外挂微晶发泡板轻钢框架结构振动台试验

为研究外挂微晶发泡板轻钢框架结构在动力作用下的工作性能,进行了1个2层单跨轻钢框架外挂微晶发泡板足尺模型的振动台试验.试验选取了EL-Centro、Taft、张家口人工波3条地震波,地震加速度考虑8度多遇到9度罕遇.通过分析模型结构的自振周期、刚度、楼层加速度以及楼层位移,研究了外挂微晶发泡板轻钢框架结构的振动特性,对微晶发泡板的工程应用给出了建议.试验研究表明:在9度罕遇地震下,轻钢框架结构与外挂墙板龙骨基本无破坏,仅墙板表皮有脱落现象,部分墙板发生平面外扭转;采用微晶发泡板与框架间相对错动的装配连接方式,可一定程度上减小结构的层间位移;墙板开设较大门窗洞时,该方向刚度虽有较大退化,但在9度罕遇地震作用下无倒塌危险,能够满足大震不倒的抗震设防要求;相邻墙体之间的预留缝需要添加柔性材料改善相邻墙体间的撞击挤压现象.     

RC加气混凝土砌块组合墙加固框架抗震性能试验研究

RC加气混凝土砌块组合墙(简称组合墙)是由混凝土梁柱网格与加气混凝土砌块组合形成的一种轻型网格式抗震墙,可用于框架结构的抗震加固。笔者进行了1/2比例空框架试件、组合墙试件和组合墙加固框架试件的低周反复荷载试验,分析了各试件的主要破坏过程,对比了组合墙加固框架前后试件承载能力、刚度等抗震性能变化。试验结果及分析表明:组合墙加固框架后承载力、抗侧刚度有较大幅度提高,中大震及大震阶段其承载力、等效刚度约为空框架和组合墙单独受力之和的0.9倍,两者具有良好的协同工作性能;加固试件的破坏过程基本上遵循填充砌块混凝土框格外框架的破坏顺序,能够发挥组合墙多重抗震防线的特点,采用RC加气混凝土砌块组合墙加固框架是一种较为经济实用的加固方法。     

钢管混凝土柱-软钢板组合高墩受压性能试验

为改善传统钢筋混凝土高墩桥梁的抗震性能,基于能力设计原理和结构抗震韧性设计理念,本文提出一种可更换部件的四肢钢管混凝土柱-软钢板组合箱形截面高墩。本文设计制作了1/10比例的缩尺试件,通过轴心和偏心受压试验,研究荷载偏心率、软钢板厚度等对新型组合高墩受压性能的影响。试验结果表明：新型组合高墩试件在轴压作用下,四肢钢管混凝土柱基本整体协调变形;当加载至试件破坏时,四肢钢管及软钢板均早已受压屈服,钢管套箍作用充分发挥;破坏形态呈整体弯曲失稳。在受偏心压力作用且偏心率不超过0.405时,四肢钢管混凝土柱全截面受压,组合截面纵向应变分布在弹性阶段基本满足“平截面假定”,在弹塑性阶段近似满足“拟平截面假定”;当加载至试件破坏时,破坏形态亦呈整体弯曲失稳。此外,钢系梁受力较小,仅起构造作用;而增大软钢板厚度,可有效提高新型组合高墩的截面抗弯刚度和正截面受压承载力,降低其侧向挠度;故在计算新型组合高墩的受压承载力时,应充分考虑软钢板的“结构元件”作用。     

加斜撑冷弯薄壁型钢组合墙体的抗震性能

通过对竖向荷载作用下加斜撑冷弯薄壁型钢组合墙体的抗震性能试验研究,考察了墙体的受力特性、破坏模式和滞回性能,分析了覆面板对组合墙体滞回性能、延性和耗能能力的影响。结果表明：相同竖向荷载作用下,单面覆OSB板墙体较无面板墙体的抗剪承载力提高了38.79%;墙架柱轴压比为0.24较轴压比为0.16的单面覆OSB板组合墙体抗剪承载力提高了7.5%,屈服位移降低了8.1%,墙体延性系数μ提高了4.5%,耗能系数E提高了4.1%,加斜撑冷弯薄壁型钢组合墙体体现出较好的抗震性能。在对有限元模型可靠性进行验证的基础上,通过变参数分析考察了墙架柱轴压比、钢龙骨屈服强度对墙体受力性能的影响规律,结果表明：随墙架柱轴压比的增大,组合墙体的抗剪承载力有所提高;减小钢龙骨的屈服强度,组合墙体的抗剪承载力下降明显。依据《低层冷弯薄壁型钢房屋技术规程》（JGJ 227—2011）和美国规范AISI S400-15,推导出墙体的抗力分项系数,确定了水平地震作用下此类墙体的抗剪承载力设计值。     

U型槽砌块加强肋复合墙体抗震性能试验研究

为了研究基于新材料(淤泥质陶粒发泡混凝土)、新构造形式(U型槽砌块加强肋)的复合墙体的抗震性能及不同加强肋对墙体的影响,设计了两榀配筋砌体墙并通过拟静力试验检验了其抗震性能,结果表明:陶粒粉煤灰砌块砌体墙具有较好的变形能力和耗能性能;双加强肋墙体(W-2)在承载力、刚度和耗能等抗震性能指标较单加强肋墙体(W-1)均有不同程度的增强,但延性略低于单加强肋墙体;因此,淤泥质陶粒发泡混凝土配筋砌体墙具有良好的承载力、刚度、延性、耗能等性能,可满足实际工程需要.     

配筋砌块短肢砌体剪力墙偏压承载力试验

为研究配筋砌块短肢砌体剪力墙的偏心受压性能,进行了4片T形墙片在偏心荷载作用下的承载力试验.研究该墙片在偏心受压破坏时的破坏过程、受力性能、变形性能及破坏形态.试验结果分析表明,发生偏心受压破坏时,配筋砌块短肢砌体剪力墙与钢筋混凝土短肢剪力墙具有相似的受力性能和破坏形态,同时对GB 50003—2001《砌体结构设计规范》的计算方法进行了试验验证,试验结果与计算结果比较接近.     

再生混凝土自保温空心砌块孔型优化

为探求再生混凝土自保温砌块的合理孔型分布,设计了2种尺寸7种孔型分布的开孔形式,基于ABAQUS对7种孔型砌块的受力和热工性能进行了数值模拟分析.结果表明:受压破坏时,砌块肋壁边角处受力较为集中,在宽度方向肋壁出现受拉损伤区;受压破坏是一个渐进破坏过程,孔型排列对于Mises应力分布有较大影响;砌块破坏强度随开孔率增大而减小,开孔倒角处理有利于提高砌块抗压强度;开孔率相近时,3排孔以上的砌块增加厚度和开孔排数,对力学和热工性能的影响不大;增加开孔排数比增大排孔尺寸更有利于提高砌块的热工性能;开孔率小于33%时,适当增大开孔率有利于热工性能的提高.综合受压和热工两方面的指标,砌块Kc、Kd、Kf和Kg的孔型布置较为合理.     

轻钢框架-加气混凝土砌块组合墙体抗侧试验研究与分析

以由格构冷弯薄壁轻钢框架和加气混凝土砌块填充墙共同构成的组合墙体为研究对象完成了组合墙体、单纯轻钢框架和单纯填充墙体3个试件的抗侧力试验,观察各试件在水平荷载作用下的变形过程和破坏形式,得到3个试件的抗侧极限承载力,并采用简化方法进行分析和对比。结果表明,单纯格构轻钢框架水平抗侧承载力和刚度均较低,而单纯填充墙体尽管初始水平抗侧刚度大,但墙体没有延性,且其抗侧极限承载力极低。组合墙体的水平抗侧刚度比单纯轻钢框架高得多,且其抗侧极限承载力远远大于格构轻钢框架与单纯填充墙体的极限承载力之和。组合墙体和单纯填充墙在水平荷载作用下墙体的破坏形式均为对角线上的斜裂缝内外贯通。三支杆模型适合于组合墙体抗侧极限承载力的计算。     

页岩烧结保温砌块砌体基本力学性能试验研究

通过对页岩烧结保温砌块砌体轴心抗压、沿通缝抗剪、剪压复合抗剪性能试验研究,分析其破坏特征和破坏机理。试验结果表明:页岩烧结保温砌块砌体受压破坏时,在竖向灰缝附近形成主裂缝,接近极限荷载时砌体出现表皮剥落现象;沿通缝抗剪破坏模式主要为单剪破坏,脆性明显;剪压破坏有剪磨、剪压和斜压3种类型;实测轴心抗压强度平均值高于规范值,沿通缝抗剪强度、复合抗剪强度平均值低于计算值,并分别给出砌体轴心抗压强度平均值、抗剪、剪压复合受力抗剪强度平均值建议公式;剪压复合抗剪强度随着压应力的增大而增大;建立了页岩烧结保温砌块砌体受压应力应变关系表达式;给出该类砌块的弹性模量和泊松比的建议值。     

冷弯薄壁C型钢组合柱压弯性能试验研究

设计了9个冷弯薄壁C型钢组合柱,进行单调加载试验,对其破坏模式和稳定承载力进行分析,试验参数为长细比、偏心距、节点板厚度与节点板间距.试验结果表明,试件的最终破坏模式为试件整体在弯矩作用平面内的弯曲失稳,以及试件受压侧翼缘和腹板的局部屈曲.长细比、偏心率是影响试件的承载力和刚度变化的主要因素,节点板间距和节点板厚度的影响有限.     

圆钢管再生混凝土柱轴压试验研究

通过8根圆钢管再生混凝土柱进行轴压试验,研究构件长细比、钢管壁厚以及添加废弃混凝土块体等因素对试件轴压性能的影响,获得试件承载力、轴向变形、轴向和环向应变等参数。试验表明,钢管再生混凝土试件主要为弹塑性失稳破坏;构件长细比对试件的承载力有一定影响,轴向承载力随着试件的长细比的增大而减小;钢管壁厚对试件的承载力影响较大,钢管壁厚越大,其极限承载力就越大;添加混凝土块体对轴压承载力影响不大。     

网壳结构钢与混凝土组合节点力学性能试验

为研究钢与混凝土组合的网壳节点在轴压和压弯荷载作用下的力学性能,对10个不同参数的钢与混凝土组合的节点进行试验研究.试验构件主要变化参数包括:内圆钢管的壁厚和半径、外圆钢管的壁厚及矩形钢管与外圆钢管的不同连接方式.试验研究表明:在轴压和压弯荷载作用下节点表现出了与钢管混凝土相似的特点,具有较高的承载力和良好的塑性变形能力;内圆钢管的壁厚和半径对节点承载力影响较大,外圆钢管的壁厚对节点承载力影响较小;连接方式对节点承载力影响较大,圆钢管高于矩形钢管的节点承载力比圆钢管与矩形钢管齐平的承载力至少提高15%;轴压荷载作用下节点的破坏方式可以分为中心压缩和梭形偏转破坏;压弯荷载作用下节点的破坏方式分为节点和钢管屈服破坏.     

不同壁厚钢管混凝土短柱轴压性能试验研究

为研究不同壁厚钢管混凝土短柱轴压力学性能,制作了10组不同壁厚的钢管混凝土短柱试件进行轴压性能对比试验.试验结果表明,钢管混凝土轴压短柱壁厚效应的本质是核心混凝土的围压效应.在弹性变形阶段,随着钢管壁厚增加,轴压短柱弹性极限承载力增加,试件弹性极限承载力与钢管壁厚呈线性关系.在塑性变形阶段,随着钢管壁厚增加,轴压短柱塑性变形模型增加,钢管混凝土短柱塑性变形模量与钢管壁厚呈线性关系,试件呈现理想塑性状态时的钢管壁厚约为5 mm.通过对几种典型轴压承载力计算公式进行试验验证,得出欧洲和日本标准能够较好预测不同壁厚钢管混凝土短柱试件的弹性极限承载力.     

ECC-XPS夹心复合墙板界面黏结性能试验

因建筑外围护结构面层开裂脱落导致保温隔热性能下降,从而引起建筑能耗大等问题已经受到了广泛关注,并且现存的外墙保温方法难以保证墙体具有与建筑同样的寿命。基于此,本文提出了一种以工程水泥基复合材料（ECC）作为饰面层和结构层、挤塑聚苯乙烯（XPS）保温板作为保温层的夹心复合墙板,并对其进行了双面剪切试验。在此基础上,分析各类试件的破坏模式,研究制作方式、保温层厚度、连接件及玄武岩纤维增强聚合物（BFRP）连接件角度对ECC-XPS夹心复合墙板界面黏结性能的影响。结果表明：预制试件的黏结性能最差,约为现浇试件的1/3;随着保温层厚度的增加,试件的抗剪承载力和延性降低,并且试件的厚度越大,其抗剪承载力和延性降低的幅度越大;连接件的存在能够有效提高试件的抗剪承载力和延性,还会改变试件的破坏模式;减小连接件的嵌入角度有助于增大试件的抗剪承载力,但会降低试件的延性,还会导致破坏模式发生改变。为了评估ECC-XPS夹心保温墙板达到峰值荷载后的耗能能力,对各类试件进行了韧性分析,发现在墙板中设置一定的连接件能够有效提高试件的耗能能力,并且设置90°连接件对耗能能力的提升最明显,同时预制试件的耗能能力最差。根据试验结果对抗剪承载力计算公式进行修正。研究为ECC-XPS夹心复合墙板在实际工程中的应用奠定了基础。     

冷弯薄壁型钢墙体抗剪性能有限元分析

为了研究薄钢板厚度、龙骨壁厚、波纹钢板类型和开洞等参数对冷弯薄壁型钢墙体抗剪性能的影响,利用有限元软件ABAQUS对组合墙进行了数值模拟.结果表明:增加墙面板厚度和选用波纹钢板墙面板能够显著增加其抗剪承载力;骨架厚度对墙体抗剪承载力影响较小;随着波纹钢板波长和波幅的减小,墙体承载力和初始刚度增大,屈服位移减小;波纹钢板覆面板的开洞尺寸对剪力墙性能影响较大;宽高比为1∶4和1∶2时,横向波纹钢板覆面剪力墙承载力高于纵向波纹钢板覆面剪力墙.     

加劲板连接双层钢板混凝土剪力墙抗剪承载能力分析

加劲板连接双层钢板混凝土剪力墙是一种新型结构形式的组合剪力墙。为了研究加劲板连接双层钢板混凝土剪力墙的抗剪性能,采用ABAQUS有限元程序对其进行有限元模拟分析。分析了加劲板间距、跨高比、两侧钢板厚度和内填混凝土板厚度等参数对这种剪力墙抗剪性能的影响。分析结果表明:加劲板连接双层钢板混凝土剪力墙承载力高;跨度和钢板厚度是影响加劲板连接双层钢板混凝土剪力墙的主要因素,随着跨高比、钢板厚度的增大,承载力明显提高;最后基于承载力叠加原理提出加劲板连接双层钢板混凝土剪力墙承载力计算公式。     

L形截面双钢板组合剪力墙受力性能有限元分析

双钢板组合剪力墙结构因其整体性好、刚度大、抗剪承载力高等优点而广泛应用于高层建筑,国内外学者对其进行了大量研究,研究主要集中在“一”字形和T字形截面形式,对L形截面形式研究较少。本文在已有试验的基础上,分析了L形截面双钢板组合剪力墙结构的受力特点,通过有限元软件ABAQUS对L形截面双钢板组合剪力墙分析建模,与试验结果进行了对比,结果表明有限元模拟与试验结果较吻合;然后通过有限元参数化建模,研究了轴压比、钢板厚度、钢板强度、混凝土强度、端部H型钢尺寸等主要参数对剪力墙滞回性能的影响规律及其特征。研究结果表明,增加钢板厚度及端部H型钢尺寸、提高钢板强度及混凝土强度都会提高L形截面双钢板组合剪力墙承载力。其中钢板厚度及在无翼缘腹板处增设H型钢是影响承载能力的主要因素。最后,对L形截面双钢板组合剪力墙的设计轴压比建议不宜大于0.4。     

冷弯薄壁型钢墙体-楼板节点抗震性能试验研究

开展考虑不同构造、轴压比、墙架柱截面类型及覆板蒙皮作用的7个试件的抗震试验,可得如下结论. 1）覆板后节点破坏由墙-楼板连接处的自攻螺钉失效导致,防止该区域的自攻螺钉失效是连接成败的关键. 2）覆板后规程推荐节点承载力、耗能能力明显提高,但受截面高度、轴压比的影响均较大. 3）覆板后角钢加强型节点承载力及耗能能力均降低,且受截面高度的影响大;2 mm 厚角钢试件在加载初期发生两肢间夹角的拉大与减小,破坏时螺钉全部从墙架柱拉脱;4 mm 厚角钢试件楼层梁与角钢间的自攻螺钉过早发生失效,造成角钢厚度增加,承载力降低. 4）获得节点的恢复力骨架曲线特征值,为结构基于简化力学模型抗震计算提供基础数据.     

采用发泡聚苯乙烯保温砂浆芯材的夹芯叠合板受弯性能

为了提升装配式建筑预制夹芯保温叠合板（CSICPs）的工业化生产效率,从材料密度、吸水率、导热系数、抗压强度、抗折强度、压折比及软化系数等指标出发,借助正交试验设计方法,采用极差及方差分析,确定适用于夹芯保温叠合板的发泡聚苯乙烯保温砂浆（ETIM）的最佳配比. 在此基础上,针对2块ETIM夹芯保温叠合板、1块发泡聚苯乙烯（EPS）板夹芯保温叠合板及1块普通钢筋桁架叠合板进行受弯性能对比试验,分别从承载能力、荷载-挠度曲线、荷载-钢筋应变曲线及抗滑移性能方面展开分析. 结果表明：夹芯保温叠合板与普通钢筋桁架叠合板的受弯破坏过程类似,均经历弹性阶段、弹塑性阶段及破坏阶段;预制底板构造形式及芯材对夹芯叠合板的受弯性能有较大影响;采用ETIM芯材的夹芯保温叠合板的受弯性能优于采用EPS板的夹芯保温叠合板;钢筋桁架的配置对提升夹芯保温叠合板的受弯及抗滑移性能有较为显著的作用.     

内置高强芯柱的方钢管混凝土柱-钢梁端板-螺栓连接节点的抗震性能

为研究内置FRP约束UHPC高强芯柱的方钢管混凝土柱-钢梁端板-螺栓连接节点的抗震性能,基于“强柱弱梁”目标设计制作5个端板-螺栓连接节点试件,通过拟静力试验研究节点的破坏机理,并分析柱轴压比、FRP管厚度和有无芯柱对节点抗震性能的影响,对比钢梁更换前后节点的性能。试验结果表明：所有试件均在梁端形成塑性铰破坏;该破坏模式下,节点具有较高的承载力、耗能能力和较好的延性;内置芯柱时,试件承载力提高但延性降低;随着FRP管厚度增加,节点初始刚度和耗能能力均得到提升;相比原试件,更换梁试件的耗能能力、延性和初始刚度均有所降低。变形分析结果表明：节点域组合柱以受弯变形为主,两侧钢梁主要承担节点域的剪切变形。依据初始刚度判定该节点属于刚性节点。