新型叠合式剪力墙试验研究及抗震性能分析

在德国技术生产的钢筋混凝土叠合墙板的基础上,提出一种结构性能优良、施工快速便利、造价合理,同时又能满足环保要求的新型剪力墙结构形式。通过低周反复加载试验,得到墙板的荷载-位移滞回曲线、荷载-应变关系曲线,研究现浇剪力墙板和叠合式剪力墙板的承载能力（开裂荷载、屈服荷载、极限荷载）、变形性能和耗能能力。试验结果分析表明：拼缝处的暗柱和水平筋起到传递剪力的作用;格构钢筋是叠合式剪力墙板的整体性形成的主要原因;与现浇剪力墙板相比,延性变差、耗能减弱,但承载能力增加。为新型叠合剪力墙结构的推广应用及其抗震设计提供有意义的理论依据。     

混凝土强度差异对带拼缝单面叠合板式剪力墙的影响

叠合板式混凝土剪力墙结构由叠合墙板和其他预制混凝土构件通过可靠方式进行连接,与现场后浇混凝土形成装配整体式混凝土剪力墙结构。利用有限元软件 ABAQUS 对带拼缝的单面叠合板式剪力墙进行内叶板与后浇混凝土强度等级差异条件下抗震性能研究。结果表明：内叶板和后浇混凝土强度差异对墙体抗震性能影响较小。当混凝土强度等级值和考虑厚度加权混凝土强度等级值相同时,两者墙体抗震性能基本相同,与现浇剪力墙相比差别不大。分析结果可为单面叠合板式剪力墙的进一步试验研究以及工程应用提供科学依据。     

基于ABAQUS的钢管混凝土组合剪力墙弹塑性有限元分析

钢管混凝土组合剪力墙是一种新型剪力墙,能充分发挥不同受力体系和不同材料的抗震优势.采用大型有限元分析软件ABAQUS对该新型剪力墙进行了弹塑性有限元分析,研究了钢管混凝土组合剪力墙在荷载作用下的应力、应变等微观受力状态,揭示了其破坏过程和抗震机理.     

基于分层壳的装配式剪力墙抗震性能模拟分析

预制装配式混凝土结构在我国得到了大力发展,其中剪力墙结构体系应用最为广泛,如何准确和高效地模拟装配式剪力墙构件及体系的抗震性能是设计中亟须解决的关键问题之一。为了兼顾计算精度和成本,基于分层壳单元和考虑钢筋与混凝土滑移效应的Clough本构模型,建立了现浇和装配式剪力墙抗震性能分析的有限元模型。结合已有现浇和装配式剪力墙抗震性能试验,对所建立的有限元模型进行了试验对比验证,重点分析了不同模型参数取值对不同形式的剪力墙滞回性能模拟结果的影响规律。结果表明:基于分层壳的模型可以很好地模拟以弯曲破坏为主的剪力墙抗震性能,包括捏拢效应和刚度退化等性质;对于以剪切破坏为主的剪力墙,模型也能较好反映其损伤及破坏等定性规律,但是滞回曲线的刚度退化还存在一些差异,说明现有的弹塑性损伤本构还不能很好地反映往复加载下混凝土的剪切行为。该研究可为装配式剪力墙结构体系的抗震性能分析和评估提供参考。     

新型高强硅酸盐墙板钢框架抗震性能

为了分析新型高强硅酸盐墙板对钢框架结构抗震性能的影响，开展2榀单层单跨足尺钢框架拟静力试验.将内嵌墙板钢框架试件和纯钢框架试件进行对比，得到在水平低周往复荷载作用下试件的破坏形态和墙板对钢框架结构抗震性能的影响.试验结果表明，新型高强硅酸盐墙板钢框架结构具有良好的抗震性能，通过内嵌墙板增加了钢框架结构的承载能力、延性和耗能能力.采用有限元分析方法对试验进行数值模拟，有限元分析结果与试验吻合较好.对试验的高跨比、轴压比和墙板厚度进行参变分析可知，改变高跨比对结构抗震性能的影响较大，建议高跨比取值为0.50～0.75.轴压比对结构的承载能力影响较大，建议轴压比取值小于0.4.改变墙体厚度对结构的初始刚度影响不大，对结构承载能力有一定的影响.     

半刚性节点钢框架-十字加劲钢板剪力墙结构的数值分析

为了研究半刚性节点钢框架-加劲钢板剪力墙结构体系的抗震性能和传力机理,模拟实际框剪结构的底部两层,对一榀单跨两层1/3缩尺半刚性节点钢框架-十字加劲钢板剪力墙结构进行了抗震拟静力试验研究,在试验模型的基础上,建立了非线性有限元模型,并验证了模型的有效性.考虑影响结构抗震性能的4个主要因素:节点刚度、剪力墙厚度、框架柱的刚度、肋板刚度比,进行了4个系列16个有限元模型的变参数分析.结果表明:降低节点刚度有利于提高结构的延性和耗能能力;增加柱的刚度和肋板厚度可提高结构的初始刚度、承载力和延性性能;增加内填墙板的厚度,将降低试件的延性性能;内填墙板在加载初期非常有效,承担70%～85%的水平剪力,研究为该种结构体系的工程应用和理论分析提供依据.     

不同轴压比钢管混凝土边缘约束叠合剪力墙的抗震性能

对1片现浇剪力墙和轴压比不同的3片新型钢管混凝土边缘约束叠合剪力墙进行拟静力试验,研究其在往复水平荷载作用下的试验现象、破坏形式和抗震性能,提出钢管混凝土边缘约束叠合剪力墙屈服承载力的计算方法;采用XTRACT有限元分析软件对新型剪力墙峰值承载力进行算例验证,二者结果吻合较好。研究表明：钢管混凝土边缘约束叠合剪力墙的水平承载力和耗能能力较现浇混凝土剪力墙有所提高;其承载力随着轴压比的增大而增大;实验范围内的轴压比对其耗能能力的影响较小。     

地震作用下钢框架混凝土核心筒组合结构体系的抗震性能

钢框架-混凝土核心筒组合结构体系是外框架采用钢结构,内筒采用混凝土剪力墙结构,形成钢框架-混凝土内筒体系。采用ANSYS有限元软件对25层钢框架-混凝土核心筒组合结构体系进行地震作用下的地震响应分析和稳定性分析,得到数据结果表明,该结构体系抗震性能比纯钢框架架结构的抗震性能更加优越。     

钢管混凝土框架-剪力墙结构的抗震性能分析

针对钢筋混凝土剪力墙对钢管混凝土框架结构的抗震性能影响,采用SAP2000有限元软件对12层钢管混凝土框架-剪力墙结构进行模态分析和地震响应弹塑性时程分析,并结合12层钢管混凝土框架结构进行分析比较.结果表明:在不同地震波作用下,钢管混凝土框架-剪力墙结构的层间最大位移,层间最大位移角,水平向绝对加速度峰值等数值均小于钢管混凝土框架结构的数值,数值分析表明钢管混凝土框架结构能与钢筋混凝土剪力墙很好地共同作用,表现出较好的抗震性能.     

新型叠合式剪力墙力学性能有限元分析

为了系统研究新型叠合式剪力墙力学性能,以不同偏心距、轴压比为设计参数,共设计2组5片新型叠合式剪力墙和2片全现浇剪力墙.采用ABAQUS有限元软件对所有试件进行偏心荷载和单调水平荷载作用下的数值模拟,研究分析试件的破坏过程、破坏形态、承载能力及变形能力.结果表明:新型叠合试件在偏心荷载作用下的破坏过程和压弯性能与全现浇试件基本一致;在单调水平荷载作用下,新型叠合试件的承载能力和变形能力低于全现浇试件;在加载过程中,所有叠合面未出现较大分离,而现浇部分先于预制部分发生塑性损伤,且损伤发展更为充分;新型叠合试件的水平承载能力在轴压比小于0.4范围内随轴压比增大而提高,而在轴压比大于0.4后基本恒定,延性性能急剧降低;预制板设置圆形凹槽抗剪键可提高试件承载能力和变形能力;由于墙体周边现浇整体性较好,以致叠合面变形协调一致,摩擦系数的设置影响较小.     

FRC连梁联肢剪力墙数值模拟及设计方法

运用有限元软件ABAQUS建立剪力墙数值模型,分别对2个对称双肢剪力墙试件和2个塑性铰区采用纤维增强混凝土（FRC）的悬臂剪力墙试件在低周反复荷载作用下的抗震性能进行数值计算,计算结果与试验结果比较吻合,表明该模型可较准确地分析FRC连梁联肢剪力墙构件在低周反复荷载作用下的抗震性能。利用所建立的数值模型,讨论了联肢墙中用FRC连梁替代普通混凝土连梁的优越性,并探讨了耦合率对FRC连梁联肢剪力墙抗震性能的影响。结果表明,用FRC替代普通混凝土作为连梁基体,可以显著提高联肢剪力墙结构的耗能能力和延性,增大其初始刚度,减缓刚度退化程度;随着联肢剪力墙耦合率的增加,联肢剪力墙的刚度和承载力提高,但当耦合率过大时,形成强连梁体系,结构的延性和耗能能力将显著下降。     

内藏桁架混凝土组合高剪力墙抗震性能

为改善混凝土高剪力墙的抗震性能,提出了内藏桁架混凝土组合高剪力墙,其内藏桁架包括钢桁架、钢筋桁架及型钢-钢筋组合桁架.该新型剪力墙为双重组合剪力墙,即将桁架与剪力墙两种受力体系组合、型钢与混凝土两种材料组合联合应用.进行了6个1/3缩尺的高剪力墙抗震性能试验研究;对比分析了普通混凝土高剪力墙、内藏钢框架混凝土高剪力墙和内藏桁架混凝土组合高剪力墙的承载力、延性、刚度及其衰减、滞回特性、耗能能力及破坏特征;建立了内藏桁架混凝土高剪力墙的刚度和承载力计算模型;提出了该新型剪力墙的抗震设计建议.计算结果与实测值符合较好.试验表明,内藏钢框架及内藏桁架混凝土高剪力墙的抗震性能比普通混凝土高剪力墙的抗震性能明显提高.     

单排配筋低矮剪力墙抗震试验及承载力模型

以研制抗震性能较好且经济适用的新型多层住宅结构为目标,提出了单排配筋混凝土剪力墙结构.为了研究其不同边缘构造的单排配筋剪力墙的抗震性能,同时与传统的砌体结构抗震性能比较,进行了3个不同边缘构造的单排配筋混凝土剪力墙和1个页岩砖砌体剪力墙的低周反复荷载试验.4个试件的剪跨比均为1.0.在试验基础上,分析了各剪力墙的承载力、延性、刚度、滞回特征、耗能能力和破坏特征,建立了其简化的承载力计算模型,计算结果与试验结果吻合较好.研究表明,单排配筋混凝土低矮剪力墙的抗震性能明显优于页岩砖砌体剪力墙,可以满足多层住宅结构抗震设计要求.     

核岛结构双钢板混凝土组合剪力墙低周往复试验研究

为了解决核岛结构中屏蔽厂房的剪力墙在地震作用下的安全性能问题,对9个1颐5缩尺试件进行了低周往复拟静力试验。通过试验研究了双钢板混凝土组合剪力墙试件的刚度变化、破坏模式和耗能能力等特性,分析了钢板厚度、栓钉间距、竖向荷载以及加劲肋设置等因素对组合剪力墙抗震性能的影响。结果表明：双钢板混凝土组合剪力墙有很好的延性和耗能能力;钢板厚度、竖向荷载和加劲肋的设置都对剪力墙的抗震性能有很大的影响,而栓钉间距对其影响不大。在试验的基础上对部分试件进行了有限元数值分析,通过与试验结果的比较发现两者的结果能够较好吻合。最后,对本试验研究成果和核岛结构双钢板混凝土剪力墙已有研究成果进行了对比分析,并对以后的试验设计提出了改进的方向。     

核电工程双钢板混凝土剪力墙面外受弯性能

为了研究核电工程双钢板混凝土组合剪力墙在面外荷载作用下的抗震性能,本文对6个剪力墙试件进行了低周往复荷载试验。制作的试件包括5个双钢板混凝土组合剪力墙试件和1个钢筋混凝土剪力墙试件。通过参数分析,研究了钢板厚度、竖向荷载和混凝土强度对双钢板混凝土组合剪力墙试件面外抗震性能的影响。试验结果发现:双钢板混凝土组合剪力墙试件具有良好的承载力和抗侧刚度,但比钢筋混凝土剪力墙在破坏阶段的延性要差。钢板厚度和竖向荷载都对双钢板混凝土组合剪力墙试件的面外抗震性能有较大影响,而混凝土强度对其影响不明显。利用ABAQUS有限元软件对双钢板混凝土组合剪力墙面外荷载试验进行了模拟,试件极限荷载的模拟结果和试验结果比较吻合。在试验和数值分析的基础上提出了双钢板混凝土组合剪力墙面外受弯承载力的计算公式,为核电工程双钢板混凝土组合剪力墙的设计提供参考。     

双钢板-混凝土剪力墙轴心受压性能试验研究

双钢板-混凝土剪力墙是由钢板和混凝土通过抗剪连接件连接组成的新型竖向组合构件和抗侧力构件,其作为一种新型结构具有结构强度高、抗震性能好、施工方便快捷等特点。但对于这种新型结构,设计应用多以具体工程具体研究的方式进行,缺少专用的规范标准。为研究双钢板-混凝土剪力墙的轴向受力性能,完成了4片双钢板-混凝土剪力墙的轴心受压试验,分析了剪力墙在轴心荷载作用下的受力性能和破坏形态,探讨了不同距厚比和对拉螺栓数量对钢板局部屈曲、破坏形态以及承载能力的影响规律。试验结果表明,距厚比对墙体的局部屈曲、破坏形态有较大的影响,但对刚度和承载力影响并不十分显著。     

钢管混凝土边框剪力墙抗震试验及承载力计算

为研究钢管混凝土边框剪力墙抗震性能,对不同轴压比、不同强弱抗剪连接键的矩形钢管混凝土边框剪力墙进行了低周反复荷载下的抗震性能试验研究.试验模型包括1个普通钢筋混凝土剪力墙和3个矩形钢管混凝土边框剪力墙,模型按1/4缩尺.在试验基础上,分析了各剪力墙的承载力、延性、刚度及其衰减过程、滞回特性、耗能能力和破坏特征.建立了该新型剪力墙的承载力计算模型,计算结果与实测结果符合较好.研究表明:这种剪力墙可有效地组合混凝土剪力墙与钢管混凝土边框柱的优势,抗震效果良好.     

型钢自密实混凝土叠合剪力墙滞回性能有限元分析

为进一步研究型钢自密实混凝土(SCC)叠合剪力墙的抗震性能,在已有试验研究基础上,采用MSC.MARC软件中的分层壳单元建立型钢SCC叠合剪力墙有限元模型,并采用该模型进行低周往复加载数值模拟.在此基础上,分析了暗柱型钢含钢率、叠合区锚固钢筋配筋率及轴压比对型钢SCC叠合剪力墙承载力和延性的影响.分析结果表明:采用该有限元模型计算得到的模拟结果与已有试验结果吻合较好,该方法可为叠合剪力墙结构体系抗震性能的数值模拟分析提供参考;随着暗柱型钢含钢率或叠合区锚固钢筋配筋率的增加,墙体承载力逐渐提高,但延性逐渐降低;型钢SCC叠合剪力墙在大震作用下的轴压比不应大于0.3.     

高强混凝土—型钢组合剪力墙抗震性能非线性有限元分析

目的在低周反复荷载试验的基础上,对高强混凝土—型钢组合剪力墙的承载力和变形能力进行有限元分析,模拟分析混凝土强度等级、轴压比和配筋率等因素对高强混凝土剪力墙承载力的影响.方法将剪力墙各部件用有限元相关单元模型和本构关系进行模拟,建立合理的有限元模型,并对其进行非线性有限元分析.结果带有钢框架及带有斜向支撑钢框架剪力墙的抗震性能要好于普通的钢筋混凝土剪力墙,有限元分析结果与试验结果吻合较好,有限元分析可以作为低周反复荷载试验的有效补充.结论有限元模型可模拟实际剪力墙的受力性能,混凝土强度等级、轴压比、边柱纵筋配筋率等六个因素对高强混凝土剪力墙的极限荷载影响较大,对于开裂荷载,轴压比对其影响较大,对这些参数进行合理的调整可以提高剪力墙的抗震性能.     

型钢混凝土剪力墙抗震性能研究综述

型钢混凝土剪力墙作为高层建筑结构体系中的重要组成部分在我国已得到应用.型钢的加入弥补了普通钢筋混凝土剪力墙延性和抗震性能差的缺点.本文对国内外的新型型钢混凝土剪力墙做了简要介绍,简述了其抗震性能的研究现状,并提出当前型钢混凝土剪力墙研究中还存在的一些问题.