Q460高强度钢材工形压弯构件抗震性能的试验研究

为研究高强度钢材工形压弯构件的抗震性能,对6个Q460钢材工形压弯试件进行低周往复荷载试验研究,分析板件宽厚比、轴压比等因素对试件的破坏形态、耗能能力和抗震性能的影响,给出截面Np-Mp理论曲线并与试验结果进行对比。结果表明,Q460高强度钢材工形压弯构件具有很好的耗能能力和抗震性能,可以应用于抗震钢框架;且当翼缘和腹板宽厚比超限时,承载力退化仍然较慢,极限层间位移角明显大于1/50,表现出良好的抗震性能和极限承载能力;采用极限分析方法求得的Np-Mp曲线计算Q460钢材工形压弯构件平面内稳定承载力是偏于安全的。建议Q460钢材工形截面压弯构件的翼缘宽厚比限值为9,腹板宽厚比限值为33;同时建议抗震规范中钢柱的板件宽厚比限值应与轴压比相联系。     

不锈钢焊接H形截面柱滞回性能试验研究

为了研究不锈钢焊接H形截面柱的滞回性能,对10个不锈钢焊接H形截面柱进行了循环加载试验,分析了轴压比、翼缘宽厚比和腹板宽厚比对试件的破坏形态、承载力、耗能能力、塑性发展能力和延性的影响。结果表明:所有不锈钢焊接H形截面柱试件的破坏过程均为翼缘首先发生局部屈曲变形,然后腹板发生局部屈曲变形,屈曲变形形状均呈半正弦波状;板件宽厚比越大,试件达到破坏时的位移级和等效黏滞阻尼系数越小,位移延性系数和塑性发展系数越小,承载力退化越快;轴压比对试件的抗震性能影响显著,其影响规律与板件宽厚比的相似。对于不锈钢结构的抗震设计,建议在规定H形截面柱宽厚比限值时考虑轴压的影响。     

循环荷载作用下锈蚀钢材滞回性能与本构模型

为研究循环荷载作用下锈蚀钢材的滞回性能,采用人工加速腐蚀及自然暴露腐蚀的方法获取了17组锈蚀试件,并对其开展单调拉伸及循环加载试验,分析了单调拉伸曲线、滞回曲线和骨架曲线等的差异性,得到了锈蚀钢材单调拉伸与滞回性能退化规律,基于混合强化模型提出了材料参数随腐蚀程度、等效塑性应变的退化表达式,进而建立了锈蚀钢材塑性本构模型。研究结果表明：单调拉伸作用下,锈蚀导致钢材屈服平台缩短、抗拉强度和断裂伸长率降低;锈蚀钢材单调曲线和滞回曲线存在显著差别,锈蚀加剧钢材循环强化,循环损伤累积则进一步加剧锈蚀钢材延性退化,造成峰值点应变、断裂应变和滞回耗能大幅降低,但对抗拉强度的影响较小。通过锈蚀钢材塑性本构模型应力 应变模拟曲线与试验曲线的对比,验证了所提模型的可靠性。     

12.9级高强度螺栓连接外伸端板节点滞回性能研究

通过对3个12.9级高强度螺栓连接端板节点和1个10.9级高强度螺栓连接端板节点的拟静力试验,对节点的破坏模式、滞回性能、承载能力和耗能能力等滞回性能进行了对比分析。结果表明：12.9级高强度螺栓连接端板节点试件破坏时倾向于螺纹处发生脆性断裂,无明显塑性变形,而10.9级高强度螺栓连接端板节点试件在破坏时表现为受拉区螺栓脱扣;12.9级螺栓可以有效地延缓端板节点刚度的退化,同时提高节点的承载能力;使用12.9级高强度螺栓替代10.9级高强度螺栓能够提高节点的耗能能力,设置端板加劲肋能够提高节点在发生较大塑性变形时的耗能能力。通过有限元计算进一步研究了轴压比、端板厚度和螺栓预紧力等参数对12.9级高强度螺栓端板节点在往复荷载作用下受力性能的影响,分析表明：端板厚度为20 mm时,12.9级和10.9级高强度螺栓连接端板节点的滞回曲线接近,抗震性能相当,而端板厚度为24 mm的12.9级高强度螺栓连接端板节点的抗震性能有明显提高。     

装配式钢纤维混凝土梁柱中节点滞回性能试验研究

基于装配式钢纤维混凝土梁柱中节点和同一条件下普通钢筋混凝土中节点的拟静力试验研究,分析对比中节点试件的破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化和承载力退化等性能指标。研究结果表明:与现浇普通混凝土中节点试件相比,采用新型装配式钢纤维混凝土中节点构件的承载能力和变形能力得到提高,滞回性能得到改善,节点刚度的退化得以延缓,承载力降低系数增加。钢纤维的加入能显著改善节点的破坏形态,有利于结构的抗震。     

基于转动型摩擦阻尼器滞回性能试验研究

为研究转动型摩擦阻尼器在静力反复荷载作用下的滞回性能,对6个转动型摩擦阻尼器试件进行拟静力试验研究,分析其工作机理、滞回性能、耗能能力及摩擦系数等并采用ABAQUS有限元软件进行数值模拟,与试验结果进行对比分析。研究结果表明:1)转动型摩擦阻尼器滞回曲线饱满,有较好的耗能能力;2)无石棉有机物摩擦力较为稳定,铝镁合金、铜锌合金阻尼器摩擦力离散性较大; 3)增大阻尼器高强螺栓预紧力、单元数可增大阻尼器摩擦力,有效提高摩擦阻尼器耗能能力; 4)铝镁合金耗能能力优于铜锌合金、无石棉有机物,无石棉有机物能量耗散稳定性优于铜锌合金、铝镁合金; 5)铜锌合金、铝镁合金摩擦系数大于0. 3,无石棉有机物摩擦系数约为0. 16; 6)有限元分析结果与试验值误差较小,有限元模型可以较好地模拟试验。     

轻质组装墙板内置钢板支撑滞回性能试验研究

为改善墙板内置钢板支撑的延性,避免钢筋混凝土墙板局部冲切破坏,便于检修内置支撑和减小墙板自重,提出了轻质组装墙板。通过对6个组装墙板内置钢板支撑的试验研究,考察了支撑和墙板的厚度、支撑与墙板间的间隙等构造对支撑滞回性能的影响。试验表明,轻质组装墙板内置Q235钢板支撑具有良好的延性和耗能能力。总体上,墙板内置支撑破坏前骨架曲线呈双折线,支撑屈服后因钢材应变硬化以及支撑和墙板间摩擦等因素,支撑的承载力随侧移的增加而增大。达最大侧移角约1/25时,受拉承载力调整系数范围为1.36～1.61。侧移角在1/25以内时,受压承载力调整系数均小于1.3,支撑的轴向累积非弹性变形能力远大于200,均满足美国ANSI/AISC 341-16的要求。试件最终因内置支撑受拉断裂而破坏,破坏前滞回曲线饱满稳定。组装墙板保持完好,可重复利用。支撑与墙板间留置适宜间隙后,受压支撑在墙板孔壁内仅发生微幅多波弯曲变形,避免了墙板局部破坏。当仅考虑支撑附件的主钢管和开孔钢板简化计算墙板绕钢板支撑弱轴的欧拉临界力,墙板的欧拉临界力与内置支撑的最大轴向受压承载力之比(约束比)达1.15～2.42,墙板内置支撑不发生受压整...     

扇形铅黏弹性阻尼器滞回性能试验研究

试验设计并制作了2组4个几何尺寸及构造相同但橡胶剪切模量不同的扇形铅黏弹性阻尼器,对其进行低周反复荷载作用下的滞回性能试验。研究阻尼器的滞回性能、骨架曲线与恢复力模型、疲劳性能及大变形能力,分析不同应变幅值、不同加载频率、不同橡胶剪切模量对其性能的影响,并通过有限元软件对阻尼器进行有限元分析,对比有限元分析结果和试验结果。研究结果表明:该阻尼器滞回曲线饱满、耗能能力较强,具有良好的抗疲劳性能和大变形能力;阻尼器的橡胶材料剪切模量和试验加载幅值对其性能参数有一定的影响;试验加载频率对其性能参数影响较小;阻尼器恢复力模型可采用双线性模型来描述;试验和有限元分析结果吻合较好,验证了该阻尼器有限元模拟分析方法的合理性。     

蒸压加气混凝土外挂墙体滞回性能研究

通过对12面蒸压加气混凝土(ALC)墙体试件的低周往复试验,对此类外挂墙体在地震作用下的滞回性能进行研究。蒸压加气混凝土板材与主体结构的外挂连接方式采用传统勾头螺栓节点、新型直螺栓节点和预埋件直螺栓节点,考虑板材配筋、板材拼接工法及门窗洞口对墙体抗震性能的影响,分析结构的破坏模式、刚度退化、变形及滞回性能等。试验结果表明:弹塑性层间位移角达到1/50时,破坏主要集中在节点周围、板材角部和拼接缝,外挂墙板自身未发生严重损坏其整体性较好。新型直螺栓节点和新型预埋件直螺栓节点可以较好地实现墙板在往复荷载作用时的摇摆功能,降低罕遇地震作用下墙体板材的破坏。研究成果有助于蒸压加气混凝土墙板在高层居住建筑中的应用。     

Q460C高强度钢柱滞回性能有限元分析

为进一步研究Q460C高强度钢柱的滞回性能,在已有试验研究的基础上,采用通用有限元分析软件ANSYS建立了数值模型,对Q460C高强度钢材焊接箱形和H形截面柱在常轴力和水平往复荷载作用下的滞回性能进行模拟,并研究了残余应力对高强度钢试件滞回性能的影响。将有限元分析结果与已有试验结果进行对比,两者吻合较好。研究结果表明：采用提出的Q460C高强度结构钢滞回模型进行有限元分析,能较为准确的预测Q460C高强度钢材焊接H形和箱形柱的滞回性能;试件内残余应力对Q460C高强度钢材焊接H形和箱形截面柱的滞回性能影响较小。     

Q460C高强度结构钢焊接H形和箱形截面柱低周反复加载试验研究

为充分了解高强度结构钢构件的抗震性能,采用Q460C高强度结构钢焊接制作H形和箱形截面柱试件各4个,进行固定轴压比为0.3的低周反复加载试验。试验测得了Q460C高强度结构钢H形和箱形截面柱的荷载 位移滞回曲线和弯矩 曲率滞回曲线。试验结果表明：宽厚比接近GB 50011-2010《建筑抗震设计规范》中“一级抗震”限值的试件试验破坏模式为板件局部屈曲,而宽厚比远小于“一级抗震”限值的试件在柱底部可形成具有充分转动能力的塑性铰;宽厚比小于“二级抗震”限值的Q460C焊接 H形截面柱和小于“一级抗震”的Q460C焊接箱形截面柱具有良好的耗能能力和抗震性能。在试验基础上提出了Q460C高强度结构钢焊接H形和箱形截面柱的弯矩 曲率滞回模型,为高强钢结构在地震作用下的弹塑性静力分析和时程分析提供参考。     

外方内圆复合钢管高强混凝土柱抗震性能试验研究

为研究外方内圆复合钢管高强混凝土柱的抗震性能,完成了6个试件的拟静力试验。试验主要变化参数为轴压比、方钢管壁板厚度及其宽厚比、圆钢管混凝土套箍指标。试验结果表明：6个试件的破坏形态基本相同,均为距柱底约300 mm高度范围内方钢管外鼓屈曲,方、圆钢管之间混凝土局部破坏;试件的水平荷载 位移滞回曲线饱满,无明显捏拢;峰值水平荷载时,轴压比设计值约为1.0的试件位移角略小于1/100,其它5个试件位移角均大于1/100;减小方钢管壁板的宽厚比,或增大圆钢管混凝土的套箍指标,可增大试件的初始割线刚度以及极限位移角;增大方钢管壁板的厚度,可提高试件在轴压力作用下的正截面受弯承载力。采用叠加方法与平截面假定方法计算试件在轴压力作用下的正截面受弯承载力,计算值与实测值吻合较好。     

型钢超高强混凝土柱抗震性能试验研究

为研究型钢超高强混凝土柱的抗震性能,开展了27根型钢超高强混凝土柱试件的低周反复加载试验。试件设计参数为剪跨比、轴压力水平、配箍、型钢和栓钉配置情况。针对不同设计参数的试件的破坏特征、滞回曲线、水平承载力、耗能能力及变形能力、承载力及刚度退化等进行了分析,得到了各设计参数的影响规律。试验结果表明：型钢超高强混凝土柱的滞回曲线饱满且较稳定;剪跨比较大、轴压比较低、箍筋有效约束指标较大、配置H型或十字型钢的试件具有更好的抗震性能;型钢在箍筋约束效果较好时,能更充分地发挥提高柱抗震性能的作用;通过配置高强度八边形复合箍筋,能有效避免型钢超高强混凝土短柱发生脆性剪切破坏,使得其最终破坏形态为弯曲破坏,从而改善其抗震性能;配置栓钉能提高柱的抗震性能,且当柱的变形能力较强时效果更明显;试验轴压比为0.38或0.45的试件仍具有较强的耗能能力和变形能力,即型钢超高强混凝土柱具有较好的抗震性能。     

不锈钢箱形截面柱抗震性能研究

文章采用有限元软件ANSYS建立不锈钢箱形截面柱有限元分析模型,并基于试验结果验证了该模型的有效性。采用该模型分析了板件几何初始缺陷、宽厚比和轴压比对不锈钢箱形截面柱抗震性能的影响,并对比分析了奥氏体型不锈钢S30408、双相型不锈钢S22053、碳素钢Q235和低合金高强钢Q460箱形截面柱抗震性能的差异。最后,根据有限元分析结果对现行《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010)中箱形截面柱板件宽厚比限值对于不锈钢箱形截面柱的适用性进行讨论,并针对不锈钢箱形截面柱提出不同抗震等级的延性定量判定标准和宽厚比设计建议。     

高含钢率SRC压弯柱滞回性能试验研究

中央电视台新台址工程采用的高强度SRC组合柱具有高达30%的含钢率。为了研究其滞回性能,分两个阶段进行了SRC柱的拟静力试验。本文介绍了其中9个试件的试验过程以及试验现象,分析了试件的滞回曲线、延性比以及极限承载力,给出了截面NP-MP理论曲线并与试验结果进行对比。研究结果表明此种高含钢率SRC柱具有良好的抗震性能和变形能力,与普通含钢率的SRC柱有较大差别;采用极限分析方法求得的NP-MP曲线作为计算高含钢率SRC柱截面强度是偏于安全的。     

型钢高强混凝土框架柱抗震性能试验研究

基于16个型钢高强混凝土(SRHSC)框架柱试件的低周反复加载试验,对其抗震性能进行了研究。试件设计参数为剪跨比、轴压比、混凝土强度、含钢率和配箍率。对不同设计参数试件的受力特点、破坏形态、滞回性能、骨架曲线、耗能能力、位移延性等主要抗震性能指标进行了分析,得到了试件耗能指标、位移延性与诸设计参数之间的关系曲线。试验结果表明：试件荷载-位移滞回曲线饱满,下降段较为平缓,其他各项抗震性能指标较为优异,总体上表现出良好的抗震性能;混凝土强度等级超过C100的SRHSC框架柱的承载力优势明显,但由于高强混凝土的脆性导致其耗能能力及延性较普通型钢混凝土框架柱稍差;试件剪跨比、含钢率以及配箍率的提高能够增强其抗震性能,而混凝土强度、轴压比的提高将降低其抗震性能。     

钢管高强混凝土组合柱抗震性能试验研究

为研究钢管高强混凝土组合柱的抗震性能,完成了10个试件的拟静力试验。试验主要变化参数为轴压比和配箍特征值,探讨了组合柱在反复水平荷载作用下的破坏形态、滞回特性、位移延性、耗能比、截面应变分布和承载力等受力性能。试验结果表明:10个试件的破坏形态为柱根部混凝土压溃而丧失竖向承载力,力-位移滞回曲线饱满,位移延性系数在4.0以上,极限位移角大于1/40,以耗能比表示的耗能能力接近。用平截面假定和叠加法计算得到的试件在轴压力作用下的正截面承载力与试验结果符合较好,《钢管混凝土叠合柱结构技术规程》(CECS 188:2005)方法计算的正截面承载力偏小较多。     

预应力钢绞线网加固钢筋混凝土柱抗震性能试验研究

制作了16根采用预应力钢绞线张拉锚固新技术加固的钢筋混凝土圆形截面加固柱试件和2根未加固对比柱试件，进行了不同轴压比下水平反复加载试验，研究轴压比、钢绞线间距、预应力水平对抗震加固效果的影响。试验结果表明：高轴压比加固试件较未加固对比试件屈服荷载、极限荷载、位移延性系数、累积耗能最大提高幅度分别为36%、44%、76%、62%，低轴压比加固试件较未加固对比试件相应最大提高幅度分别为36%、27%、44%、172%；随钢绞线间距的减小，加固效果大幅度提高、刚度提高、刚度退化减缓；钢绞线间距为30mm加固试件的加固效果随预应力水平的提高变化不明显。预应力钢绞线加固钢筋混凝土柱技术是一种主动、无损高效加固技术，具有推广应用价值。