强约束大尺寸钢筋混凝土柱轴心受压试验研究

为研究箍筋强约束钢筋混凝土柱的轴心受压性能,完成了7根配箍特征值0.22-0.47、截面尺寸600mm×600mm的大尺寸钢筋混凝土柱试件的轴心受压试验研究。结果表明,试件的破坏形态均是纵筋受压屈曲,中部箍筋外凸,部分箍筋拉断,混凝土保护层剥落;除个别试件外,大部分试件核心区混凝土未压碎;强约束能有效提高钢筋混凝土柱的轴心受压承载力和竖向变形能力;达到峰值竖向应力时,纵向钢筋受压屈服,提供竖向承载力,箍筋受拉屈服,对核心混凝土起到约束作用。以小尺寸试件试验建立的约束混凝土应力-应变关系,可以较好地预测本文试件峰值前的应力-应变关系和峰值应力,但有可能高估混凝土的峰值应变及峰值后的变形能力。     

小跨高比强化配筋连梁的抗震性能

强化配筋连梁是指采用HRB400及以上钢筋、加密加粗腰筋、加粗箍筋的连梁。期望通过腰筋和箍筋形成的2层或更多层的高强钢筋网片来承受剪力,提高其抗震性能,施工较为方便,适用于小跨高比连梁。利用非线性有限元方法,在已完成普通配筋小跨高比连梁抗震性能试验的基础上,研究了跨高比为1.25的不同配筋形式连梁的抗震性能。研究表明:强化配筋连梁的骨架曲线出现2个峰值,峰值荷载为普通配筋连梁的1.37倍,其荷载下降速率约为普通配筋连梁的39.42%,具有较高的承载力。强化配筋连梁的峰值位移是集中对角斜筋、交叉斜筋和对角暗撑配筋连梁的三倍多,具有较强的变形能力。最后,建议采用深梁的方法计算强化配筋连梁的受剪承载力。     

钢管混凝土叠合边框内藏钢板-钢桁架双肢剪力墙抗震研究

在大连国际会议中心核心筒墙体抗震设计中,采用了一种钢管混凝土叠合边框墙肢内藏钢板、连梁内藏钢桁架的组合双肢剪力墙。为研究其抗震性能,进行了1个1/7缩尺的这种新型组合双肢剪力墙模型的低周反复荷载试验,分析了其承载力、延性、刚度及其退化、滞回特性、耗能能力和破坏特征,重点研究了钢管混凝土叠合边框、墙肢内藏钢板、连梁内藏钢桁架之间的共同工作性能。研究表明:内藏钢板-钢桁架可显著提高钢管混凝土叠合边框双肢剪力墙的承载力和延性性能;钢管混凝土叠合边框可充分发挥其承载力高、不易开裂、延性好的优势。文中提出了该新型组合双肢剪力墙的承载力计算模型,计算结果与实测结果符合较好。     

组合连梁RC框剪结构地震损伤控制研究

框架-剪力墙结构作为多层及高层结构普遍采用的建筑结构形式之一,是抗震设计与加固的重点与热点。组合连梁技术为降低墙肢损伤,震后快速恢复结构功能,降低社会灾后重建的成本提供了新的思路。但目前对组合连梁框架-剪力墙结构体系的研究仍不充分,组合连梁对于整体结构的控制效果仍有待确认。本文通过子结构试验与数值分析的方法,系统地研究了组合连梁的力学性能,给出了合理的组合连梁设计参数,并提出了基于连续化方法的带组合连梁的剪力墙结构的抗震分析方法。本文的主要工作及成果如下:(1)带缝钢板阻尼器力学性能试验研究。通过带缝钢板阻尼器低周拟静力循环加载试验研究,研究了开缝宽度和工艺、连接构造措施、弯曲单元跨高比等关键因素对带缝钢板阻尼器力学性能的影响,同时研究了带缝钢板阻尼器的延性、超强系数及低周疲劳性能。并通过精细化有限元分析对缝宽为2mm的阻尼器试验进行了模拟,讨论了损伤模型及损伤参数的取值,并为试验结果补充了分析参数。通过Bouc-Wen宏观模型,对缝宽为6mm的阻尼器试验进行了模拟,通过回归分析,建立了Bouc-Wen形状控制参数与阻尼器力学性能控制参数之间的关系。(2)传统连梁与带缝钢板阻尼器组合连梁对比试验研究。通过一组传统连梁与组合连梁的对比试验研究,验证了组合连梁在连梁和墙肢的损伤控制、相同位移角下的耗能能力,变形能力等方面的优势,同时研究了超强系数对组合连梁的影响。(3)大比例传统剪力墙和组合连梁剪力墙子结构试验研究。根据某18层原型结构,制作了1/3缩比的6层传统连梁剪力墙和组合连梁剪力墙试验体,进行了子结构拟动力试验及低周拟静力循环加载试验研究,研究了组合连梁剪力墙结构的力学性能及损伤破坏模式,证明了组合连梁墙片在结构层间位移角、地震力输入方面的控制效果,同时测量了组合连梁的变形需求。(4)组合连梁框剪结构参数分析。在验证模型正确的基础上,应用有限元软件Marc对消能墙片进行了参数分析,研究了在10层、20层、30层3种不同高度下,组合连梁的跨高比、刚度参数及强度参数对于整体框架-剪力墙结构的地震响应的控制作用,分析了结构的层间位移角、楼层剪力分布、结构沿楼层的耗能分布等结构响应随参数的变化关系,并给出了组合连梁设计参数的合理范围。(5)基于等效弹性连续化方法的组合连梁剪力墙结构的抗震分析方法。基于传统双肢剪力墙的连续化方法,考虑了组合连梁以及墙肢的塑性能力,通过计算组合连梁剪力墙的周期与振型、组合连梁的附加阻尼比,并结合MPA方法,提出了基于等效弹性连续化方法的组合连梁剪力墙抗震分析方法,为阻尼器参数及优化分析奠定了基础。     

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。     

钢管混凝土组合柱变形能力计算方法

为研究钢管混凝土组合柱的变形能力,建立了屈服曲率和极限曲率的计算式。屈服曲率与受拉纵筋的屈服应变、柱截面高度、轴压比、配箍特征值和钢管含管特征值有关,极限曲率与柱截面高度、轴压比、配箍特征值和含管特征值有关。通过对58个组合柱试件试验数据分析,得到了计算式的相关参数,由此可计算组合柱的屈服位移角和极限位移角,计算结果与试验结果符合良好。     

内藏不同高宽比分块钢板双肢剪力墙抗震性能试验研究

内藏分块钢板双肢剪力墙是由钢管混凝土边框、型钢混凝土叠合暗柱、墙肢内藏分块钢板、连梁内藏钢板、混凝土墙体、混凝土连梁等构件组成。对4个1∶5缩尺,剪跨比为1.68,轴压比为0.3的组合双肢剪力墙试件进行了低周反复荷载试验。研究不同内藏钢板布置形式、不同钢板用钢量对试件抗震性能的影响,考察了内藏分块钢板双肢剪力墙的破坏形态、滞回特性、刚度、变形及耗能能力,分析了剪力墙各部件在水平荷载作用下的合理屈服破坏顺序。试验结果表明:4个试件均发生弯剪型破坏,内藏分块钢板双肢剪力墙相比于钢管混凝土边框双肢剪力墙整体抗侧刚度大,具有较强的耗能能力、变形能力及延性,对抗震有利;分块钢板参数选择对双肢剪力墙抗震性能影响明显。     

CRB600H级箍筋混凝土短柱抗震性能研究

为研究高强箍筋混凝土柱抗震性能,通过对CRB600H级高强箍筋混凝土短柱低周往复加载试验展开数值模拟研究。利用OpenSEES中的Nonlinear Beam Column单元、零长度截面转动弹簧单元和零长度剪切弹簧单元,建立了考虑弯-剪耦合效应的抗震数值分析模型。分析轴压比、剪跨比对CRB600H级箍筋柱的滞回性能、刚度退化、延性及耗能性能的影响,并以HRB400级箍筋柱进行对比分析,结果表明：轴压比越大的构件水平抗剪承载力,延性和耗能能力越差;剪跨比越大构件的水平抗剪承载力越低,延性和耗能能力越好;CRB600H级和HRB400级箍筋柱,两者承载力接近,CRB600H级箍筋柱延性和抗震性能更好。     

配置HRB500高强钢筋混凝土受弯桥墩抗震性能

通过对7个混凝土桥墩试件进行低周往复加载试验,研究配置HRB500高强钢筋的混凝土桥墩的抗震性能。分析轴压比、纵筋强度、箍筋强度和箍筋间距对混凝土桥墩抗震性能的影响。研究结果表明:随着桥墩试件轴压比增加,试件的滞回特性降低,承载能力提高,但变形能力及延性性能降低;加密箍筋能够改善桥墩试件的滞回性能和减缓桥墩的刚度退化,提高桥墩的承载能力及变形能力和延性性能。配置高强钢筋的滞回特性、承载能力、变形能力和延性性能等抗震性能指标优于配置普通钢筋的试件,其中同时配置高强纵筋箍筋的桥墩试件抗震性能指标情况最优。     

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。     

低周反复试验中短肢墙应变分布演化过程研究

短肢墙是指肢长与厚度比值在5－8之间的抗震墙，这种结构体系广泛应用于10－25层的住宅工程中。工程设计中应用的商品化软件只能进行弹性分析。低周反复试验可以揭示短肢墙从弹性应力状态逐渐演化，直至破坏的全过程。通过试验结果与有限元分析的对比，给出了肢长与厚度比值为5的条件下，有翼墙和无翼墙2种工况下试体应变演化全过程。结果表明：相对于弹性分析结果，短肢墙存在着明显的应力重分布；无翼墙结构墙肢底截面的应变基本符合平截面假定；当肢厚比为5时，无论有无翼墙，都是墙肢底部纵筋先于连梁箍筋屈服；连梁两端箍筋应变发展快，并最终导致结构破坏。上述结果可以为制订短肢墙构造措施提供依据。     

箍筋约束T形截面短柱轴压承载力试验研究

通过13根箍筋约束混凝土T形截面短柱的轴心受压试验,研究箍筋约束混凝土T形截面短柱的轴心受压承载力。分析了轴心受压下T形截面柱箍筋约束混凝土的强度随配箍特征值、箍筋有效约束系数的变化规律,结果表明T形截面柱箍筋约束混凝土的抗压强度随配箍特征值、箍筋有效约束系数呈非线性关系。根据分析结果建立了箍筋约束混凝土T形截面短柱轴心受压承载力计算公式,与试验结果比较,计算公式偏于安全,可用于箍筋约束混凝土T形截面短柱轴心受压承载力的分析。     

高温后足尺有粘结预应力混凝土梁板力学性能研究

针对足尺有粘结预应力混凝土梁板高温后的抗弯承栽力开展了非线性计算分析。结果表明,综合配筋指标、有效预应力对高温后极限弯矩与常温下极限弯矩比值M_u~A/M_u的影响不大,预应力度和预应力筋的保护层厚度对M_u~A/M_u影响显著。高宽比近似相同的有粘结预应力混凝土梁,当第一排钢筋的保护层厚度相同时,受火时间为3 h,高度为700 mm的梁高温后截面承栽力下降幅度最大约为30%,高度为4500 mm的梁高温后截面承栽力下降幅度不到10%,高温后大尺度梁的力学性能优于小尺度梁。给出了考虑预应力筋保护层厚度和预应力度影响的有粘结预应力混凝土板M_u~A/M_u的计算公式,以及综合考虑预应力筋、非预应力筋合力点到梁底距离和预应力筋梁侧保护层厚度影响的有粘结预应力混凝土梁M_u~A/M_u的计算公式。     

高强箍筋高强混凝土墩柱弯剪数值分析模型

在高强混凝土墩柱中配置高强度约束箍筋可有效提高其抗震能力,本文发展了适用于高强箍筋高强混凝土墩柱滞回性能模拟的弯剪数值分析模型。在普通钢筋混凝土墩柱弯剪数值分析模型的基础上,对22个具有典型弯剪破坏特征的高强箍筋高强混凝土柱试验结果进行分析,验证了Elwood剪切破坏面对高强箍筋高强混凝土墩柱的适用性。基于Open Sees数值分析平台建立了墩柱的弯剪数值分析模型,使用Elwood剪切破坏面监测墩柱的剪切破坏时刻。模拟了6个发生弯剪破坏的高强箍筋高强混凝土墩柱滞回曲线,并与试验结果进行对比。结果表明,模拟滞回曲线与试验结果吻合良好,数值模型对高强箍筋高强混凝土墩柱的强度、变形能力、残余位移等具有较好的模拟精度。模拟得到的弯曲、剪切及纵筋拔出等各变形成分也与试件的弯剪破坏特征吻合。     

双钢板高强混凝土联肢剪力墙抗震性能分析

为研究双钢板高强混凝土联肢剪力墙抗震性能,首先进行了1个试件的拟静力试验,试件的破坏形态为压弯破坏,破坏模式为连梁端部剪坏,端柱底部钢管和墙肢底部钢板屈曲后混凝土压溃。利用ABAQUS软件建立试件的有限元模型,计算结果与试验结果吻合良好。在此基础上,通过单调推覆分析研究了边缘约束构件形式、连梁形式及耦连比等因素对组合联肢剪力墙抗震性能的影响。提出组合联肢墙的抗弯承载力计算公式,计算值与试验值吻合较好。     

钢管混凝土叠合柱受力性能研究

为研究钢管混凝土叠合柱受力性能,本文首先根据叠合柱截面上的应变发展对其管内外混凝土轴力重分布机理及截面塑性变形能力进行了分析,然后采用条带法编制MATLAB计算程序得到了钢管混凝土叠合柱弯矩-曲率及荷载-位移关系曲线。将理论计算值与试验结果进行对比,验证了条带法分析模型的有效性。在此基础上,分析了名义轴压比n、叠合比m、管外混凝土纵筋配筋率ρ、套箍系数θ、管外混凝土配箍特征值λ各主要参数对钢管混凝土叠合柱管内外混凝土部分轴力重分配关系及构件延性的影响,同时讨论了叠合比、配箍特征值等参数对轴力-水平荷载(n-p)曲线的影响。最后根据参数分析的结果,建议了在满足叠合柱延性需求(u△≥3)的基础上,叠合柱名义轴压比限值及相应的最小配箍特征值,为叠合柱的工程设计提供参考。     

SRC-RC转换柱箍筋设置方式与破坏区域变迁

通过16根SRC-RC转换柱试件和1根钢筋混凝土柱对比试件的抗震性能试验,研究了3种箍筋配置方式SRC-RC转换柱试件的屈服后变形性能和破坏特征。箍筋数量较多时,试件不但表现出超过钢筋混凝土柱的屈服后变形能力,并且变形能力的稳定性较好;箍筋数量较少时,试件的屈服后变形能力受其他构造因素影响较大。箍筋的配置对SRC-RC转换柱的破坏方式乃至破坏区域都产生了直接的影响,以通常方式配箍的SRC-RC转换柱均产生了剪切破坏,临界剪切缝贯通SRC-RC转换柱的钢筋混凝土部分。箍筋加密试件的剪切破坏区域转移到柱顶部的局部范围内。根据SRC-RC转换柱的破坏特点,提出了合理的箍筋配置方式:对于型钢延伸高度较小的试件,可对SRC-RC转换柱上部钢筋混凝土部分进行箍筋加密,而下部型钢混凝土部分则进行常规的箍筋配置。当型钢延伸高度超过3/5倍柱高时,箍筋的设置方式应能够有效控制黏结裂缝的发展,SRC-RC转换柱宜进行全高的箍筋加密。     

钢管混凝土边框内藏带斜肋钢板中高剪力墙抗震性能试验

提出了钢管混凝土边框内藏斜撑肋钢板组合中高剪力墙.为研究这种组合剪力墙的抗震性能,进行了5个不同构造的中高剪力墙模型低周反复荷载试验.分析了试件的损伤特征、承载力、耗能、滞回特性,提出了正截面抗弯承载力计算模型,计算结果与试验符合较好.研究表明:钢管混凝土边框内藏钢板组合剪力墙具有较高的承载力和良好的耗能性能;钢管混凝土边框内藏带斜撑肋钢板中高剪力墙,适于在墙体厚度小于钢管尺寸或内藏钢板厚度较薄的“强边框、弱墙体”情况下应用,可明显减轻钢管混凝土边框底部的损伤,延缓墙体性能退化,提高组合剪力墙的抗震能力.     

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。     

型钢再生混凝土组合柱滞回性能有限元分析

基于型钢再生混凝土组合柱低周反复荷载的试验结果,通过Open Sees软件对组合柱进行了有限元分析,获取了组合柱的滞回曲线、骨架曲线以及水平承载力,并与试验结果进行了对比。结果表明:弯曲破坏的组合柱模拟曲线与试验曲线吻合较好,而剪切斜压破坏的组合柱模拟曲线形状与试验曲线存在一定的差异,但其最大水平承载力与实测值较为接近,表明Open Sees可应用于模拟型钢再生混凝土组合柱的滞回性能。在此基础上,本文利用该软件对型钢再生混凝土长柱的滞回性能进行了参数影响分析,参数包括再生混凝土强度、箍筋强度、型钢强度及型钢配钢率。分析结果表明,构件承载力随着再生混凝土强度的提高而略有增加,但延性及耗能降低;随着型钢强度、箍筋强度的提高及型钢配钢率的增大,构件抗震承载力都得到了一定的提高,且延性及耗能能力增强,对组合柱的抗震性能是有利的。研究结果对型钢再生混凝土组合柱的推广应用具有积极意义。