装配式轻钢框架-钢丝网架珍珠岩复合墙板结构振动台试验

为发展高效抗震、绿色节能、施工便捷的装配式村镇住宅建筑,提出了一种适于村镇低层住宅的低能耗装配式轻钢框架-钢丝网架珍珠岩复合墙板结构,轻钢框架由方钢管混凝土柱、H型钢梁、双L形带斜向加劲肋梁柱节点及预制混凝土楼板构成,钢丝网架珍珠岩复合墙板由钢丝网砂浆内外叶复合珍珠岩板夹心聚苯板构成,钢丝网架珍珠岩复合墙板单元包裹咬合轻钢框架,墙板单元间采用企口连接。进行了两层轻钢框架-钢丝网架珍珠岩复合墙板足尺结构的振动台试验,激振包括白噪声在内的57个工况,各工况的地震动峰值加速度PGA在0.07g～1.50g,分析结构的破坏过程、刚度退化、位移、应变等动力响应。结果表明：轻钢框架与钢丝网架珍珠岩复合墙板共同工作性能良好,钢丝网架珍珠岩复合墙板对结构刚度有显著的贡献;随地震峰值加速度的增大,结构自振频率降低,阻尼比增大;在8度设防地震作用下结构最大层间位移角为1/361,基本处于弹性状态;8度罕遇地震作用下,结构没有明显的破坏;在极罕遇地震作用下,外墙板损伤明显,轻钢框架损伤较轻;钢丝网架珍珠岩复合墙板与轻钢框架包裹咬合式柔性连接,具有滑移摩擦消能减震的作用。该结构体系在村镇低层住宅建筑中有广阔的应用前景。     

轻钢住宅结构体系的动力特性研究

通过轻钢结构的动力特性的研究,为今后轻钢住宅的结构设计提供参考。运用AN-SYS有限元计算软件对多层（6层）和小高层（10层）国家标准AAA级住宅进行建模分析,在模型设计中分别采用纯框架结构、框架-支撑结构和框架-核心筒结构,通过模态分析、8度区多遇地震下的反应谱分析和8度区多遇、罕遇地震下的时程分析,得到三种结构体系的自振周期、各层质心位移、层间位移角、多遇和罕遇地震下节点位移时程曲线,经过比较分析,总结三种结构形式的动力特性。分析结果表明,纯框架结构适用于低多层和中低烈度的轻钢住宅。     

装配式钢框架-带肋薄墙板结构振动台试验

为研究装配式钢框架–带肋薄墙板结构的抗震性能,设计制作了一个两层两跨的足尺房屋模型,并对其展开了12个工况组的振动台试验. 试验选用El Centro波、Taft波和人工波,地震动加速度峰值（peak ground acceleration, PGA）从0.07 g逐级增长至1.2 g.研究了模型在各工况下的破坏特征、动力特性和地震响应. 结果表明:8度基本地震动时模型处于弹性阶段,8度罕遇地震动时模型损伤集中于装配式薄墙板,而钢框架应变较低. 随着PGA增大,薄墙板作为结构的第一道抗震防线逐渐开裂变形,使得结构刚度逐渐退化,而钢框架损伤轻微. 最终PGA达到1.2 g时模型X向、Y向抗侧刚度分别下降37.8%和33.6%. 试验过程结构阻尼比介于4.29%～7.19%,呈逐渐增长的趋势;各楼层加速度放大系数介于0.93～2.46,低于传统刚性结构. 模型在8度多遇、罕遇地震动时的最大层间位移角分别为1/868和1/220,满足规范限值要求;在9度极罕遇地震动时最大层间位移角达到1/71而模型未倒塌,表明结构具有良好的抗震性能,可在高设防烈度地区应用.     

某幼儿园基础隔震结构抗震性能分析

对某地下室柱顶基础隔震的4层框架结构幼儿园,应用有限元软件ETABS建模进行时程分析,分析超烈度地震作用下整体结构的抗震性能并重点讨论下部独立悬臂柱的抗震设计。结果表明:设防烈度7度(0.15g)多遇地震作用下,层间剪力减震效果显著;7度(0.15g)罕遇地震作用下,上部结构基本处于弹性,独立柱位移角极小;超烈度8度(0.20g)罕遇地震作用下,独立柱位移角仍然极小,楼层加速度减震效果显著,人体舒适度大为提高,隔震层仍然具有足够的稳定性和安全性,表明隔震设计显著提高了结构安全性。建议工程应用中类似隔震建筑在不影响地下室的使用功能条件下,加大独立柱刚度并优先选择较大直径的隔震支座。     

SRC框架结构变形能力抗震可靠度分析

分析了SRC框架结构基于变形能力的抗震可靠度,分别阐述了多遇地震作用下结构弹性层间位移限值和罕遇地震作用下结构弹塑性层间位移限值的计算方法,基于M ATLAB编程得出结构弹性层间位移、结构弹性层间位移限值、结构弹塑性层间位移和结构弹塑性层间位移限值的概率分布类型及统计特性。结合实例,讨论了SRC框架结构变形能力抗震可靠度指标与结构强度设计和结构延性设计的关系。另外,推导了SRC框架柱截面抗剪刚度和截面抗弯刚度的计算公式,采用刚度折减系数简便地实现了弹塑性层间剪切刚度的计算。最后,指出“强剪强弯”的概念设计对提高SRC框架柱极限变形能力十分重要。     

装配式轻钢框架-轻钢桁架结构振动台试验研究

为研究装配式轻钢框架-轻钢桁架结构的抗震性能及桁架式"L"形柱的震坏机理,进行了一座两层房屋的足尺模型振动台试验.对模型进行42个工况的地震波输入,运用模态分析理论识别了模型结构的动力特性,分析了加速度响应、位移响应和应变响应的变化规律.研究表明:在地震波加速度峰值从0.07g逐渐增大到0.9g的过程中,结构自振频率逐步下降;加速度放大系数逐渐降低;最大层间位移出现在首层,在8度基本地震动和8度罕遇地震动时的最大层间位移角分别为1/268和1/164,低于多层钢结构的弹性层间位移角限值和弹塑性层间位移角限值;结构能满足"两阶段、三水准"的抗震设防要求.模型中的桁架式"L"形柱在8度基本地震动时处于弹性状态,在8度罕遇地震动时有部分桁架节点处焊缝开裂并进入塑性状态,在9度罕遇地震动时结构塑性变形加大但仍有一定安全储备,在9度极罕遇地震动时刚度严重退化.结构在经历了渐进的塑性变形过程后,仍保持一定的承载能力,具有较好的延性,可在高设防烈度地区应用.     

大底盘框架结构的减震性能分析

将层间隔震和消能减震技术混合运用在大底盘框架结构中,利用结构有限元分析软件SAP2000对某10层大底盘单塔框架结构进行实例分析,分别建立结构的层间隔震模型和混合减震模型以及通常情况下的抗震结构模型,并分别进行在罕遇地震作用下的动力时程分析。通过层间位移、楼层剪力和楼层相对加速度的对比,不仅可以详细了解混合减震结构的减震性能,还可了解到一些非常有益的结论。     

钢筋混凝土框架多罕遇地震作用变形验算的合并

根据多遇和罕遇地震作用水平地震影响系数间的相互关系，导出了正常配筋情况下楼层屈服强度系数的近似计算公式，得出了同时满足多、罕遇地震作用下抗震变形要求的层间弹性位移角限值，将罕遇地震作用下的薄弱层抗震变形验算归并到多遇地震作用下的抗震变形验算中，避免了截面配筋后可能因罕遇地震作用下弹塑性变形验算不满足要求而重新进行截面设计的麻烦，并提供了一种合理选择截面尺寸的方法，简化了钢筋混凝土框架结构设计。     

再生混凝土砌块砌体房屋结构振动台模型试验研究

选用四川汶川卧龙地震波等,通过模拟地震振动台试验,对"构造柱-圈梁-现浇板"体系再生混凝土砌块砌体房屋结构模型的抗震性能进行了研究,分析其在8度多遇、8度基本和8度罕遇水准烈度地震作用下的动力特性、试验现象以及动力反应.试验及分析结果表明,模型在8度多遇和罕遇水准烈度地震作用下的最大层间位移角均小于建筑抗震设计规范规定的层间位移角限值,墙体出现小裂缝;说明"构造柱-圈梁-现浇板"体系再生混凝土砌块砌体结构的整体抗震性能较好,能够抵抗所在地区设防烈度下各水准地震作用.再生混凝土砌块承重结构可以在地震灾后重建地区推广应用.     

薄弱层设置VED的钢框架模型振动台试验研究

对薄弱层设置粘弹性阻尼器(VED)支撑的钢框架进行了地震模拟振动台试验研究.试验中设计制作了一个五层钢框架模型,对纯钢框架结构、仅设钢支撑的钢框架结构及第一层、第三层和第五层分别设置粘弹性阻尼器支撑的结构进行了罕遇地震和多遇地震下的振动台模拟试验,并与有限元分析结果进行了对比.结果表明,粘弹性阻尼器能够有效控制结构的地震反应,但罕遇地震下的减振效果较多遇地震下的减振效果有所降低.     

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.     

格构式钢板加固砖砌体墙试验

目的研究格构式钢板加固砖砌体墙的抗震性能,找到改善砌体墙抗震性能的加固方法．方法制作1片未加固墙体模型和3片格构式钢板加固墙体模型,采用拟静力试验方法,对这4片墙体进行低周往复荷载作用下的试验,分别对墙体加固前后的破坏过程、承载力、变形,延性性能、滞回曲线和刚度退化曲线进行对比分析,并对比较分析不同的加固方案,应用有限元法模拟墙体的受力形式和墙项的荷载位移曲线．结果格构式钢板加固墙体的抗侧承载力可提高150％左右,抗震性能得到显著改善,带斜撑格构式钢板加固砌体墙的抗震性能最优越,有限元模拟结果与试验结果基本吻合．结论加固墙体的滞回环相对饱满,耗能能力明显增强,加固墙体的刚度得到很大提高,刚度退化变得缓慢,具有良好的耗能能力．格构式钢板加固方法是一种有效的加固方法．     

型钢混凝土边框内藏开洞钢板组合剪力墙抗震性能

为研究型钢混凝土边框-开洞钢板-混凝土组合剪力墙的抗震性能,进行了5个不同设计参数、不同构造措施剪力墙试件抗震性能比较试验研究.各试件的剪跨比均为1.5,采用低周反复荷载加载.基于试验,对比分析了各试件的承载力、刚度、延性、滞回耗能和破坏特征等.研究表明:与普通钢筋混凝土剪力墙相比,型钢混凝土边框内藏钢板组合剪力墙承载力高、延性好、刚度退化慢、耗能能力强;适当的内藏钢板厚度可改善型钢混凝土边框内藏钢板剪力墙的抗震性能;内藏钢板厚度相同时,设拉结钢筋试件的抗震性能优于焊接栓钉的试件.基于试验提出了型钢混凝土边框内藏钢板剪力墙的承载力计算模型,计算结果与实测值接近.     

轻钢结构住宅支撑体系抗震性能研究

目的为了分析轻钢结构支撑体系对结构在不同地震烈度和场地土条件下的抗震性能影响，并通过布置不同形式的支撑以提高结构的抗侧移刚度．方法利用同济大学MTS多高层设计软件，采用楼盘平面布置中的一个单元，建立H型钢框架支撑体系模型，计算出结构的最大层间位移和上部结构的平均用钢量．结果在7度第1、2、3、4类场地土条件及8度1、2类场地土下适合布置柱间中心支撑以提高结构的抗侧移刚度控制结构的侧向变形；8度3、4类场地土条件下不适合布置中心支撑宜采用偏心结构支撑以提高结构的耗能吸能能力．结论在多层住宅应布置支撑以提高结构的抗侧移刚度，并当横梁刚度不大时支撑采用十字交叉支撑，当刚度很大时,宜采用人字型支撑．     

装配式轻型钢管框架-轻墙共同工作性能

提出一种适用于低层或多层农房建筑的装配式轻型钢管再生混凝土框架-轻墙结构,框架由轻型钢管再生混凝土梁、柱及连接节点螺栓连接而成,轻墙为单排配筋再生混凝土薄墙板,框架与轻墙之间通过构造钢板进行螺栓连接,形成共同工作的受力体系.框架承担主要竖向荷载,同时与轻墙共同工作提供水平抗侧力.为研究钢筋间距、墙体厚度对装配式轻型钢管再生混凝土框架-轻墙结构中框架与墙体共同工作性能的影响,进行了4个装配式轻型钢管再生混凝土框架-轻墙试件及1个空框架试件的低周反复荷载试验,分析了配筋间距、墙体厚度对试件损伤演化过程、滞回特性、承载力、延性、刚度以及耗能性能的影响.结果表明:轻型钢管再生混凝土框架-轻墙结构具有良好的共同工作性能,有明确的两道抗震防线;轻墙破坏形态为剪切破坏,随后框架压弯破坏,装配式连接构造安全可靠,结构具有良好的延性;缩小配筋间距、增加墙体厚度可提高轻型钢管再生混凝土框架-轻墙结构的延性和耗能能力.     

钢框架内填预制钢筋混凝土剪力墙试验研究

为改进钢框架内填预制钢筋混凝土剪力墙的抗震性能,将耳板装置引入钢框架与内填墙的连接中。通过2个2层单跨钢框架内填预制钢筋混凝土剪力墙1/3模型试件的循环荷载试验,考察耳板连接装置的可靠性和内填墙裂缝的开展与结构变形能力,分析结构的破坏机理、滞回性能、刚度退化、变形及延性等,并对钢框架内填预制混凝土剪力墙体系与现浇混凝土剪力墙体系和带竖缝混凝土剪力墙体系进行对比。研究结果表明:抗剪连接件(U形筋)在梁柱节点上下耳板的帮助下未发生破坏,耳板连接装置具有可靠的工作性能;合理设计的钢框架内填预制钢筋混凝土剪力墙结构具有良好的延性。     

三类薄钢板剪力墙滞回性能及选型

为研究四边连接、两边连接及开竖缝薄钢板剪力墙的滞回性能并对其设计选型提出建议,利用ANSYS有限元软件对三类薄钢板剪力墙的滞回性能进行数值模拟研究,对比分析了三类薄钢板剪力墙在低周往复荷载作用下的初始刚度、峰值承载力、耗能性能以及延性．分析结果表明:三类薄钢板剪力墙均具有良好的延性和耗能能力;四边连接和两边连接薄钢板剪力墙的滞回曲线有一定程度的捏缩,但其初始刚度和峰值承载力较高,可用作高层或高烈度区的多层钢结构住宅的抗侧构件;开竖缝薄钢板剪力墙的滞回曲线呈饱满的梭形,但其初始刚度和峰值承载力较低,可用作低层或低烈度区的多层钢结构住宅的抗侧构件．     

小高层钢结构住宅抗震性能研究

从研究钢结构小高层结构体系的抗震性能出发,分别建立了钢框架、钢框架支撑2种三维空间有限元模型。利用有限元软件分别对2种模型进行了7度和8度抗震设防烈度下的动力特性分析和动力时程分析,并对两种模型动力时程分析结果中的顶点位移和层间位移进行了对比,提出了设置钢支撑对实际工程中小高层钢结构住宅抗震性能的影响。     

横桥向地震作用对钢拱桥地震损伤发展的影响

为了研究横桥向地震作用对钢拱桥结构地震损伤发展的影响,以一座实际中承式钢拱桥为对象,建立考虑损伤区局部变形影响的全桥混合有限元（FE）模型. 通过对结构进行不同峰值加速度地震作用下的弹塑性地震反应计算,对比分析在空间三维地震作用和仅在桥梁面内地震作用下钢拱桥的损伤发展情况. 结果表明,横桥向地震动输入虽然不改变钢拱桥面内的位移时程响应及地震塑性损伤区域的分布位置,但会增大钢板发生局部变形的程度并加速焊接节点超低周疲劳损伤的发展,从而增大结构发生局部失稳破坏和超低周疲劳破坏的可能性. 在钢拱桥的抗震设计中宜同时考虑3个方向的地震作用,以确保结构的抗震安全.