工程界的关注。总结了一些改善低矮剪力墙抗震性能的国内外研究成果，包括：开缝低矮剪力墙、带暗支撑低矮剪力墙、设耗能装置的低矮剪力墙和低矮组合剪力墙等。在此基础上，提出了一种新型耗能剪力墙，并进行了初步的试验研究。     

钢筋混凝土框架刚塑性抗震设计方法研究

在罕遇地震作用下,钢筋混凝土框架结构通常要经历相当大的塑性变形,地震输入的动能绝大部分转化为塑性变形能而被耗散,仅有很少部分转化为弹性变形能,基于这种能量转化机制,采用刚塑性模型来预测地震反应.同时建议在结构设计时于适当位置预设塑性铰,使结构在强烈地震作用下的能量耗散集中在塑性铰处,并保证结构整体性,从而达到结构大震不倒的设防水准.以塑性理论为基础,发展了一种适用于钢筋混凝土框架结构刚塑性抗震设计方法.文中最后以5层钢筋混凝土框架为例给出了分析结果,并与弹塑性时程分析进行了对比,两者的一致性是相当满意的.由此表明,刚塑性抗震设计方法概念清晰,计算简单,具有可靠精度,可以满足罕遇地震作用下钢筋混凝土框架结构抗震设计要求.     

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。     

混凝土框架柱塑性铰区抗剪性能非线性有限元分析

为保证框架柱端塑性铰达到预期的塑性转动之前,柱端塑性铰区不出现剪切破坏,结合框架柱塑性铰区抗剪承载力的试验研究,利用ANSYS对10个框架柱构件塑性铰区的抗剪性能进行了非线性有限元分析;有限元模型中混凝土采用SOLID65单元,钢筋采用LINK8单元,分离式建模,施加约束时将试验构件上梁上端表面的所有节点在竖直方向耦合,以保证塑性铰出现在柱端;计算了10个构件的骨架曲线,框架柱塑性铰区弹性工作阶段、带裂缝工作阶段和破坏阶段的应力云图和破坏时的裂缝分布图,将以上计算结果与试验结果进行了对比,数值计算结果和试验结果符合良好,验证了有限元模型建立的准确性,所建模型可为今后同类问题的非线性有限元计算提供参考。     

框支剪力墙耗能结构抗震性能研究

框支剪力墙结构容易在底部形成大空间,可以满足变化多样的使用要求。但框支剪力墙结构易在底部形成薄弱层,不利于抗震。通过在底部设置RC耗能柱及限位斜撑的框支剪力墙结构模型的模拟地震振动台试验和有限元数值模拟分析,得到了框支剪力墙耗能结构的加速度、位移、剪力等在地震作用下的反应规律。验证了在中小地震时RC耗能柱充分耗能,在大震时RC耗能柱耗能、限位斜撑防止结构倒坍的耗能柱-限位斜撑体系的抗震设计思想。     

钢筋混凝土剪力墙的变形能力及基于性能的抗震设计

影响钢筋混凝土剪力墙变形能力的主要因素包括高宽比r、轴压比n、边缘约束构件约束程度等.本文首先建立了钢筋混凝土剪力墙端部约束构件的配箍特征值λvw、轴压比n、高宽比r与剪力墙极限位移Δuw之间的关系,即λvw-n-r-Δuw关系,然后通过7个研究机构所进行的钢筋混凝土剪力墙试验对该关系进行了验证.在此关系的基础上,本文提出了钢筋混凝土剪力墙基于性能的抗震设计方法.根据本文方法,设计者可以在已知层间位移角需求θ及确定损伤指标Dw的情况下对剪力墙端部约束构件进行配箍.本文最后通过一算例详细介绍了该方法的设计过程.     

钢筋混凝土框架节点抗震性能研究进展

历次震害表明:在框架结构中,破坏多集中在节点和底层柱等部位.但是,在目前国内外设计规范中,没有对节点抗震性能进行明确的量化规定.通过国内外框架节点的震害实例及节点实验研究成果,总结了影响节点抗震性能的主要因素;对比分析了现有节点设计计算理论、设计方法及节点变形计算方法;给出了钢筋混凝土框架节点计算理论的最新进展.最后,提出了现阶段节点抗震研究需要解决的几个关键问题.     

某新型梁柱节点的装配式钢筋混凝土框架结构基于性能的抗震设计研究

在一种新型无黏结预应力装配式混凝土梁柱框架节点抗震性能试验基础之上，使用基于位移的抗震设计方法对新型框架节点的无黏结预应力装配式钢筋混凝土框架结构进行整体抗震设计研究。首先使用有限元软件sap2000进行预应力三维结构设计并建立相应的有限元模型，同时建立该梁柱节点的梁恢复力模型，进而实现自定义塑性铰本构关系研究该装配式框架结构。使用pushover分析去表征结构的抗震性能，对比研究不同目标位移下的相应性能水平要求。通过施加Y方向均匀分布荷载对结构进行弹塑性推覆分析，对结构的层间位移角、破坏机制进行分析讨论。结果表明：按照"功能良好""生命安全""防止倒塌"三水平的设计均达到预期结果，各层层间位移角和薄弱层的性能均能满足规范的相应要求。并选用三条地震波对结构进行弹塑性动力时程分析，表明基于该新型梁柱节点的装配式结构在基于位移的抗震设计中可以较好满足相关抗震性能水平要求。     

高层结构塑性铰分布在不同荷载模式下的求解

目前,关于pushover水平荷载模式的研究成果已经有了很多。然而,已有的研究存在如下几个局限性:1.仅选取结构能力曲线和目标位移(顶端、层间)作为结构的性态指标;2.选取的结构模型多为中低层结构。为了考察pushover方法在高层结构的应用,选取了2个高层钢筋混凝土框架剪力墙结构,以结构的塑性铰分布为性态指标,分别进行不同荷载模式下pushover分析计算,给出了各荷载模式的优劣顺序。     

H形断面钢筋混凝土立体剪力墙的非线性动力响应分析

为了建立统一的动力响应分析模型,本文以NUPEC振动台试验的H形断面钢筋混凝土立体剪力墙为研究对象进行了三维非线性有限元动力响应分析。根据分析结果与试验结果的比较可知,在RC剪力墙到达最大承载力之前由简化模型和一般模型得到的动力响应特性与试验结果吻合较好,荷载-变形关系能很好模拟试验结果。但是,最大承载力之后,由于混凝土开裂、损伤、劣化的急剧发展,较难模拟混凝土开裂、裂缝的开闭及滑移等非线性特性,分析得到的加速度衰减较慢、位移响应较小。基于上述研究成果探讨并提出了进一步改善非线性有限元动力响应分析精度的建议。     

地震区混凝土框架柱塑性铰区剪切抗力延性设计试验研究

允许钢筋混凝土框架柱端出现塑性铰但又不形成柱铰破坏机构是一个十分现实而又未得以很好解决的课题。通过10个钢筋混凝土框架柱构件抗震剪切抗力的试验研究,明确了加载全过程框架柱构件中箍筋与混凝土的抗剪贡献及比例,并根据相关试验资料,提出了反复荷载下框架柱抗剪承载力随构件延性系数的变化关系,并提出了框架柱塑性铰区抗震剪切承载力延性计算公式,部分成果已为修订《混凝土结构设计规范》采用。