带耗能腋撑型钢混凝土梁转换结构抗震性能研究

为解决转换结构抗震性能差的问题,提出带耗能腋撑钢管混凝土柱-型钢混凝土梁新型转换结构形式。对一榀1∶4普通型钢混凝土框架转换结构和带耗能腋撑型钢混凝土框架转换结构进行拟静力试验。从试件破坏形态、荷载-位移曲线、塑性铰发展、应变发展和耗能能力等方面研究带耗能腋撑型钢混凝土转换结构的抗震性能。试验结果表明:耗能腋撑有效控制了节点区梁、柱端塑性铰的发展,使塑性铰向转换梁加腋处转移;腋撑附加轴力对转换梁下部纵筋应变影响较大,对钢管柱应变影响较小;带耗能腋撑型钢混凝土转换结构较普通型钢混凝土转换结构的梁端开裂荷载提高了60%、承载力提高了6.2%、延性系数提高了57.24%、等效黏滞系数提高了10.7%,表现出良好的耗能能力,提高了结构的抗震性能。     

耗能腋撑钢筋混凝土框架结构减震分析

结合某工程算例,分别利用ETABS和PERFORM-3D软件对比分析了金属阻尼腋撑、黏滞阻尼腋撑、钢筋混凝土腋撑和普通框架结构在小震和大震作用下的整体抗震性能,并分析了小震下腋撑设置对框架梁柱内力的影响。结果表明:在小震和大震下,带腋撑框架结构的层间位移角都比普通框架的小,其中黏滞阻尼腋撑框架平均减震幅值最大,分别为51.3%和43.4%;层剪力最小的是黏滞阻尼腋撑框架,平均减震幅值分别为52.8%和16.97%。小震下金属阻尼腋撑主要提供结构附加刚度,其与钢筋混凝土腋撑对框架梁柱内力影响一致,均使梁柱节点处弯矩和剪力减小但轴力增大,而黏滞阻尼腋撑使梁柱内力均减少。大震下金属阻尼腋撑和黏滞阻尼腋撑框架的损伤程度较轻,金属阻尼和黏滞阻尼腋撑的耗能分别占到了24.66%和39.33%,显示出了耗能腋撑良好的减震作用。     

设置黏滞阻尼器的装配整体式框架结构抗震性能试验研究

为研究黏滞阻尼器对装配整体式框架结构抗震性能的影响,分别设计制作了1榀带黏滞阻尼器的装配整体式钢筋混凝土框架模型和普通装配整体式钢筋混凝土框架模型.对两模型进行了水平正弦激励荷载作用下的抗震性能试验,研究了两模型的滞回特性、耗能能力等.试验结果表明:设置黏滞阻尼器框架的滞回曲线较普通框架饱满,结构的耗能能力及附加阻尼比...     

扇形铅黏弹性阻尼器加固RC框架的抗震性能试验研究

针对钢筋混凝土框架结构梁柱节点震害严重的抗震问题,提出采用扇形铅黏弹性阻尼器加固框架结构的 方法,结合扇形阻尼器型式提出外包箱形钢板和外包U形钢板两种不同的加固连接方式。为研究扇形铅黏弹性阻 尼器加固框架的抗震性能,设计并制作了3榀框架试件,分别为空框架和两榀不同连接的扇形铅黏弹性阻尼器加 固框架,通过低周反复加载试验分析了其滞回性能、承载能力、刚度退化、耗能能力等参数。试验结果表明：采 用扇形铅黏弹性阻尼器加固的框架滞回曲线饱满、耗能能力强、加固效果良好;扇形铅黏弹性阻尼器为框架提供 了一定的抗侧刚度,提高了框架的水平承载能力,延缓了框架塑性铰的产生,使框架具有良好的耗能能力;外包 U形钢板和外包箱形钢板用于扇形铅黏弹性阻尼器与主体结构的连接都是有效的,这两种不同的连接方式对加固 框架的整体抗震性能影响不大。     

新型预制装配式消能减震混凝土框架节点抗震性能试验研究

为了提高预制装配式混凝土框架结构的抗震性能,提出一种由扇形铅黏弹性阻尼器与预制装配式混凝土框架组合而成的新型预制装配式消能减震混凝土框架结构体系。对体系节点进行了设计,并对普通预制装配式梁柱节点试件和新型预制装配式梁柱消能减震节点试件进行了低周反复加载试验,研究了试件的滞回特性、承载能力、位移延性、强度退化和梁端受力筋应变等抗震性能及其破坏特征。结果表明:新型预制装配式梁柱消能减震节点通过扇形铅黏弹性阻尼器的往复剪切变形参与节点的滞回耗能,具有良好的耗能效果,该新型节点滞回曲线饱满,耗能能力强;节点的承载力和位移延性明显提高;扇形铅黏弹性阻尼器增强预制装配式梁柱节点的抗侧力和抗侧刚度,改变节点受力模式,使塑性铰区从梁端后浇区外移至预制梁与阻尼器连接外侧,实现了"强节点弱构件、强剪弱弯"性能要求。     

布置阻尼器的现浇与预制装配式框架梁柱组合体抗震性能试验研究

为研究安装有扇形铅黏弹性阻尼的现浇和预制混凝土框架梁柱组合体试件抗震性能的差异,对这两种梁柱组合体试件进行了低周反复加载试验,对比研究了两者的破坏模式、滞回耗能性能、承载能力、位移延性、承载力退化、节点核心区钢筋应变和受剪承载力.结果表明:扇形铅黏弹性阻尼器改变了预制试件的受力模式,使其梁端塑性铰外移,减缓和控制了节点核心区裂缝开展,保护了节点;减震试件的滞回曲线饱满,塑性变形能力强,刚度和承载力退化曲线也较为平缓,提高节点抗震能力;预制试件抗震性能与现浇试件基本相同,实现了阻尼器改善预制框架节点抗震性能目标.     

梁端翼缘削弱型节点空间钢框架抗震性能试验研究

为研究梁端翼缘削弱型节点钢框架的抗震性能,设计钢框架试验加载装置,进行1∶3缩尺比例的2榀2层1跨梁端翼缘削弱型节点空间钢框架的低周往复荷载试验,研究其受力特点及破坏形态,对模型框架结构的荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、承载力退化、塑性耗能能力等抗震性能进行分析。试验结果表明:空间钢框架的8个梁端翼缘削弱型节点塑性铰均外移至圆弧削弱区域,所有节点的梁柱连接焊缝均未出现裂缝,荷载-位移滞回曲线饱满,破坏时结构位移延性系数介于3.05~3.82之间,等效黏滞阻尼系数介于0.34~0.41之间,弹塑性极限位移层间转角介于0.035 5~0.044 5 rad之间。钢框架梁柱连接采用圆弧削弱型节点可使梁端应力平缓过渡,避免梁柱连接焊缝处产生应力集中现象,钢框架塑性内力重分布后对圆弧削弱型节点的耗能性能没有明显影响。圆弧削弱型节点在钢框架中表现出较好的延性性能,提高了钢框架整体结构的抗震性能及塑性耗能能力。     

钢框架梁端腋板加强节点抗震性能研究

选取钢框架中柱节点,设计并制作了3个十字形非对称腋板加强型节点进行滞回性能试验研究和ANSYS有限元分析。研究结果表明:3个非对称腋板加强节点试验试件均出现明显的塑性铰,滞回曲线饱满,骨架曲线具有明显的弹性、弹塑性、塑性发展过程;有限元结果表明:低周往复荷载作用下节点等效黏滞阻尼系数随腋板高度增大而减小、随腋板长度增加而增大,且随梁水平夹角增大,等效黏滞阻尼系数变化规律为先增加后减小,腋板水平夹角为30°左右时等效黏滞阻尼系数最大,耗能能力最强,有限元计算与试验结果取得了较好一致性;非对称腋板与对称腋板加强型节点相比,两类节点的延性系数、耗能能力等抗震性能相差不大,对称腋板加强型节点塑性铰处的外移机制更有效,塑性变形更为充分。     

斜撑对装配式钢框架梁柱拼接节点抗震性能影响研究

针对装配式钢框架带柱座梁柱拼接节点连接受力复杂、强度和刚度影响因素多等问题,应用非线性有限元软件ANSYS对带斜撑和无斜撑的两种节点进行数值模拟,研究斜撑对装配式钢框架梁柱节点的滞回性能、极限承载力、延性系数、破坏模式等抗震性能的影响。结果表明:斜撑的设置,可较大幅度地提高节点的刚度和承载力,对于螺栓型连接的梁柱节点,斜撑的设置使其承载力提高3倍多,焊接节点的承载力提高约50%,延性系数提高约70%;且有效地转移了塑性铰,使节点破坏位置位于斜撑之外的桁架梁上,起到保护节点的作用,符合"强节点,弱构件"的设计要求。同时反复荷载作用下的滞回曲线更加饱满,具有更好的抗震性能。     

肋板加强型节点空间钢框架抗震性能研究

针对肋板加强型节点和普通节点空间钢框架的抗震性能,采用ANSYS有限元分析软件对比分析了两种钢框架的破坏形态、承载力、滞回性能、变形能力、耗能能力以及退化性能.研究结果表明,肋板加强型节点可使梁端塑性铰外移至远离梁柱连接焊缝的梁上,避免梁端应力集中导致焊缝发生脆性破坏;肋板加强节点钢框架的极限承载力、等效黏滞阻尼系数与普通钢框架相比有明显提高,进入屈服阶段后由于应力重分布及肋板参与耗能,其刚度及承载力退化速度明显低于普通节点钢框架,肋板加强节点钢框架具有明确的梁铰延性破坏机制,抗震性能更好,推荐在强震区使用.     

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。     

Performance evaluation of infilled rocking wall frame structure

Conventional reinforced concrete (RC) frame structures are prone to soft‐story mechanism. This deficiency can be eliminated by introducing rocking wall system. Previously studied rocking wall systems usually have the rocking wall situated outside the frame, which results in some challenges and inconvenience. In the study, a novel infilled rocking wall frame (IRWF) system is proposed, which uses infilled RC wall to create a rocking wall within the RC frame. To evaluate seismic performance of the proposed system, both an IRWF model and an RC frame (RCF) model were designed according to Chinese seismic design code. Time history analysis and incremental dynamic analysis were conducted to compare both systems. The results show that IRWF system has more uniform drift and higher collapse margin ratio compared to the RCF system. Economic evaluation of IRWF system was investigated using the state‐of‐the‐art ATC‐58 performance‐based assessment methodology. The result shows superior performance of the IRWF system. The annualized loss of the IRWF model is about 28% less than the RCF model. This shows IRWF system is a viable and efficient alternative resilient seismic force resisting system.     

足尺水泥聚苯模壳格构式混凝土填充墙钢筋混凝土框架抗震性能试验研究

为研究水泥聚苯模壳(EPSC)格构式混凝土填充墙钢筋混凝土(RC)框架的抗震性能,对一足尺单层EPSC格构式混凝土填充墙RC框架模型进行了振动台试验。试验中考虑了墙体开洞及墙体与RC框架的连接方式,研究了不同强度地震动作用下模型结构的动力特性、加速度反应、位移反应、层间剪力和动应变反应。研究结果表明：连续强震动作用下EPSC裂缝数量较多,部分格构柱水平开裂,而RC框架未发现损伤,EPSC格构式混凝土填充墙RC框架具有良好的抗震性能;模型最大层间位移角仅为1/513,格构式混凝土墙体的存在极大增强了RC框架的抗侧刚度;墙体与RC框架设置不同间距、长度的拉结筋均能提高墙体的平面外稳定性能,可控制墙体与框架协同工作。     

高层屈曲约束钢板墙-混凝土框架结构抗震性能研究

为研究高层屈曲约束钢板墙-混凝土框架结构的抗震性能,分别设计了一个10层钢筋混凝土框架结构和屈曲约束钢板墙-混凝土框架结构模型,进行了地震作用下动力非线性分析。结果表明：屈曲约束钢板墙可显著减小高层钢筋混凝土框架结构在地震作用下的层间位移,同时在罕遇地震作用下框架中塑性铰的数量也有大幅减少,表现出良好的抗震性能。在此基础上,综合规范对框架结构和框架-抗震墙结构抗震等级和柱轴压比限值的规定,并结合屈曲约束钢板墙-混凝土框架结构的受力特点,提出了高层屈曲约束钢板墙-混凝土框架结构的抗震设计建议。建议屈曲约束钢板墙的边缘构件按框架结构确定抗震等级和柱的轴压比限值,其他框架部分根据其承担的地震倾覆力矩比例大小,按框架结构或框架-抗震墙结构确定抗震等级和柱的轴压比限值。     

双肢消能摇摆柱受力机理及应用于混凝土框架的减震性能

针对钢筋混凝土框架结构在强震作用下出现薄弱层破坏的问题,提出了能够防止框架结构发生薄弱层破坏的消能减震构件,即双肢消能摇摆柱。在构件层面,通过分析受力机理,提出了双肢消能摇摆柱在侧向荷载作用下的弹性理论分析模型和弹塑性等效分析模型,并采用足尺试验结果及精细有限元分析结果对所提模型进行了验证,表明双肢消能摇摆柱具有良好的滞回耗能及刚度连续特性。在结构体系层面,通过纯混凝土框架与双肢消能摇摆柱 框架的动力弹塑性时程响应结果对比,表明利用双肢消能摇摆柱可较好地减轻混凝土框架结构的最大地震层间位移响应,并抑制混凝土框架结构的层间变形集中,从而防止潜在的地震作用下混凝土框架结构的薄弱层破坏。     

两边连接薄钢板剪力墙加固损伤RC框架结构抗震性能

为了提高损伤RC框架的抗震性能,采用两边连接薄钢板剪力墙对其进行加固.通过2个1/3缩尺比单跨2层两边连接薄钢板加固损伤RC框架的低周往复加载试验,对其抗震性能进行了研究,并与未损伤RC框架试验结果进行对比分析.结果 表明:设置两边连接钢板剪力墙,可显著提高损伤RC框架的承载力、抗侧刚度和延性;加固后的结构钢板剪力墙屈...     

填充墙钢筋混凝土框架结构基于位移的改进抗震设计方法

按现行抗震规范设计的底部空框架填充墙钢筋混凝土框架结构,可能无法实现“强柱弱梁”的预期延性破坏机制。为此,建立了填充墙与主体框架协同作用的等效斜撑-框架模型,改进等效单自由度体系阻尼比与刚度的确定方法,提出了填充墙钢筋混凝土框架结构基于位移的抗震设计方法;针对底部为空框架的填充墙钢筋混凝土框架结构进行不同性能目标下的静力推覆分析,实现其“使用良好”、 “修复后使用”和“防止倒塌”性能水平的抗震设计。采用动力弹塑性时程分析方法和能力谱法验证了基于位移的改进抗震设计方法的有效性。分析表明,应用基于位移的改进抗震设计方法,可综合考虑填充墙对主体框架的利弊作用,实现结构性能抗震设计目标。     

纤维增强混凝土耗能墙-钢筋混凝土框架结构抗震性能数值研究

在高性能纤维增强混凝土(HPFRC)耗能墙-钢筋混凝土(RC)框架结构抗震性能试验研究的基础上,考虑了RC框架混凝土强度等级、框架柱配筋率、框架柱截面尺寸三个因素,进行了有限元模拟分析。结果表明:建立的HPFRC耗能墙-RC框架结构有限元模型较为准确,有限元计算结果与试验结果吻合较好;随着RC框架混凝土强度等级的提升,试件各个荷载特征点的水平承载力均有所提高,但变形能力变化不大;随着框架柱配筋率和框架柱截面尺寸的增大,试件各个荷载特征点的水平承载力均明显提高,极限位移也有所增加;为了保证此类结构的抗震性能,针对RC框架混凝土强度等级、框架柱配筋率和框架柱截面尺寸,提出了可供设计参考的相关建议值。     

灌浆缺陷影响下装配式混凝土框架抗震性能试验研究

装配式结构中套筒连接常由于施工不当或套筒堵塞等原因造成灌浆缺陷,严重影响了装配式混凝土框架的抗震性能。为了评估存在套筒灌浆缺陷装配式框架结构的抗震性能,进行了1榀现浇框架和1榀环向灌浆缺陷率为30%的装配式框架的拟静力试验。研究结果表明：与现浇框架相比,30%灌浆缺陷率影响下装配式混凝土框架的承载能力下降了20%,抗侧刚度仅约为现浇框架的80%,刚度衰退也更为迅速;两榀框架的位移延性系数均在2.6~3.0之间,但环向灌浆缺陷率为30%的装配式混凝土框架的峰值位移和极限位移仅约为现浇框架的70%。因此,存在套筒灌浆缺陷的装配式框架结构抗震性能弱于现浇框架结构。     

设计性能目标下RC框架结构抗倒塌能力研究

针对小震丙类、小震乙类、中震不屈服和中震弹性4个性能目标,采用增量动力时程分析方法（IDA）对钢筋混凝土框架结构的抗倒塌能力进行了分析。以小震丙类建筑为基准,研究结果表明：抗震措施和地震作用是影响结构抗震性能的重要因素;严格按照抗震规范设计的框架结构,具有较高的安全储备,基本上能够达到“大震不倒”的性能目标;6度设防时,按乙类建筑提高抗震措施或按中震性能目标提高设计地震作用,对结构的抗倒塌能力影响不大;7度设防时,按中震性能目标设计能显著提高结构的抗倒塌能力;8度设防时,提高抗震措施等级和提高设计地震作用都能够大幅提高结构的抗倒塌能力,尤其按中震设计的钢筋混凝土框架结构能够抵御加速度峰值1000gal以上的地震作用。