小跨高比连梁新配筋方案的受力性能研究

连接墙肢与墙肢的连梁是剪力墙结构中的重要耗能构件。用ANSYS9.0对沿梁截面高度配3层箍筋的小跨高比连梁的受力性能进行了非线性有限元分析,分析了连梁在反复水平荷载作用下的强度、刚度、裂缝开展情况、钢筋和混凝土的应力及应变分布规律。研究表明:小跨高比连梁配3层箍筋时,有效地约束了混凝土裂缝开展,各受力钢筋的承载力得到了充分发挥,连梁具有较好的延性和耗能能力。     

考虑几何参数影响的联肢剪力墙抗震性能研究

耦联比是反映联肢剪力墙墙肢与连梁的耦合作用程度的重要参数。然而,耦联比与结构体系的非线性特征高度相关,导致在结构初步设计阶段难以确定。因此,有必要引入在初步设计阶段即可方便确定的其他参数。本研究采用连梁跨高比和墙肢高宽比来代替耦联比,设计了9个联肢剪力墙原型结构,利用增量动力分析方法,研究了连梁跨高比和墙肢高宽比对钢筋混凝土联肢剪力墙地震易损性特征和极限承载力的影响。采用双因子二次响应面法进一步揭示了连梁跨高比和墙肢高宽比的组合对联肢剪力墙整体性能的影响,得到响应变量的最优值,并利用曲线拟合找出连梁跨高比和墙肢高宽比最优关系。结果表明,连梁跨高比和墙肢高宽比可以有效地作为耦联比的补充,在初步设计阶段作为衡量钢筋混凝土联肢剪力墙的整体抗震性能的参数。     

基于ANSYS的带暗柱短肢剪力墙体系的弹塑性分析

运用ANSYS有限元原理对带暗柱短肢剪力墙结构进行了弹塑性分析。并分析了影响短肢剪力墙受力的各种因素：墙肢肢厚比、混凝土强度等级、连梁跨高比、轴压比等对短肢剪力墙承载能力和变形能力的影响。分析结果表明不同的因素对短肢剪力墙结构会产生不同程度的影响。短肢剪力墙截面肢厚比在6.5左右时,承载能力和变形能力较高。     

新配筋方案小跨高比连梁受剪承载力计算

联肢剪力墙中的洞口连梁一般为小跨高比连梁,这种连梁的受剪承载力计算目前尚未很好解决。根据9个沿梁截面高度布置三层封闭箍筋连梁的试验结果,分析了影响连梁破坏形态、位移延性系数和耗能比的因素。研究了连梁跨高比、截面尺寸、材料强度、箍筋数量和纵向钢筋数量对其受剪承载力的影响。在此基础上,通过多元回归分析,建立了新配筋方案小跨高比连梁受剪承载力计算公式,提出了相应的剪压比限值。受剪承载力公式的预测值与试验值吻合良好。     

新配筋方案联肢剪力墙的有限元仿真分析

钢筋混凝土联肢剪力墙具有较好的抗震性能,是现代高层结构中常用的结构形式,而洞口连梁是墙肢之间的传力纽带,其强度、刚度和变形性能决定联肢剪力墙的抗震性能。因此设计高延性、良好塑性耗能的小跨高比连梁联肢剪力墙是国内外研究人员至今有待解决的问题之一。本文基于刘清山等人的试验研究,用ABAQUS非线性分析了沿连梁截面高度配置分层封闭箍筋,并在箍筋顶、底部纵筋靠近墙肢1/4梁高的长度范围内套上PVC套管,且墙肢底部约束边缘构件采用分段配箍、墙肢端部1/4墙宽度范围内纵筋外部套上PVC套管的新配筋方案。分析结果表明,新配筋方案不仅施工简便,结构的受剪承载力、延性和变形也有所提高。     

钢连梁-钢板混凝土组合剪力墙组合件抗震性能试验研究

为进一步提高联肢剪力墙结构的抗震性能,提出了一种改进型钢连梁-钢板混凝土组合剪力墙混合结构。通过对5个1/2缩尺连梁-墙肢组合件的低周往复加载试验,研究了钢连梁跨高比和加劲肋布置等因素对组合件抗震性能的影响。研究表明：组合件塑性变形均集中在易更换的钢连梁上,墙肢和节点部位损伤程度较低,有利于实现结构罕遇地震作用后的功能快速恢复;小跨高比（小于2）钢连梁发生整体的剪切屈服型破坏,可以更充分发挥连梁的整体塑性变形能力,具有比弯曲破坏型组合件更优越的抗震性能;所有组合件均具有优异的变形能力和稳定的滞回耗能性能;1/10位移角下,组合件承载力最大衰减量小于10%;加劲肋间距减小,可延缓钢连梁腹板和翼缘的压曲,提高组合件承载力和滞回耗能能力。     

小跨高比连梁的受力分析及设计建议

连梁是联肢剪力墙中的关键构件,它不仅是墙肢之间的传力纽带,而且是剪力墙结构中抗震的第一道防线。通过有限元分析发现,小跨高比连梁的受力和变形规律不同于一般框架梁和深梁。针对实际设计工作,分析了目前连梁设计存在的问题,提出了一些连梁设计建议。     

小跨高比钢板-混凝土组合连梁抗震性能试验研究

通过7个小跨高比钢板 混凝土组合连梁试件的拟静力试验,研究了连梁跨高比、钢板配钢率以及楼板等因素对其抗震性能的影响,分析了连梁的破坏过程、破坏形态、承载能力、变形能力和耗能能力等。结果表明：相比于不考虑楼板小跨高比PRC连梁,考虑楼板小跨高比PRC连梁增大了连梁的开裂位移,显著提高了连梁的受剪承载力和耗能能力,考虑楼板连梁试件相比于不考虑楼板连梁试件受剪承载力提高了18.03%,破坏时对应的累积耗能是后者的1.66倍;连梁钢板的破坏包括梁墙交界区钢板的开裂和钢板的局部屈曲,钢板的局部屈曲可分为钢板边缘发生的受压局部屈曲和钢腹板的剪切局部屈曲;小跨高比PRC连梁试件的剪压比实测值为0.20~0.30,相应的剪压比设计值为0.39~0.59,内嵌钢板显著提高了小跨高比连梁的剪压比限值。     

单层短肢剪力墙抗侧力体系弹塑性分析

通过单调加载方式利用ANSYS有限元程序仿真分析了T形单层短肢剪力墙结构体系从弹性应力状态到混凝土开裂直到破坏的全过程。在拟静力试验中,分别考虑了影响短肢剪力墙受力的墙肢截面高厚比、混凝土强度等级、连梁跨高比、轴压比等因素对短肢剪力墙承载力和变形的影响。试验结果表明:截面的墙肢高厚比由实际情况所决定,墙肢高厚比增加,其开裂和极限荷载会增加,且极限荷载增加速度比开裂荷载快。连梁的跨高比对试件的极限荷载的大小影响比较复杂,通过增加轴压比的方法提高试件极限荷载,比通过改变其他因素的方法更加有效。对短肢剪力墙截面正应力和剪应力分布规律进行了深入细致的探讨,结果表明:翼缘正应力分布曲线基本上符合三次抛物线形状分布,腹板上的剪力流呈反对称分布。另外,腹板上的剪力流的分布形态基本不受构件肢长变化的影响。     

Experimental study on seismic behavior and shear capacity of FRC coupling beams with small span-to-depth ratio

为了改善小跨高比连梁的抗震性能,采用纤维增强混凝土（FRC）替代连梁中的普通混凝土,考虑跨高比、箍筋间距和FRC强度等因素的影响,设计了7个小跨高比FRC连梁试件和1个普通混凝土连梁对比试件。通过拟静力试验,观察连梁试件在低周反复荷载作用下的破坏过程和形态,研究其滞回特性、变形能力、耗能能力及刚度退化等。结果表明：8个小跨高比连梁试件发生了剪切破坏或弯曲剪切破坏;跨高比和配筋相同的FRC连梁的受剪承载力和位移延性系数比普通混凝土连梁分别提高了9.71%和24.31%,达到破坏荷载时的累积耗能是普通混凝土连梁的1.5倍,采用FRC可提高连梁的承载能力、延性和耗能能力;随着跨高比增大和箍筋数量的增加,连梁的变形和耗能能力提高。基于试验结果和受剪机制分析,提出了小跨高比连梁的受剪承载力计算式,其计算值与试验值吻合较好。     

小跨高比纤维增强混凝土连梁抗震性能试验及受剪承载力研究

为了改善小跨高比连梁的抗震性能,采用纤维增强混凝土(FRC)替代连梁中的普通混凝土,考虑跨高比、箍筋间距和FRC强度等因素的影响,设计了7个小跨高比FRC连梁试件和1个普通混凝土连梁对比试件。通过拟静力试验,观察连梁试件在低周反复荷载作用下的破坏过程和形态,研究其滞回特性、变形能力、耗能能力及刚度退化等。结果表明:8个小跨高比连梁试件发生了剪切破坏或弯曲剪切破坏;跨高比和配筋相同的FRC连梁的受剪承载力和位移延性系数比普通混凝土连梁分别提高了9.71%和24.31%,达到破坏荷载时的累积耗能是普通混凝土连梁的1.5倍,采用FRC可提高连梁的承载能力、延性和耗能能力;随着跨高比增大和箍筋数量的增加,连梁的变形和耗能能力提高。基于试验结果和受剪机制分析,提出了小跨高比连梁的受剪承载力计算式,其计算值与试验值吻合较好。     

跨高比对钢板-混凝土组合连梁抗震性能影响试验研究

完成了6个钢板-混凝土组合连梁拟静力加载试验,研究了钢板-混凝土组合连梁的破坏特点、抗剪承载力、变形能力、滞回曲线、骨架曲线、延性、耗能特性、刚度退化以及适宜采用的构造形式等。试验结果表明:不论是改进焊接箍筋钢板-混凝土连梁还是梳齿钢板连梁都具有较好的抗震性能;较小跨高比、较大刚度的试件则表现出较高承载能力,而较大跨高比、较小刚度的试件表现出了较好的延性。在加载过程的后期,小跨高比连梁明显比大跨高比连梁刚度退化慢,而耗能效率增加得快,有较强的耗能储备能力。采用改进焊接箍筋钢板连梁以及梳齿钢板连梁两种方式均可行,方便墙肢主筋的布置与安装。     

高层建筑剪力墙力学性能的研究——连梁跨高比对双肢剪力墙动力特性的影响

洞口连系梁是剪力墙结构体系中的重要构件,它是墙肢之间传力的纽带。但跨高比较小的连梁是否能保证在达到一定的位移延性之前不出现剪切失效,仍是目前我国工程界未解决好的关键问题。文中采用有限单元法对剪力墙进行静力和动力分析,运用四结点矩形单元和MATLAB编制了计算程序。利用该程序首先计算剪力墙在静力作用下的受力变形特征,并将计算结果与简化计算结果进行比较;然后针对跨高比不同的连梁,计算出双肢剪力墙在自由振动时的动力特征,讨论连梁跨高比对双肢剪力墙动力特性的影响。应用该程序,对某高层建筑开洞剪力墙结构体系进行有限元建模分析,计算了在不同跨高比的连梁下剪力墙的前三阶自由振动频率,寻找连梁跨高比对剪力墙动力特性影响的规律。     

短肢剪力墙结构的弹塑性能研究

短肢剪力墙结构的弹塑性性能与其墙肢高厚比、混凝土等级、连梁跨高比、轴压比等参数有关。在短肢剪力墙结构的设计中应综合考虑这些参数的影响。本文分析了如何合理地选择这些参数,并且合理设计连梁,合理控制连梁的正截面受弯承载能力,保证连梁的屈服先于墙肢的屈服,从而达到取得较好弹塑性性能的结构体系。     

剪切屈服型新型混合联肢墙足尺节点抗震性能试验研究

为研究含型钢边缘构件新型混合联肢墙体系节点的破坏特征和抗震性能,进行3个剪切屈服型连梁的混合联肢墙足尺节点的低周往复加载试验。观察节点的受力过程及破坏形态,并对试件的破坏机理、滞回性能、承载能力、耗能能力、变形组成、节点区设置面承载板以及连梁跨高比的影响进行分析。试验结果表明:新型混合联肢墙节点滞回曲线呈纺锤形,通过合理设置加劲肋,能够较好地限制局部屈曲,使其剪切屈服耗能,具有良好的抗震性能;节点等效黏滞阻尼系数在0.33以上,延性系数在4.75以上,类似于偏心支撑钢框架耗能梁段的性能;面承载板的设置对节点受力性能影响不大;钢连梁在跨高比1.7到4.3之间时都具有优良的抗震性能,能较好地解决混凝土连梁配筋困难、小跨高比连梁延性不足的问题。成果可供混合联肢墙体系的工程设计参考。     

配置HRB500钢筋小跨高比带板开缝连梁的抗震性能试验研究

为了防止联肢剪力墙中小跨高比连梁发生低延性剪切破坏,在单连梁中部设置一条通缝,形成开缝连梁改善其抗震性能。试验完成了3个小跨高比带板开缝连梁的低周反复加载,通过与其他配筋形式连梁对比,分析了开缝连梁的破坏形态、滞回特征、承载力退化、刚度退化、延性、耗能等一系列抗震性能。利用软件ABAQUS对试件滞回曲线的骨架曲线进行模拟,并将模拟结果和试验结果相对比。结果表明,小跨高比开缝连梁具有良好的承载能力及变形能力,施工较为方便且经济,能有效防止小跨高比连梁延性较差的剪切破坏,具有较好的抗震性能,可在实际工程中推广。     

短肢剪力墙结构的弹塑性能研究

短肢剪力墙结构的弹塑性性能与其墙肢高厚比、混凝土等级、连梁跨高比、轴压比等参数有关。在短肢剪力墙结构的设计中应综合考虑这些参数的影响。本文分析了如何合理地选择这些参数，并且合理设计连梁，合理控制连梁的正截面受弯承载能力，保证连梁的屈服先于墙肢的屈服，从而达到取得较好弹塑性性能的结构体系。     

短肢剪力墙的弹塑性性能拟试验研究

基于一试验模型,采用等代框架的有限元方法,应用带刚域的弹塑性杆单元来模拟短肢剪力墙的连梁进行模拟试验研究,对比分析计算结果与试验结果。对轴压比、墙肢高厚比、连梁跨高比等参数不同的短肢剪力墙进行了弹塑性分析,研究了这些参数对短肢剪力墙弹塑性性能的影响。结果表明,在墙肢截面和配筋率一定时,随着轴压比的增加,短肢剪力墙的承载能力提高,位移增大;而在墙肢高度不变时,随着墙肢高厚比的增加,短肢墙的承载力降低,位移结果离散;在连梁跨度不变情况下,随着跨度增加,短肢剪力墙承载力降低,延性增大。因此在设计中,通过合理选择这些参数,可以使短肢剪力墙具有较高的承载力和良好的延性。     

FRC对角斜筋小跨高比连梁改进设计有限元分析

在水平地震作用下,小跨高比连梁在达到所需延性之前易发生剪切失效,难以满足抗震设防要求。试验研究表明,纤维增强混凝土对角斜筋小跨高比连梁(FRC连梁)具有较好的延性。为了进一步提高小跨高比连梁的延性,提出在FRC连梁配筋基础上,在对角斜筋上增设拉筋、在受力纵筋靠近墙肢150mm长度范围内套上PVC套管、在对角斜筋上增设拉筋同时在受力纵筋靠近墙肢150mm长度范围内套上PVC套管三种改进方案,并建立有限元模型对三种改进方案进行对比分析。研究表明,三种改进方案均可提高FRC连梁延性和耗能能力,其中在对角斜筋上增设拉筋同时在受力纵筋靠近墙肢150mm长度范围内套上PVC套管的改进方案延性和耗能最大,相较原方案更易实现连梁为联肢墙结构第一道抗震设防防线的要求。     

纤维增强混凝土对角斜筋小跨高比连梁抗震性能试验研究及受剪承载力分析

为了改善小跨高比连梁的抗震性能,考虑连梁跨高比和对角斜筋配筋率的影响,在课题组前期试验的基础上,在对角斜筋上增设拉筋,制作3个纤维增强混凝土（FRC）对角斜筋小跨高比连梁试件,对其进行拟静力试验,分析连梁的破坏形态、滞回耗能、刚度退化以及延性等抗震性能。基于试验结果及小跨高比连梁的受剪机理,建立连梁受剪承载力计算公式。结果表明,在小跨高比连梁对角斜筋上增设拉筋之后,跨高比为1.25和1.5的连梁,由原来的剪切破坏变为弯曲剪切破坏,并提高了连梁的延性、抗损伤能力和耗能能力;提出的连梁受剪承载力计算公式的计算值与试验值吻合较好。