钢筋混凝土框架-屈曲约束钢板墙结构抗侧力性能研究

将屈曲约束钢板墙用于钢筋混凝土框架结构,提出了屈曲约束钢板墙与混凝土结构的节点连接构造。通过2个单跨两层模型结构的加载试验,研究了混凝土框架-屈曲约束钢板墙结构的抗侧力性能,包括其受力过程、破坏形态、破坏机制、抗侧刚度、屈服承载力和延性等。研究结果表明:混凝土框架-屈曲约束钢板墙结构具有良好的抗侧力性能,屈曲约束钢板墙有效提高了钢筋混凝土框架结构的抗侧刚度、屈服承载力、延性和冗余度。利用理论方法计算了结构的抗侧刚度和屈服承载力,其结果与试验值基本接近。利用有限元方法对结构的受力过程进行了模拟,与试验结果的对比表明所建立的有限元模型及分析方法基本能够模拟试验模型的受力情况,可用于该类结构的进一步参数分析。     

组装式防屈曲支撑整体稳定性研究

组装式防屈曲支撑通过内置钢板支撑承受轴向荷载,外部组装的约束构件为钢板支撑提供侧向约束,该种支撑可用于有抗震要求的中心支撑钢框架结构中。轴向受压的组装式防屈曲支撑的屈曲分析表明,可结合整个支撑的屈曲临界力、支撑长度和约束构件的抗弯刚度等,得到支撑的计算长度系数。非线性分析表明,约束构件的钢管外边缘屈服时的支撑轴向承载力与支撑发生极值点失稳时的极限承载力很接近。因此,可采用外部约束钢管边缘屈服来判断防屈曲支撑轴向受压整体失稳。为此,给出了综合考虑防屈曲支撑初弯曲、支撑屈服后承载力增大、约束构件抗弯刚度和强度以及间隙的相关算式,可用于验算支撑的整体稳定性。     

不同构造钢板装配式屈曲约束支撑性能试验研究

设计5个钢板装配式屈曲约束支撑（Buckling-Restrained Brace, BRB）试件,对其进行低周反复试验,研究无黏结材料、约束比和加载制度等对其力学性能的影响。结果表明：无黏结材料能有效减小外约束单元与核心单元之间的摩擦力,设置无黏结材料的屈曲约束支撑滞回曲线对称、饱满,耗能性能稳定,有较强的抗疲劳能力;设置无黏结材料钢板装配式屈曲约束支撑等效黏滞阻尼比曲线呈现两阶段双线性的特征;约束比小于1的钢板装配式屈曲约束支撑发生整体屈曲失稳;先压后拉和先拉后压的加载方式对屈曲约束支撑滞回性能基本没有影响;基于屈曲约束支撑先于主体结构屈服和不发生因塑性能力不足而提前破坏的设计原则,工程设计中建议屈曲约束支撑延性系数μmax＞13,累积塑性变形CPD＞1200。     

附加曲线钢板支撑的预制预应力混凝土装配式梁柱节点抗震性能

为研究附加曲线钢板支撑的预制预应力混凝土装配式梁柱节点的抗震性能,对不同截面宽度和不同偏心距离的附加曲线钢板支撑的预制预应力混凝土装配式梁柱节点,以及无支撑装配式梁柱节点对比试件进行低周往复荷载试验研究以及数值模拟分析,研究节点试件破坏形式、承载力、刚度、耗能等变化规律。结果表明：在层间位移角不大于5％时,节点试件具有稳定的受力性能,节点梁端混凝土压碎,同时曲线钢板支撑受弯屈服;曲线钢板支撑可提高预应力装配式梁柱节点试件的承载力、刚度和耗能,随着支撑截面宽度的增加以及偏心距离的减小,节点试件承载力、刚度和耗能逐渐提高;在层间位移角为4%时等效黏滞阻尼系数为0.12~0.20,相对无支撑预应力装配节点提高约2~3倍;在曲线钢板支撑偏心率小于0.3时,节点试件承载力受偏心距离影响较大,偏心率大于0.3时,承载力基本不变。     

开缝钢板墙抗震性能的试验研究

为了研究开缝形式对开缝钢板墙抗震性能的影响,完成了6组共12片1∶4比例的开缝钢板墙试件的往复加载试验。试验结果表明:开单层竖缝钢板墙的屈曲形态是竖缝间板带的单独扭转屈曲形态(第一类屈曲形态),屈服与破坏集中在竖缝的端部,造成竖缝间板带逐渐断裂,导致试件的刚度与承载力逐渐下降,滞回曲线出现剪切滑移现象;开双层竖缝钢板墙的屈曲是板内对角方向形成斜拉带的整板屈曲形态(第二类屈曲形态),到剪切位移角超过4%,试件的承载力没有出现下降,且滞回曲线相对饱满;竖缝间板带的长宽比越大,试件的抗侧刚度与屈服承载力越低;与开单层竖缝试件相比,开双层竖缝墙板的抗侧刚度与屈服承载力均明显提高。建议的试件初始刚度和承载力理论计算结果与试验得到的结果基本一致。     

两种密肋框格屈曲约束低屈服点钢板剪力墙抗震性能试验研究

通过对2榀缩尺比例为1∶3的两种密肋框格屈曲约束构造的低屈服点钢板剪力墙试件进行抗震性能试验研究,对比分析了两榀试件在低周往复荷载作用下的破坏形态、滞回性能、延性、刚度、承载力和耗能性能等,考察了框-墙之间的剪力分配关系,以此为基础检验了周边框架柱刚度阈值公式的有效性,探讨了钢板剪力墙结构的变形模式。研究结果表明:两侧密肋框格屈曲约束构造能够有效地抑制内填钢板的整体屈曲,使其实现"先屈服,再屈曲"的设计目标。两个试件的破坏进程符合"强框架,弱墙板"和"强柱弱梁"的设计理念,最终均呈平面内弯-剪破坏模式。结构的滞回环饱满呈梭形,具有稳定的承载与塑性变形能力,延性好,初始侧向刚度大。外框架与内填钢板之间的剪力分配转换平稳有序,能够组成合理可靠的双重抗侧力体系。给出了框架柱脚最大剪力和抗剪强度的近似计算公式,可以用于竖向边缘构件平面内受剪屈服的校核。提出了一般钢板剪力墙结构受剪承载力和受弯承载力的计算公式,便于工程设计人员进行内填钢板和周边框架规格的初步选择。     

Experimental study on hysteretic performance of steel-plate assembled buckling-restrained brace

提出一种钢板装配式屈曲约束支撑,支撑的各部件由钢板装配而成,在一字形核心单元局部进行了开孔,以实现定点屈服和多点屈服耗能,外约束单元端部采取了局部加强措施,以避免端部局部失稳破坏。设计、制作了3个试件,对其进行低周反复加载试验,研究核心单元开孔、支撑端部构造以及支撑固接和铰接连接形式对屈曲约束支撑滞回性能的影响。研究结果表明：该种支撑的滞回曲线饱满,耗能性能稳定,等效黏滞阻尼比在0.37~0.48之间;支撑延性好,累计塑性变形能力强;在设计位移下支撑拉压不均匀系数能够满足规范要求;支撑恢复力模型可采用双线性模型模拟;核心单元开孔可实现定点屈服和多点屈服耗能;支撑端部的加强措施对端部起到了保护作用;端部无论采用固接还是铰接都可以保证支撑的工作性能。     

开孔钢板装配式屈曲约束支撑设计方法研究

文章结合开孔钢板装配式屈曲约束支撑研究成果和相关规范,提出开孔钢板装配式屈曲约束支撑的设计方法,给出其设计流程,并通过4个开孔钢板装配式屈曲约束支撑的拟静力试验对设计方法与流程的合理性和有效性进行验证。试验结果表明提出的开孔钢板装配式屈曲约束支撑设计方法与流程合理有效,可供实际工程使用;根据设计方法与流程得到的开孔钢板装配式屈曲约束支撑力学性能实测值与设计值吻合较好、整体与局部稳定性好,滞回性能稳定、滞回曲线饱满、耗能能力强、承载力对称性和塑性变形能力良好、抗疲劳性能稳定。     

双阶屈服屈曲约束支撑混凝土框架结构抗震性能研究

结合实际工程项目,提出将新型双阶屈服屈曲约束支撑应用于传统混凝土框架结构.设计一榀缩尺单层单跨双阶屈服屈曲约束支撑混凝土框架结构试件,采用低周往复试验,对双阶屈服屈曲约束支撑在混凝土框架结构中的抗震性能以及二者的协同工作性能进行试验验证.在此基础上,进一步研究双阶屈服屈曲约束支撑在钢筋混凝土框架结构体系中的抗震性能,对双阶屈服屈曲约束支撑框架结构体系进行弹塑性时程分析,并与单阶屈服屈曲约束支撑框架结构体系对比.结果 表明,双阶屈服屈曲约束支撑在小震作用下实现第一阶屈服并保持刚度,为结构提供附加阻尼,参与耗能;在中震与大震作用下发生第二阶屈服,持续耗能.与单阶屈服屈曲约束支撑相比,双阶屈服屈曲约束支撑具有更优的抗震性能.     

开孔板式屈曲约束支撑拟静力滞回性能试验研究

提出一种开孔板式屈曲约束支撑(PPBRB),该支撑核心单元为开孔的一字形钢板,约束套管采用钢板焊接而成,并在端部加设加劲套箍。设计制作4支PPBRB试件,对其进行拟静力滞回性能试验,研究开孔板式屈曲约束支撑滞回耗能能力、承载力性能以及累积塑性变形能力。研究结果表明:该支撑构造合理,滞回曲线饱满,滞回性能稳定,耗能性能优良;支撑端部构造设计合理,能够保证支撑正常工作;铰接与固接的连接方式均能保证支撑性能得到有效发挥。     

连接件对钢板混凝土组合墙轴压性能影响试验

为研究连接件形式不同对钢板混凝土组合墙受力和变形性能的影响,进行了4个双钢板混凝土组合墙试件(栓钉和对拉螺栓比例不同)的轴压试验和有限元数值模拟。结果表明：4个试件均为脆性破坏,除试件DSW-12外,破坏过程基本相同,均为外钢板屈服、面外局部屈曲、形成贯通屈曲,混凝土压碎,侧焊缝拉开,试件丧失承载力。钢板首次出现屈服或面外局部屈曲时对试件整体刚度影响不大。对拉螺栓的相对比例对双钢板混凝土组合墙的轴向受压刚度、承载力、钢板的局部屈曲荷载和破坏形态影响不大;但对面外局部变形有抑制作用。相同截面、距厚比试件,采用对拉螺栓的比例越高,破坏时钢板局部屈曲变形越小。     

钢板装配式屈曲约束支撑性能试验研究

提出一种钢板装配式屈曲约束支撑,支撑的各部件由钢板装配而成,在一字形核心单元局部进行了开孔,以实现定点屈服和多点屈服耗能,外约束单元端部采取了局部加强措施,以避免端部局部失稳破坏。设计、制作了3个试件,对其进行低周反复加载试验,研究核心单元开孔、支撑端部构造以及支撑固接和铰接连接形式对屈曲约束支撑滞回性能的影响。研究结果表明:该种支撑的滞回曲线饱满,耗能性能稳定,等效黏滞阻尼比在0.37~0.48之间;支撑延性好,累计塑性变形能力强;在设计位移下支撑拉压不均匀系数能够满足规范要求;支撑恢复力模型可采用双线性模型模拟;核心单元开孔可实现定点屈服和多点屈服耗能;支撑端部的加强措施对端部起到了保护作用;端部无论采用固接还是铰接都可以保证支撑的工作性能。     

钢板装配式屈曲约束支撑RC框架平面#br# 外力学性能试验研究

框架平面外方向的层间侧移在一定程度上影响框架中屈曲约束支撑抗震性能的发挥。为了研究框架平面外的层间侧移作用下,节点板加边肋和屈曲约束支撑端部加强对带屈曲约束支撑钢筋混凝土框架平面外方向力学性能的影响,对3榀安装了钢板装配式屈曲约束支撑的钢筋混凝土框架试件在平面外方向进行拟静力试验。研究了带钢板装配式屈曲约束支撑的钢筋混凝土框架平面外力学性能,节点板加边肋和BRB端部加强对其自身在平面外方向的受力与变形特征。结果表明：钢板装配式屈曲约束支撑对钢筋混凝土框架平面外方向的承载能力影响很小;框架平面外变形引起屈曲约束支撑轴向变形非常微小;在框架平面外层间位侧移作用下,带节点板的BRB呈“C”形的变形模式,节点板加边肋与屈曲约束支撑端部加强的设计能减小BRB轴力对其在平面外方向变形的影响。     

钢板外包混凝土剪力墙板抗剪滞回性能试验研究

钢板外包混凝土预制装配式剪力墙板是在钢板剪力墙板基础上提出的一种用于高层建筑钢结构的新型抗侧力构件。它以普通钢板作为基本支撑板，钢板上、下分别与钢框架中的梁相连，两侧外包混凝土为钢板提供侧向约束，防止钢板过早屈曲失稳，同时混凝土还起到防火隔热的作用。本文通过对３个钢板外包混凝土剪力墙试件和１个纯钢板剪力墙板试件的模型试验，研究了在低周反复加载下钢板外包混凝土剪力墙板的破坏形态、延性、抗剪强度和刚度等。试验表明，钢板外包混凝土剪力墙与钢板剪力墙相比，具有良好的稳定性能和延性性能，同时其刚度和强度也大大提高。     

改进型双钢管约束屈曲支撑试验研究

为提高双钢管约束屈曲支撑内核的抗侧刚度,在内核钢管上增设接触环,形成带接触环的改进型双钢管约束屈曲支撑。通过对5个不同构造的改进型双钢管约束屈曲支撑试件进行轴向单调加载、轴向低周往复加载试验,研究该类型约束屈曲支撑的承载能力、延性与耗能性能;分析外套钢管刚度、双管间隙大小、内核钢管长细比等参数对该约束屈曲支撑性能的影响。结果表明:该类型支撑受压时能够屈服而不屈曲,延性良好且滞回曲线饱满,具有良好的耗能能力;外套钢管的刚度和其与内核钢管间隙大小对该支撑的性能影响较大;试件骨架曲线均经历了弹性与弹塑性阶段,其恢复力模型可采用三折线或两折线模型。     

不同屈曲约束形式的钢板剪力墙往复剪切性能试验

为研究不同冷弯薄壁型钢屈曲约束形式的钢板剪力墙的往复剪切性能,剥离框架对钢板剪力墙结构抗侧力的贡献,单独对3个不同屈曲约束形式的钢板剪力墙结构试件和1个纯钢板剪力墙结构试件进行了拟静力试验研究,并通过试验与理论分析揭示了不同屈曲约束形式的钢板剪力墙在往复剪切作用下的力学性能与失效机理。结果表明:冷弯薄壁型钢对钢板剪力墙的面外变形具有较好的约束作用,显著提高了钢板剪力墙的耗能能力、延性和承载力; 竖向屈曲约束构造形式对钢板剪力墙的耗能能力提高效果最好,其次是水平约束形式,最差是45°斜向约束形式; 对于带45°斜向约束的试件而言,由于约束形式非轴向对称,其承载力在推、拉方向上表现出明显的差异,即在拉力带垂直于冷弯薄壁型钢约束时,其承载力更高。     

开孔钢板装配式屈曲约束支撑减震性能试验研究

为研究核心单元开孔对屈曲约束支撑减震性能的影响,检测端部套箍对抑制支撑端部变形的有效性,设计了4个不同开孔形式的开孔钢板装配式屈曲约束支撑试件,进行低周反复加载试验和受力性能分析。研究结果表明:4个试件的滞回性能稳定、滞回曲线饱满、耗能能力强;拉、压不均匀系数最大为1.25,拉、压承载力对称性良好;累积塑性变形能力参数均能达到1 300以上,说明试件具有较好的累积塑性变形能力;试件的各项疲劳性能指标均满足JGJ 297—2013《建筑消能减震技术规程》的要求;端部套箍能够限制支撑端部变形;核心单元开孔后能使支撑较早进入塑性耗能阶段,降低核心单元与外约束单元之间的摩擦力,增加屈曲约束支撑的累积塑性变形能力。     

耦合框架平面外变形钢板装配式屈曲约束支撑#br# 钢筋混凝土框架抗震性能试验研究

为了研究双向地震作用下屈曲约束支撑（Buckling-restrained brace,BRB）钢筋混凝土框架平面内抗震性能以及BRB与钢筋混凝土框架在平面外方向的相互作用,考虑框架平面外变形、节点板平面外刚度和屈曲约束支撑外伸段平面外刚度的影响,对4个钢板装配式屈曲约束支撑钢筋混凝土框架及1个钢筋混凝土空框架进行了平面内拟静力试验研究。研究结果表明：①耦合框架平面外变形的BRB钢筋混凝土框架和无框架平面外变形的BRB钢筋混凝土框架平面内层间剪力与层间位移滞回曲线饱满稳定,具有良好的抗震性能;②框架平面外变形在一定程度上减小了钢板装配式BRB钢筋混凝土框架平面内初始水平刚度和承载力,增大了钢板装配式BRB和节点板平面外变形量;③节点板面外刚度的提高增加了框架节点平面外作用力;④钢板装配式BRB面外刚度的增加能减小自身平面外变形,减小其对钢筋混凝土框架平面外作用力。     

内嵌屈曲约束钢板剪力墙钢框架参数影响分析研究

内嵌屈曲约束钢板剪力墙钢框架由梁、柱以及屈曲约束钢板剪力墙组成,具有刚度与承载力大、延性好的优点,但由于构造形式的复杂,带墙框架的力学性能影响因素较多。为此,本文利用有限元分析方法,首先对已有的内嵌屈曲约束钢板剪力墙钢框架试件建立有限元模型,对其进行验证;然后,根据验证后的有限元模型,进行一系列参数化分析。分析发现,屈曲约束钢板剪力墙的芯板外伸端与柱的连接长度对结构的性能以及屈曲约束钢板剪力墙等效偏心支撑模型的偏心距影响较大。本文将分析结果通过数值拟合方法得到了芯板与柱连接长度跟等效支撑模型偏心距的关系式,以便于实际工程设计分析应用。     

波纹钢板剪力墙抗震性能试验研究

提出一种新型钢板墙-波纹钢板剪力墙。设计了两个不同形式的波纹钢板剪力墙试件,采用低周往复加载试验,分析二者的破坏形式,对滞回曲线、骨架曲线、延性、刚度及耗能性能等性能进行了系统的研究。研究表明：两种波纹钢板剪力墙均具有较高的极限承载力及初始刚度;屈曲承载力较高,屈服位移较小,能够较快地进入塑性耗能;滞回曲线较为饱满,不易发生捏缩现象。与横向波纹钢板剪力墙相比,竖向波纹钢板剪力墙的滞回性能及屈服后承载力更加出色。结果表明,在合理的参数设计下,所提出的波纹钢板剪力墙承载力高、耗能性能较强,是一种极具前景的新型抗侧力构件及耗能构件。