暗斜撑高强混凝土剪跨比小的剪力墙抗震性能分析

在我国建筑中,剪力墙结构应用广泛,不同建筑剪跨比均有所不同,通过实验分析可知,剪跨比大的剪力墙破坏模式包括弯剪型和弯曲型塑性破坏两种;而剪跨比小的剪力墙常出现的破坏模式则是剪切型脆性破坏。因此,文章主要以高强混凝土剪跨比小的剪力墙为研究对象,首先分析了高强混凝土特性及应用,其次以具体试验为例,通过实际数据就高强混凝土剪力墙构件设计与加载形式及其结构进行分析,最后考虑以暗斜撑的方式提升抗震性能,从而有效提高剪力墙抗震性能。     

内置冷弯薄壁型钢桁架高强混凝土剪力墙抗震性能试验研究

为研究内置冷弯薄壁型钢桁架高强混凝土剪力墙的抗震性能,对8个比例为1/4的剪力墙进行了恒定轴压力下的水平低周往复加载试验,研究了不同剪跨比下内置桁架斜撑截面形式和斜撑截面积对剪力墙破坏机理、滞回性能、变形能力、耗能能力以及刚度退化特征等的影响。研究结果表明:剪力墙的破坏形态主要为弯曲破坏;滞回曲线有较明显的捏缩效应;位移延性系数介于7.42~14.6之间,破坏时的位移角介于1/73~1/44之间;中高剪力墙内置桁架采用等边角钢斜撑变形能力和耗能能力更好,而低矮剪力墙内置桁架采用格构式斜撑则对抗震更为有利;考虑最优暗柱配钢率和斜撑截面积,可取得良好的抗震性能。最后采用有限元分析软件ABAQUS对试件的骨架曲线进行了模拟,有限元分析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。     

内置轻钢桁架混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

将冷弯薄壁型钢桁架配置在普通钢筋混凝土剪力墙中代替钢筋而形成轻钢桁架混凝土组合剪力墙。为研究该类墙体的抗震性能,对两组共6个内置轻钢桁架混凝土组合剪力墙进行拟静力试验,研究轴压比和斜撑体积配钢率对其滞回性能、变形性能、刚度退化以及耗能能力的影响。对比了低矮剪力墙和中高剪力墙的位移延性和耗能能力。结果表明：轴压比对该类剪力墙的变形能力和耗能能力均不利,应予以控制;斜撑体积配钢率对提高低矮墙的延性、耗能能力效果明显,但对承载力的提高作用较小;对中高剪力墙,斜撑体积配钢率的增加,对其耗能能力不利。     

两侧部分连接钢板高强混凝土组合剪力墙抗震试验研究

通过对4片部分连接高强混凝土钢板组合剪力墙和2片高强混凝土型钢组合剪力墙进行拟静力试验,研究该类低矮组合剪力墙在低周往复荷载作用下的受力性能和破坏模式,分析其承载力、变形性能、滞回性能等指标,并分析轴压比和部分连接系数对部分连接钢板组合剪力墙各项性能的影响。试验结果表明:部分连接高强混凝土组合剪力墙的破坏模式为弯曲屈服后的剪压破坏;弱连接钢板对于剪力墙承载力、变形能力和滞回耗能性能有较显著提高,能够有效改善剪力墙的受力形态;在试验参数范围内,轴压比和部分连接系数对部分连接钢板组合剪力墙承载力、变形和滞回耗能等抗震性能指标影响不明显。     

不同配筋形式混凝土剪力墙受剪性能试验研究

通过13片高宽比为1.5、轴压比为0.5的不同形式混凝土墙抗震性能试验研究,对比了不同形式剪力墙受剪破坏形态、极限承载力及延性性能。试验表明:截面两端设置型钢、钢管或核芯柱的混凝土墙及墙内设置型钢或钢筋暗斜撑的混凝土墙,可不同程度地提高剪力墙受剪承载力及延性;增加墙体分布筋配筋率也可提高剪力墙受剪承载力,但配筋率过高时,其延性很差。提出了两端设置型钢及墙内设置暗斜撑的混凝土剪力墙受剪承载力设计计算公式,计算结果与试验比较吻合。还提出了剪力墙受剪截面控制条件的建议公式。     

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.     

预制保温带暗斜撑钢筋混凝土剪力墙抗震性能试验研究

提出预制保温带暗斜撑钢筋混凝土剪力墙,墙体内部预留4个三角形空心区域,在其内填充保温板,沿墙体对角线方向设置斜向钢筋。进行剪跨比分别为1.0、1.5及2.0的保温暗斜撑混凝土剪力墙试件的低周反复荷载试验,分析了不同试件的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、承载能力、变形能力、刚度退化及耗能能力;为与同尺寸普通钢筋混凝土剪力墙的抗震性能开展对比分析研究,进行了剪跨比为1.5的普通混凝土剪力墙试件的拟静力试验;并采用ABAQUS有限元分析软件对试件抗震性能进行数值模拟分析。结果表明,对于剪跨比相同的保温暗斜撑剪力墙和普通剪力墙,前者的承载力略有降低,但延缓了裂缝的开展,延性得到改善,耗能能力显著提升,抗震性能较优;对于保温暗斜撑剪力墙,随着剪跨比的增大,承载力降低,变形能力增强,刚度退化减缓,耗能能力增加;有限元模型可以较好地模拟试件的抗震性能。     

高延性纤维混凝土低矮剪力墙抗震性能试验研究

提出采用高延性纤维混凝土(HDC)改善低矮剪力墙的抗震性能和变形能力,设计了2个HDC低矮剪力墙试件,并进行了拟静力试验,研究其破坏机理、变形能力及耗能能力。试验结果表明:HDC低矮剪力墙破坏时,墙体中下部剪切斜裂缝宽度较小,说明HDC材料的受拉应变硬化和多裂缝开展性能,可有效控制剪切斜裂缝的开展;与相关文献中2个高强混凝土低矮剪力墙相比,HDC低矮剪力墙的变形和耗能能力明显提高;利用HDC良好的抗剪性能,可以减少水平分布钢筋的数量;HDC低矮剪力墙试件破坏时,墙体下部未产生较大面积的混凝土剥落,表明采用HDC可显著改善低矮剪力墙的脆性剪切破坏模式,提高其抗震性能和损伤容限,减小或免去强震后的修复费用。     

轻钢泡沫混凝土组合墙抗震性能研究

为研究不同斜撑布置形式对型钢泡沫混凝土组合剪力墙抗震性能的影响，通过低周反复试验研究轻钢与泡沫混凝土组合墙体中斜撑布置形式对结构的影响，设计了X型、双X型和菱型的斜撑形式，制作了3个足尺寸轻钢泡沫混凝土剪力墙试件，并根据试验现象与结果分析了不同构件的滞回曲线、骨架曲线和耗能曲线等，得出结果表明，承载力方面，X型与双X型斜撑构件比菱型斜撑构件分别提高了7.6%、18.4%；延性方面，X型斜撑构件比菱型和双X型斜撑构件分别提高了6.0%、15.1%，为轻钢与泡沫混凝土组合墙体研究提供参考。     

配置斜筋的单排配筋混凝土低矮剪力墙动力性能试验研究

在单排配筋混凝土低矮剪力墙的墙体或底部配置斜筋,可限制墙体斜裂缝开展,提高剪力墙的基底抗剪切滑移能力,改善其抗震性能。为了解不同斜筋布置形式对其动力性能与地震损伤破坏机理的影响,进行了3个不同配筋形式的混凝土低矮剪力墙模型振动台试验,包括1个普通单排配筋混凝土剪力墙,1个墙体内配置45°斜筋的单排配筋混凝土剪力墙,1个墙体底部配置45°斜筋的单排配筋混凝土剪力墙。在试验基础上,分析了3个剪力墙模型在弹性、开裂及弹塑性损伤破坏等不同受力阶段的自振特性与地震反应,比较了其破坏形态和加速度、位移时程反应。研究结果表明,配置斜筋能有效地提高单排配筋混凝土低矮剪力墙的抗震能力。     

不同分布筋间距下型钢混凝土剪力墙抗震性能试验

为研究分布筋间距对型钢混凝土剪力墙抗震性能的影响,设计了4个矩形截面型钢混凝土剪力墙试件（其中1个为不带暗撑的普通剪力墙对比试件,3个为带X形暗撑的型钢混凝土剪力墙试件）,进行了低周反复荷载试验。结果表明:型钢混凝土剪力墙试件的承载力随着分布筋间距的增大而减小,其分布筋间距为100,150,200 mm的试件承载力较对比试件分别提高了66.8%,45.9%和41%;型钢混凝土剪力墙试件的延性随着分布筋间距的增大而呈线性降低趋势,其分布筋间距为100,150,200 mm的试件延性系数较对比试件分别提高了27.8%,29.2%和11.3%;试件的分布筋间距越小其裂缝越细密,沿暗支撑走向分布越明显,塑性铰范围越大,耗能能力越高,抗震性能越好。     

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。     

低周反复荷载下强梁弱柱型钢混凝土变柱T型节点力学性能研究

型钢混凝土混合结构火电厂主厂房中的边节点属于强梁弱柱、变柱异型节点,通过4个1/5缩尺比试件的低周反复加载试验分析探讨此类节点的抗震性能。研究结果表明:强梁弱柱型钢混凝土变柱T型节点主要发生柱端破坏,抗震性能较差,沿纵横向同时配置短肢剪力墙后节点破坏模式变为利于抗震的近梁端破坏;与型钢混凝土柱-钢筋混凝土梁节点相比,型钢混凝土柱-型钢混凝土梁节点的延性性能与耗能能力较强,但受破坏模式影响,强度未得到提高;配置短肢剪力墙后,型钢混凝土柱-钢筋混凝土梁异型边节点的承载能力、滞回性能、变形性能、刚度特性均得到较大提高,且同时配置纵横向短肢剪力墙节点的受力性能改善效果更为明显,有效地改善了该类节点强梁弱柱的不利特性,是一种值得推广应用的新型节点类型。     

高轴压比下内置钢板高强混凝土组合剪力墙#br# 抗震性能试验研究

内置钢板混凝土组合剪力墙主要应用于超高层建筑结构中,是主要的抗侧力构件,其底部剪力墙往往承担巨大的竖向荷载,轴压比和混凝土强度是影响其抗震性能的主要因素。为研究内置钢板高强混凝土组合剪力墙在高轴压比下的抗震性能,进行2个剪跨比为2.28的组合剪力墙试件拟静力试验,设计轴压比分别为0.6和0.8,C70混凝土。研究组合剪力墙在低周反复荷载作用下的受力性能和破坏模式,分析轴压比对抗震性能的影响。结果表明：2个试件最终均发生压弯破坏,破坏截面基本符合平截面假定,滞回曲线均较饱满,耗能性能良好,同时具有比较稳定的水平承载力;随着轴压比增大,组合剪力墙的水平承载力、初始刚度和耗能能力增大,侧向变形能力有所降低,但屈服位移角仍大于1/120,极限位移角为1/46。研究可为内置钢板高强混凝土组合剪力墙的工程应用提供理论参考。     

钢板带加强型型钢混凝土低矮剪力墙抗震性能试验研究

为进一步改善一字型内置竖向型钢混凝土低矮剪力墙的抗震性能,设计和完成了2个剪跨比为1.0的钢板带加强型内置竖向型钢混凝土低矮剪力墙低周往复水平加载试验,并与1个未设置钢板带的内置竖向型钢混凝土低矮剪力墙进行对比分析。试验结果表明:钢板带的设置使剪力墙的水平承载力有显著提升,极限位移角提高20%左右,满足了相关规范极限位移角大于1/100的要求;钢板带的设置使试件破坏模式发生变化,总耗能有大幅度提升;钢板带的设置要适度,不能过强,以免形成新的薄弱区。     

高配筋率边缘约束构件高强混凝土剪力墙抗震性能试验研究

为改善高强混凝土剪力墙的延性,设计了7个不同形式的高配筋率边缘约束构件高强混凝土剪力墙试件（边缘约束构件内的纵筋配筋率约为5%~8%）和1个普通配筋率的高强混凝土剪力墙试件,对其进行低周反复水平荷载作用下的拟静力试验,研究了剪力墙试件的破坏形态、滞回特性、变形能力、截面应变、刚度退化、耗能能力等。试验结果表明：对于剪跨比λ≥2的剪力墙,在高强混凝土剪力墙中设置高配筋率暗柱或端柱,并适当提高水平和竖向分布钢筋的配筋率,可以显著提高高强混凝土剪力墙的抗震性能。     

型钢高强混凝土剪力墙抗震性能试验研究

为了研究型钢高强混凝土剪力墙的抗震性能,对8个剪跨比为2.5的剪力墙试件进行了拟静力试验。通过改变试件的轴压比、配箍特征值和配钢率,研究其在往复水平荷载作用下的破坏机理、滞回性能、变形能力以及耗能能力。试验结果表明,这种剪力墙的破坏形态为墙底部截面约束区混凝土被压碎的弯曲型破坏;试件的滞回曲线饱满,没有明显的捏缩现象;位移延性系数在3.50～4.66之间,并且随着配箍特征值和配钢率的增加,试件的变形能力提高;等效粘滞阻尼比在0.196～0.255之间,试件表现出较好的耗能能力。根据墙体在不同阶段的破坏程度,将型钢混凝土剪力墙结构的性能划分为使用良好、保证人身安全和防止倒塌三个性能水平,提出用位移角作为型钢混凝土剪力墙结构的性能指标,并给出了不同性能水平位移角限值的建议值。图10表6参14     

不同支撑形式的型钢混凝土剪力墙抗震性能试验研究

型钢混凝土剪力墙具有强度高、刚度大、稳定性好等优点,广泛应用在高层建筑中。为研究不同支撑形式对型钢混凝土剪力墙抗震性能的影响,进行了3个1/3缩尺的型钢混凝土剪力墙(型钢支撑布置形式分别为X型、AC1型和AC2型)和1个普通混凝土剪力墙对比试件在低周反复荷载作用下的试验研究,得到了其破坏过程的变化规律和破坏模式,分析了不同型钢支撑类型对剪力墙抗剪承载能力、裂缝开展、刚度、延性及耗能的影响规律。试验研究表明:型钢支撑对剪力墙的承载能力、刚度、延性及耗能性能均有较大幅度提高。试验研究表明:AC1型、AC2型和X型型钢支撑的剪力墙极限承载能力较普通混凝土剪力墙分别提升了71.9%、64.6%和49.4%,其延性系数分别提高了19.3%、5.0%和14.5%;型钢混凝土剪力墙的刚度退化速率与普通混凝土剪力墙相比更加缓慢,而且中后期刚度明显优于普通混凝土剪力墙;型钢混凝土剪力墙的塑性区范围较普通混凝土显著增加,试验获得的滞回曲线也更加饱满。     

型钢混凝土中高剪力墙抗震性能改善措施试验研究

边框约束区设置竖向型钢的普通型钢混凝土（SRC）剪力墙在实际工程中大量应用。为研究在普通SRC中高剪力墙腹板内增设竖向型钢、在边框暗柱区底部外包钢套筒两种加强措施对提高其抗震性能的有效性,通过7片一字形截面剪力墙的拟静力试验,对竖向型钢设置位置、钢套筒不同构造措施的受力机理以及对剪力墙抗震性能改善效果及原因等进行了分析。试验结果表明：在SRC中高剪力墙的腹板区域内设置竖向型钢对试件水平承载力影响不大,对试件的变形及耗能能力则有明显不利影响;在边框暗柱区底部外包具有一定高度的钢套筒可使剪力墙形成合理的破坏模式,有效提高墙体的极限变形能力;当钢套筒未嵌入基础时,墙体的极限变形能力提高约25%;当钢套筒嵌入基础后,墙体的极限变形能力提高100%以上,破坏位移角达到1/40。