板钉连接CFST柱-RC梁节点梁端塑性铰区受力性能数值模拟

建立竖板-栓钉连接钢管混凝土（CFST）柱-钢筋混凝土（RC）梁节点试件（SSJD）拟静力加载试验有限元模型,并在节点损伤情况、梁端荷载-位移曲线等数值模拟结果与试验结果吻合较好的基础上,进一步开展了RC梁混凝土强度、配筋率ρ_s和连接竖板长度L_b及界面连接情况等对CFST柱-RC梁节点梁端塑性铰区域力学性能的影响。研究结果表明,RC梁混凝土强度对试件SSJD塑性铰区域受力性能的影响较小;适筋范围内RC梁配筋率增加可适当提高试件SSJD承载力和延性;随着连接竖板长度的增加,梁端塑性铰区域外移,梁破坏荷载增大;本研究给出的RC梁与CFST柱之间的界面抗剪承载力模拟值与计算值吻合较好,可用于界面抗剪设计。     

钢筋混凝土框架梁火灾后抗剪性能有限元分析

火灾后会使钢筋混凝土框架梁的抗弯、抗剪等性能受到严重的损伤,影响结构的整体性能。目前,有关火灾后钢筋混凝土框架梁抗弯性能研究的试验和有限元分析比较多,而关于火灾后钢筋混凝土框架梁抗剪性能等方面的研究比较少。为此,开展了火灾后钢筋混凝土框架梁抗剪性能的研究,利用ABAQUS软件模拟了12根钢筋混凝土框架梁模型,对其温度场进行分析,考虑火灾发生后不同工况下对钢筋混凝土框架梁抗剪性能产生的影响。     

地震区混凝土框架柱塑性铰区剪切抗力延性设计试验研究

允许钢筋混凝土框架柱端出现塑性铰但又不形成柱铰破坏机构是一个十分现实而又未得以很好解决的课题。通过10个钢筋混凝土框架柱构件抗震剪切抗力的试验研究,明确了加载全过程框架柱构件中箍筋与混凝土的抗剪贡献及比例,并根据相关试验资料,提出了反复荷载下框架柱抗剪承载力随构件延性系数的变化关系,并提出了框架柱塑性铰区抗震剪切承载力延性计算公式,部分成果已为修订《混凝土结构设计规范》采用。     

考虑轴-弯-剪耦合效应的钢筋混凝土柱滞回性能研究

试验研究及震害调查发现:由于配箍不足或箍筋间距过大,地震作用下钢筋混凝土柱易发生剪切破坏,继而发生轴向破坏。采用纤维截面的钢筋混凝土梁柱单元及与之串联的剪切弹簧以及轴向弹簧考虑钢筋混凝土柱的轴-弯-剪耦合效应,其中纤维梁柱单元用于模拟柱的弯曲机制,与梁柱单元串联的剪切弹簧和轴向弹簧用于模拟剪切机制和轴向机制,并利用单轴材料模型中的Limit State Material及其相应的Shear Limit Curve和Axial Limit Curve确定材料的剪切破坏与轴向破坏失效点,最终从单元层次上定义轴-弯-剪耦合效应。为验证该数值模型的合理性,选取不同破坏形式、轴向力与水平循环往复荷载共同作用下拟静力试验的钢筋混凝土柱,借助Open Sees分析软件模拟其滞回性能。模拟结果与试验结果的对比分析表明:考虑轴-弯-剪耦合的串联模型能较好地模拟钢筋混凝土柱的强度、刚度退化及捏拢效应等,且能够反映钢筋混凝土构件在复杂应力条件下的受力性能。     

钢筋混凝土梁在低周反复荷载作用下受剪性能的尺寸效应试验研究

本文介绍了5组不同尺寸钢筋混凝土梁在低周反复荷载作用下的剪切破坏试验研究成果.研究中分析了钢筋混凝土梁斜截面受剪的滞回特性、承载力、延性和耗能等力学性能,及其尺寸效应的影响规律.结果表明:在本试验设计的尺寸范围内,钢筋混凝土梁在低周反复荷载作用下的受剪性能存在非常明显的尺寸效应现象,钢筋混凝土梁的强度、延性等力学性能均...     

空斗墙抗剪性能试验研究及有限元分析

通过24片1/2模型的空斗墙墙体和3片1/2模型的实砌墙体,在低周反复荷载下试验,研究3种砌筑方式的空斗墙在2种高宽比、4种砂浆强度和2种竖向压应力的影响下,墙体的抗剪承载力和破坏模式。建立有限元分析模型,分析砌筑方式、材料强度、高宽比和竖向压应力对空斗墙抗剪性能的影响。研究表明:不同砌筑方式的空斗墙极限荷载接近,约为实砌墙体的60%～85%;抗剪承载力随着砖和砂浆强度的提高而增大;抗剪承载力随着高宽比的增大而减小,破坏模式从剪切破坏转变为弯曲破坏;当N/Nu=0.6左右时,抗剪承载力最大。在此基础上提出空斗墙的抗剪强度计算公式。     

桁架式钢骨混凝土梁组合框架试件抗震性能研究

为研究桁架式钢骨混凝土框架梁-钢筋混凝土柱组合框架的抗震性能,制作了2榀单跨两层框架试件进行了低周反复荷载试验。框架模型按"强柱弱梁"原则设计,在节点核心区和梁端采用交叉腹杆连接上、下T形型钢。试验观察了试件的破坏过程,测得了试件的荷载-位移曲线和骨架曲线以及各阶段的应变、荷载和位移值,分析了框架模型的延性、能量耗散能力、强度降低、刚度退化以及破坏机制。试验研究表明,该形式框架具有较高的承载力、延性和能量耗散能力,满足延性框架的抗震性能要求。研究分析结果表明:交叉腹杆的设置相当于一个被动阻尼装置,能够有效地起到耗能作用,有利于框架形成梁铰耗能机构,从而提高框架的整体耗能能力。研究成果可供工程参考。     

不同延性条件下框架柱塑性铰区箍筋抗剪能力试验研究

允许钢筋混凝土框架柱端出现塑性铰但又不形成柱铰破坏机构是一个十分现实而又未得以很好解决的课题。通过10个钢筋混凝土框架柱构件抗震剪切抗力的试验研究,明确了加载全过程骶架柱构件中箍筋与混凝土的抗剪贡献及比例,分析了框架柱塑性铰区抗剪机理,为框架柱基于延性的抗震设计提供了试验依据。     

钢筋混凝土梁柱边节点抗震性能参数分析

通过2个钢筋混凝土梁柱边节点的低周反复荷载试验,从骨架曲线、变形能力和耗能等方面对边节点的抗震性能进行了研究,进一步应用有限元程序ABAQUS对梁柱边节点进行有限元参数分析,研究轴压比和配筋率对节点抗震性能的影响。研究结果表明:随着柱端弯矩增大系数的提高,边节点试件的破坏模式从柱端混凝土压溃破坏转变成梁端塑性铰破坏,现行规范规定柱端弯矩增大系数有效实现了"强柱弱梁"预期设计目标;若边节点试件发生梁端破坏,柱轴压比变化对钢筋混凝土节点承载力和抗震性能影响甚微;随着柱配筋率逐步提高,框架梁梁端出现了塑性铰,显著提高了节点的承载力和抗震性能。     

RC梁与柱在不同地震作用下的变形限值分析

分析钢筋混凝土(RC)梁与柱基于不同地震作用下的变形限值,对钢筋混凝土梁与柱进行低周往复循环加载拟静力试验。然后对试验进行仿真模拟,将试验结果与仿真模拟结果进行对比分析,发现二者结果相近,从而验证仿真模拟的可行性。在构件的荷载-位移曲线上获取屈服点、峰值点和极限点,分别计算这3个状态点对应的侧向位移值与构件计算长度的比值,则可得出构件在小震、中震和大震时对应的位移角值。改变梁、柱构件的剪跨比、配筋形式以及柱构件的轴压比等,来得到更多构件的荷载-位移曲线,将所有结果进行统计分析,得到钢筋混凝土构件在不同地震作用下的位移角限值。     

框架结构“强梁弱柱”问题研究

分析了"汶川地震"中钢筋混凝土框架结构的主要震害,着重研究了"强梁弱柱"这一破坏现象,并对比分析了现行抗震规范及其报批稿中关于"强柱弱梁"的设计条款,结合某框架结构教学楼,分析其在两本规范不同设计条款下的承载力,以及由此带来的经济性方面的影响。结果表明:填充墙等非结构构件的影响、楼板对框架梁承载力和刚度的增大作用以及柱轴压比偏小是结构破坏的主要原因。规范报批稿调整了柱端弯矩和剪力增大系数,较大地提高了柱的承载能力,其中抗弯承载力增加10.8%~33.1%,尤其顶层框架柱的承载力较现行规范增加33%之多,但柱的抗剪承载力提高较低,增加11.1%~19.3%。依据送审稿设计的结构,柱的钢筋用量增加64.1%,整个费用增加低于19.9%,基本在我国经济发展水平之内。     

基于平面框架拟静力试验的RC框架柱的破坏模式研究

以2008年汶川地震中漩口中学倒塌的教学楼中的钢筋混凝土柱为原型,按照1∶4的比例进行缩尺,通过平面框架拟静力试验对不同剪跨比下 RC 框架柱的破坏模式进行研究.设计3组不同剪跨比(λ=3、λ=4．25及λ=6)的 RC框架柱模型.采用拟静力试验对 RC框架柱进行加载,得到 RC框架柱的滞回曲线、骨架曲线以及不同的破坏模式,定义 RC框架柱抗剪承载力与轴力之比为抗震性能系数α.利用3组试验数据,总结基于抗震性能系数α 的 RC框架柱破坏规律:当抗震性能系数α＜0．16时,RC框架柱发生弯曲破坏,而当α≥0．16时,其发生剪切破坏.因此,在 RC框架柱的抗震设计中应重视抗震性能系数α 的取值,避免柱发生剪切脆性破坏.文章对应变计算剪力的3种方法进行比较,得出线性情况下有效的剪力计算方法,即在试验中通过实测的应变信息反演出 RC框架柱端真实受力状态.     

斜向往复水平荷载作用下矩形截面框架柱抗震性能

通过7根矩形截面钢筋混凝土框架柱试验,研究了不同加载角度时低周往复斜向水平荷载作用下,矩形截面框架柱双向受剪承载力的相关性、滞回曲线特性和延性系数。结果表明,低周往复斜向水平荷载作用下矩形截面框架柱的受剪承载力随加载角度的增大而减小;双向受剪承载力的相关关系可以近似用椭圆方程描述;滞回曲线在形状上与正向水平荷载作用下框架柱的滞回曲线并无明显差异;随着加载角度的增大,框架柱的延性系数有降低的趋势。低周往复斜向水平荷载作用下所有框架柱的破坏均为剪切脆性破坏,应加强其抗震设计。     

填充墙RC框架结构地震破坏机理及关键抗震措施研究

汶川8.0级特大地震等震害调查结果显示,通常被认为其抗震设计问题已经解决且具有较强抗震能力的RC框架结构,却突出地表现出"强梁弱柱"、"薄弱层"、"短柱失效"等一系列超出抗震设计初衷的灾难性破坏形式。本文以汶川漩口中学倒塌的RC框架结构教学楼的典型震害为背景,通过典型双跨填充墙RC框架结构单元伪静力试验及框架结构模型地震模拟振动台对比试验,结合理论分析和数值模拟,研究了填充墙对RC框架结构破坏机理的作用机制,分析了现浇楼板对实现"强柱弱梁"破坏机制的影响规律,提出了可有效改善RC框架结构抗倒塌机制的技术措施及设计建议。论文主要完成了以下工作:(1)以汶川漩口中学倒塌的教学楼为原型,设计完成了考虑楼板及填充墙影响的4个1/2缩尺的单层两不等跨填充墙RC框架结构模型伪静力试验,研究了2类填充墙材料、3种布置方式对框架结构整体强度、刚度及延性的影响规律,揭示了填充墙及现浇楼板对框架结构不同地震破坏模式的作用机理。(2)基于填充墙RC框架结构伪静力试验结果,采用DIANA非线性有限元分析程序,实现了填充墙与框架间相互作用模拟;分析了填充墙与RC框架结构的相互作用机理,研究了填充墙对典型双不等跨RC框架结构破坏及倒塌模式的影响规律。(3)基于填充墙RC框架结构伪静力试验结果,结合理论分析及非线性有限元数值模拟,系统研究了填充墙RC框架结构中的"短柱"破坏机理。选取实际工程中常用的粘土砖、加气砌块、蒸压砖等3种砌体材料,定量研究了不同填充墙砌筑材料、墙-框界面刚度及填充墙布置高度对RC框架结构"短柱"破坏模式的影响规律,提出了可实现避免短柱破坏的理论判别公式及设计措施。(4)研究提出了可显著提升框架结构整体抗倒塌能力的现浇楼板四角与梁柱有限断开的抗震设计措施。按现行规范设计制作了2个2×2跨、1/5缩尺的4层填充墙RC框架结构模型,通过地震模拟振动台对比试验,验证了横向两不等跨RC框架结构中填充墙及现浇楼板对破坏模式的不利影响;通过振动台试验与伪静力试验及实际震害现象对比分析,揭示了现浇楼板以及填充墙对框架结构破坏模式的作用机理;通过两RC框架结构模型破坏模式对比试验及非线性数值模拟分析,进一步证实规范中试图提高柱端弯矩增大系数的设计方法并不能有效实现预期的"强柱弱梁"破坏机制,而现浇楼板四角与梁柱有限断开的措施可明显提高框架结构的整体抗震性能,有效延迟框架柱的破坏。     

低层装配式钢筋混凝土水平坐浆墙体抗震性能试验研究

为了研究低层装配式钢筋混凝土水平坐浆墙体的抗震性能,对3个不同剪跨比的低层装配式钢筋混凝土水平坐浆墙体进行了低周反复荷载试验。根据试验结果,分析了剪跨比对墙体的破坏形态、承载力、变形能力、刚度退化和耗能能力的影响。结果表明:随着剪跨比的减小,墙体的破坏形态由弯曲破坏转为剪切破坏;试件SW2和试件SW3的承载力相对于试件SW1分别提高68%和110%,延性分别降低21.8%和37.5%;试件SW1的耗能能力最好,刚度退化速度最缓慢;预制钢筋混凝土墙板与现浇边缘构件协同合作,连接处无竖向裂缝,墙体整体性较好,具有良好的抗震性能,可用于我国城镇建设中的低层住宅结构。     

横向预应力混凝土梁的抗剪性能试验研究

通过4根加配横向预应力筋的钢筋混凝土梁和1根普通钢筋混凝土梁的对比试验,初步考察了横向预应力筋对提高钢筋混凝土梁抗剪性能的良好效果。研究结果表明:(1)加配横向预应力筋并施加适当预应力之后,钢筋混凝土梁的抗剪承载力提高70%以上,即使在不施加预应力的情况下,梁的抗剪承载力也约有40%的增长;(2)在横向预应力筋的总截面面积一定的情况下,采用直径较小的横向预应力筋和较小的间距,更有助于改善钢筋混凝土梁的破坏形态。     

湿式外包钢加固钢筋混凝土柱抗震性能试验研究

规范中提到的湿式外包钢加固灌浆方法中，只有环氧树脂化学灌浆方法一种。本试验是根据韩城电厂所要加固的厂房来考虑的。主要研究两种类型的柱：长柱(剪跨比为4)和短柱(剪跨比为2)。每类柱试验五种加固灌浆情况，分析各试件的破坏特征，比较各种加固方案的效果，为电厂加固推荐最佳方法。研究了钢筋混凝土柱湿式外包钢加固构件在低周往复荷载作用下荷载位移滞回曲线，复合灌浆料加固这一新技术具有施工速度快、加固质量好及显著的经济效益等优点。试验结果表明可为钢筋混凝土抗震规范提供重要依据。     

反复荷载下钢筋混凝土框架柱抗剪承载力分析

钢筋混凝土框架柱作为高层房屋建筑的主要承重构件,在历次地震中因框架脆性剪切破坏而造成结构严重损坏甚至倒塌的现象十分常见.本文通过分析有关试验资料,提出了钢筋混凝土框架柱塑性铰区剪切强度的计算公式及有关构造措施,以保证框架柱在一定延性条件下具有足够的抗剪强度,实现"强剪弱弯"的抗震设计原则,使抗震设计的框架结构具有足够的强度和良好的延性,以配合混凝土结构设计规范(GBJ10-89)的修订工作.本文的主要结论已被规范(GBJ10-2000)修订所采纳.     

基于Park三参数模型的剪切滞变模型

针对深梁、短柱和剪力墙等剪跨比较小的构件在结构非线性分析中需要考虑剪切效应的情况,在Park三参数滞变模型的基础上,参考大量文献后,建议了短柱、剪力墙和核心筒三种构件的剪力-剪切变形曲线本构关系特征点的参数取值,给出了剪跨比较小构件的剪切滞变模型。采用该模型分别对短柱、剪力墙和核心筒三个试验模型进行了模拟和分析,分析结果与试验结果的对比表明,所给模型可较好地模拟试件的剪切效应及实际抗剪承载力水平。该模型的建立可为结构非线性分析中有效考虑剪切效应提供参考。     

RC异形柱框架抗连续倒塌静载试验研究

按照我国现有抗震标准设计了一个1/3缩尺的两层3×2跨异形柱框架结构模型,并在替代柱的二层柱顶进行了竖向静力加载,以研究模型框架在失去底层短边中柱后,框架结构在倒塌破坏过程中的受力特性、破坏机理以及最终的破坏形态。研究结果表明:框架的倒塌破坏全过程可分为弹性阶段、弹塑性阶段、塑性阶段和悬链线阶段;梁端塑性铰、框架梁的悬链线作用及失效柱相邻跨内梁板柱的空间作用,可有效提高结构的抗连续倒塌能力;框架结构顶层角部的梁柱节点为关键构件。