基于ABAQUS的带斜筋的柱式配筋剪力墙有限元分析

为了增强钢筋骨架对核心混凝土的约束作用,本文对普通剪力墙的配筋形式进行了改进,将墙身钢筋网片配筋形式变为和暗柱一样的柱式配筋方式,也就是将水平分布钢筋分为多个独立的箍筋约束区段,提出了带斜筋的柱式配筋剪力墙,并对其进行了低周反复加载试验。为了分析带斜筋的柱式配筋剪力墙试件受力全过程的破坏机理,建立了ABAQUS有限元计算模型,得到了试件在开裂点、屈服点、峰值点、破坏点四个特征点的主应力、应变矢量图以及钢筋和剪力墙应力云图,试验结果表明:与普通剪力墙相比,带斜筋的柱式配筋剪力墙的滞回耗能、承载力、位移以及刚度都得到了明显的改善。加载过程中交叉斜筋的应力始终大于柱式纵筋的应力,最先达到屈服,之后墙身柱式配筋中的纵筋从边缘向内部逐渐屈服。     

底部加厚钢管混凝土边框带缝剪力墙抗震性能试验研究

钢管混凝土边框带缝剪力墙是一种新型剪力墙,为进一步研究该新型墙体的抗震性能,设计制作了2个不同构造的剪力墙试件,并进行了低周反复加载试验。根据试验结果,分析了各试件的破坏特征、承载力、延性、刚度及退化过程、骨架曲线等抗震性能指标。研究表明:与普通钢管混凝土边框带缝剪力墙试件相比,底部加厚钢管混凝土边框带缝剪力墙试件的抗震性能显著提高,底部加厚钢管混凝土边框与钢筋混凝土带缝墙体能够协同工作并形成良好的抗震耗能机制。     

钢管约束高强混凝土剪力墙抗震性能试验研究

高强混凝土剪力墙承载力高,刚度大,但变形能力较差。为改善此类构件的变形能力,在剪力墙边缘构件采用钢管约束形式代替普通箍筋,进行了钢管约束高强混凝土剪力墙低周反复加载试验,研究试件的破坏形态、破坏机理、延性、滞回特性、刚度退化及耗能性能。试验表明,通过约束边缘构件内设置钢管,试件水平承载力下降缓慢,在较大竖向压力作用下,试件仍可保持竖向承载能力,可明显提高高强混凝土剪力墙的变形能力;相同轴压比下,钢管约束高强混凝土剪力墙试件较普通配筋高强混凝土剪力墙试件,极限位移增大27%,耗能值增加81%。根据试验结果,建立了钢管约束高强混凝土剪力墙正截面承载力计算公式,建议在高强混凝土剪力墙底部加强区采取钢管约束构件的形式,以提高高强混凝土剪力墙抗震性能。     

配置斜筋的单排配筋混凝土低矮剪力墙动力性能试验研究

在单排配筋混凝土低矮剪力墙的墙体或底部配置斜筋,可限制墙体斜裂缝开展,提高剪力墙的基底抗剪切滑移能力,改善其抗震性能。为了解不同斜筋布置形式对其动力性能与地震损伤破坏机理的影响,进行了3个不同配筋形式的混凝土低矮剪力墙模型振动台试验,包括1个普通单排配筋混凝土剪力墙,1个墙体内配置45°斜筋的单排配筋混凝土剪力墙,1个墙体底部配置45°斜筋的单排配筋混凝土剪力墙。在试验基础上,分析了3个剪力墙模型在弹性、开裂及弹塑性损伤破坏等不同受力阶段的自振特性与地震反应,比较了其破坏形态和加速度、位移时程反应。研究结果表明,配置斜筋能有效地提高单排配筋混凝土低矮剪力墙的抗震能力。     

内置钢板深梁剪力墙抗震性能试验研究

内置钢板深梁剪力墙是由钢管混凝土柱、柱间钢板深梁、混凝土墙体及其连接构件组成。对5个1/5缩尺的该组合剪力墙模型进行了低周反复荷载试验。试验分两阶段进行,第一阶段试验研究位移角小于1/50试件的抗震性能,第二阶段试验研究第一阶段损伤试件修复后的抗震性能,修复采用剪力墙边框钢管间两侧贴焊薄钢板的方法。分析了各试件修复前后的破坏特征、滞回特性、承载力、刚度退化、位移延性、耗能性能。结果表明：内置钢板深梁剪力墙的钢管混凝土柱、钢板深梁、混凝土墙体及连接构件相互作用,协同受力,具有良好的抗震性能;变形特征具有阶段性,在混凝土和部件连接界面损伤前与整体剪力墙变形接近,在连接界面损伤滑移后与带竖缝剪力墙接近。     

带斜筋单排配筋T形截面剪力墙的抗震性能

为取代黏土砖多层住宅结构,提出带斜筋单排配筋混凝土剪力墙多层节能住宅结构,其抗震性能显著优于砖砌体结构,且与普通混凝土剪力墙结构相比,具有施工简便、造价低的特点,便于推广应用。为了解该新型结构体系中T形截面剪力墙的抗震性能,对1个单排配筋T形截面混凝土剪力墙和1个带斜筋单排配筋T形截面混凝土剪力墙进行低周反复荷载试验,对比分析其承载力、延性、刚度、滞回特性、耗能能力及破坏特征。试验研究表明,斜筋可以有效限制剪力墙的基底剪切滑移,使得带斜筋单排配筋T形截面混凝土剪力墙的抗震性能明显优于不带斜筋单排配筋T形截面混凝土剪力墙,可以更好地满足多层住宅结构抗震设计要求。     

快速往复荷载下装配式钢管混凝土边框剪力墙抗震性能试验研究

为研究快速往复荷载下装配式钢管混凝土边框剪力墙的抗震性能,设计制作了3片足尺单层单跨装配式钢管混凝土边框剪力墙试件,分别进行0.1,5,20 mm/s加载速率下的往复荷载试验,对其破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、承载能力、延性系数、耗能能力及刚度退化等方面进行对比分析。试验结果表明:试件破坏均为墙体边框钢管屈服后底角混凝土压溃,而钢筋及钢管连接节点处未发生明显变化,说明套筒灌浆连接技术满足装配式结构受力要求。加载速率对装配式钢管混凝土边框剪力墙的抗震性能影响有限,加载速率较静态加载提高200倍时,剪力墙承载力提高6%,延性系数降低20%,等效黏滞阻尼比降低13.1%。     

L形边框单排配筋保温模块矮剪力墙抗震性能研究

进行4个足尺再生混凝土矮剪力墙试件的低周反复荷载试验,包括1个无EPS（模塑聚苯乙烯）保温模块剪力墙试件,3个带EPS保温模块剪力墙试件。对比分析各试件的承载力、延性、刚度、耗能和损伤演化规律|研究了保温模块及砂浆面层、再生混凝土强度、墙体分布钢筋配筋率对L形边框单排配筋矮剪力墙抗震性能的影响。研究表明：提高混凝土强度和分布钢筋配筋率可一定程度提高墙体的承载力和弹塑性变形能力|与无保温模块剪力墙试件相比,L形边框保温模块单排配筋矮剪力墙具有良好的抗震性能。     

带斜筋单排配筋混凝土低矮剪力墙有限元模拟

为了研究带斜筋单排配筋混凝土低矮剪力墙的抗震性能,首先利用ABAQUS有限元软件建立了带斜筋单排配筋混凝土低矮剪力墙的弹塑性有限元模型,验证了模型的正确性;随后,对9个带斜筋的剪力墙进行了拓展分析,讨论了墙体配筋率、边缘构件配筋及轴压比对带斜筋单排配筋混凝土低矮剪力墙抗震性能的影响。结果表明:墙体配筋率的增加可提高承载力,斜筋呈扇形布置墙体延性较好;边缘构造箍筋间距越大,承载力越低,且峰值荷载后承载力下降越明显,延性较差;随着轴压比的增大,斜筋对于剪力墙延性的提高作用越明显。     

钢管混凝土边框内藏钢板剪力墙抗震试验与分析

完成了6个钢管混凝土边框钢板剪力墙抗震性能试验研究,试件包括3个不同钢板厚度的钢管混凝土边框纯钢板剪力墙和3个对应钢板厚度的钢管混凝土边框内藏钢板组合剪力墙.基于试验,分析了各试件的承载力与变形特点.采用ABAQUS软件对各试件的受力与变形特点进行了有限元分析,有限元模拟结果与试验结果符合较好.试验及分析表明:钢管混凝土边框纯钢板剪力墙具有良好的延性;钢管混凝土边框内藏钢板组合剪力墙,承载力和刚度比纯钢板剪力墙明显提高,综合抗震性能良好.     

预制剪力墙结构竖向接合面抗震性能试验研究

为研究钢管混凝土边框与钢筋混凝土剪力墙结构竖向接合面的抗震性能,设计了4个接合面试件,并进行拟静力加载试验。试件破坏形式均相似,主要裂缝产生部位均在销键处,最终墙体形成贯通的斜裂缝。结果表明:接合面采用销键和连接筋的组合连接方式,可以保证接合面剪力的有效传递;连接筋的配筋率对结构的抗震有显著影响,在一定范围内,增加连接筋配筋率可以改善结构的抗震性能。     

钢管高强混凝土剪力墙受剪性能试验研究

为研究钢管高强混凝土剪力墙的受剪性能,设计制作了两批共32个小剪跨比（λ为0.3、0.56、0.8）钢管高强混凝土剪力墙试件并进行单向静力加载试验,分析了剪跨比、管外混凝土强度、轴压比、截面类型、水平分布筋配筋率和竖向分布筋配筋率对各试件受剪承载力、变形能力及其对试件破坏形态的影响。试验结果表明：钢管高强混凝土剪力墙作为组合构件,通过钢管外的抗剪环筋传递界面剪力,能够很好地协同受力,且具有初始刚度大、承载能力高的特点;剪跨比为0.56、0.80的试件,其破坏始于管外混凝土的斜压破坏;剪跨比为0.30的试件,其破坏形态为管外混凝土斜裂缝发展、贯通,墙体受压侧底部水平分布筋处混凝土错动、脱落,具有直剪破坏的特征;各试件破坏时均具有一定的变形能力。基于对试验结果的统计分析,提出了钢管高强混凝土剪力墙的受剪承载力计算式,计算值与试验值吻合良好,可为工程设计提供参考。     

带不同类型边框柱的剪力墙力学性能试验

通过对钢管混凝土边框柱-钢筋混凝土剪力墙板的组合剪力墙(简称钢管混凝土剪力墙)以及带型钢混凝土边框柱和带钢筋混凝土边框柱的剪力墙的滞回性能试验,揭示钢管混凝土剪力墙具有较好的抗震性能。在此基础上,对试验剪力墙的荷载-变形关系进行有限元模拟,模拟结果与试验结果吻合良好。     

低烈度区低、多层住宅低配筋剪力墙抗震性能试验

在低烈度的低、多层混凝土剪力墙结构中,是否可以采用比现行规范规定的墙体和边缘构件构造配筋更低要求的配筋形式,是目前低烈度区低、多层剪力墙结构设计需要解决的问题。通过7个低配筋剪力墙试件的低周反复加载试验,从破坏模式、延性、承载力、刚度、耗能能力、滞回性能等方面对低烈度区采用适合低、多层住宅结构的低配筋剪力墙试件的工作性能进行评价。试验的变化参数为截面形式、边缘构件纵筋配筋率、边缘构件箍筋配箍率、墙体腹板水平及竖向分布钢筋配筋率。通过对试验结果的对比分析,在低烈度区的低、多层剪力墙结构中,能够采用经过合理设计的低配筋剪力墙。     

STRCC边框内藏钢桁架剪力墙抗震性能研究

为研究钢管混凝土叠合边框内藏钢桁架剪力墙的抗震性能,制作了2个普通钢管混凝土叠合边框剪力墙试件和2个钢管混凝土叠合边框内藏钢桁架剪力墙试件。对试件进行了模拟地震振动台试验研究,对比了这2种剪力墙的动力特性、加速度时程反应和位移时程反应。利用有限元软件ABAQUS分别建立微观模型和宏观模型对不同设计参数的试件进行了弹塑性时程分析。研究结果表明,内藏钢桁架能够明显提高钢管混凝土叠合边框剪力墙的延性和抗震耗能能力;在较大的地面加速度峰值下,钢桁架减小试件地震位移的作用发挥得更明显;钢管混凝土叠合边框内部钢管壁厚的增大有利于提高剪力墙的承载力和安全储备。     

造楼机附墙装置连接构造抗拉拔性能试验

提出了一种造楼机附墙装置与剪力墙的连接构造系统,该系统由造楼机轨道、剪力墙、连接轨道与剪力墙的螺杆及条形钢板构成.进行了22个附墙装置连接构造试件的抗拉拔性能试验,试件变化参数包括墙体厚度、墙体配筋、墙体构造、混凝土强度、墙体支点距离,其中墙体构造包括预留圆孔贴靠正交分布钢筋、预埋锚筋连接、附加钢筋网片、预留圆孔不贴靠钢筋,分析了其破坏特征、承载力、刚度和钢筋应变.结果 表明:螺杆、锚筋及钢板均未发生明显损伤,试件的破坏形式为墙体弯剪破坏;提高混凝土强度,增加墙体厚度、墙体配筋,减小墙体支点距离均可提高试件的承载力和刚度;预留圆孔贴靠正交分布钢筋试件的受力性能明显好干预留圆孔不贴靠钢筋试件;提出的造楼机附墙装置与剪力墙的预留圆孔贴靠正交分布钢筋连接构造工作性能可靠.     

钢管混凝土斜柱抗剪环-环梁节点受力性能试验研究

进行了7个按实际工程2∶3比例缩尺、75°倾斜的钢管混凝土斜柱抗剪环-环梁节点试验。其中5个试件采用单调方式加载,2个试件采用低周反复方式加载。试验过程中,对环梁截面上、下环筋,环梁箍筋以及纵梁纵筋的应变分布及大小进行了量测,记录了试件的荷载-位移曲线。改变试件环梁环筋与纵梁纵筋的比例,改变环梁箍筋形式及加配特殊构造钢筋等措施,对斜柱抗剪环-环梁节点的宏观受力机理、最终破坏形态、受力性能及其影响因素等进行了分析研究。试验结果表明,通过对环梁合理配筋构造,抗剪环-环梁节点能够有效地传递框架梁端的弯矩和剪力;无论最终破坏发生在框架梁端还是环梁内,试件都能达到所要求的承载能力和延性;加大环梁截面高度与纵梁截面高度的比例,可将试件破坏时混凝土的压碎区由环梁斜裂缝下端转移到纵梁端下部,从而形成纵梁端发生弯曲破坏的理想破坏模式。     

保温模块单排配筋再生混凝土低矮剪力墙抗震性能试验研究

针对村镇低层与多层建筑和再生材料应用,研发了一种模塑聚苯乙烯保温模块单排配筋再生混凝土剪力墙,该剪力墙由保温模块、再生混凝土、单排钢筋、异形柱边框和面层砂浆复合而成。进行了2个足尺剪力墙试件低周反复荷载试验,1个为模塑聚苯乙烯保温模块单排配筋再生混凝土剪力墙试件,另1个为普通单排配筋再生混凝土剪力墙试件。分析了2个试件的破坏特征、承载力、位移与延性、刚度退化及耗能性能等,提出了保温模块单排配筋剪力墙受剪承载力计算模型,其计算结果与试验符合较好。研究结果表明:与普通单排配筋再生混凝土剪力墙相比,模塑聚苯乙烯保温模块单排配筋再生混凝土剪力墙承载力明显提高,刚度退化减慢,延性好,耗能能力大幅度提高。模塑聚苯乙烯保温模块单排配筋再生混凝土剪力墙可用于村镇低层和多层抗震结构中。     

带边框柱剪力墙模型结构抗震性能试验研究

对于 1 15缩尺比例的两个配筋方式不同的带边框柱剪力墙模型在低周反复水平荷载作用下进行了试验研究 ,分析了墙体边框柱与墙体的共同工作性能 ,对比研究了带边框柱的中高剪力墙受力特点、破坏和耗能机理 ,并从承载力、刚度、延性、恢复力特性、耗能能力等方面综合评价了其抗震性能。研究结果表明 ,带边框柱剪力墙结构具有良好的抗震性能。     

带斜筋单排配筋Z形截面剪力墙抗震性能研究

为适应抗震设防地区对多层住宅结构具有良好抗震性能、施工简便、造价低、绿色节能等特点的发展要求,提出带斜筋单排配筋混凝土剪力墙,再结合部分免拆建筑模网技术,形成新型抗震节能多层住宅结构体系。为了解带斜筋单排配筋Z形截面墙体的抗震性能,进行2个相同配筋量的Z形截面剪力墙低周反复荷载试验,1个为普通双向单排配筋剪力墙,1个为带斜筋的双向单排配筋剪力墙。在试验基础上,对比分析其承载力、延性、刚度、滞回特性、耗能能力及破坏特征等抗震性能,建立其极限承载力简化计算模型。研究表明:带斜筋单排配筋Z形截面剪力墙的抗震性能明显优于普通双向单排配筋剪力墙,能更好地满足多层住宅结构抗震设计要求。