板缝连接对全装配RC楼盖竖向振动特性的影响研究

为研究分布式连接全装配RC楼盖(DCPCD)中板缝连接对楼盖振动特性的影响,进行了2个DCPCD试件和1个现浇楼盖试件在四边简支条件下的对比试验。采用锤击法对3个试件进行模态试验,研究板缝连接件对DCPCD的模态振型、阻尼比和自振频率等模态参数的影响,并施加多种人行荷载激励,研究板缝连接件对DCPCD振动响应的影响。结果表明：板缝连接件可有效提高DCPCD的整体性,降低结构阻尼比,增大自振频率,大幅降低振动加速度;对基于正交双向异性板振动理论得出的DCPCD自振频率和峰值加速度的理论方法进行计算对比,与试验值吻合良好;分析了不同边界支承条件对DCPCD舒适度的影响,可通过改变边界支承条件使DCPCD满足舒适度要求;基于舒适度和经济性的考虑,建议横纵向刚度比取值在0.3～0.75之间。     

考虑预制填充墙影响的装配式剪力墙抗震性能试验研究

为研究考虑预制填充墙影响的装配式剪力墙结构的抗震性能，设计并制作了一栋两层带预制填充墙装配式剪力墙结构的1∶3缩尺试件，分别考虑在模型平面的两个主轴方向布置预制填充墙的情况下，选取三组地震波和八个地震加速度峰值水准，通过振动台试验得到了在不同等级地震波下的预制填充墙对动力特性、损伤形态、加速度响应、位移响应及试件的应变响应等特性。试验结果表明：1)在八度设防和八度罕遇地震激励作用下，模型损伤严重，最终破坏形式为一层剪力墙下端混凝土剥落并形成较多水平通缝。2)在六和七度设防地震作用时，模型基本处于弹性状态，预制填充墙的存在加大了墙体的抗侧刚度，减少了墙体地震加速度反应；在八度多遇和七度罕遇地震工况作用时，试件逐步进入弹塑性阶段，预制填充墙慢慢失去作用。3)低于八度罕遇地震时，预制填充墙对剪力墙结构的抗侧刚度具有明显的增大效应；八度罕遇地震等级，模型损伤严重，预制填充墙基本失去了作用。     

全装配式RC楼盖平面内受力性能试验研究

为研究全预制装配式钢筋混凝土楼盖的平面内受力性能,对1/2缩尺的楼盖模型进行了楼盖平面内拟静力试验,对楼盖的裂缝分布、破坏形态、平面内变形特征、滞回曲线、位移延性、刚度退化和耗能能力等进行了研究,分析了楼盖模型各连接件在加载过程中的板缝剪力和轴力分布规律。结果表明：新型楼盖具有较大的平面内刚度和较好的整体性能,在加载过程中梁 板连接件和板缝连接件均表现出良好的传力性能;新型楼盖具有一定的延性,但耗能能力不理想,说明基于弹性楼盖的抗震设计方法是必要的;加载初期楼盖的变形呈弯曲型,加载中后期随着楼盖损伤的积累,板缝间相对位移增大,变形模式逐渐向剪切型发展;新型楼盖在平面内荷载作用下内力分布规律与简支梁相近,研究成果可为新型楼盖平面内受力性能的理论分析提供参考。     

四边简支条件下全装配式RC楼盖竖向承载性能分析北大核心CSCD

在分布式连接全装配式RC楼盖体系(DCPCD)中,板与板之间通过连接件连接以提高楼盖的竖向承载力和平面内刚度。为研究DCPCD的竖向承载力和变形特性,在试验的基础上基于正交各向异性弹性薄板小挠度理论,分析了四边简支条件下DCPCD的竖向承载性能和挠曲变形规律;并以板缝数量、连接件数量和楼盖跨度等为主要影响因素进行了参数分析。分析结果表明:DCPCD具有较大的竖向承载力和刚度,楼盖挠曲变形在顺板向、横板向基本一致,分布均匀且基本对称,变形规律与双向板楼盖类似,说明DCPCD具有双向板楼盖的受力和变形特征; DCPCD挠度的计算值与试验值吻合较好,验证了理论计算方法的可行性。增加连接件、减少预制板数量可有效提高楼盖竖向承载力和刚度,奇数预制板方案较偶数预制板方案有更大的竖向承载力和刚度,因此,在运输和安装等条件允许的情况下,建议采用宽板预制方案和奇数预制板结构布置方案。     

全装配式RC楼盖横板向传力性能试验研究及理论分析

为研究分布式连接全装配RC楼盖(DCPCD)横板向传力性能，完成了8个对边简支试件的竖向静载试验。基于共轭法提出了DCPCD横板向刚度的计算方法，并研究了板缝数量、板缝连接件数量、楼盖跨度和横板向与顺板向刚度比等参数对DCPCD横板向传力性能的影响。结果表明：DCPCD试件的板缝连接件受力性能良好，可有效地传递横板向弯矩和剪力，并能较好地协调相邻预制板的变形；基于共轭法的DCPCD横板向刚度计算方法的精度比最小截面刚度法和折线变形法高；减少板缝数量、增加板缝连接件数量均可有效改善楼盖横板向的传力性能，提高楼盖的竖向承载力和刚度；基于楼盖承载力与振动舒适度的要求，建议四边简支楼盖横纵向刚度比的取值范围为0.3～0.75。     

半刚性楼盖房屋的抗震空间分析

建筑震害调查和结构实测数据表明,某些工业与民用建筑的屋盖和楼盖平面内的抗推刚度是有限的,地震时产生了显著的水平变形。对于此类半刚性楼盖房屋,用于计算水平地震作用的振动模型不能再沿用仅适用于刚性楼盖或柔性楼盖房屋的串联质点系。给出了半刚性楼盖房屋的抗震空间分析方法,为计入楼盖水平变形对质点水平地震作用数值和构件地震内力的影响,对于单向地震输入和双向地震输入,分别提出串并联质点系和双向串并联质点系振动模型,以计算结构的二维振型或三维振型以及相应的构件地震内力。可供《建筑抗震设计规范》修订时参考。     

全装配式桁架梁组合楼盖平面内刚性性能试验研究

为研究密柱框筒结构中全装配式桁架梁组合楼盖的平面内刚性性能,设计并制作了4个单筒结构的1/3缩尺结构模型（单层、两层框筒模型各两个）,通过楼盖平面内单向加载试验,研究了该类装配式楼盖在平行于及垂直于拼装板缝方向受力时楼盖平面内受力变形性能、裂缝开展形态、水平荷载的分配与传递性能、楼盖的平面内刚度及整体变形性能。研究结果表明：在相应于7度罕遇地震的楼层水平力作用下,该组合楼盖在平行于及垂直于拼装板缝方向受力时均处于弹性工作状态;楼盖在平行于拼装板缝方向受力时,受力变形性能与深梁类似,而在垂直于拼装板缝方向受力时,楼盖平面内呈各装配板单元的各自受弯状态,楼盖体系在平行于拼装板缝方向受力时整体性较好,而在垂直于拼装板缝方向受力时整体性一般。     

全装配式桁架梁组合楼盖平面内刚性性能分析及评估

基于全装配式桁架梁组合楼盖的缩尺模型试验，采用Midas/Gen有限元软件对其进行了分析模拟，通过与试验研究结果的对比，验证了有限元分析模型的准确性。在楼盖刚性假定的基础上，对试验楼盖在楼层水平力作用下的平面内受力变形性能进行了模拟分析。研究结果表明：考虑楼盖平面内刚度与假定楼盖理想刚性两种情形下，该全装配式桁架梁组合楼盖的整体位移偏差较大，而柱端剪力偏差较小；美国规范（ASCE/SEI 41-13）评估法不适合该类楼盖的刚性性能评估；建议综合考虑楼盖整体位移与柱端剪力在考虑楼盖平面内刚度与假定楼盖理想刚性时的偏差均不超过10%作为全装配式楼盖平面内刚性性能分析评估的指标；基于该分析评估指标，全装配式桁架梁组合楼盖属于非刚性楼盖。     

意杨旋切板胶合木正交肋梁箱型楼盖振动特性试验研究

为研究意杨旋切板胶合木(laminated veneer lumber, LVL)正交肋梁箱型楼盖竖向动力特性和人致激励响应规律，对6个足尺箱型楼盖进行了模态测试和人致振动试验。基于振动响应(峰值加速度和加速度振级)结果，分析了箱型楼盖的构造形式和人致荷载工况对楼盖振动响应的影响。结果表明：刨花板(oriented strand board, OSB)厚度、肋梁高度和短肋梁间距分别为18.3、285 mm和600 mm的箱型楼盖具有最大的第一阶自振频率和阻尼比，呈现最优动力特性；箱型楼盖的峰值加速度随着OSB覆面板数量和肋梁高度的增加而减小，随着OSB覆面板厚度和短肋梁间距的增大而增大；随着步频和行走人数的增加，楼盖的峰值加速度逐渐增大；当步频相同时，箱型楼盖在单人跳跃下的峰值加速度比原地踏步或连续行走时的大。提出了箱型楼盖一阶自振频率和在单人行走或跳跃下峰值加速度的计算方法，计算值与试验值吻合良好。     

双向水平地震作用下六层冷弯薄壁型钢-钢板剪力墙结构振动台试验研究

为反映多层冷弯薄壁型钢-钢板剪力墙结构在水平地震作用下的受力性能,分别对施工阶段及正常使用阶段的六层房屋足尺模型开展双向地震动输入的振动台试验,试验中考虑了8度多遇至8度罕遇等7个地震烈度(0.07g～0.40g)。通过对比其破坏特征、动力特性、位移和应变响应,研究非结构构件对整体结构抗震性能的影响并进行楼盖刚性判定和房屋扭转响应分析。研究结果表明：在水平地震作用下模型的主要破坏特征为轻质墙面板螺钉连接破坏;蒙皮普通墙体与钢板剪力墙共同抵抗水平剪力,提高了结构的抗震性能;随输入加速度峰值增大,结构的自振频率降低,位移响应及立柱应变提高;冷弯薄壁型钢梁-压型钢板覆水泥纤维板组合楼盖可判定为刚性楼盖;结构扭转响应较小;在8度多遇及8度罕遇地震作用下,结构最大层间位移角分别为1/505、1/100,满足规范规定的弹性及弹塑性层间位移角限值1/250及1/50的限值要求,多层冷弯薄壁型钢-钢板剪力墙结构具有良好的变形能力和抗震性能。     

钢框架-轻木剪力墙混合结构抗震性能振动台试验研究

为研究钢框架-轻木剪力墙混合结构的抗震性能,设计了缩尺比为2/3的钢木混合结构模型,并对其进行了振动台试验。试验中选取汶川、Canterbury、El Centro和Kobe共4条地震波,并考虑多遇、设防和罕遇3个地震水准,相应的地震加速度峰值分别为0.14g、0.40g和0.80g。通过振动台试验获得了钢木混合结构的地震响应和破坏模式。结果表明：钢木混合结构在多遇地震作用下最大层间位移角为0.15%,罕遇地震作用下最大层间位移角为0.85%,均能满足规范对结构变形的要求;在试验过程中,结构的钢框架部分和钢木连接没有出现损伤,其主要破坏模式表现为轻木剪力墙面板钉节点的破坏,破坏部位主要位于墙体覆面板的边缘;多遇地震作用下,轻木剪力墙承担了结构地震剪力的55.1%以上,有效地提高了结构抗侧承载力;随着输入地震加速度峰值的增大,剪力墙刚度逐渐退化,其分担的地震剪力有所降低,但即使在罕遇地震作用下,轻木剪力墙分担剪力的比例仍能达到39.9%以上。     

CFT框架-RC剪力墙结构基于一致倒塌风险的抗震设计研究

我国CFT框架-RC剪力墙结构通常按照双重抗侧力体系进行设计。与一般RC框架相比,在相同竖向承载力条件下的截面尺寸和抗弯刚度较小,按双重抗侧力体系设计将影响结构的经济性能和建筑功能。因此,文章根据我国规范设计了典型的CFT框架-RC剪力墙双重抗侧力体系结构模型,采用一致倒塌风险的抗震设计方法中对单重抗侧力体系设计的要求,设计了相应的CFT框架-RC剪力墙单重抗侧力体系结构模型,并对比分析了单重和双重抗侧力体系在不同水准地震作用下的结构响应和罕遇地震结构倒塌概率和抗地震倒塌安全储备。结果表明,与双重抗侧力体系相比,单重抗侧力体系结构的地震响应和大震倒塌概率相近,均满足“大震不倒”抗震要求,而单重抗侧力体系的结构抗地震倒塌安全储备较大,且用钢量较少。     

考虑人-结构相互作用装配式轻质楼盖振动舒适度评估

考虑人-结构相互作用,精确评估了装配式轻质楼盖的振动舒适度,评估结果以概率的形式给出,并通过半刚性约束提高了楼盖振动舒适度。建立了行人-楼盖相互作用的耦合振动控制方程,控制方程是与时间相关含Dirac函数的偏微分方程,用微分求积-积分求积(DQ-IQ)混合法进行处理,得到楼盖的加速度响应。以轻质、模态较为密集的冷弯薄壁(CFS)组合楼盖为例,分别用振型分解法和DQ-IQ混合法计算当行人以中速步频通过楼盖时楼盖的加速度响应,对比两种方法的计算结果,验证了DQ-IQ混合法的准确性。行人以中速步频通过楼盖时,得到相应步频下楼盖特定的峰值加速度对应的概率值以及不大于某个特定峰值加速度累积概率值,并统计了在半刚性约束下取不同刚度系数楼盖满足舒适度限值时的累积概率。结果表明,采用半刚性边界条件时,通过增大刚度系数可降低楼盖的加速度响应,增大楼盖舒适度累积概率,使得楼盖满足舒适度要求,当刚度系数为10.5时,楼盖舒适度概率达到100%。在考虑装配式楼盖振动舒适度要求时,刚度系数可为设计时边界条件转动刚度的选取提供参考,可为设计时半刚性约束系数的选取提供参考。     

分布式连接全装配RC楼盖动力特性分析

为研究分布式连接全装配RC楼盖(DCPCD)的动力特性,进行了 4个足尺DCPCD试件和一个整浇板试件在两端简支条件下的锤击法试验和数值模拟分析,研究了 DCPCD的板缝构造、连接件锚固方式、边界约束条件和自重等对楼盖竖向动力特性的影响.试验结果表明:与整浇板相比DCPCD横板向刚度较小,自振频率较低,板缝构造是影响楼盖刚度和振动特性的主要因素;连接件数量越多,楼盖的刚度和自振频率越高;板缝数量越多,楼盖的刚度和自振频率越低.所提出的有限元模拟方法可以准确模拟DCPCD的动力特性;连接件锚固强度越高,楼盖的刚度和自振频率越高;两端嵌固约束下的楼盖基频比两端简支约束下提高了 70％;随着楼盖自重的增加,自振频率显著降低.研究结果可为四边约束下楼盖的竖向振动特性与人致激励响应研究提供参考和依据.     

新型全预制装配式RC楼盖平面内力学特征研究

提出了一种工业化程度高的新型全预制装配式RC楼盖体系,介绍了其构造特点。预制装配式楼盖受力复杂,且其平面内力学特征对整个结构体系的抗震性能影响巨大。引入了预制装配式楼盖平面内刚度的计算方法,并对新型楼盖的平面内刚度进行了评价。采用基于反应谱理论的振型分析和数值分析相结合的方法对新型楼盖进行了空间结构分析,研究了该新型楼盖的平面内变形特征和破坏模式。在新型楼盖平面内力学特征研究的基础上,讨论了新型楼盖合理的设计方法。结果表明:新型楼盖构造形式能有效地提高预制装配式楼盖的整体性和平面内刚度,模型楼盖在仿8度地震烈度水平荷载作用下,平面内相对挠度较小;用现行规范设计新型楼盖结构存在较大偏差,建议采用考虑楼盖真实刚度的空间振动模型或修正的刚性假定简化方法进行新型楼盖结构的抗震验算。     

配筋混凝土砌块砌体框支剪力墙模型房屋抗震性能试验研究

为研究配筋混凝土砌块砌体框支剪力墙房屋的抗震性能,通过对一幢按1/4缩尺比例建造的配筋混凝土砌块砌体框支剪力墙模型房屋进行子结构拟动力地震反应试验,研究了在各种加速度峰值地震作用下,这种结构体系的动力反应、破坏机理和倒塌机制,分析了试验模型的水平承载能力和破坏形态。试验结果表明,随着输入地震波的加速度峰值的增大,这种结构体系的地震反应由弹性阶段过渡到塑性阶段,最后底部框剪层承载力下降而临近倒塌;结构薄弱层在底部框剪层,最终破坏形态为剪切型;框架托梁与上部配筋混凝土砌块砌体剪力墙组成整体性能较好的组合深梁。这种结构体系应用于7度抗震设防区,具有较好的抗震性能。     

木剪力墙布置数量对多层钢木混合结构抗侧力性能的影响

新型多层钢木混合结构是在钢框架上铺设木楼盖和木剪力墙而形成的一种新的建筑结构,这种结构形式兼具钢框架结构体系效率高及木楼盖和木剪力墙抗剪切变形能力强的优点;木剪力墙替代柱间钢支撑使建筑平面更加规整,可用于多层乃至小高层房屋。通过对不同组合形式的钢木混合结构进行pushover分析和非线性动力时程分析,来研究这种新型结构体系中剪力墙的抗侧力作用。结果表明,木剪力墙不仅能够有效的减小混合结构的自振周期和地震作用下的层间位移角,同时还能提高混合结构的抗侧刚度、抗侧承载力和延性。这种混合结构中,钢框架和木剪力墙可以共同工作,在地震作用下体现出较好的抗侧力性能。     

踮脚和跳跃荷载下四边简支全装配式RC楼盖振动特性试验研究

为研究分布式连接全装配RC楼盖(简称全装配楼盖)竖向动力特性与人致激励响应规律,进行了2个全装配楼盖和1个现浇楼盖在四边简支条件下的动力试验,并施加了多种人致振动激励,分析了楼盖在踮脚和跳跃荷载下的振动特性。结果表明：全装配楼盖的自振频率小于现浇楼盖的,而阻尼比相对于现浇楼盖的有较大提高,前3阶的振动模态中只有第1阶与现浇楼盖的相同;板缝连接件可有效传递全装配楼盖横板向振动,大幅提高其振动频率、减小楼盖振动响应;连接件数量和位置对全装配楼盖竖向振动响应有较大影响,跨中连接件的影响最显著;随着荷载频率和行人的增加,全装配楼盖的峰值加速度逐渐增大,荷载越靠近楼盖中心则峰值加速度越大,单人激励下全装配楼盖与现浇楼盖的峰值加速度差值大于多人激励下的;全装配楼盖的振动频率满足舒适度要求,但峰值加速度响应不满足舒适度性能指标,设计中可根据要求选择连接件规格和数量,以达到自振频率和峰值加速度双控条件下的舒适度评价标准;基于正交各向异性双向板振动理论提出用于预测全装配楼盖自振频率和峰值加速度的计算方法,所得理论值与试验值吻合良好。     

钢框架内填RC墙结构层间侧移限值的试验数据统计分析

钢框架内填RC墙结构是一种新型组合结构体系,我国建筑抗震设计规范尚未规定其变形限值。为提出钢框架内填RC墙结构在不同地震水准下合理的层间侧移限值,本文对已有的钢框架内填RC墙结构的试验数据进行了统计分析,基于概率方法分析了钢框架内填RC墙结构在开裂、显著屈服、峰值荷载、破坏时的最大层间侧移比。同时,还采用累积层间塑性侧移比、累积延性比、累积能量耗散系数对钢框架内填RC墙结构破坏时的性能点进行了定量描述。分析结果表明:钢框架内填RC墙结构首次开裂时的平均层间侧移比为1/1368;取单侧置信区间下限确定的钢框架内填RC墙结构显著屈服及峰值时刻的最大层间侧移比分别为1/253及1/97。钢框架内填RC墙结构在破坏时以单侧置信区间下限确定的最大层间侧移比及最大层间位移延性比分别为1/64及3.50;所对应的累积层间塑性侧移比、累积层间位移延性比、以及累积层间能量耗散系数分别为0.12、26.45、及12.13。     

基于增量动力分析的重力-侧力承载体系分离钢木混合结构抗震性能研究

为充分发挥钢木材料及钢木结构受力性能的优势，提出一种重力-侧力承载体系分离的钢木混合结构。通过可变形连接降低结构在地震作用下的响应。以钢板剪力墙-胶合木框架混合结构为例，对钢、木结构之间的连接参数设计范围进行确定，进而基于增量动力分析研究钢木混合结构在各性能水准地震作用下的最大层间位移角，并通过概率地震需求分析方法对结构的损伤指标进行评估。结果表明：在重力-侧力承载体系分离钢木混合结构中，通过可变形连接可降低连接内力和结构楼层加速度，结构在立即居住、生命安全和防止倒塌性能水准下的层间位移角限值建议分别取为0.2%、0.7%和2.6%;地面峰值加速度与结构最大层间位移角之间总体呈对数线性关系，结构在浅表地震作用下的最大层间位移角比在深层地震作用下更大；重力-侧力承载体系分离钢木混合结构的抗震性能良好，各性能水准下的最大层间位移角超越概率较低。