一字形型钢高强混凝土短肢剪力墙抗震性能试验研究

对6片一字形型钢高强混凝土短肢剪力墙试件进行低周反复荷载试验,研究不同型钢配置形式、不同轴压比的型钢高强混凝土短肢剪力墙的承载力、滞回特性及破坏机理。试验结果表明:格构式配钢试件和实腹式配钢试件的破坏过程相近,试件内置实腹式钢板较好地抑制了斜裂缝的发展;轴压比对两种配钢形式试件的承载力和延性影响规律一致,即随着轴压比的提高,试件承载力提高而延性下降;格构式配钢试件承载力比实腹式配钢试件略高,但实腹式配钢试件的延性更好。根据试验结果,提出型钢高强混凝土短肢剪力墙承载力计算式,与试验结果对比表明两者吻合较好。     

型钢高强混凝土短肢剪力墙节点抗裂承载力研究

为了研究型钢高强混凝土短肢剪力墙节点的抗裂能力,以配钢形式、轴压比和梁结构类型为变化参数设计了4个型钢高强混凝土短肢剪力墙节点试件和1个高强混凝土短肢剪力墙节点试件进行低周反复荷载试验,观察试件的受力破坏全过程,并获取其开裂荷载。结果表明:节点破坏先后经历初裂、通裂、极限和破坏4个阶段,开裂荷载约为极限荷载的30%～40%,配钢形式对节点抗裂承载力的影响较明显,增大轴压比对节点抗裂承载力有所提高。在试验基础上提出节点抗裂承载力计算公式,计算值与试验值吻合较好。     

型钢混凝土T形截面构件抗震性能试验研究

通过15个型钢混凝土T形截面构件的低周反复荷载试验,研究了型钢混凝土异形柱和型钢混凝土短肢剪力墙的抗震破损机理及其性能差异,分析了配钢形式、加载方向、剪跨比、肢截面高厚比、轴压比和配箍率等参数对其抗震性能的影响,基于经典四叶状花瓣理论,提出了型钢混凝土T形截面构件双向受剪承载力预测模型。研究结果表明:剪跨比小或配空腹型钢的构件易出现剪切型破坏,而剪跨比大或配实腹式钢构件易出现弯曲型破坏,型钢外围无钢筋笼骨架的易出现黏结破坏;配实腹式钢的T形截面柱在承载能力、刚度退化、位移延性、层间位移角以及耗能能力上均优于配空腹式钢的T形截面柱,沿45°方向加载有利于两柱肢材料力学性能的发挥;肢截面高厚比的增加有利于提高构件的承载力,但降低其位移延性和耗能能力;轴压比在提高型钢混凝土T形截面构件受剪承载力的同时降低了变形能力,而增加配箍率可同时增加型钢混凝土T形截面构件的受剪承载力和变形性能。     

内置型钢桁架高强混凝土中高剪力墙抗震性能试验研究

为了研究内置型钢桁架高强混凝土中高剪力墙的抗震性能,采用不同的暗柱类型及不同的暗柱和暗支撑型钢配钢率,设计制作了3片1/4缩尺、剪跨比1.8、混凝土强度等级为C70的内置型钢桁架高强混凝土中高剪力墙试件,对其进行水平往复加载试验,比较3片高强混凝土中高剪力墙试件的受力过程、破坏形态、滞回性能、位移延性以及侧向刚度退化特征。试验结果表明:内置型钢桁架高强混凝土中高剪力墙试件的最终破坏形态主要为弯曲型破坏,相比于普通高强混凝土中高剪力墙,其位移延性以及后期侧向刚度退化都有明显改善;增加暗柱型钢配钢率能提高试件的水平承载力,但会降低延性性能;增加暗支撑型钢配钢率能显著改善试件的延性,但承载力变化不明显,说明型钢暗支撑对改善高强混凝土中高剪力墙的抗震性能更为有效。     

高强型钢高性能混凝土剪力墙抗震性能研究

设计了4片高强型钢高性能混凝土剪力墙试件,对其进行了低周反复加载试验。分析了试件在压、弯、剪共同作用下的破坏过程和破坏机理,讨论了含钢率、配箍特征值等参数对这种剪力墙的破坏形态、荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、位移延性、刚度退化和耗能能力以及承载力的影响。研究结果表明,轴压比、配钢率、配箍率以及边缘约束区长度等对这种剪力墙的破坏形态、承载力、延性、滞回特性等均有影响,按《型钢混凝土组合结构技术规程》(JGJ 138—2001)中型钢混凝土剪力墙承载力计算公式所得结果与试验结果吻合较好。     

T形型钢混凝土短肢剪力墙斜截面承载力影响因素研究

为了确保T形型钢混凝土短肢剪力墙发生延性剪切破坏,在对其破坏机理进行试验研究的基础上,采用ANSYS有限元分析软件模拟其破坏形态。在分析过程中考虑水平钢筋的配筋率、混凝土强度、轴压比以及型钢配钢率等影响因素的作用。结果表明：水平钢筋体积配筋率、混凝土强度以及型钢配钢率可以明显改变构件的承载力和延性。     

格构式型钢混凝土柱延性性能的有限元分析

通过对已完成的5根格构式和1根实腹式型钢混凝土柱在低周反复荷载下的受力性能模拟分析,验证Open Sees非线性有限元软件能够对影响此类柱截面延性的因素及规律进行分析。利用Open Sees程序对影响格构式型钢混凝土柱截面延性的主要因素进行参数分析。分析结果表明:格构式型钢混凝土柱的延性性能随体积配箍率、型钢配钢率的增大而增大,随型钢强度、轴压比的增大而减小;格构式型钢混凝土柱水平承载力随着型钢强度、型钢配钢率的增大而增大,但随体积配箍率的增长很有限。在完成参数分析的基础上,应用MATLAB进行多元非线性回归分析,得到基于体积配箍率、型钢配钢率、型钢强度、混凝土强度和轴压比的格构式型钢混凝土偏压柱的极限位移角计算公式,并利用收集到的试验结果对公式进行检验。     

Experimental research on seismic behavior of steel reinforced concrete cross-shaped column

为了研究钢-混凝土组合十形柱的抗震性能,设计了6个钢-混凝土组合十形柱和1个普通钢筋混凝土十形柱并进行低周反复加载试验,得到其荷载-位移滞回曲线和骨架曲线,并分析其承载力和延性等抗震性能指标,研究配钢形式和轴压比对其抗震性能的影响。研究表明：与普通钢筋混凝土柱相比,钢-混凝土组合十形柱的滞回曲线更为饱满,承载力、变形能力和延性均有显著提高;“T形钢+方钢管”配钢试件在承载力、变形能力和延性等方面均优于实腹式配钢试件;当轴压比在0.19~0.34之间增加时可以提升试件的延性,当轴压比增大至0.34以后,延性开始下降;和实腹式配钢试件相比,“T形钢+方钢管”配钢试件中型钢的作用发挥得更合理,抗震性能更优。     

钢-混凝土组合十形柱抗震性能试验研究

为了研究钢-混凝土组合十形柱的抗震性能,设计了6个钢-混凝土组合十形柱和1个普通钢筋混凝土十形柱并进行低周反复加载试验,得到其荷载-位移滞回曲线和骨架曲线,并分析其承载力和延性等抗震性能指标,研究配钢形式和轴压比对其抗震性能的影响。研究表明:与普通钢筋混凝土柱相比,钢-混凝土组合十形柱的滞回曲线更为饱满,承载力、变形能力和延性均有显著提高;"T形钢+方钢管"配钢试件在承载力、变形能力和延性等方面均优于实腹式配钢试件;当轴压比在0.19~0.34之间增加时可以提升试件的延性,当轴压比增大至0.34以后,延性开始下降;和实腹式配钢试件相比,"T形钢+方钢管"配钢试件中型钢的作用发挥得更合理,抗震性能更优。     

实腹式型钢混凝土十形与L形截面柱抗震性能试验及有限元分析

采用"建研式"加载装置对实腹式型钢混凝土十形、L形截面柱各3个试件进行了低周反复加载试验。考虑了配钢率和轴压比的影响,观察了试件的受力过程,分析了破坏形态及荷载-位移滞回曲线和骨架曲线、延性、承载力、刚度、耗能能力等抗震性能指标。基于此,采用ABAQUS并调用纤维模型子程序PQ-Fiber对试验进行有限元模拟,模拟结果与试验结果吻合较好,进而对实腹式型钢混凝土十形和L形截面柱在不同加载角度下的受力性能和轴压比限值进行了分析。结果表明:剪跨比为2.5的实腹式型钢混凝土十形和L形截面柱均呈弯曲型破坏;试件的滞回曲线对称、饱满,延性好,承载力稳定,耗能能力强;十形截面柱沿45°加载时延性最差,沿0°加载时承载力最低; L形截面柱沿45°加载时延性最差,承载力最低。型钢混凝土十形截面柱和L形截面柱二级抗震等级对应的轴压比限值建议分别取0.65和0.45,一级和三级抗震等级时分别减小和增加0.1。     

高强混凝土钢板组合剪力墙压弯性能试验研究

通过对9片不同形式的高轴压比高强混凝土组合剪力墙试件进行低周往复拟静力试验,研究钢筋混凝土剪力墙、两端暗柱设置型钢剪力墙和中部内藏钢板剪力墙等形式试件在压弯状态下的破坏机理、滞回特性、承载力特性以及变形能力等。试验结果表明,钢板的加入可以大幅提高剪力墙试件的抗弯承载力,当设计轴压比小于0.5时,高强混凝土钢板组合剪力墙的变形能力可以满足设计要求,当设计轴压比超过0.5时,高强混凝土钢板组合剪力墙试件在受弯状态下的变形能力较弱。根据试验结果,提出了高强混凝土钢板组合剪力墙抗弯承载力计算的建议公式。     

钢管RPC边框密肋复合剪力墙抗剪性能

为研究新型钢管活性粉末混凝土(RPC)边框密肋复合剪力墙的抗剪性能,基于统一强度理论和斜压杆计算模型,考虑材料的中间主应力、拉压异性效应以及边框架与等效弹性板之间剪应力等因素的影响,建立了此类组合墙体的抗剪承载力计算公式。利用ABAQUS有限元软件,对不同混凝土强度、轴压比、钢管屈服强度的钢管RPC边框密肋复合剪力墙进行水平单调加载,将抗剪承载力数值模拟结果与理论计算结果进行对比分析。结果表明:抗剪承载力计算值与有限元值吻合较好,验证了理论计算方法的准确性与有限元模型的可靠性; 随着密肋复合墙板肋格RPC强度等级的提高,剪力墙抗剪承载力显著提高; 随着轴压比的增加,抗剪承载力先增加后下降,且延性性能下降; 提高边框柱钢管屈服强度,剪力墙承载力略有增加,效果并不显著,但可以改善构件延性性能; 提出的抗剪承载力计算公式为该新型复合剪力墙的发展提供了理论基础。     

高轴压比钢-混凝土组合剪力墙压弯性能试验研究

通过对13片不同形式的高轴压比、大剪跨比剪力墙进行往复水平力加载试验,研究墙体两端暗柱设置型钢、墙身增设内藏钢板等形式组合剪力墙的压弯承载力、延性性能及破坏机理。试验结果表明:基本试件、两端暗柱设置型钢试件、内藏钢板试件的破坏过程相近,两端暗柱设置型钢试件和内藏钢板试件裂缝条数较多、宽度较小,内藏钢板试件的破坏情况相对较轻;两端暗柱设置型钢、增设内藏钢板,对压弯承载力、变形能力提高显著;组合剪力墙轴压比计算可以计入两端型钢和内藏钢板的作用。根据试验结果,提出钢板组合剪力墙压弯承载力计算的建议公式。     

双波纹钢板混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

为研究钢板类型、墙体连接件、轴压比以及剪跨比对双波纹钢板混凝土组合剪力墙抗震性能的影响,设计并完成了15个双钢板混凝土组合剪力墙（13个波纹钢板试件、2个平钢板试件）的拟静力试验,观察了试件的破坏过程,获取了应变分布数据,分析了各变化参数对双钢板混凝土组合剪力墙抗震性能指标的影响规律。试验结果表明：与横向波纹双钢板混凝土组合剪力墙相比,竖向波纹双钢板混凝土组合剪力墙的承载力更高,承载力及刚度退化更为缓慢,延性更好;在承载力接近的情况下,双波纹钢板混凝土组合剪力墙的延性与耗能均显著优于平钢板的;设置连接件导致双钢板混凝土组合剪力墙的初始刚度降低,使其破坏阶段的承载力退化减缓,且小剪跨比时设置连接件可有效提升双钢板混凝土组合剪力墙的承载力和延性,防止其发生面外破坏;试验中增大轴压比可显著提升双钢板混凝土组合剪力墙的承载力、初始刚度和耗能能力,但双钢板混凝土组合剪力墙的承载力及刚度退化速率增快,延性变差;增大剪跨比将显著降低双钢板混凝土组合剪力墙的承载力和初始刚度,对延性和耗能能力影响并不显著;采用全截面塑性理论进行双波纹钢板混凝土组合剪力墙正截面承载力计算,试验结果与计算值吻合良好。     

低轴压比半装配式单排配筋再生混凝土剪力墙抗震性能试验研究

半装配式单排配筋混凝土剪力墙是由带预留孔的上层预制剪力墙、带墩头钢筋的下层预制剪力墙、上下墙体间坐浆层、纵横墙交接处的现浇暗柱等组成。下层预制剪力墙顶部的单排竖向墩头钢筋伸入上层预制墙体底部的预留孔中,采用灌浆锚固的方法连接。通过4个低轴压比、不同剪跨比的工字形单排配筋再生混凝土剪力墙试件（包括2个半装配式、2个现浇式剪力墙试件）的低周反复荷载试验研究,分析了各试件的承载力、刚度、延性、滞回特性等,研究其损伤演化过程和破坏机制。结果表明：剪跨比1.0时,剪力墙呈剪切破坏,试件的承载力较高,剪跨比15时,剪力墙发生以弯曲破坏为主的弯剪破坏,承载力较低,但延性较好;在设计轴压比0.15下,半装配式单排配筋剪力墙的综合抗震性能与现浇剪力墙接近,可用于低、多层建筑结构中。     

Experimental study on seismic behavior of double-skin corrugated plates and concrete composite shear wall

为研究钢板类型、墙体连接件、轴压比以及剪跨比对双波纹钢板混凝土组合剪力墙抗震性能的影响，设计并完成了15个双钢板混凝土组合剪力墙（13个波纹钢板试件、2个平钢板试件）的拟静力试验，观察了试件的破坏过程，获取了应变分布数据，分析了各变化参数对双钢板混凝土组合剪力墙抗震性能指标的影响规律。试验结果表明：与横向波纹双钢板混凝土组合剪力墙相比，竖向波纹双钢板混凝土组合剪力墙的承载力更高，承载力及刚度退化更为缓慢，延性更好；在承载力接近的情况下，双波纹钢板混凝土组合剪力墙的延性与耗能均显著优于平钢板的；设置连接件导致双钢板混凝土组合剪力墙的初始刚度降低，使其破坏阶段的承载力退化减缓，且小剪跨比时设置连接件可有效提升双钢板混凝土组合剪力墙的承载力和延性，防止其发生面外破坏；试验中增大轴压比可显著提升双钢板混凝土组合剪力墙的承载力、初始刚度和耗能能力，但双钢板混凝土组合剪力墙的承载力及刚度退化速率增快，延性变差；增大剪跨比将显著降低双钢板混凝土组合剪力墙的承载力和初始刚度，对延性和耗能能力影响并不显著；采用全截面塑性理论进行双波纹钢板混凝土组合剪力墙正截面承载力计算，试验结果与计算值吻合良好。     

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。     

钢板-混凝土组合剪力墙受剪性能试验研究

通过11片高宽比为1.5、轴压比为0.5的钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究,对比了不同连接形式钢板-混凝土组合墙受剪破坏形态、极限承载力及延性性能。试验表明,钢板-混凝土组合墙中型钢、钢板与混凝土可很好地协同工作,而且四周焊接的钢板-混凝土组合墙可大幅度提高受剪承载力,而延性与普通配筋墙相当或略高;采用连接板与周边型钢连接的钢板-混凝土组合墙,其承载力提高幅度取决于连接板的强度,延性性能较好。基于承载力叠加原理提出的钢板-混凝土组合剪力墙受剪承载力设计计算公式与试验结果吻合较好,并具有适当的安全度,同时还提出了钢板-混凝土组合剪力墙受剪截面控制条件的建议公式。     

CFRP筋/钢筋混凝土剪力墙抗震性能试验

为研究不同轴压比和边缘构件中的箍筋形式对碳纤维增强复合材料(CFRP)筋/钢筋混凝土剪力墙抗震性能的影响,设计了6个剪跨比为2.0的CFRP筋/钢筋混凝土剪力墙,其中3个剪力墙的边缘构件中配置矩形复合箍筋,另外3个剪力墙的边缘构件中配置圆形箍筋,完成了轴压比分别为0.17,0.26,0.33的剪力墙低周反复荷载试验,研究了剪力墙滞回曲线和骨架曲线的特征、强度和刚度退化规律及耗能能力等。结果表明:轴压比和边缘构件中的箍筋形式对剪力墙抗震性能影响较大,随着轴压比的增大,剪力墙承载能力和耗能能力增大,刚度退化程度减缓,但是极限荷载对应的变形和极限变形有所降低;箍筋形式对剪力墙的极限承载力影响较小,但是配置矩形复合箍筋的剪力墙比配置圆形箍筋剪力墙有较大的极限变形,累积耗能能力也较高;轴压比较大时,剪力墙的裂缝发展高度减小,墙角混凝土破坏区域增大,配置圆形箍筋剪力墙墙角混凝土破坏区域和破坏程度比配置矩形复合箍筋的剪力墙大;所有剪力墙的残余变形较小,自复位性能良好。