仿古建筑方钢管混凝土柱-钢筋混凝土圆柱连接抗震性能试验研究

通过4个仿古建筑方钢管混凝土柱(CFST)与钢筋混凝土圆柱(RC)连接的低周反复加载试验,观察了试件在不同轴压比下的破坏形态,分析了试件的滞回曲线、骨架曲线、变形能力、耗能能力、刚度退化及承载力衰减等。试验结果表明:CFST-RC柱连接的破坏形态以弯曲破坏为主,且有一定的剪切破坏特征,CFST柱及RC柱根部均形成塑性铰,RC柱中、上部出现较为明显的剪切斜裂缝;滞回曲线较为饱满,刚度退化及承载力衰减较慢,破坏时试件的位移延性系数介于4.42~5.54之间,等效黏滞阻尼系数介于0.233~0.311之间,具有良好的变形及耗能性能。在试验设计的轴压比范围内,增大轴压比,试件的峰值荷载和延性提高;当轴压比相同时,随长细比增大,试件的峰值荷载和延性降低。     

锈蚀低矮钢筋混凝土剪力墙抗震性能试验研究

模拟近海大气环境对5榀不同设计参数的低矮RC剪力墙试件进行加速锈蚀试验,达到预期锈蚀目标后,对锈蚀试件进行拟静力试验,旨在研究不同水平分布筋间距和不同暗柱纵筋直径对锈蚀低矮RC剪力墙承载力、变形能力及剪切滞回特性等抗震性能的影响。结果表明:沿暗柱纵筋的锈胀裂缝较沿水平分布筋和暗柱箍筋的宽,而水平分布筋和暗柱箍筋的锈蚀率则比暗柱纵筋的大;随着水平分布筋间距的减小,锈蚀试件剪切破坏程度降低,剪切变形减小,而试件承载力、延性和耗能分别有不同程度的提高,其中以延性提高幅度最大;随着暗柱纵筋直径的增大,锈蚀试件受弯能力得到较大提升,剪切破坏程度增加,剪切变形增大,试件承载力、延性和耗能亦分别有不同程度的提高,其中承载力提高最多,延性和耗能提高相对较少。     

锈蚀低矮钢筋混凝土剪力墙抗震性能试验研究

模拟近海大气环境对5榀不同设计参数的低矮RC剪力墙试件进行加速锈蚀试验，达到预期锈蚀目标后，对锈蚀试件进行拟静力试验，旨在研究不同水平分布筋间距和不同暗柱纵筋直径对锈蚀低矮RC剪力墙承载力、变形能力及剪切滞回特性等抗震性能的影响。结果表明:沿暗柱纵筋的锈胀裂缝较沿水平分布筋和暗柱箍筋的宽，而水平分布筋和暗柱箍筋的锈蚀率则比暗柱纵筋的大；随着水平分布筋间距的减小，锈蚀试件剪切破坏程度降低，剪切变形减小，而试件承载力、延性和耗能分别有不同程度的提高，其中以延性提高幅度最大；随着暗柱纵筋直径的增大，锈蚀试件受弯能力得到较大提升，剪切破坏程度增加，剪切变形增大，试件承载力、延性和耗能亦分别有不同程度的提高，其中承载力提高最多，延性和耗能提高相对较少。     

冻融循环作用下钢筋混凝土柱抗震性能试验研究

为研究冻融环境下钢筋混凝土柱的抗震性能，采用人工气候实验室对6根依据GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》所设计的框架柱进行了冻融循环试验，并观察了该冻融循环下材料层面和构件层面的冻融损伤发展过程。通过拟静力加载试验，分析了不同冻融循环次数和轴压比对试件破坏形态、滞回曲线、承载能力、变形能力和耗能能力等的影响。结果表明：随着冻融循环次数的增加，试件均发生以弯曲变形为主的弯剪破坏，承载力和耗能能力均有不同程度的退化，延性呈现先增后降的变化；当冻融循环次数相同时，随着轴压比的增大，试件破坏形态由大偏心受压破坏转为小偏心受压破坏，试件承载力和耗能能力均呈先增大后减小的趋势，延性逐渐减小。     

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。     

酸性大气环境下多龄期钢框架柱抗震性能试验研究

利用气雾腐蚀箱对城市酸性大气环境进行模拟,通过改变锈蚀程度、加载方式、加载循环次数、轴压比,对12榀钢框架柱试件进行低周反复加载试验,考察锈蚀钢框架柱的破坏过程与特征,研究不同锈蚀程度、加载方式、加载循环次数及轴压比对钢框架柱的荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、强度和刚度退化、变形能力、滞回耗能等力学性能的影响。结果表明:锈蚀钢框架柱的破坏形态均为柱底端产生塑性铰的延性破坏,其荷载-位移滞回曲线仍呈现出较为饱满的梭形;框架柱的锈蚀程度越深,其力学性能劣化就越明显;随着轴压比的增大,框架柱的延性和耗能能力有所降低,损伤产生的速率明显加快;加载路径对框架柱的影响主要体现在构件塑性变形的发展及累积效应的产生。研究成果可为建立能够描述锈蚀钢结构构件损伤程度的地震损伤模型以及多龄期钢框架结构的地震易损性研究提供试验支持。     

塑性铰区埋入高阻尼隔震橡胶层厚度的数值模拟分析

钢筋混凝土(RC)桥墩一旦出现塑性铰后,混凝土的破坏主要集中在塑性铰区域,而且塑性铰区混凝土的损伤及破坏程度在较大程度上影响RC桥墩的抗震性能。本文希望通过在RC桥墩塑性铰区域埋入橡胶层来提高其变形能力、增强延性和耗能能力,改善传统RC桥墩的抗震性能。基于橡胶、混凝土和钢筋的本构模型及承载力—变形理论,采用条带法,本文提出了不同轴压比、不同层间位移角所需要橡胶层厚度的计算方法,并编制了计算程序;分析得到了不同轴压比、不同层间位移角的RC柱中所需埋入的橡胶层的最小厚度,为确定RC柱塑性铰区所埋入橡胶层厚度提供参考。     

基于集中塑性铰模型的弯曲破坏锈蚀RC框架柱数值模拟方法

出于近海大气环境下锈蚀RC框架结构抗震性能评估的需要,提出了基于集中塑性铰模型的锈蚀RC框架柱数值模拟方法,并通过对15根锈蚀RC框架柱试验结果进行回归分析,得到了该模拟方法所需的可考虑钢筋锈蚀影响的塑性铰弯曲(弯矩-转角)恢复力模型,进而采用OpenSEES有限元分析软件,建立了弯曲型破坏锈蚀RC框架柱的集中塑性铰模型。通过数值模拟结果与试验结果对比发现：采用该模拟方法得到的各试件的骨架曲线以及试件最终破坏时的累积耗能均与试验结果符合较好,表明所建立的锈蚀RC框架柱集中塑性铰模型能较为准确地反映锈蚀RC框架柱的受力性能和抗震性能,可用于近海大气环境下锈蚀RC框架结构抗震性能评估。     

双轴加载下变轴力大尺寸钢筋混凝土柱抗震性能试验研究

为研究双轴加载与轴力变化对大尺寸钢筋混凝土(RC)柱抗震性能的影响,开展了4根截面尺寸600 mm×600 mm、高度3.6 m的钢筋混凝土柱拟静力试验。水平加载包括沿柱截面主轴方向的单轴加载和沿截面对角线方向的模拟双轴加载,变轴力的竖向加载频率为水平位移加载频率的3倍。针对承载力、位移延性、刚度退化及耗能能力等指标进行了大尺寸RC柱抗震性能分析。结果表明：与水平单轴加载相比,水平双轴加载会增强柱的耗能能力,但是柱刚度退化加快,延性降低;变轴力加载柱和定轴力加载柱的最终破坏形式相同,但是轴力变化对柱的破坏程度有显著影响,高轴压比会抑制柱身裂缝的发展;与定轴力柱相比,变轴力作用下柱顶水平荷载-位移滞回曲线不对称,水平加载对应轴力大的一侧,峰值荷载有所提高,耗能能力增强,但延性下降,刚度退化更快;同时承受双轴加载和变轴力的柱,滞回曲线的“捏拢”现象会更加明显。     

锈蚀钢筋混凝土柱抗震性能试验研究

为研究钢筋锈蚀对钢筋混凝土(RC)柱抗震性能的影响,设计并制作了8根RC柱试件,其中包括1根未锈蚀柱、3根纵筋锈蚀柱和4根箍筋锈蚀柱。采用5%NaCl溶液浸泡试件并通电对钢筋进行锈蚀试验,通电锈蚀完成后,分别对8根试件进行了低周往复循环荷载试验,分析得到了不同锈蚀率下各试件的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、延性及耗能能力等结果。结果表明：与未锈蚀柱相比,随着纵筋与箍筋锈蚀率的增加,滞回曲线的饱满程度均逐渐减小,同时试件的耗能能力、刚度及变形也显著降低,且箍筋锈蚀率的影响更显著。当箍筋锈蚀率达到15.19%时,试件的位移延性系数和平均耗能系数分别降低了19.9%和35.6%。同时,在柱的端部塑性铰区形成剪切破坏面,试件发生脆性破坏。箍筋锈蚀率大于15.19%这一不利影响在抗震设防区域应引起重视。     

人工气候环境下锈蚀RC弯剪破坏框架梁抗震性能试验研究

采用人工气候加速腐蚀方法,对8个剪跨比为2.67的RC框架梁进行拟静力试验,研究不同锈胀裂缝宽度下,箍筋与纵筋锈蚀的弯剪破坏RC框架梁的抗震性能衰减规律。首先,保持框架梁设计参数不变,仅变化钢筋锈蚀程度,其次,保持锈蚀程度不变,仅改塑性铰区箍筋间距,以延性系数、承载力、塑性转角、变形恢复能力、刚度退化和累积滞回耗能等指标为参数,给出了不同锈蚀程度、不同配箍率下RC框架梁的抗震性能退化规律:锈蚀程度相同时,随配箍率的减小,锈蚀框架梁对筋锈蚀程度更加敏感;由于箍筋纵筋均锈蚀,构件抗弯、抗剪承载力均下降,表现为构件极限荷载的降低和屈服平台的变短;以延性系数、软化刚度退化和累积耗能等参数对锈蚀率最为敏感;随锈蚀率增大,破坏模型主要由弯曲破坏为主的弯剪破坏模式转变为延性差、剪切变形明显的脆性破坏模式。     

预应力型钢混凝土梁-钢管混凝土叠合柱框架节点抗震性能试验研究

为研究预应力型钢混凝土梁-钢管混凝土叠合柱框架节点的抗震性能和破坏机理,开展了3个施加预应力及1个未施加预应力型钢混凝土梁-钢管混凝土叠合柱组合框架节点在柱顶水平荷载下的低周往复加载试验,考察了组合框架节点在不同预应力水平和轴压比下的破坏过程及破坏形态,研究了节点的承载力、刚度、延性、耗能能力及变形性能,分析了节点核心区箍筋和钢管、梁端纵筋和型钢翼缘、以及柱端纵筋和钢管的应变变化规律。研究结果表明:预应力节点试件均发生梁端先受弯破坏、核心区后剪切破坏的混合破坏模式,而非预应力节点试件仅发生了梁端弯曲破坏;组合框架节点水平荷载-位移滞回曲线饱满,具有良好的耗能能力和延性;预应力水平的增加能延缓梁受拉区裂缝的产生,并提高了节点试件的水平承载力;轴压比对节点试件水平承载力的影响有限,但会在一定程度上降低节点试件的延性和耗能能力;预应力水平和轴压比的增加均降低了节点核心区的剪切变形。研究结果可为此类新型结构在地震区的推广应用提供技术支撑。     

低周反复荷载作用下钢筋混凝土柱抗震性能尺寸效应试验研究

通过对不同轴压比下截面边长分别为300、500、700mm的钢筋混凝土柱试件进行低周反复加载试验,研究各试件的破坏模式、滞回特性、骨架曲线、延性和耗能能力,分析截面尺寸对受弯承载力、延性、耗能和塑性铰长度的影响。结果表明：钢筋混凝土柱试件的受弯承载力、延性和塑性铰转动能力随截面尺寸的增大而减小,尺寸效应明显,平均耗能系数也随截面尺寸的增大而减小,表现出明显的尺寸效应。在试验基础上,提出考虑反复加载截面尺寸影响系数的钢筋混凝土柱受弯承载力计算式。     

冻融循环下钢筋混凝土框架梁柱中节点抗震性能试验研究

通过6个不同冻融循环次数和轴压比的RC框架中节点梁柱组合体试件的低周反复加载试验,研究冻融循环次数和轴压比变化对节点核心区和梁柱组合体破坏模式、水平承载力、变形及耗能能力等抗震性能指标的影响。结果表明:随着冻融循环次数的增加,混凝土力学性能劣化,贯穿节点的梁端纵筋与混凝土之间的黏结强度显著退化,使得通过"斜压杆机构"与"桁架机构"传入节点核心区的剪力比例发生变化,导致低周反复荷载作用下节点核心区破坏模式发生转变,承载力降低,组合体耗能能力下降,延性稍有增大;当剪压比较大时,轴压比的增大使经冻融循环后的节点承载力降低,延性和耗能能力均出现不同程度的下降;冻融循环次数增加,由节点核心区剪切变形引起的柱顶水平位移在总柱顶水平位移中所占的比例增大。     

锈损H型钢短柱偏心受压试验研究

为研究腐蚀损伤对H型钢压弯构件承载性能的影响,特别是局部屈曲性能,设计了6根不同锈蚀程度的H型钢短柱。首先进行最长达15个月的户外加速腐蚀试验、然后进行板材单调拉伸试验以及短柱的偏心受压试验,最后分析其力学性能参数、破坏模式、极限承载力和变形性能与锈蚀程度的关系。结果表明:随着锈蚀程度的增加,H型钢短柱试件的极限荷载和临界屈曲荷载呈逐渐下降的趋势;锈蚀导致局部屈曲半波长逐渐减小,削弱了试件的塑性变形能力,降低了试件的偏压承载力。     

钢筋混凝土弯曲破坏试验柱的截面尺寸效应研究

为了探讨弯曲破坏框架柱的截面尺寸效应,根据收集的218根钢筋混凝土弯曲破坏试验柱抗震性能的试验结果,首先定量分析和探讨了截面尺寸对钢筋混凝土弯曲破坏试验柱的受弯承载力、屈服、峰值和极限水平承载力、延性、极限位移角、各刚度及塑性转动能力的变化规律,然后在理论分析和在试验结果分析的基础上,推导了考虑截面尺寸效应的钢筋混凝土柱正截面大偏心受压破坏的受弯承载力计算公式。分析表明:轴压比在中高值(0.7～1.0)时,名义屈服剪力和名义极限剪力存在截面尺寸效应;当轴压比大于0.7时,试验柱的试验柱的名义弯矩存在截面尺寸效应;当轴压比在0.7～1.0时,截面尺寸效应对试验柱的延性有降低现象;当轴压比大于1时,截面尺寸效应对试验柱最大刚度与弹性刚度比值和试验柱强化刚度与弹性刚度比值有降低现象;当轴压比大于0.7时,截面尺寸效应对试验柱塑性铰转角有降低现象;轴压比在中高值(0.7～1.0)时,试件的安全储备系数减小,表现出明显的尺寸效应。而矩形截面试验柱当轴压比小于1时,截面尺寸效应对试件安全储备系数有降低现象。最后推导出的钢筋混凝土柱正截面大偏心受压破坏受弯承载力计算规范修正公式符合Bazan尺寸效应理论。     

型钢混凝土L形柱-混凝土梁框架节点滞回性能试验研究

为研究型钢混凝土L形柱-混凝土梁框架节点的滞回性能,以柱截面配钢形式、轴压比、水平加载角度及 有无楼板参与工作为变化参数,进行4个平面和7个空间L形柱-混凝土梁框架节点的拟静力试验;比较分析试件的 破坏形态、滞回曲线、承载能力、刚度退化、耗能能力、位移延性以及层间位移角等抗震性能指标。研究结果表 明：平面节点和空间节点的破坏形态分别为核心区发生剪切破坏和梁端出现塑性铰,带楼板工作的钢筋混凝土梁 柱空间节点出现板的弯曲破坏以及梁底出现塑性铰的破坏模式;配实腹式型钢试件的滞回曲线比配空腹式型钢试 件的饱满;平面节点的承载能力比空间节点的大,但耗能能力、位移延性及抗倒塌能力均不及空间节点;楼板的 存在对节点承载能力的提高和维持刚度的稳定均具有有利作用;轴压比可提高节点的承载力和初始刚度;L形柱 框架节点的层间变形能力大于规范规定的层间位移角限值。通过引入加载角度,提出了型钢混凝土L形柱-梁空间 节点受剪承载力计算模型,其能较好地反映节点核心发生剪切破坏的传力机制。     

受腐蚀钢筋混凝土偏心受压构件低周反复性能的试验研究

为了解地震作用下受腐蚀钢筋混凝土结构的性能,对8组16个腐蚀的钢筋混凝土偏心受压试件进行了低周反复荷载试验,得到试件钢筋不同腐蚀程度时的水平荷载(P)-位移(Δ)滞回曲线,分析了钢筋锈蚀率对试件承载力、刚度、延性、耗能能力等的影响,给出了试件的骨架曲线和刚度衰减曲线。结果表明,试件开裂后的滞回曲线形状基本上呈梭形,同时由于钢筋锈蚀程度的不均匀性,滞回曲线呈现明显的不对称。随钢筋锈蚀率的增大,试件的屈服荷载和极限荷载降低,滞回曲线的丰满程度和滞回环的面积逐渐减小,刚度、延性和耗能能力逐步降低,即当钢筋锈蚀率由8%增到19.8%时,累积耗能由11.5kN·m降低到1.5kN·m,延性系数由6.29降低到3.96。当遭受严重腐蚀时,试件可能由塑性破坏转变为脆性破坏。试验中还发现,试件中箍筋的锈蚀程度比纵筋严重,这与许多实际工程结构的检测结果也很相似。     

FRP-混凝土-钢双壁空心管柱抗震性能试验

为研究FRP-混凝土-钢双壁空心管柱的抗震性能,完成了9根双壁空心管柱试件和4根混凝土-钢空心管柱对比试件在定轴力和往复水平力作用下的试验.双壁空心管柱试件有3种破坏形态:内层钢管受拉屈服,混凝土压坏;内层钢管未受拉屈服,混凝土压坏或塑性铰区FRP管出现多条树脂受压剪切裂缝;塑性铰区FRP管压屈.试验过程中,发现:增大纤维特征值,试件的变形能力增大;加大轴压比,承载能力有所提高,但变形能力下降;空心率为0.6和0.74时,其承载能力和变形能力分别相差不大;FRP管的纤维缠绕角度为80°时,轴压力加载方式对试件承载能力和变形能力的影响不大;纤维缠绕角度为60°时,轴压力加载方式对试件的承载能力影响不大,但对变形能力有所影响.结果表明,由于FRP的约束作用,双壁空心管柱试件的承载能力大于混凝土一钢空心管柱试件,变形能力和耗能能力显著大于对比试件.     

塑性铰区采用纤维增强混凝土柱抗震性能试验研究

为了提高钢筋混凝土柱的抗震性能,考虑在其潜在的塑性铰区采用纤维增强混凝土(FRC)代替普通混凝土。设计6个剪跨比为3、柱内箍筋配置较少的钢筋混凝土柱试件,其中5个试件的潜在塑性铰区采用了FRC,另外1个试件的潜在塑性铰区未采用FRC,并对其进行拟静力试验。通过改变FRC区高度和强度以及柱轴压比,观测试件在低周反复水平荷载作用下的裂缝开展和破坏过程,研究其滞回特性、变形能力及耗能能力。结果表明,与普通钢筋混凝土柱相比,塑性铰区采用FRC且柱内箍筋配置较少的柱,其破坏形态为纵向受力钢筋屈服后的剪切破坏,具有较好的变形能力和损伤容限;在材料强度、柱轴压比不变时,FRC区高度增加1倍,位移延性系数、极限位移角分别提高45%和21%,耗能能力提高81%;局部使用FRC可以减少约束箍筋和抗剪箍筋用量。