钢框架内填再生混凝土墙结构等效模型分析

为得到钢框架内填再生混凝土墙结构的简化分析模型,对其在水平荷载作用下的受力性能进行分析,在明确内填墙板传力特点及裂缝分布的基础上,将钢框架内填再生混凝土墙结构等效为斜向板带模型,并采用有限元方法对整体模型及不同板带数量的斜向板带模型进行了分析。结果表明:有限元整体模型的初始刚度及极限承载力均略高于试验模型,峰值荷载之后承载力下降较小;当板带数=4~6时,斜向板带模型在加载后期承载力无下降;当板带数=7~9时,在加载后期承载力有大幅度下降,极限承载力均略高于试验模型,荷载位移曲线与试验曲线吻合较好;通过对不同高跨比、内填墙板厚度及混凝土强度的参数扩展分析,确定了钢框架内填再生混凝土墙结构斜向板带模型板带数的合理取值为≥7,且随着结构高跨比的减小、内填墙板厚度的增加和再生混凝土强度的提高而适当增加。     

钢板剪力墙结构抗震加固后性能试验研究

为研究钢框架-钢板剪力墙抗震加固的必要性及可行性,对2个缩尺比例为1∶3的非加劲钢板剪力墙进行了两阶段低周往复加载试验,研究了地震中受损钢板墙结构的抗震性能,探索了密肋网格修复薄钢板墙的方法.该方法安装方便,可在震后快速施工.由于震后内填板会产生平面内、外错动,故建议在钢板内预留大螺栓孔,并采用长螺栓,以方便安装.试验结果表明,受损钢板墙在二次地震作用下承载力稳定性较差,初始刚度下降约46%,框架承担了较大荷载,破坏模式与纯框架类似.采用密肋网格可以有效抑制墙板变形,修复后内填板可以承担较大荷载.修复后试件延性提高约17.6%,承载力提高约14.4%,可以达到原结构的设计强度.     

螺栓连接预制装配剪力墙抗震性能试验

为了进一步提高装配剪力墙施工效率和结构整体性,提出一种螺栓连接全装配剪力墙及两端边缘构件现浇的半预制装配剪力墙。分别制作了采用螺栓通长连接的全装配一字RC剪力墙、部分采用螺栓连接的半装配剪力墙与现浇剪力墙,进行了低周往复加载拟静力试验,研究并揭示了新型预制剪力墙的工作机理,比较了三类剪力墙性能特点与抗震性能指标的差异。研究结果表明,全装配墙和半装配墙拥有良好的抗震性能,耗能能力全装配墙强于半装配墙强于现浇墙。由于连接钢框的强化作用,全装配墙和半装配墙的延性指标和刚度退化指标略优于对应现浇结构。两端边缘构件现浇可以有效限制加载后期全装配剪力墙连接钢框间的水平侧向滑移,但对竖向滑移的限制效果有限。这一切表明提出的全/半预制装配剪力墙都具有较好的整体性和抗震性能,半装配剪力墙各方面性能更接近现浇,性价比更高。     

全螺栓连接和焊接连接钢板剪力墙力学性能分析

为了避免焊接造成的残余应力,通过螺栓连接的端板将上下2块钢板连接,形成一种延性和耗能能力更好的全螺栓连接钢板墙.通过有限元建立全螺栓连接和传统焊接连接钢板墙模型,对比两种钢板墙在单向推覆和往复荷载作用下的荷载位移曲线、抗侧承载性能、能量耗散系数、刚度退化和承载力退化等性能.结果表明,在单向推覆作用下全螺栓连接钢板墙的抗侧承载力与传统焊接形式较为接近,但初始刚度比传统形式下降了11%;在往复荷载作用下,全螺栓连接形式表现出更好的整体耗能能力,刚度退化更平缓.该类钢板墙还便于生产和安装,在今后的工程应用中值得广泛的推广和应用.     

木结构钢填板预应力套管螺栓连接试验

针对木结构螺栓连接初始刚度低的问题,提出了一种新的连接形式——钢填板预应力套管螺栓连接.在这种连接形式中,张拉后的螺杆使放置于木孔内且紧贴木孔壁的套管顶紧钢填板;在节点受力初期,主要利用钢填板与套管间的摩擦力抵抗钢填板相对于木槽的滑移.为研究连接性能,对单个新连接节点以及普通螺栓连接节点进行了抗拉试验,试验结果表明,新连接节点具有较好的承载力和刚度;在控制节点受力的情况下,节点延性也较合理.另外,考虑到《木结构设计规范》GB5005-2003对销轴类连接节点顺纹端距的严格要求,又对一组端距小于规范要求的单个新连接节点进行了顺纹抗拉试验,试验结果表明,小端距的新连接节点承载力和刚度仍优于普通螺栓连接节点;同样,在控制节点受力的情况下,节点延性也较合理.     

水平缝螺栓连接的全装配式复合墙体 受力性能试验研究

提出一种用于全装配式复合墙体水平接缝的干式连接方法,通过预埋钢件、L形钢连接件和高强螺栓来连接预制墙体和上、下层结构.为研究采用此种干式连接方式绿色装配式复合墙体的抗震性能和连接件的受力性能,以钢连接件厚度和高强螺栓规格(直径和预拉力)为关键参数,设计5榀墙体试件进行单调加载试验,对试件的破坏模式、水平荷载-位移曲线、特征值点、抗震性能指标、连接件的应变、连接件与墙板的相对滑移进行研究.研究结果表明:水平缝采用螺栓连接的试件变形能力较强,极限位移角达1/25时仍具有较高的承载力;增加钢连接件厚度可提升试件的承载力和初始刚度,但高强螺栓规格对试件承载力和刚度无明显影响.     

钢框架内填正交胶合木剪力墙结构的抗震性能

为了研究用粘钢节点连接的钢框架内填正交胶合木(CLT)剪力墙体系在地震荷载作用下的抗震性能,本文对一榀纯钢框架和一榀钢框架内填CLT剪力墙的缩尺构件分别开展低周反复荷载试验,探明两种结构的破坏形态和破坏机制,并对试验现象、抗侧承载力、抗侧刚度和耗能性能等进行全面分析。试验结果表明:通过采用CLT墙体与钢框架在角部连接的方式,钢框架和CLT剪力墙实现了协同工作,整个混合结构的受力也更加合理,同时也具有良好的延性;此外,相比于纯钢框架,钢框架内填CLT剪力墙结构抗侧刚度更高,其抗侧承载力和耗能能力也有很大提高。     

钢筋混凝土深梁填充钢框架抗震性能试验

为了使钢结构初始刚度能够在一定范围内渐变,且增加的构件安装或拆卸方便,设计一种新型的抗震加固结构体系即钢筋混凝土深梁.通过1个纯钢框架和2个缩尺混凝土深梁填充钢框架的水平低周反复荷载试验,得到内填混凝土深梁钢框架结构的滞回曲线.在试验的基础上,分析深梁对纯钢框架的承载能力、延性、滞回特性和耗能能力的影响.结果表明:内填深梁大幅度提高了钢框架的初始刚度和承载能力;试件的滞回曲线饱满且骨架曲线有明显的塑性流动阶段;钢框架的延性和耗能能力都得到增强,证明内填深梁钢框架结构抗震性能良好,因此,混凝土深梁可作为结构抗震设防的第一道防线,钢框架作为第二道防线.     

竖向荷载下分布式连接全装配RC楼盖横板向受力性能试验研究

为研究分布式连接全装配RC楼盖(DCPCD)横板向受力性能,进行了6个足尺DCPCD试件和2个现浇试件在竖向均布荷载下的静载试验,分析了试件的破坏模式、挠曲变形和应变发展规律.结果表明,DCPCD板缝连接件传力性能良好,试件弯曲刚度小于现浇试件,没有明显的塑性工作阶段,且较早进入弹塑性.DCPCD横板向挠曲变形以板缝变形和预制板转动为主,横板向变形曲线由多段直线在板缝位置处连接而成.DCPCD的板缝构造对楼盖横板向传力效果和弯曲刚度有较大影响,建议采用宽板预制方案和奇数板楼盖布置方法.然后,基于共轭法理论,提出了DCPCD弹性阶段横板向弯曲刚度计算方法,理论计算值与试验结果吻合良好,说明该方法可为四边支承条件下DCPCD的竖向承载力与变形计算提供依据.     

足尺柱承重模块化钢框架稳定承载力试验研究

为研究竖向荷载作用下柱承重模块化钢框架的受力性能、破坏机理及模块间节点对结构整体受力性能的影响,进行了模块间节点静力受弯试验与足尺2层单跨模块化钢框架竖向静力加载试验,分别得到模块间节点的刚度属性及模块化钢框架的整体稳定承载力与破坏模式。最后,考察了模块间节点对模块化钢框架结构整体性能的影响,并验证了结构稳定承载力理论计算模型与数值分析模型。结果表明：模块间节点的半刚性属性对模块化钢框架的稳定承载力影响较大,设计时应加以考虑;竖向荷载作用下模块化钢框架破坏模式为上下层模块角柱整体失稳;子结构模型能够较好地计算柱承重模块化钢框架的整体稳定承载力。     

填充墙钢筋混凝土框架结构简化分析模型及抗震性能系数研究

对结构进行动力和静力分析时,构件单元和模型的准确性将直接影响到分析结果。为在建立填充墙钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)框架简化模型时选择合适的单轴材料与简化模型,使用OpenSees基于三种单轴材料与四种填充墙简化模型结合填充墙RC框架试验对模型的准确性与适用性进行了对比分析。根据对比结果建立填充墙RC框架结构模型,采用Pushover方法对结构进行了整体抗震性能系数的分析。结果表明：Hysteretic材料可以准确地模拟滞回曲线的形状及峰值承载力;单撑杆模型对填充墙的峰值承载力、割线刚度、残余变形模拟较准确;五撑杆模型对对填充墙的峰值承载力与初始刚度模拟较准确;满布布置的填充墙可增大RC框架结构的整体抗震性能系数,底层不布置填充墙会明显导致结构整体抗震性能系数的降低。因此,仅研究填充墙平面内问题时选用单撑杆模型即可,在设计时要考虑填充墙的布置,避免出现底部薄弱层而影响整个结构安全。     

带节能砌体填充墙的RC框架抗震试验研究

为了研究带节能砌体填充墙的RC框架抗震性能,本试验设计了两个两层单跨的RC框架结构模型,分别为带填充墙的RC框架和不带填充墙的空框架,并对其进行了拟静力试验.对带填充墙的RC框架的裂缝开展进行了描述,研究了试件的滞回特性、骨架曲线、刚度退化和强度退化,并和空框架进行了对比分析.分析结果表明:填充墙能够提高框架的承载能力和抗侧刚度,但是相应地降低了框架结构的延性;填充墙的存在使得框架结构的强度和刚度退化加快,然而,带填充墙框架的极限刚度仍然较大,表现出较强的抗倒塌能力.     

阻尼填充墙高性能砂浆阻尼层性能试验研究

设计了一种用于阻尼填充墙的高阻尼砂浆层阻尼层,并对其进行拟静力试验,研究其力学性能.结果表明:与一般砂浆层相比,高阻尼砂浆阻尼层具有更大的耗能与变形能力.当聚灰比在0.38~0.53的范围内,随着聚合物含量的增加,高阻尼砂浆阻尼层的耗能能力和变形能力都有明显的增加,超出了这个范围,提高聚合物含量的效果不大.采用苯丙乳液和丁苯乳液共混且聚灰比为0.45的高阻尼砂浆作阻尼层能取得最大的耗能与变形能力.增大高阻尼砂浆阻尼层的厚度可以提高其水平变形能力,可以较好延缓上部砌体单元与阻尼层之间的滑移,提高阻尼层的耗能能力,但是极限承载力会随着厚度的增加而降低,阻尼层的厚度取为9mm较适宜.     

基于OPENSEEs的螺栓连接预制装配剪力墙简化建模方法

为解决当前螺栓连接装配剪力墙仿真分析依赖实体单元建模造成的求解效率低下问题,本文基于分层壳单元和OPENSEEs中的CoupledZeroLength零长单元提出了螺栓连接预制装配剪力墙结构的简化建模方案,建立了拟静力抗震性能分析数值模型,并通过试验滞回曲线和骨架曲线验证了建模方法的有效性。结果表明该建模方案得到六片剪力墙的屈服荷载和峰值荷载与试验结果误差均在10%以内,滞回曲线的捏拢效应、刚度退化、强度退化特性均和试验吻合良好,剪力墙底部的外侧竖向钢筋应变以及连接钢框的水平和竖向滑移的仿真与试验对比,证实了CoupledZeroLength零长单元可以有效模拟螺栓滑移。这一切表明,简化建模案适用于不同剪跨比下的全装配和半装配预制装配剪力墙的弹塑性分析,可以为进一步研究螺栓连接装配剪力墙在超/高层结构的弹塑性分析提供参考。     

HPFL加固预制空心板的数值模拟与试验研究

对HPFL加固预制混凝土空心板抗弯性能和抗剪性能进行了试验研究,以此为基础利用ANSYS有限元计算软件对HPFL加固预制空心板进行了数值模拟.与试验结果进行比较分析,研究加固构件的抗弯性能和抗剪性能.通过有限元建模进一步研究了HPFL加固层砂浆强度、HPFL加固层钢筋网尺寸、HPFL加固条带宽度和预制空心板板体拼装方向等因素对HPFL加固预制空心板抗剪性能的影响.结果表明,有限元计算结果与试验结果基本一致,用HPFL加固预制空心板是一种提高预制空心板抗弯性能和抗剪性能的有效加固方法.HPFL加固层砂浆强度和HPFL加固条带宽度对预制空心板抗剪性能影响最大,随着HPFL加固层砂浆强度提高和HPFL加固条带宽度增大,预制空心板抗剪极限承载力显著提高;HPFL加固层钢筋网尺寸对预制空心板抗剪性能影响不明显;HPFL能同时提高预制空心板平面内横、竖两个方向的抗剪极限承载力.     

框架填充墙平面内荷载作用下结构非线性分析

为了更好地了解在水平内荷载作用下填充墙对框架结构抗震性能的影响,利用ANSYS有限元软件对其进行平面内荷载作用下非线性分析,分别建立纯框架和框架填充墙结构模型,计算了填充墙在平面内单调递增荷载作用下的承载力、刚度、位移、延性等参数的变化特征。计算结果表明,与框架有效连接的填充墙在平面内荷载作用下对主体结构产生有利影响,其承载力、刚度、延性比纯框架模型都有明显的增大。还研究了填充墙在水平低周反复荷载作用下对框架抗震性能的影响,并得到了相应的滞回曲线。     

外叶墙为非承重墙夹芯墙的抗震性能研究

对4片高度相同、高宽比和竖向压应力不同的夹芯墙进行了水平低周反复加载试验,研究了这种墙体构件的抗震性能.根据实际受力特点,试验中水平荷载与竖向荷载都加载于试件内叶墙的形心.观测了该墙体受力-变形-损伤-裂缝-屈服-破坏的全过程;分析了该墙体的破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、位移延性、承载力、拉接筋受力性能和内、外叶墙协同工作能力等.研究结果表明:由于拉接筋的作用,内、外叶墙协同工作性能良好,外叶墙在试验过程中破坏轻微;试验过程中出现剪切滑移和"捏缩效应";内叶墙在高宽比较小时,呈现明显的剪切破坏,在高宽比较大时,呈现出弯剪破坏;试件的承载力随着轴压比的提高而增加.采用规范(GB 50003-2001)中配筋砌体抗剪承载力平均值计算公式进行计算,结果较试验值小.     

双面叠合剪力墙水平连接节点承载力分析

通过双面叠合剪力墙水平连接节点在循环剪切荷载作用下的试验,对界面连接钢筋的应变随剪切荷载的变化规律进行了分析。结果表明,双面叠合剪力墙水平连接节点界面连接钢筋的应变变化规律和现浇节点相同位置处的界面连接钢筋应变变化规律一致。根据剪切-摩擦理论对双面叠合剪力墙水平连接节点的抗剪机理进行分析,确定水平连接节点的抗剪承载力由界面混凝土黏结力、界面摩擦力和界面钢筋的销栓力组成,基于剪切-摩擦理论建立了双面叠合剪力墙水平连接节点的抗剪承载力计算公式。     

新型RC网格式框架结构墙体试验研究

为研究新型RC网格式框架结构承载力、滞回曲线、骨架曲线、延性、刚度和耗能能力等受力性能,进行了3榀1/5缩尺墙体模型在低周反复水平荷载作用下的试验.试验结果表明:新型RC网格式框架结构表现出框架结构的受力特性,试件各层均出现反弯点,为剪切型破坏;滞回曲线饱满,有较强的耗能能力;延性比常规框架好;试件屈服后,刚度退化较快,临近破坏时,刚度退化缓慢.考虑材料、几何和接触非线性,运用有限元软件AN-SYS对相同条件下填充磷石膏的网格式框架结构墙体进行计算,有限元计算屈服时墙体顶点最大水平位移比试验大约5.8%,与试验结果吻合较好.新型RC网格式框架结构是介于框架结构和密肋网格式剪力墙结构受力性能之间的一种结构形式,适用于建造高层住宅及办公建筑等.