型钢支撑混凝土剪力墙抗震性能试验研究

为研究型钢类型对型钢支撑混凝土剪力墙抗震性能的影响,进行了3个1/3缩尺的型钢支撑混凝土剪力墙和1个普通钢筋混凝土剪力墙对比试件低周反复荷载下的试验研究。得到了其破坏过程和破坏模式,并且分析了不同型钢类型对剪力墙承载能力、裂缝开展、刚度、延性及耗能的影响。试验结果表明:支撑对剪力墙的承载能力、刚度、延性及耗能性能均有较大提升作用。X形槽钢、X形角钢和X形工字钢支撑剪力墙的承载力分别比对比试件提高了71.8%、59.6%和49.4%,其延性系数分别提高了38.3%、5.3%和14.5%;型钢支撑混凝土剪力墙的刚度退化速率更加缓慢,而且中后期刚度明显优于对比试件;型钢支撑混凝土剪力墙的塑性区范围较对比试件大幅增加,试验得到的滞回环也更加饱满。     

Experimental study on seismic behavior of concrete shear walls with steel support

为研究型钢类型对型钢支撑混凝土剪力墙抗震性能的影响,进行了3个1/3缩尺的型钢支撑混凝土剪力墙和1个普通钢筋混凝土剪力墙对比试件低周反复荷载下的试验研究。得到了其破坏过程和破坏模式,并且分析了不同型钢类型对剪力墙承载能力、裂缝开展、刚度、延性及耗能的影响。试验结果表明：支撑对剪力墙的承载能力、刚度、延性及耗能性能均有较大提升作用。X形槽钢、X形角钢和X形工字钢支撑剪力墙的承载力分别比对比试件提高了71.8%、59.6%和49.4%,其延性系数分别提高了38.3%、5.3%和14.5%;型钢支撑混凝土剪力墙的刚度退化速率更加缓慢,而且中后期刚度明显优于对比试件;型钢支撑混凝土剪力墙的塑性区范围较对比试件大幅增加,试验得到的滞回环也更加饱满。     

装配式槽钢骨架轻质混凝土剪力墙抗震性能 试验研究及有限元分析

为研究装配式槽钢骨架轻质混凝土剪力墙抗震性能,对装配式槽钢骨架轻质混凝土剪力墙试件进行低周反复试验,分析了试件的破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化以及耗能能力。利用Abaqus有限元分析软件建立试件数值模型,模拟结果与试验吻合较好。在此基础上,研究暗柱数量、X形暗支撑对型钢骨架轻质混凝土剪力墙承载能力以及延性性能的影响。分析结果表明:设置3、2根暗柱试件的极限水平承载力相对于1根暗柱试件分别提高25.9%、8.3%,延性分别降低37.3%、17.3%;设置X形暗支撑试件的极限水平承载力、延性相对于无X形暗支撑试件分别提高46.9%、66.7%,屈强比减小,说明X形暗支撑能够更加有效改善结构的抗震性能。     

内置型钢桁架高强混凝土低剪力墙抗震性能研究

通过对3个1/4缩尺、剪跨比为1.0的内置型钢桁架高强混凝土低剪力墙试件进行拟静力试验,研究其在低周反复荷载作用下的抗震性能.分析了不同暗柱型钢类型及暗支撑型钢配钢率对试件破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、位移延性以及侧向刚度退化的影响.采用有限元软件ABAQUS对试件进行数值模拟.结果表明:内置型钢桁架高强混凝土低剪力墙试件具有弯曲破坏的特征,试件的位移延性与普通高强混凝土低剪力墙相比有明显提高、后期侧向刚度退化曲线更加平缓,说明内置型钢桁架提高其抗震性能的有效性;暗柱型钢及暗支撑型钢配钢率对试件的受剪承载力影响不明显,但对位移延性以及滞回耗能影响显著,当暗支撑相同时,暗柱型钢配钢率提高,试件的受剪承载力有所提高;暗柱型钢相同时,暗支撑型钢配钢率提高能显著提高试件的位移延性和滞回耗能能力.ABAQUS数值模拟结果与试验结果吻合较好.     

内置型钢桁架高强混凝土中高剪力墙抗震性能试验研究

为了研究内置型钢桁架高强混凝土中高剪力墙的抗震性能,采用不同的暗柱类型及不同的暗柱和暗支撑型钢配钢率,设计制作了3片1/4缩尺、剪跨比1.8、混凝土强度等级为C70的内置型钢桁架高强混凝土中高剪力墙试件,对其进行水平往复加载试验,比较3片高强混凝土中高剪力墙试件的受力过程、破坏形态、滞回性能、位移延性以及侧向刚度退化特征。试验结果表明:内置型钢桁架高强混凝土中高剪力墙试件的最终破坏形态主要为弯曲型破坏,相比于普通高强混凝土中高剪力墙,其位移延性以及后期侧向刚度退化都有明显改善;增加暗柱型钢配钢率能提高试件的水平承载力,但会降低延性性能;增加暗支撑型钢配钢率能显著改善试件的延性,但承载力变化不明显,说明型钢暗支撑对改善高强混凝土中高剪力墙的抗震性能更为有效。     

钢管约束高强混凝土剪力墙抗震性能试验研究

高强混凝土剪力墙承载力高,刚度大,但变形能力较差。为改善此类构件的变形能力,在剪力墙边缘构件采用钢管约束形式代替普通箍筋,进行了钢管约束高强混凝土剪力墙低周反复加载试验,研究试件的破坏形态、破坏机理、延性、滞回特性、刚度退化及耗能性能。试验表明,通过约束边缘构件内设置钢管,试件水平承载力下降缓慢,在较大竖向压力作用下,试件仍可保持竖向承载能力,可明显提高高强混凝土剪力墙的变形能力;相同轴压比下,钢管约束高强混凝土剪力墙试件较普通配筋高强混凝土剪力墙试件,极限位移增大27%,耗能值增加81%。根据试验结果,建立了钢管约束高强混凝土剪力墙正截面承载力计算公式,建议在高强混凝土剪力墙底部加强区采取钢管约束构件的形式,以提高高强混凝土剪力墙抗震性能。     

预应力型钢混凝土框架结构竖向反复荷载作用下抗震性能试验研究

通过对1榀柱中内置型钢和1榀梁柱均内置型钢的预应力型钢混凝土框架的竖向反复荷载试验, 研究预应力型钢混凝土框架的破坏机制、滞回特性、延性、刚度和耗能等性能。结果表明：预应力型钢混凝土框架梁是梁铰破坏机制,极限状态时 “拱效应”提高了框架梁的承载能力;预应力型钢混凝土框架梁滞回曲线饱满,变形恢复能力小于普通预应力混凝土框架梁;预应力型钢混凝土框架梁位移延性系数均值为4.8,普通预应力混凝土框架梁的为4.18,均有较好的延性;等效黏滞阻尼系数介于0.258~0.323之间,说明2个试件破坏时截面具有良好的耗能能力;参数分析表明,试件延性系数受含钢率影响不大,随内置型钢截面高度与梁截面高度比值增大而增大。     

型钢连接装配式剪力墙抗震性能研究

采用带锚筋的锚板、腹板、端板以及加劲板作为连接件,可实现相邻上下层预制混凝土墙板之间的干式连接。为研究该新型全装配式剪力墙的受力性能和抗震性能,进行了2个剪跨比为1.916的试件和1个相同剪跨比和配筋率的现浇整体墙体的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、耗能能力、延性、位移角、耗能效率、刚度退化等性能。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弯破坏,全装配式剪力墙的耗能能力、延性、位移角、耗能效率、刚度退化等抗震性能指标与现浇整体墙体基本接近,但承载力有所提高。全装配式剪力墙从弹性阶段至破坏阶段,型钢连接件依然处于弹性阶段,满足“强节点弱构件”抗震要求。基于试验结果建立了有限元分析模型,对轴压比、高宽比、暗柱纵筋配筋率和型钢节点连接位置等关键参数对型钢连接装配式剪力墙抗震性能的影响开展了研究。     

火电厂主厂房型钢混凝土混合结构异型中节点抗震性能试验研究

火电厂主厂房型钢混凝土混合结构中存在由于错层、变梁变柱截面引起的异型中节点,选取5个代表性节点进行1∶5缩尺拟静力试验,研究该类节点的滞回性能、耗能能力、延性、刚度退化以及承载能力。研究结果表明：受强梁弱柱特性的影响,4个型钢混凝土异型中节点主要发生不利于抗震的柱端塑性铰破坏,而钢筋混凝土异型中节点由于梁柱刚度比较大主要发生核心区剪切破坏;大小梁错层高度对型钢混凝土异型中节点的承载力、延性性能与刚度特性均有一定的影响,但规律并不明显;型钢混凝土柱-钢筋混凝土梁异型中节点的耗能能力强于钢筋混凝土异型中节点,但受破坏模式的影响,其承载能力、延性与刚度等均低于钢筋混凝土异型中节点;相比采用钢筋混凝土梁的型钢混凝土异型中节点,采用型钢混凝土梁的型钢混凝土异型中节点的开裂荷载高,初始刚度较大,但承载力、延性与耗能能力并未得到明显提高。     

带竖缝及金属阻尼器混凝土剪力墙抗震性能试验研究

为研究竖缝设置金属阻尼器的混凝土剪力墙抗震性能,进行了两个1/2缩尺构件的拟静力试验。分析了带竖缝及金属阻尼器剪力墙结构的承载能力与变形性能,探讨了结构在地震作用下的破坏机理、滞回特性、延性及耗能能力。试验结果表明:带竖缝及金属阻尼器混凝土剪力墙同普通混凝土剪力墙相比,承载力和刚度降低不大,竖缝的设置增大了墙体的高宽比,延性得到提高,竖缝内设置金属阻尼器、参与耗能,使滞回曲线面积更饱满,从而提高了剪力墙的抗震性能。     

内置钢板与内置钢桁架混凝土组合剪力墙抗震性能对比研究

通过对2组内置钢板混凝土组合剪力墙和内置钢桁架混凝土组合剪力墙拟静力试验的模拟,确定计算模型的建立方法,并选取2片相同含钢率的内置钢板混凝土组合剪力墙和内置钢桁架混凝土组合剪力墙模型进行侧向低周反复荷载作用下的计算分析,对比了2片剪力墙模型的承载力、刚度及其退化过程、延性、耗能及滞回特性,并选取实际工程为算例,对采用两种组合剪力墙的整体结构从抗侧刚度、破坏模式、层间位移角、位移时程及塑性发展等方面进行了抗震性能的对比。研究结果表明：对于构件层次,随着墙体高宽比的增大,内置钢板混凝土组合剪力墙的承载力、耗能能力及延性逐渐优于内置钢桁架混凝土组合剪力墙;对于结构层次,当墙体高宽比较大时,采用内置钢板混凝土组合剪力墙结构的抗震性能要优于采用内置钢桁架混凝土组合剪力墙的结构。     

钢筋混凝土带暗支撑筒体抗震性能试验研究

钢筋混凝土筒体是高层建筑中最主要的抗侧力体系,目前对钢筋混凝土筒体的试验研究较少,且提高筒体抗震性能的措施研究方面更少。在暗支撑剪力墙研究的基础上,本文进一步提出了钢筋混凝土带暗支撑筒体,通过1个1/6缩尺的带暗支撑筒体与1个普通筒体的低周反复荷载试验,对比分析破坏特征、承载力、刚度、延性、滞回特性、耗能能力及钢筋应变。试验表明,与普通核心筒体相比,带暗支撑筒体的抗震耗能能力显著提高,抗震性能明显改善。     

预应力高强钢绞线网-聚合物砂浆加固剪力墙抗震性能试验研究

通过对9片预应力高强钢绞线网-聚合物砂浆加固的钢筋混凝土剪力墙和1片未加固对比墙试件进行低周往复加载试验,研究了轴压比、单双面加固、预应力水平对抗震加固效果的影响。试验结果表明：经预应力高强钢绞线网-聚合物砂浆技术加固后,较未加固试件,剪力墙试件的开裂荷载提高83%、屈服荷载提高100%、极限荷载提高9.5%;双面加固试件的滞回性能要优于单面加固试件;在轴压比n=0.4下,较未加固试件,单面加固试件的延性最大增幅为27.7%,耗能能力最大增幅为66.07%;双面加固试件的延性最大增幅为72.8%,耗能能力最大增幅为96.60%。此外,加固后试件的刚度显著提高,刚度退化减缓;预应力水平的提高对试件的耗能能力和刚度退化影响不大,但对延性的影响较明显。     

高承载钢板剪力墙抗震性能试验研究

框架-阻尼框筒是以框架-钢板剪力墙代替框架-核心筒结构中的钢筋混凝土核心筒,通过钢板剪力墙提供阻尼和刚度,形成了新的减震体系。基于该体系在超高层建筑中应用需求,完成了2个足尺钢板剪力墙的低周往复加载试验,对比分析了剪力墙在循环荷载作用下的承载力、延性、刚度及耗能能力,并与相应有限元结果进行对比。结果表明,所提出的高承载钢板剪力墙具有优良的延性和耗能能力,屈服荷载和极限荷载分别超过3300kN和5500kN,满足相应抗震设计要求。同时,有限元分析结果与试验结果吻合较好,可用于后续钢板剪力墙的优化。     

Seismic performance of corrugated steel plate concrete composite shear walls

In this paper, composite shear walls with different encased steel plates (flat, horizontal corrugated, and vertical corrugated) were tested and simulated by Abaqus to investigate the seismic behavior of corrugated steel plate concrete composite shear walls (SPCSWs). The failure characteristics, deformation and energy dissipation capacity, and stiffness and bearing capacity of the structures under low‐frequency cyclic load were analyzed, and indexes of the seismic performance were obtained. The formulas of the shear‐bearing capacity of steel plate concrete composite shear walls are suggested, and the shear‐sharing ratio of each member is obtained. According to the obtained results, corrugated steel plates can bond with concrete well, and the bearing capacity of the vertical corrugated SPCSW are higher than that of the horizontal corrugated SPCSW. Compared with flat SPCSW, corrugated SPCSW has higher initial stiffness and lateral stiffness, better ductility and energy dissipation ability, and the degradation of bearing capacity and stiffness is slower. The shear‐sharing ratio of a steel plate is larger than that of reinforced concrete in the flat SPCSW and the vertical corrugated SPCSW, the shear force shared by steel plate and reinforced concrete in horizontal corrugated SPCSW is basically the same.     

边缘配置高强纵筋装配式中高强再生混凝土剪力墙抗震性能研究#br#

为促进高性能绿色建筑结构发展,推动高强钢筋和中高强再生混凝土的工程应用,研发了边缘构件采用环筋扣合连接方式且配置高强纵筋的装配式中高强再生混凝土剪力墙,对6个剪跨比为2.2的装配式混凝土剪力墙进行了低周反复荷载试验。分析了不同再生粗骨料取代率、混凝土强度、边缘暗柱纵筋强度及搭接位置对装配式再生混凝土剪力墙的破坏形态、滞回性能、承载力、延性、刚度退化规律、耗能能力等抗震性能指标以及可恢复性能的影响。试验结果表明：边缘构件配置高强钢筋的装配式中高强再生混凝土剪力墙的破坏形态以弯曲破坏为主;再生粗骨料取代率对装配式中高强再生混凝土剪力墙的承载力、延性和耗能能力影响不大,各剪力墙均具有较好的抗震性能;边缘暗柱采用HRB600纵筋可有效提高装配式中高强再生混凝土剪力墙的承载力、耗能能力和可恢复性能;边缘暗柱纵筋在剪力墙底部塑性铰区搭接,会导致装配式中高强再生混凝土剪力墙的延性明显下降。给出了边缘配置HRB600纵筋的装配式中高强再生混凝土剪力墙水平承载力计算式,计算结果表明普通混凝土剪力墙的水平承载力计算模型同样适用于该装配式剪力墙结构。     

半刚接钢框架-十字加劲钢板剪力墙结构滞回性能研究

对一榀单跨两层半刚接框架-十字加劲钢板剪力墙结构进行水平反复荷载作用下的抗震试验研究,系统分析结构破坏模式和耗能机理,研究节点刚度与加劲墙体的相互影响效果,得到了承载力,延性,刚度和耗能能力等指标。试验结果表明:该种结构具有良好的延性和耗能性能,安全储备高;节点刚度退化小,内填钢板的设置缓解了节点区自身的延性要求,半钢框架和墙板协同工作良好;加劲肋的设置改善了钢板的实际受力,提高墙体的承载力及刚度,减轻了滞回曲线的捏缩现象,减小钢板噪音及震颤。结构破坏模式为加劲肋屈曲,内填钢板以小区格局部屈曲为主,伴随相关屈曲;框架柱脚及梁柱半刚性连接部位形成塑性铰;试件面内呈弯曲破坏模式,研究为该种结构体系的工程应用和理论分析提供依据。     

角部连接钢框架-玻璃纤维增强无机板组合墙体抗震性能试验研究

为研究角部连接钢框架 玻璃纤维增强无机板组合墙体的抗震性能,考察人字形斜撑和玻璃纤维增强无机板对钢框架 组合墙体的影响,设计2榀足尺的双层双跨钢框架和2榀足尺的双层双跨组合墙体进行拟静力试验。观察不同形式钢框架和组合墙体在低周往复荷载下的破坏过程及破坏形态,得到了各试件的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、累积耗能、关键部位应变、延性系数等性能指标,对比分析人字形斜撑和玻璃纤维增强无机板对钢框架 组合墙体耗能性能、延性、承载力的影响。试验结果表明：组合墙体抗侧承载力高,刚度大,而变形能力与耗能能力较差;人字形斜撑能有效提高钢框架承载力、延性及耗能能力,但在组合墙体中人字形斜撑作用不明显,且圆钢管人字形斜撑易发生平面外失稳,建议设计时采用平面外刚度大于平面内刚度的H型钢;玻璃纤维增强无机板可以较大程度提高钢框架的抗侧承载力,由于玻璃纤维增强无机板过早开裂破坏,导致其延性降低,刚度退化速度加快,耗能能力变弱。基于已有的侧移刚度公式,对其进行参数修正并给出组合墙体侧移刚度简化计算式,理论值与试验初始抗侧刚度吻合较好,可为后续研究提供理论基础。