波形钢板剪力墙内嵌钢板与墙趾可更换阻尼器刚度匹配关系研究

为了研究内嵌钢板与墙趾可更换阻尼器的刚度匹配关系对波形钢板剪力墙抗震性能的影响,设计了1个带阻尼器的钢板剪力墙试件,针对更换阻尼器前后的试件进行了两次拟静力加载。试验结果表明:阻尼器腹板厚度过大使内嵌钢板先于阻尼器腹板发生变形,导致剪力墙试件耗能能力不能充分发挥;降低阻尼器腹板厚度,可以提高剪力墙的耗能能力,但其承载力下降。证明内嵌钢板与阻尼器的刚度匹配关系对剪力墙的承载能力、耗能能力和延性等抗震性能有关键影响。为了探究两者的合理匹配关系,通过ABAQUS有限元软件建立32个模型进行数值模拟,通过改变阻尼器腹板厚度、内嵌钢板的波纹肋方向和钢板厚度来改变阻尼器与内嵌钢板的匹配刚度,对比数值分析结果和试验结果得出:有限元分析结果和试验结果吻合度较高,波纹肋沿水平方向使试件承载力下降较大;波纹肋沿竖直方向,内嵌钢板厚度和阻尼器腹板厚度分别为5,6 mm时,试件承载力较高、延性较好,抗震性能较好。     

预应力钢板箍加固RC柱轴压性能试验研究

进行了5个采用预应力钢板箍加固的RC柱试件和1个未加固RC柱对比试件的单调加载试验,重点研究预应力钢板箍加固RC柱的轴压性能和加固构件轴压承载力计算方法。试验主要参数包括钢板箍预应力水平和钢板箍配箍特征值。试验结果表明：采用预应力钢板箍加固RC柱可显著改善其轴压性能,不仅可有效提高柱的轴压承载力,还能使加固柱具有较好的变形能力。在试验研究基础上探讨了预应力钢板箍加固RC轴压柱受力机理,分析了各主要参数对加固柱轴压承载力的影响。分析结果表明：预应力钢板箍强度发挥系数与钢板箍预应力水平和钢板箍配箍特征值等因素有关。采用叠加方法,提出加固柱轴压承载力计算式,计算结果和试验结果总体吻合良好。     

大宽厚比开缝组合钢板墙低周反复荷载试验研究

针对已有研究中开缝组合钢板墙开缝数量较多,使得墙板的抗侧刚度和承载力大大削弱的现象,对大宽厚比开缝组合钢板墙进行了试验研究。改进措施为采用预制混凝土板增加钢板的角部面外约束以防止墙板的整体屈曲。通过5个试件的反复荷载试验,研究大宽厚比开缝组合钢板墙的破坏模式、屈服承载力、极限承载力、延性、滞回性能以及耗能性能。试验结果表明,预制混凝土板角部设置约束装置可以有效避免试件的整体失稳,并改善大宽厚比开缝钢板墙的滞回性能。对大宽厚比开缝组合钢板墙试件进行的单调荷载和反复荷载作用下的有限元分析结果表明,单调荷载作用下的有限元分析结果明显低估试件的极限承载力,循环荷载作用下的骨架曲线与试验结果吻合较好,大宽厚比开缝组合钢板墙有明显的应变循环强化效应。相应地对大宽厚比开缝组合钢板墙极限承载力公式进行了改进。     

预应力钢带加固钢筋混凝土梁柱受力性能试验研究

将打包技术应用于结构工程加固领域。进行了6个加固梁试件和1个对比试件的受剪性能试验,分析钢带间距、钢带层数及倒角对承载力及变形性能的影响。结果表明：经预应力钢带加固的试件,在加载过程中,裂缝开展缓慢且发育充分,与未加固试件相比其受剪承载力提高约46%~95%,加固后梁的变形能力大幅提高。通过对3个加固柱试件和1个对比试件的低周反复荷载试验,分析了钢带间距及轴压比对柱水平承载力及变形能力的影响,结果表明,经预应力钢带加固后的柱试件其延性提高约32%~121%,水平承载力提高不明显。     

改进组合式T形钢管混凝土柱轴压性能试验研究

对18个改进组合式T形钢管混凝土柱进行静力试验,分析钢管厚度、混凝土强度和长细比对试件轴压性能的影响,采用国内外钢管混凝土规范对试件轴压承载力进行计算,并与试验结果对比分析,最后在规范AIJ-CFT:1997的基础上,提出了改进组合式T形钢管混凝土柱轴压承载力计算式。结果表明:试件主要呈现出剪切型破坏、局部鼓曲(或开裂)以及弯曲失稳三类破坏形态;钢管厚度对试件轴压承载力影响较大,而且试件长细比越大,钢管厚度对试件轴压承载力的影响就越显著;随着混凝土强度等级由C30提高到C50,试件轴压承载力有所提高,提高幅度基本在15%左右;当钢管厚度较小时,长细比对试件轴压承载力影响较大;采用各国现行规范计算的轴压承载力均偏于保守;提出了考虑钢管约束效应的轴压承载力计算式,其计算结果与试验结果吻合较好。     

高轴压比钢-混凝土组合剪力墙压弯性能试验研究

通过对13片不同形式的高轴压比、大剪跨比剪力墙进行往复水平力加载试验,研究墙体两端暗柱设置型钢、墙身增设内藏钢板等形式组合剪力墙的压弯承载力、延性性能及破坏机理。试验结果表明:基本试件、两端暗柱设置型钢试件、内藏钢板试件的破坏过程相近,两端暗柱设置型钢试件和内藏钢板试件裂缝条数较多、宽度较小,内藏钢板试件的破坏情况相对较轻;两端暗柱设置型钢、增设内藏钢板,对压弯承载力、变形能力提高显著;组合剪力墙轴压比计算可以计入两端型钢和内藏钢板的作用。根据试验结果,提出钢板组合剪力墙压弯承载力计算的建议公式。     

FRP管与钢管复合混凝土短柱的轴压性能研究

轴压性能是衡量FRP管与钢管复合混凝土柱的一项基本性能指标。通过6根FRP管钢管复合混凝土组合短柱的轴压试验,研究了夹层混凝土的类型和厚度、加载方式对轴压性能的影响,并利用有限元软件ANSYS对试验结果进行了验证。研究结果表明,全截面加载和核心加载两种加载方式下,夹层混凝土类型对组合短柱轴压性能的影响均不明显。全截面加载时,FRP管与钢管工作协同性能最好;夹层混凝土厚度较大的试件的承载力与延性性能较好;核心加载时,夹层混凝土厚度大的试件延性较好,但承载力较差。     

柱根加劲肋高度对可恢复摇摆柱抗震性能的影响

为实现框架结构的震后性能快速恢复,提出一种新型性能可恢复摇摆柱(简称IRR柱)。为研究柱根加劲肋高度对IRR柱抗震性能的影响,制作并完成了2个足尺试件的往复加载试验。试验结果表明:两个试件均表现出良好的滞回性能,滞回曲线饱满,有较好的变形能力。水平荷载作用下,柱根内部加劲肋高度不足会导致钢柱侧面板发生平面外屈曲,进一步导致与之相连的钢板阻尼器塑性变形发展滞后。当柱根内部加劲肋高度足够时,柱身始终处于弹性状态,钢板阻尼器塑性变形发展充分,最终撕裂拉断,实现了"强柱弱阻尼"的设计目标。加劲肋高度由100mm提高至420mm,IRR柱的最大承载力和初始刚度分别提高了11.5%和25.1%,极限变形降低了39.3%。     

不同构造内置钢板-混凝土组合剪力墙轴压性能试验研究

为研究在高轴压比下内置钢板 混凝土组合剪力墙中钢板与混凝土墙体的协同工作性能,以北京中国尊大厦核心筒剪-力墙为原型,进行了4个1/4缩尺的内置钢板混凝土组合剪力墙轴压性能试验。4个试件的几何尺寸相同,区别在于钢板与混凝土连接构造不同。采用单向重复加载方法,分析了各试件的承载力、刚度退化、应力分布、变形能力等,进行了轴压承载力计算。结果表明：各试件达到极限承载能力时,钢板轴力分担比率在25%~32%之间,内置钢板的抗压能力得到发挥;与无拉结钢筋、无栓钉的试件相比,钢板中部设置长栓钉的试件承载力提高23.6%,轴向变形提高22.6%,刚度退化减缓17.42%,钢板与混凝土协同工作性能好;采用强度叠加理论进行内置钢板-混凝土组合剪力墙轴压承载力计算,试验结果与计算值吻合良好。     

胶合木植板连接黏结锚固性能试验研究

为研究胶合木植板连接的黏结锚固性能,对27个胶合木植板连接试件进行了单调加载对拉试验,变化参数包括钢板表面处理方式、钢板锚固长度、钢板宽度、胶层厚度及钢板端部传力构造。结果表明:对钢板进行砂纸打磨或化学刻蚀可大幅度提高黏结锚固强度,分别可达28%,51%;承载力随钢板锚固长度及宽度一定限度内的增加而增长,但锚固长度或钢板宽度增至一定水平后承载力趋于平缓不再增长;胶层厚度对承载力性能影响不大;当植板端部由带衬板的单排大直径钢销传力改为相近长度的单排焊缝传力,其承载力降低近20%。     

装配式震损可更换组合柱抗震性能试验研究

为达到震后快速修复和建筑功能快速恢复的目的,针对装配式RCS混合结构在强烈地震作用下底层柱脚容易出现严重塑性损坏的特点,提出一种由下部可更换消能柱脚和上部RC柱组成的新型性能可恢复装配式组合柱。通过8个新型组合柱的低周往复加载试验,重点研究可更换钢板面积、轴压比和填充块材料对组合柱抗震性能和可更换性能的影响。研究表明：新型组合柱损伤主要集中于柱下部的可更换部件,上部不可更换段基本保持弹性状态,实现了预期的破坏模式;在经历1/50位移幅值后进行损伤部件更换,更换后组合柱的承载能力和变形能力与更换前基本相同,实现了新型组合柱震后的快速修复和性能可恢复;减小可更换钢板截面面积,试件承载力相应减小;试件的承载力和耗能能力随轴压比增加而增加。研究成果可为可恢复性能装配式RCS结构抗震设计提供依据,促进新型装配式结构的推广应用。     

震损可更换组合柱抗震性能试验研究

为适应现代建筑工业化和震后结构性能快速恢复的需要，提出了一种适用于钢筋混凝土（RC）装配结构的震损可更换组合柱。进行了8个足尺可更换组合柱试件的低周往复荷载试验，研究了可替换构造和轴压比等因素对试件抗震性能的影响。研究表明：按照“强柱弱消能件”原则设计的所有试件，塑性变形均集中于可更换消能部件上，在经历了3次1/50位移角幅值作用后，仍可实现试件的损伤部件原位替换；最大位移角不超过1/50时，替换前后试件的抗震性能无明显差异，说明两种可替换构造均可实现试件的震损后性能恢复；所有试件均具有良好的延性和滞回耗能性能。采用加强型消能件构造的试件耗能性能最好；试件设计轴压比从0.3提高到0.5，其承载力和耗能能力均有显著提高，同时延性没有明显降低；核心方钢管锚固于地梁的可替换构造B与核心方钢管未锚固于地梁的构造A相比具有更高的承载能力，同时损伤部件的替换也更容易实现，但对连接螺栓的强度要求也更高。     

Seismic performance of steel structures with slit dampers

During the Northridge and Kobe Earthquakes, many steel moment resisting frames suffered damage at the beam-to-column connections. In order to solve this problem, an innovative structural system with slit dampers was developed in this study, which could not only provide good seismic performance but could also be easily repaired after a heavy earthquake. In the proposed structural system, a mechanical joint is adopted that is equipped with a metallic damper as the beam-to-column connection. The main feature of this system is that plastic deformation is limited to the slit dampers at the bottom flange. The seismic performance of the proposed connection was verified through cyclic tests of three full-scale steel structures that had slit dampers and of one specimen that had a conventional welded moment resisting frame. Test results indicated that the proposed connection showed an excellent hysteretic behavior. In addition, the energy dissipation and plastic deformation in this system were concentrated only at the slit dampers, while the inelastic behavior of the beams and columns is prevented through appropriate capacity design.     

T形芯板摩擦阻尼器抗震性能分析

采用ANSYS软件对天津某一安装T形芯板摩擦阻尼器的钢框架结构进行抗震研究,分析了在天津波多遇和罕遇地震作用下不同阻尼器布局对该结构的抗震性能.分析结果表明,安装T形芯板摩擦阻尼器能显著提高结构的抗震能力,同时发现T形芯板摩擦阻尼器在地震下不会对框架边柱产生不利影响,能减小框架柱的轴力,可提高框架的安全性.     

轻钢桁架柱轴压性能试验研究

通过10根轻钢桁架柱的轴压试验,研究了不同长细比和扣板间距等参数对轻钢桁架柱轴压承载受力性能的影响。结果表明:在轴向压力作用下,轻钢桁架柱主要发生弯曲屈曲破坏,且在没有任何侧向约束条件下双管柱不适于承受竖向荷载;轻钢桁架柱的承载力随着长细比的增加而显著下降;扣板间距对轻钢桁架柱的承载力影响不大,但要符合分肢长细比的要求;轻钢桁架柱可视为缀板式格构柱,双管柱按照实腹式轴心压杆的方法计算承载力,四管柱采用换算长细比的方法计算其绕虚轴弯曲屈曲破坏的极限承载力。     

竖向波形钢板-混凝土组合剪力墙的抗震韧性试验研究

为了克服传统剪力墙的不利受损形态,提升剪力墙的抗震韧性,设计了方钢管混凝土作为边缘约束构件的竖向波形钢板-混凝土组合剪力墙CPCSW,并进行了拟静力试验,在罕遇地震作用下剪力墙层间位移角达到弹塑性层间位移角规范限值时,该剪力墙满足相关规范的抗震要求且克服了剪力墙墙身剪切开裂及墙趾压溃的震害,但边缘约束构件下部拉应力较大...     

非对称配钢钢骨混凝土柱抗震性能试验研究

为研究非对称配钢钢骨混凝土柱的抗震性能,进行了12个T形配钢、12个L形配钢的钢骨混凝土柱试件在低周往复荷载作用下的试验研究,试验参数为剪跨比、轴压比、体积配箍率以及是否配置拉结筋,对受力过程、破坏形态、滞回特性、骨架曲线、延性、耗能能力等进行了分析比较。结果表明,在恒定轴向荷载和水平低周往复荷载共同作用下,非对称配钢钢骨混凝土柱表现出较好的受力性能,破坏形态主要有弯曲破坏、剪切黏结破坏、剪切斜压破坏、剪切复合型破坏4种,各试件表现出较明显的正负滞回环不对称现象。剪跨比对破坏形态有较大影响,剪切复合型破坏主要发生在配有严重不对称的L形配钢的试件中;各试件的延性性能均随轴压比的增大而降低,在L形配钢试件中更为明显;增大配箍率对T形配钢试件的延性和承载力均有明显的提高,并能改善试件屈服后的耗能能力,有效改善混凝土的脆性性质,但对于剪跨比较小的L形配钢试件受力性能的改善并不明显;配置拉结筋能够提高各试件的承载能力,改善加载后期试件的承载力衰减和刚度退化,并明显增强了L形配钢试件的变形能力。     

高延性混凝土加固框架柱抗震性能试验研究及其#br# 轴压比限值分析

混凝土框架柱的轴压比较高时,在水平地震荷载作用下通常发生小偏心受压破坏。为改变高轴压比下混凝土柱的破坏形态并提高其抗震性能,提出采用高延性混凝土（HDC）围套加固混凝土柱。设计6个RC柱,其中4个采用HDC或钢筋网高性能复合砂浆加固。通过低周期反复荷载试验,研究加固层形式和轴压比对试件破坏形态、滞回性能、承载力、变形能力、耗能能力和刚度退化的影响。试验结果表明：采用HDC围套加固可使试件的破坏形态由小偏心受压破坏转变为大偏心受压破坏,试件达到极限位移时仍维持稳定的竖向承载力;通过HDC围套加固后,试件的承载力,延性和耗能能力均得到明显提高,刚度退化速率减缓。采用HDC围套加固,可增加柱截面受压区面积,提高柱截面的相对受压区高度,使加固柱的轴压比限值明显提高,同时柱截面仍具有良好的变形能力。     

Seismic behavior and moment strength of tubed steel reinforced-concrete (SRC) beam-columns

The seismic behavior of tubed SRC beam-columns has been investigated by testing six specimens subjected to combined constant axial compression and lateral cyclic load. Two circular tubed SRC columns (CTSRC) and two square tubed SRC (STSRC) columns as well as two common SRC columns as comparison were tested in this paper. Different axial load ratio (n₀ = 0.3 and 0.5) have been adopted for the constant axial load. The test results indicated that the flexural strength of a CTSRC column was much higher than that of a common SRC column with the same steel ratio and axial compressive load, whereas there was little difference on the flexural strength of a STSRC columns and a common SRC column. The ductility, plastic deformation capacity and energy dissipation capacity of CTSRC and STSRC columns were much higher than those of common SRC columns with the same steel ratio and axial compressive load. The flexural strength increased as the axial load ratio increased for CTSRC and STSRC columns, while an opposite trend was observed for the plastic deformation capacity. The flexural strength and plastic deformation capacity of CTSRC columns were clearly higher than that of the STSRC beam-columns with the same steel ratio and axial load ratio. A modified EC4 code method has been proposed for the calculation of the moment strength for tubed SRC columns.     

往复荷载作用下配置摩擦型阻尼器钢木混合剪力墙抗侧力性能研究

随着我国土木工程行业由建造向运维逐渐转型，工程结构服役安全保障需求陡增，提质增效的结构智能诊断方法成为研究热点。结构服役性态指标是表征工程结构安全水平的要素，是工程结构诊断养护技术体系以及结构健康监测研究的基础，判断结构服役性态的敏感指标并进一步实现指标的智能识别是工程结构诊断智能化的首要任务。为此，围绕工程结构运维公共建筑、地铁隧道、公路桥梁、公路路面等多个场景中的敏感服役指标的智能识别开展综述研究；梳理关键敏感指标，进一步对指标的智能化识别方法进行归纳总结。结果表明，以深度学习为代表的新一代人工智能技术有效推动了结构服役敏感指标的感知识别研究与应用，其中数字图像方法与深度学习算法在工程结构变形、表面病害智能识别中取得了良好的效果，展现了全面的应用优势。