低屈服点钢剪切板阻尼器滞回性能试验研究

为改善传统滞变型阻尼器在小振动变形时不明显的耗能效果,利用国产低屈服点钢设计了5个剪切板阻尼器（LYPSSP）,并对其进行低周往复循环荷载试验,重点考察阻尼器核心板连接方式、高厚比、十字加劲肋对其滞回性能的影响。研究结果表明：核心板与翼缘板通过熔透焊缝连接与螺栓连接相比,构造简单、可靠度高且易加工;由国产低屈服点钢制作的剪切板阻尼器滞回曲线饱满,耗能性能好,在同一位移级别下循环的滞回曲线基本上重合,稳定性好,并且在整个循环加载过程中,强化现象非常明显,破坏之前也没有出现强度和刚度的突然改变;以P/Py为设计目标时,核心板高厚比越小、面外屈曲越小,滞回曲线就越饱满,耗能性能就越好;根据等效粘滞阻尼器系数和平均耗能指数,能够对阻尼器的耗能性能很好地做出评价。     

极低屈服点软钢阻尼器恢复力模型的研究

本文通过试验和理论分析探讨极低屈服点软钢阻尼器的恢复力特性。随着塑性变形的发展将恢复力模型中的骨架曲线进行平移,其卸载曲线用Ramberg—Osgood函数来描述,由此得到的恢复力模型定义为骨架平移模型,将其应用于描述极低屈服点软钢阻尼器的恢复力特性、为了验证该馍型的有效性并确定合理的参数,对安装极低屈服点软钢阻尼器的3层钢框架结构进行了拟动力试验．同时用该骨架平移模型模拟极低屈服点软钢阻尼器的恢复力特性进行了大量的弹塑性地震反应分析,通过取用不同平移系数时的数值计算结果与拟动力试验结果的比较,发现平移系数为0．6左右时,该模型具有较高的精度。     

约束高强度Q460钢柱抗火性能分析

为了研究高强度约束钢柱在火灾下的反应,根据高强度结构钢Q460在高温下的力学性能参数,建立了约束高强度钢柱受火分析模型,得到了高强度约束钢柱在火灾下的轴向位移、跨中挠度、最大应力以及临界温度。采用有限元分析对理论结果进行了验证,两者吻合很好。利用验证过的该文计算方法计算了2种荷栽比、长细比和约束刚度比条件下的高强钢柱的抗火性能;采用CECS200：2006的力学性能参数计算了约束普通钢柱的抗火性能。通过对高强钢和普通钢的抗火性能分析发现,轴向约束明显降低钢柱的临界温度,长细比、荷载比越大,临界温度越低;高强钢的抗火性能要优于普通钢。     

连梁可更换构件及连接的试验和模拟分析

结构可更换构件通过可更换连接与主体结构相连,共同工作并集中塑性损伤,震后更换损伤构件即可恢复结构功能。为了研究一种连梁可更换构件及连接的性能,对可更换构件及连接试件进行反复加载试验,并对低屈服点耗能钢材进行单向拉伸试验。采用ABAQUS软件对该可更换构件及连接进行有限元模拟分析,比较了壳单元和实体单元模拟的计算效率和精度,并提出合理可行的材料参数取值方法,采用非线性接触对模拟可更换螺栓端板连接,模拟结果与试验结果吻合良好。试验分析可用于研究该类可更换构件及连接的实际性能,模拟分析可为该类可更换构件及连接提供性能预测方法,并验证了可更换构件实际屈服力与设计屈服力的吻合度和超强系数,验证连接螺栓不产生滑移。在此基础上,给出了该可更换构件及连接在工程中的应用方法。     

高强钢组合K形偏心支撑钢框架震后修复试验研究

高强钢组合K形偏心支撑钢框架通过低屈服点耗能梁段的弹塑性变形耗散能量,结构破坏主要集中于此,可通过更换耗能梁段完成结构修复。为研究替换构件法修复这种结构的可行性和修复后结构的抗震性能,先对1榀单层单跨1/2缩尺的高强钢组合K形偏心支撑钢框架进行循环加载试验;将已加载破坏的试件进行更换耗能梁段修复,再对修复后的试件进行循环加载试验。试件破坏模式和主要抗震性能指标的分析结果表明:采用替换耗能梁段法修复这种结构是可行的,且修复工作量小,有利于尽快恢复正常;修复后的极限承载力与原试件相当,但延性系数略有降低;相同层间位移角下二者耗散能量差别不大,但修复后的耗能梁段转动能力不及原试件。     

低硬度橡胶隔震支座各种相关性及老化徐变特性

作者系统地对低硬度橡胶隔震支座的材料和力学性能进行了试验研究。研究使用的低硬度橡胶隔震支座分18种规格，总计近30个大直径隔震支座。研究内容涉及低硬度橡胶隔震支座的基本力学性能；温度、压力、剪切变形、老化和徐变等相关性；压缩界限，屈曲及极限剪切变形等界限性能以及橡胶材料性能和隔震工程应用等方面。本文主要介绍低硬度橡胶隔震支座的压力、剪切变形、温度对支座刚度、阻尼等力学性能的影响，同时还对隔震支座的老化及徐变特性进行了试验研究，确定低硬度橡胶使用60年后的力学性能变化率。文中同时提出了低硬度橡胶支座的温度修正方程，并提出了隔震结构地震反应分析时支座刚度和屈服荷载变化的取值范围。     

形状记忆合金自复位钢框架节点抗震性能数值模拟及参数分析

基于ABAQUS二次开发平台,编制了超弹性形状记忆合金(SMA)一维分段线性本构模型子程序,并将其嵌入到ABAQUS材料库中,通过实例分析,验证了子程序的正确性。基于ABAQUS平台,建立了自复位钢框架节点分析模型,分析了钢框架节点在低周往复荷载作用下的滞回性能、骨架曲线、刚度退化、耗能能力及残余变形等抗震性能,并和普通钢节点进行了对比。对SMA自复位钢框架节点进行了参数分析,考虑了SMA筋预应力水平、位置、配置量及角钢厚度对自复位钢框架节点抗震性能的影响。分析结果表明:与普通钢框架节点相比,SMA自复位钢框架节点承载力大大增加,卸载后有效地消除了残余变形,具有良好的自复位效果;SMA预应力大小、竖向间距、配置量和角钢厚度等参数对新型钢框架节点的承载能力和复位性能均有明显的影响。     

建筑用低硬度橡胶隔震支座界限性能和屈曲性能研究

本研究系统地对低硬度橡胶隔震支座的材料及力学性能进行了试验研究。研究用低硬度橡胶天然及铅芯橡胶隔震支座18种规格总计近30个大直径隔震支座。研究内容涉及低硬度橡胶隔震支座的基本力学性能，温度、压力、剪切变形、老化及徐变等相关性能，压缩界限、拉伸界限、极限剪切变形等界限性能和屈曲特性，以及橡胶材料性能和隔震工程应用等方面。本文主要介绍低硬度橡胶天然及铅芯隔震支座的压缩、拉伸、剪切等界限性能和屈曲应力与剪切应变的相关特性，文中提出了基于刚度因子建立的橡胶支座的界限压缩和界限拉伸应力评价方程，同时还给出了剪切变形状态下的屈曲应力评价方法。     

形状记忆合金在土木工程中的应用

首先概述了形状记忆合金的基本物理力学性能,对不同性能分别指出了其在土木工程中的不同应用前景;随后就形状记忆合金在土木工程领域的研究现状进行了介绍;最后对目前国产形状记忆合金材料的不足进行了分析,讨论了形状记忆合金在我国土木工程应用中所面临的几个问题。     

多腔钢-混凝土组合壁式柱弱轴方向抗震性能试验研究

用于异形柱框架结构的各种截面型式的多腔钢-混凝土组合柱具有良好的使用功能和可装配建造性能,与异形柱面外有侧肢不同,保证矩形截面壁式柱弱轴方向的抗震性能更为重要。为了探究多腔钢-混凝土组合壁式柱弱轴方向的抗震性能与受力机制,运用低周往复荷载试验与有限元分析相结合的方法开展研究。结果表明：压弯荷载作用下,多腔钢-混凝土组合壁式柱弱轴方向的滞回曲线饱满,其全过程受力可划分为稳定承载、转化过渡和峰后二阶效应显现三个阶段,试件对应的两个特征分界点的层间位移角分别为1/57和1/27;试件屈服点和失效破坏点对应的层间位移角分别为1/85和1/23,均大于规范限值,延性系数为3.73;两端钢管、中间钢板和腔内混凝土可协同受力,混凝土未见明显压碎和开裂,钢管和钢板未见明显损伤;所得有限元模拟结果与试验结果吻合度高,骨架曲线平均相对误差为4.6%。上述成果深化了对多腔钢-混凝土组合壁式柱弱轴方向抗震性能的认知,为工程应用提供了参考。     

基于IDA的多龄期钢排架结构地震易损性分析

针对钢材锈蚀导致结构抗震性能退化的现象,需对多龄期结构进行抗震性能评估。基于酸性大气环境下不同锈蚀程度钢材材性试验结果,以SAP2000为平台建立不同服役龄期(30年、40年、50年、60年)钢排架结构数值模型。选取PGA为地震动强度指标,最大层间位移角为地震需求参数对模型进行增量动力分析(IDA),建立结构地震需求模型,基于地震需求模型建立多龄期钢排架结构厂房地震易损性曲线和震害矩阵。研究成果可为城市多龄期建筑地震风险评估提供依据。     

利用有限元方法模拟力学拉伸试验以钢纤维混凝土为例

力学试验是获取岩石等许多工程材料力学性能的主要方法之一。 但是对某些特殊材料, 由于影响其力学性能的因素众多, 单纯通过试验来获取其力学性能, 成本高, 过程复杂。 如工程抗震中目前普遍使用的钢纤维混凝土(SFRC), 很难单纯通过力学试验来获取钢纤维的分布对其力学性能的影响。 本文基于随机方法对钢纤维混凝土建立有限元模型, 利用数值模拟的方法来估计钢纤维的分布和体积率对钢纤维混凝土拉伸性能的影响。 通过与试验结果比较验证了其可行性, 结果表明钢纤维的分布对钢纤维混凝土屈服前的力学性能影响较小, 对屈服后的应力-应变特征影响较大。 当钢纤维体积率从1%变化到2%, 钢纤维混凝土的屈服强度与体积率大致为线性关系, 强度随之增加。     

应变率效应对600 MPa级高强钢筋混凝土框架结构抗震性能影响研究

为了更真实地进行钢筋混凝土结构抗震性能评估,应该考虑材料的应变率效应影响。600 MPa级高强钢筋作为新一代建筑钢材,尚无考虑应变率效应影响的600 MPa级高强钢筋混凝土框架结构抗震性能研究。首先进行了不同应变率下600 MPa级高强钢筋拉伸力学性能试验,利用试验数据拟合得到600 MPa级高强钢筋在不同应变率下的强度提高系数表达式,并利用OpenSees软件进行了配置600 MPa级高强钢筋混凝土框架结构抗震性能模拟分析,研究了应变率效应对框架结构抗震性能的影响。研究结果表明:随着应变率的增大,钢筋的屈服强度和极限强度均得到提高,屈服强度最大提高11.5%,极限强度最大提高8.9%;随着所考虑的材料应变率增加,配置600 MPa级高强钢筋框架结构最大顶点位移总体上呈减小趋势,地震波强度越强,应变率效应影响越大,而层间位移角减小幅值相差不大。研究成果可作为600MPa级高强钢筋混凝土框架结构抗震评估的依据。     

Mechanical and low-cycle fatigue behavior of stainless reinforcing steel for earthquake engineering applications

Use of stainless reinforcing steel (SRS) in reinforced concrete (RC) structures is a promising solution to corrosion issues. However, for SRS to be used in seismic applications, several mechanical properties need to be investigated. These include specified and actual yield strengths, tensile strengths, uniform elongations and low-cycle fatigue behavior. Three types of SRSs (Talley S24100, Talley 316LN and Talley 2205) were tested and the results are reported in this paper. They were compared with the properties of A706 carbon reinforcing steel (RS), which is typical for seismic applications, and MMFX II, which is a high strength, corrosion resistant RS. Low-cycle fatigue tests of the RS coupons were conducted under strain control with constant amplitude to obtain strain life models of the steels. Test results show that the SRSs have slightly lower moduli of elasticity, higher uniform elongations before necking, and better low-cycle fatigue performance than A706 and MMFX II. All five types of RSs tested satisfy the requirements of the ACI 318 code on the lower limit of the tensile to yield strength ratio. Except Talley 2205, the other four types of RSs investigated meet the ACI 318 requirement that the actual yield strength does not exceed the specified yield strength by more than 18 ksi (124 MPa). Among the three types of SRSs tested, Talley S24100 possesses the highest uniform elongation before necking, and the best low-cycle fatigue performance.     

Finite element investigation of steel built-up shear links subjected to inelastic deformations

Non-linear finite element models accounting for large displacements have been used to investigate the behavior of steel built-up shear links that had previously been tested using large-scale experiments. The links were designed using steel grades with yield points ranging from high to low strengths. The objectives of the numerical analyses were to further investigate the non-linear behavior and to correlate the numerical results with experimental observations. Elasto-plastic as well as cyclic stress-strain material properties were incorporated to study the influence of material behavior on the overall shear link response. Non-linear monotonic analyses of the shear links incorporating the cyclic stress-strain steel properties resulted in similar trends in the response as the backbone curves recorded from the physical experiments. The numerical models of built-up shear links utilizing structural grade steels closely correlated to the experimentally recorded shear strength.Models utilizing low yield point steels overestimated the shear strength, which was caused by the characteristics of cyclic behavior of those steels. The detailed numerical models also allowed for investigation of the plastic strain demands on the different components of the link. It was shown that finite element models combined with appropriate stress-strain relationship may be used with confidence to check the design of shear links of different steel grades and sectional geometries.     

细观结构对混凝土动态力学特性的影响研究

混凝土作为非均质复合材料,其力学特性受材料的微细观结构形态影响比较明显,物理试验很难将各因素孤立出来单独考虑其对混凝土力学特性的影响,本文从数值试验入手,把混凝土看作是由骨料、砂浆以及界面组成的三相材料,研究动压和动拉荷载作用下细观结构中诸如骨料位置、单元尺寸、材料强度以及骨料粒径对混凝土动态力学特性的影响,发现混凝土的细观结构对其动态力学特性有影响,不同因素对混凝土动态力学特性影响权重不同,相同因素在不同荷载作用下的影响结果也不同。     

装配式剪力墙竖向钢筋套筒注浆连接试验研究

通过高应力反复拉压试验,研究了18个钢筋套筒注浆连接试件的破坏形态和套筒的应变,并对钢筋套筒注浆连接试件的屈服强度、极限强度和钢筋接头的等级进行了分析。结果表明:连接试件发生钢筋拉断和粘结破坏2种破坏形态,其屈服强度和极限强度均与钢筋母材强度相接近,另外钢筋连接采用套筒注浆的方式施工便捷和合理可靠,并通过对试验数据分析,给出了直径为12mm和14mm的HRB400钢筋采用此套筒注浆方式连接时套筒参数的建议值,为钢筋套筒注浆连接在装配式剪力墙中的设计和应用研究提供了一定的参考借鉴。     

Overstrength of dowelled CLT connections under monotonic and cyclic loading

This paper presents an evaluation of overstrength based on an experimental study on dowelled connections in Cross Laminated Timber (CLT). Connection overstrength needs to be well understood in order to ensure that ductile system behaviour and energy dissipation can be achieved under seismic loading. Overstrength is defined as the difference between the code-based strength, using characteristic material strengths, and the 95th percentile of the true strength distribution. Many aspects contribute to total connection overstrength, which makes its definition challenging. In this study, half-hole embedment tests were performed on CLT to establish embedment strength properties and three point bending tests were performed to determine the fastener yield moment. Different connection layouts, making use of mild steel dowels and an internal steel plate, were tested under monotonic and cyclic loading to evaluate theoretically determined overstrength values and study the influence of cyclic loading on overstrength. Experimental results were compared with strength predictions from code provisions and analytical models for ductile response under monotonic loading. It was found that cyclic loading does not significantly influence overstrength for connections that respond in a mixed-mode ductile way indicating that in future more expedient monotonic test campaigns could be used. This work also provides further experimental data and theoretical considerations necessary for the estimation of a generally applicable overstrength factor for dowelled CLT connections.     

寒区黏土与结构接触面冻结强度特性试验研究

寒区土与结构接触面冻结强度可以视为是与土性、温度、含水量、界面粗糙度、法向压力等诸多因素直接相关的复杂函数形式,并直接影响到上部结构的承载能力及稳定性。以青藏高原黏土与不同粗糙度的钢板结构接触面为研究对象,通过不同含水率、不同温度及不同法向压力下冻结黏土与钢板结构接触面的直剪正交试验,研究土与结构接触面冻结强度的影响因素及影响程度大小,并对冻结强度的变化规律进行初步分析和探讨。研究结果表明含水量对抗剪强度的影响最大,在不同影响因素共同作用下,界面抗剪强度最小值为0.13 MPa,最大值为0.45 MPa。界面抗剪强度随含水量的增加、温度的升高而明显降低,随界面法向压力和粗糙度的增大呈明显增大趋势。界面强度基本可通过摩尔-库仑准则,利用界面的黏聚力和内摩擦角进行表示,并在文中给出了界面强度的参考值。