蒸压加气混凝土砌块砌体填充墙框架结构抗震性能试验

为进一步改善框架结构平面内和平面外抗震性能,本文提出带X形斜撑的新型砌体填充墙构造方案,并进行了4榀蒸压加气混凝土砌块砌体填充墙框架结构试验,以研究墙体构造措施和墙-框连接方式对框架结构抗震性能的影响。首先进行平面内水平低周往复荷载试验,随后进行历经平面内损伤的平面外单调静力加载试验,最后进行承载力、刚度退化和耗能能力等抗震性能指标的分析。结果表明:墙-框柔性连接方案下,填充墙框架结构的平面内及平面外水平承载力和初始刚度均小于刚性连接方案,而变形能力、耗能能力和位移延性等性能指标均比刚性连接表现更好;墙-框柔性连接且填充墙带X形斜撑框架结构的平面内及平面外抗震性能指标均有明显改善,更有利于抗震。     

CFRP加固半高填充墙短柱框架抗震性能试验研究

设置半高填充墙的钢筋混凝土框架结构在地震中极易发生短柱破坏,进而引起结构整体倒塌,为改善半高填充墙框架结构的抗震性能,制作了3组半高填充墙框架结构试验模型,采用不同方法对短柱外包(Carbon fiber reinforced polymer, CFRP)加固,分析了CFRP布条带加固模型和全包加固模型的延性系数、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、耗能能力及破坏模式。试验结果显示：CFRP加固将半高填充墙框架结构的薄弱环节从短柱转移到填充墙,在填充墙完全破坏后框架结构表现为强柱弱梁型的节点破坏,外包CFRP加固将半高填充墙框架短柱破坏的脆性破坏模式转变为强柱弱梁型的框架延性破坏模式;全包加固后结构的初始刚度有所提高,条带加固可以大大提高结构的耗能能力,2种加固方法都能提高结构的延性和抗震性能。     

BFG增强蒸压加气混凝土砌块填充墙框架抗震性能试验研究

大量震害表明,在强震作用下传统填充墙框架结构的填充墙与框架之间相互作用非常复杂,破坏严重。为改善填充墙框架结构的抗震性能,本文采用适应我国墙材革新所倡导的蒸压加气混凝土砌块作为墙体材料,利用玄武岩纤维格栅(BFG)替代钢筋作为填充墙墙体内的拉结材料,设计了两种不同的填充墙与框架的柔性连接方式,对填充墙框架进行了拟静力试验研究。分析了其破坏特征、滞回曲线特性、骨架曲线、墙体延性、强度衰减、刚度退化以及累积耗能。结果表明,在水平荷载作用下,采用柔性连接方式的填充墙对框架承载能力影响不大,不会因框架在平面内发生较大位移而导致墙体严重破坏,且采用本文提出的平板连接方式的填充墙对框架抗侧刚度几乎没有影响,其破坏模式更为合理;同时,墙体内配置的玄武岩纤维格栅延缓了墙体的开裂,对墙体变形构成有效约束。     

平齐端板连接半刚性框架-十字加劲钢板剪力墙抗震性能试验研究

对1榀单跨2层的平齐端板连接的半刚性框架—十字加劲钢板剪力墙进行了低周反复荷载试验研究,从耗能能力、承载力、延性和刚度退化等方面分析该结构体系的抗震性能和耗能机理。结果表明,该体系既可以发挥钢板剪力墙的刚度,又充分利用了半刚性框架的延性,有较高的水平承载力和良好的耗能能力,钢框架与钢板墙的协同工作良好。     

桁架式钢骨混凝土梁组合框架试件抗震性能研究

为研究桁架式钢骨混凝土框架梁-钢筋混凝土柱组合框架的抗震性能,制作了2榀单跨两层框架试件进行了低周反复荷载试验。框架模型按"强柱弱梁"原则设计,在节点核心区和梁端采用交叉腹杆连接上、下T形型钢。试验观察了试件的破坏过程,测得了试件的荷载-位移曲线和骨架曲线以及各阶段的应变、荷载和位移值,分析了框架模型的延性、能量耗散能力、强度降低、刚度退化以及破坏机制。试验研究表明,该形式框架具有较高的承载力、延性和能量耗散能力,满足延性框架的抗震性能要求。研究分析结果表明:交叉腹杆的设置相当于一个被动阻尼装置,能够有效地起到耗能作用,有利于框架形成梁铰耗能机构,从而提高框架的整体耗能能力。研究成果可供工程参考。     

新型外廊式钢筋混凝土框架结构抗震性能试验研究

为改善带填充墙外廊式框架结构的抗震性能,尝试将采用高阻尼砂浆阻尼层的阻尼填充墙和PVA-ECC材料应用于外廊式框架结构中。以5.12汶川地震中倒塌的漩口中学综合教学楼为原型,选取最具代表性的中间榀较大跨满布填充墙框架的底层,设计制作了2个缩尺比例为1/4的单层两不等跨试验模型,并进行了低周反复加载试验,得到了其裂缝发展情况、破坏形态、承载能力、滞回曲线、骨架曲线、位移延性、刚度退化以及耗能性能。结果表明:采用高阻尼砂浆阻尼层的阻尼填充墙较普通填充墙具有更强的变形能力,对主体框架变形约束更弱,能延缓主体框架的破坏;采用PVA-ECC柱的组合框架较普通混凝土框架具有更强的承载力、更高的延性、更好的刚度退化与耗能性能。     

型钢混凝土十字形柱抗震性能试验及有限元分析

为研究型钢混凝土十字形柱的抗震性能,对6个不同轴压比、配钢形式的试件进行低周往复荷载试验,分析滞回曲线、延性、耗能能力、残余变形和累积损伤等抗震性能指标,研究结果表明型钢混凝土十字形柱的滞回曲线饱满对称、变形能力和耗能能力良好,配钢形式为T形钢加方钢管的试件的抗震性能较好。运用ABAQUS对试件进行有限元分析,得到试件的滞回曲线、骨架曲线及刚度退化曲线与试验结果吻合较好。对骨架曲线的影响因素进一步分析,结果表明:轴压比增大,试件的极限承载力增大,但刚度退化加速;型钢屈服强度、配箍率的增大,试件的峰值荷载增大,变形能力增强;配钢率和纵筋强度增大,试件的极限承载力和初始刚度值明显提高。     

两层两跨方钢管混凝土框架抗震性能试验研究

为了研究采用穿芯高强螺栓-端板节点的方钢管混凝土框架的抗震性能,对一榀两层两跨的方钢管混凝土柱-钢梁框架进行了竖向荷载和低周反复水平荷载作用下的抗震性能试验研究,观测了框架的破坏形态,得到了框架试件的荷载-位移滞回曲线、骨架曲线,分析了方钢管混凝土框架的破坏机制、滞回性能、延性、耗能能力、强度及刚度退化等力学性能。结果表明:框架试件基本实现了梁铰破坏机制,具有良好的变形性能和耗能能力,位移延性系数为5.86~6.42,等效黏滞阻尼系数达到0.454,均满足延性框架的抗震要求。框架试件的强度和刚度退化较为平缓,具有较强的抗侧移能力。     

震后混凝土缺陷加固修复构件性能实验分析

为避免震后建筑工程加固不合理导致再次受损,并为加固修复工程提供合理化建议,促进震后救灾工作顺利开展,提出震后建筑工程混凝土缺陷加固修复方法的研究。首先,对混凝土梁试件和混凝土柱试件进行设置,研究基于碳纤维布或外包钢套加固方法对混凝土梁和混凝土柱试件展开循环荷载试验;其次,通过混凝土梁试件滞回曲线、骨架曲线、延性及耗能情况,分析不同加固修复方法的混凝土梁试件抗震性能;最后,通过混凝土柱试件延性及耗能、刚度退化和承载力退化情况,分析采用不同加固方法修复的混凝土柱试件抗震性能。试验结果显示：高配筋率可提升混凝土梁试件滞回特性,外包钢套加固混凝土梁试件滞回饱满程度较高、耗能较少,碳纤维布加固梁试件可将加载位移由10 mm延缓至30 mm,提升延性;碳纤维布加固可提升混凝土柱延性,外包钢套加固重度缺陷混凝土柱可以良好抑制其刚度和承载力退化。试验结果验证了碳纤维加固可提升震后建筑工程混凝土结构延性,外包钢套加固可抑制混凝土结构刚度、承载力退化。     

考虑墙-框连接刚度影响的填充墙框架结构抗震性能分析

历史震害表明,填充墙与框架的连接刚度对框架结构的抗震性能有重要影响。我国《建筑抗震设计规范》(2010)建议"框架结构中的砌体填充墙,宜与柱脱开或采用柔性连接",但对二者的具体连接刚度,规范并没有做出明确规定。运用ABAQUS软件,对前人开展的考虑填充墙与框架连接影响的框架结构拟静力试验进行数值模拟,对比分析填充墙框架结构破坏特征及滞回曲线等抗震性能指标,验证了有限元模型的可靠性。基于某典型框架结构,建立不考虑填充墙、考虑填充墙与框架不同连接刚度的框架结构有限元模型。模态分析表明,连接刚度对框架结构的频率影响较小,结构的动力特性趋于一致;多遇地震和罕遇地震作用下的弹塑性时程分析表明,合适的连接刚度可以提高结构的抗震性能。研究可为框架结构的抗震设计提供参考。     

圆钢管再生混凝土柱抗震性能影响因素有限元分析

为深入而全面地研究圆钢管再生混凝土柱的抗震性能,在试验研究和有限元分析的基础上,改变构件的设计参数,进行了27个足尺构件的有限元拓展分析。获取了滞回曲线、骨架曲线、延性系数、耗能性能等抗震性能指标,揭示了设计参数对抗震性能指标的影响规律。结果表明:基于抗震性能指标需求,圆钢管再生混凝土应用于实际工程承重结构中是可行的。随着含钢率的增大,滞回曲线越来越饱满,峰值承载力和位移延性系数越来越大。随着钢材牌号的增大,滞回曲线越来越饱满,构件的峰值承载力增大,位移延性系数变化幅度远远小于5%,同级循环位移下构件的耗能系数逐渐减小。随着轴压比的增大,峰值承载力和延性减小,同级循环位移下各构件的耗能系数逐渐增大。     

高轴压比下波纹侧板-方钢管混凝土柱抗震性能试验研究

为研究高轴压比下波纹侧板-方钢管混凝土柱的抗震性能,设计了轴压比为0.8和1.0的两个试件进行低周往复荷载试验,得到了高轴压比下波纹侧板-方钢管混凝土柱的滞回曲线、骨架曲线和承载能力,计算出位移延性系数、刚度退化和累计耗能等抗震性能指标。研究结果表明:试件的破坏形态为弯剪破坏,剪切破坏发生在波纹侧板及核心混凝土,方钢管主要破坏特征为受压鼓曲和受拉断裂;试件的滞回曲线比较饱满,耗能性能良好,刚度退化稳定;随着轴压比的增大,试件的位移延性系数变小。总体来看,波纹侧板-方钢管混凝土柱在高轴压比下仍然能保持较好的抗震性能,可为后续的理论研究及实际工程应用提供依据。     

橡胶集料风积沙混凝土柱抗震性能试验研究

为研究橡胶集料风积沙混凝土柱的抗震性能,制作了4根相同尺寸的混凝土柱试件,其中包括普通混凝土柱、风积沙混凝土柱、橡胶集料混凝土柱和橡胶集料风积沙混凝土柱。通过低周反复荷载试验,分析各试件的破坏现象、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化和延性等抗震性能指标。在试验的基础上,根据能量耗散原理建立累积损伤评价模型,并对结构进行了累积损伤分析。研究结果表明:10%橡胶集料的掺入能够改善混凝土柱的变形能力,但混凝土柱的承载力有所降低;30%风积沙的掺入可以改善混凝土柱的抗震性能;橡胶集料风积沙混凝土柱具有较好的滞回性能,且耗能能力和延性性能明显高于其余试件,柱的抗震性能得到提高;通过累积损伤分析表明:适量掺入橡胶集料和风积沙的可以有效减缓试件的损伤,且该累积损伤模型能够较好的反映出各试件的损伤程度。     

基于多点位移控制的梁柱节点刚度对钢框架抗震性能的影响

利用ABAQUS有限元软件建立不同梁柱节点连接刚度的平面钢框架模型,采用SPRING2单元模拟梁柱连接,以不同弯矩—转角曲线作为节点约束条件,并通过添加位移约束方程实现多点位移控制加载。通过与两层两跨半刚性钢框架的实验结果进行模型验证,设定不同节点刚度影响系数α的值,建立一组不同节点刚度的六层两跨钢框架模型,对其进行了单向加载及循环加载,对比分析了承载力、侧向刚度、延性、耗能能力、刚度退化等特性。结果表明：当α介于1/15~1/20时钢框架承载力及侧向刚度较高,且具有良好的延性及耗能能力。可为实际工程中节点设计提供参考。     

不同装配节点轻型钢管再生混凝土框架抗震性能试验研究

为研究不同梁柱连接节点构造以及了解内填再生混凝土、梁柱截面尺寸对轻型钢管再生框架抗震性能的影响,本文提出了4种新型装配式节点构造,进行了6个框架试件的低周反复荷载试验,分析了各试件的破坏形态、承载能力、滞回性能、延性、强度及刚度退化、耗能能力等。结果表明:节点构造对框架抗震性能影响较大,本文提出的加强型节点构造可显著提高钢管再生混凝土框架的承载力、刚度及耗能能力;内填再生混凝土可以显著提高轻钢框架的抗震性能,耗能能力提高635.7%;适当增大梁柱截面尺寸有利于提高结构的承载力、刚度及延性。     

纤维增强混凝土异形柱框架抗震性能的试验研究

通过薄弱部位应用纤维增强的混凝土异形柱框架和同条件下无纤维异形柱框架的拟静力试验研究,对比了两榀框架的破坏特征、出铰顺序、承载能力和延性、滞回特性、耗能能力及刚度退化等抗震性能指标。研究表明：应用纤维增强的异形柱框架承载能力和整体刚度显著提高,薄弱部位破坏程度减轻,耗能能力有所增强,纤维可以改善异形柱框架薄弱部位的抗震性能,提高异形柱框架结构的整体抗震能力。     

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.     

纤维增强混凝土十字形柱中节点试验研究

本文通过对6个1/2缩尺的十字形柱中节点试件进行反复荷载试验,对比此类节点的破坏过程及破坏特点,分析滞回特征、位移延性、刚度退化、承载力、耗能能力,研究纤维对十字形柱中节点抗震性能的增强作用。试验研究表明:节点核心区使用纤维混凝土可以显著改善节点混凝土剥落状态、提高位移延性和承载力、减缓刚度退化。     

耗能梁段与RC框架梁连接节点的滞回性能试验

为研究耗能梁段与RC框架梁连接节点的抗震性能,进行了5个足尺耗能梁段与RC框架梁连接节点的低周往复加载试验,获得了连接节点的滞回曲线、承载力、变形、延性、刚度退化及耗能等。结果表明:结构胶可增强U型外包钢同RC框架梁之间的整体性,提高节点的承载力和刚度,但后期RC框架梁易出现剪切破坏。随着高强螺杆数量的增加及直径的增大,U型外包钢连接节点的承载力和刚度均呈增大趋势。总体上,U型外包钢连接节点的滞回曲线捏缩,耗能能力一般。为确保U型外包钢连接节点抗震性能的可靠性,高强螺杆应可靠传递水平剪力和弯矩,避免在整个受力过程中高强螺杆剪断失效。     

不同加载角度与轴压比下RC短柱抗震性能试验研究

进行了加载角度为0°、22.5°及45°的钢筋混凝土方形短柱试件在轴压比分别为0.2及0.6下的低周往复加载试验,从破坏形态、承载力、延性及耗能能力等方面对钢筋混凝土方形短柱的抗震性能进行了研究。结果表明:增大轴压比能有效提高RC方形短柱的承载能力、耗能能力和减缓试件的后期强度退化,但同时会加速其刚度退化;加载角度对试件的承载力及刚度退化基本上没有影响,但延性、耗能能力及强度退化率会随加载角度的增加而增大。