装配式摇摆墙-框架结构抗震性能试验研究

为避免罕遇地震作用下传统混凝土摇摆墙的开裂损伤且充分利用装配式结构的便捷性,设计了采用双层钢板混凝土墙的摇摆墙结构体系,在浇筑混凝土时双层钢板可充当摇摆墙构件的外模板。跨越结构上、下层的摇摆墙之间采用高强螺栓连接,摇摆墙在工厂预制后运到施工现场进行安装。选用金属阻尼器作为耗能连接件连接摇摆墙与主体框架结构,同时传递层剪力并耗散地震能量。为研究该装配式摇摆墙-框架结构的抗震性能,设计并制作了一个纯框架和两个摇摆墙-框架,其中两个摇摆墙-框架的区别在于金属阻尼器的安装位置不同。通过拟静力试验分析了其破坏模式及抗震性能。试验结果表明：预制装配式摇摆墙与主体框架结构协同工作性能良好,金属阻尼器耗能效果得到充分利用,结构承载力、耗能能力大幅增加;在水平位移较大时摇摆墙竖向发生刚体位移,对整体结构的抗震性能产生一定影响,后续将采用附加预应力的形式减轻摇摆墙竖向抬升的影响。     

低轴压比耗能预制剪力墙抗震性能试验研究

装配式剪力墙结构存在大量的节点和接缝连接,这些连接是结构体系的薄弱环节。制作3个不同截面形式（一字形、T形、L形）的预制装配式混凝土剪力墙试件,依据“强水平缝,弱竖缝”的设计理念,墙体与底座之间采用混凝土现浇连接以达到强连接的目的,竖直方向设置宽250 mm竖缝,并在竖缝中装配3个软钢阻尼器。对其进行轴压比0.1条件下的低周反复荷载试验,研究试件在低轴压下的抗震性能。试验结果表明,使用软钢阻尼器连接的三种截面形式的剪力墙整体工作性能及耗能能力良好,各试件的位移延性系数均在2.5以上,具有良好的变形能力,低轴压比下边缘约束构件形式不同其承载力大小不同,软钢阻尼器平面内工作性能良好,且先于墙体钢筋参与耗能,达到预期效果。     

现浇与预制装配式混凝土框架节点抗震性能试验

为研究预制装配式混凝土框架结构连接节点的抗震性能,探讨其与现浇混凝土框架结构节点之间的性能差异,设计并制作了2组预制装配式混凝土框架节点试件和1组现浇混凝土框架节点试件,通过试验研究试件的滞回特性、承载能力、位移延性、强度退化和耗能能力等抗震性能及其破坏特征。结果表明:通过合理的设计,预制装配式混凝土框架节点的滞回耗能性能与现浇混凝土框架节点相当,其承载力和初始刚度基本等同于现浇混凝土结构节点,但其承载力退化速度快于现浇混凝土框架节点,屈服后预制构件累积损伤程度较现浇构件严重;预制装配式混凝土框架节点在轴压比较大时,节点破坏较为严重,耗能更多。     

山地掉层框架-摇摆墙结构抗震性能研究

竖向刚度不均匀是山地掉层框架结构的突出特点,其在地震作用下的动力反应特性与普通框架结构存在较大的差异,山地掉层框架结构在地震中易在上接地层出现层屈服破坏机制。为改善该类结构的抗震性能,在山地掉层框架结构外部附加底部铰接、具有一定转动能力的摇摆墙,形成山地掉层框架-摇摆墙结构体系。对3个总层数为七层的掉不同层不同跨的山地掉层框架摇摆墙结构进行动力弹塑性分析结果表明,附加摇摆墙的山地掉层框架结构的基本周期较原结构的相差不大。摇摆墙设置在不同位置的山地掉层框架摇摆墙结构动力反应特性不同。摇摆墙的加入能够均匀结构各层层间变形,有效改善山地掉层框架结构的抗震性能,可避免原薄弱层上接地层的破坏集中现象,实现了整体耗能机制。     

消能摇摆高位隔震结构体系的地震反应特性

双段消能摇摆结构体系是通过两段串联的摇摆结构,控制主体结构各楼层在地震作用下均匀变形,抑制薄弱层的产生,也降低了主体结构对于摇摆结构的刚度需求。在变形集中的摇摆结构底部布设位移型阻尼器,可进一步提高结构的抗震性能。但是该体系存在承载力较低、上段结构地震反应相对较大的不足。基于此,提出了消能摇摆高位隔震结构体系,即在双段消能摇摆结构体系的分段楼层位置增设劲性支撑,以抑制上段结构的摇摆运动,提高结构的刚度与承载力;同时,下段结构允许发生摇摆,发挥高位隔震层的作用。以消能摇摆高位隔震结构体系为研究对象,分析对比了其他三种结构体系：传统支撑框架结构体系、双段消能摇摆结构体系、不含位移型阻尼器的摇摆高位隔震结构体系。采用OpenSees软件建立了弹塑性有限元分析模型,对四种结构体系进行弹塑性抗震分析和增量动力时程分析。研究表明,消能摇摆高位隔震结构体系的刚度与承载力较高,地震反应较小,抗震性能与抗倒塌性能良好。在摇摆结构分段位置加设劲性支撑层,可以抑制上段结构在地震作用下的变形,并发挥下段摇摆结构的隔震作用。布设于分段位置与摇摆结构底部的阻尼器,可以充分消耗地震能量,提高结构体系的抗震性能。     

装配式减震墙板RC框架结构抗震性能试验研究

通过对4榀两层两跨的装配式减震墙板框架、空框架和普通墙板框架的低周反复加载试验，对比研究了装配式减震墙板RC框架结构的破坏特征、滞回性能、承载能力、刚度退化和耗能能力等。试验结果表明：装配式减震墙板框架结构的滞回曲线饱满，耗能能力强，其等效黏滞阻尼系数在0.13以上，较装配式空框架和普通墙板框架有明显提高；横条型和竖条型墙板对装配式减震墙板框架结构的抗震性能影响不大，二者对框架结构水平承载力和抗侧刚度的附加效应均远小于普通墙板，可减少对装配式框架造成过强约束；装配式减震墙板框架结构的承载力衰减速率和刚度退化速率都较普通墙板框架结构缓慢，增强了结构强震作用下的承载能力；当结构层间位移角达到1/50时，装配式框架中普通墙板端部开裂并被压碎，而减震墙板并未出现破坏。     

边缘配置高强纵筋装配式中高强再生混凝土剪力墙抗震性能研究#br#

为促进高性能绿色建筑结构发展,推动高强钢筋和中高强再生混凝土的工程应用,研发了边缘构件采用环筋扣合连接方式且配置高强纵筋的装配式中高强再生混凝土剪力墙,对6个剪跨比为2.2的装配式混凝土剪力墙进行了低周反复荷载试验。分析了不同再生粗骨料取代率、混凝土强度、边缘暗柱纵筋强度及搭接位置对装配式再生混凝土剪力墙的破坏形态、滞回性能、承载力、延性、刚度退化规律、耗能能力等抗震性能指标以及可恢复性能的影响。试验结果表明：边缘构件配置高强钢筋的装配式中高强再生混凝土剪力墙的破坏形态以弯曲破坏为主;再生粗骨料取代率对装配式中高强再生混凝土剪力墙的承载力、延性和耗能能力影响不大,各剪力墙均具有较好的抗震性能;边缘暗柱采用HRB600纵筋可有效提高装配式中高强再生混凝土剪力墙的承载力、耗能能力和可恢复性能;边缘暗柱纵筋在剪力墙底部塑性铰区搭接,会导致装配式中高强再生混凝土剪力墙的延性明显下降。给出了边缘配置HRB600纵筋的装配式中高强再生混凝土剪力墙水平承载力计算式,计算结果表明普通混凝土剪力墙的水平承载力计算模型同样适用于该装配式剪力墙结构。     

装配式剪力墙高效阻尼器耗能连接的简化模型研究与数值分析

相比等效现浇的连接方式，采用耗能连接的预制剪力墙不仅能够提高现场装配率，同时可使结构整体具有更好的抗震性能。针对预制装配式剪力墙结构，提出一种高效的变形放大耗能阻尼器。为研究该阻尼器的力学特性及减振效果，采用有限元软件ABAQUS建立这种阻尼器连接装置的简化分析模型。通过与该连接装置试验结果对比，验证了简化模型的正确性。为进一步研究这种阻尼器在结构中的减震作用，以某24层装配式剪力墙结构为例，分别建立采用等同现浇连接与阻尼器连接的结构有限元模型。不同地震动作用下结构的弹塑性时程分析结果表明，所提出的阻尼器连接装置可显著提高装配式剪力墙结构抗震性能。同时验证了结合阻尼器耗能连接变形特点提出的简化模型，具有一定的可靠性和通用性。     

装配式拼装型减震墙板框架单元性能试验研究

为研究装配式拼装型减震墙板框架的减震机理与性能,设计4榀单层单跨装配式减震墙板框架、普通墙板框架和空框架模型试件,通过低周反复加载试验对比研究其破坏特征、滞回曲线、刚度退化和耗能能力等。试验结果表明：装配式拼装型减震墙板框架滞回曲线饱满、耗能能力强;拼装型减震墙板所提供的附加抗侧刚度和水平承载力有限,释放对装配式框架的过强约束作用,从而减轻或避免普通填充墙板附加刚度效应所带来的结构抗震不利影响;无论拼装与否,减震墙板通过合理构造与设计均可减小或避免大位移加载工况下墙板自身的破坏;拼装型减震墙板应注意墙板施工精度控制,否则会影响其减震性能,导致不必要的墙板破坏。     

设置竖向通缝的螺栓连接双层钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能试验

为提高双层钢板混凝土组合剪力墙的施工效率,提出了设置竖向通缝、水平缝通过螺栓连接的装配式双层钢板-混凝土组合剪力墙,并对6个缩尺比为1∶2的组合剪力墙进行了拟静力试验,得到其破坏形态、滞回性能、应变、刚度和承载力退化、耗能能力等试验结果,分析设置竖向通缝、不同形式水平缝螺栓连接等构造对组合剪力墙抗震性能的影响。试验结果表明：该装配式组合剪力墙抗震性能良好;相比于边缘构件和墙体焊接的组合剪力墙,设置竖向通缝的组合剪力墙承载力降低约25%,但延性提高;采用合理的水平缝螺栓连接构造,可保证连接处应力的有效传递。与一字形和锯齿形缝组合剪力墙相比,企口形缝组合剪力墙的承载力较低。     

带竖缝砌体填充墙钢筋混凝土框架结构抗震性能试验研究

为了研究带竖向缝槽砌体填充墙对框架结构抗震性能的影响,开展了3榀带竖向缝槽砌体填充墙框架结构模型、1榀整体砌体填充墙框架结构模型和1榀纯框架结构模型在低周反复荷载作用下的对比试验。对比分析了各试件的破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、位移延性、刚度退化、承载力退化和耗能性能等。结果表明：砌体填充墙的存在显著提高了框架结构的抗侧刚度和水平承载力,砌体填充墙参与了结构的滞回耗能,砌体填充墙框架的累积耗能能力明显优于纯框架;在填充墙与框架柱间设置一定宽度的竖向缝槽,减少了两者间的相互作用,延缓了填充墙和框架梁、柱的开裂,其水平承载力介于纯框架和整体填充墙框架之间,但其延性和耗能能力得到了较大的改善;在填充墙中设置一定宽度的竖向缝槽形成带竖向缝槽砌体填充墙框架,其水平承载力介于纯框架和整体填充墙框架水平承载力之间,其极限位移角与纯框架的基本相同,具有较好的延性和耗能能力。     

钢框架内填预制带竖缝钢筋混凝土剪力墙抗震性能试验研究

为改进钢框架内填预制带竖缝钢筋混凝土剪力墙的抗震性能,将耳板引入钢框剪与内填墙的连接中。通过2个两层单跨缩尺比为1∶3的钢框架内填预制带竖缝钢筋混凝土剪力墙模型试件的拟静力试验研究,考察了耳板连接的可靠性和内填墙裂缝的开展与结构变形能力,分析了结构的破坏机理、滞回性能、刚度退化、变形及延性和耗能能力等。试验结果表明：抗剪连接件(U形筋)在梁柱节点上下耳板的连接处未发生破坏,耳板连接具有可靠的工作性能;钢框架带竖缝剪力墙结构具有良好的延性,平均位移延性系数大于3;内填墙的承载力由竖缝根部的剪切破坏控制。     

设置碟形弹簧的框架-摇摆墙结构抗震性能试验研究

受控摇摆墙通常采用预应力筋的形式实现，预应力筋基础锚固施工困难，墙体摇摆幅度很小且易与基础发生碰撞。为解决上述问题，研发了一种受控摇摆墙，主要通过基于碟形弹簧的装置实现墙体的受控约束，墙体与主体框架、基础分别采用耗能连接件和V形支撑连接。设计制作了缩尺比为1∶2的对比框架与框架-摇摆墙试件，通过低周往复加载试验研究其抗震性能、破坏模式和自复位特性。结果表明，设置碟形弹簧的框架-摇摆墙较对比框架承载力提高了107.1%，且具有更好的刚度退化性能与耗能性能，框架结构的变形模式得到改善，使得各层的层间位移趋于均匀。连接件是影响框架-摇摆墙结构耗能及协调层间变形的关键，应进一步研究其改进措施及优化设计。     

钢框架内填预制钢筋混凝土剪力墙试验研究

为改进钢框架内填预制钢筋混凝土剪力墙的抗震性能,将耳板装置引入钢框架与内填墙的连接中.通过2个2层单跨钢框架内填预制钢筋混凝土剪力墙1/3模型试件的循环荷载试验,考察耳板连接装置的可靠性和内填墙裂缝的开展与结构变形能力,分析结构的破坏机理、滞回性能、刚度退化、变形及延性等,并对钢框架内填预制混凝土剪力墙体系与现浇混凝土剪力墙体系和带竖缝混凝土剪力墙体系进行对比.研究结果表明:抗剪连接件(U形筋)在梁柱节点上下耳板的帮助下未发生破坏,耳板连接装置具有可靠的工作性能;合理设计的钢框架内填预制钢筋混凝土剪力墙结构具有良好的延性.     

Experimental study of lateral load behavior of H‐shaped precast reinforced concrete shear walls with bolted steel connections

This paper presents an experimental study of H‐shaped precast reinforced concrete shear walls involving vertical connections under combined vertical and lateral loading. The H‐wall is composed of two prefabricated flange wall panels: one prefabricated web wall panel and vertical bolted steel connections between the flange and web panels. The assembling of the H‐wall is completely dry without any in situ casting. Three H‐wall specimens were constructed and tested to investigate the mechanical behavior and seismic performance of them. The lateral load‐bearing capacity, ductility, energy dissipation, lateral stiffness, strain in the connecting steel frame, and sliding within the bolted steel connections are presented and discussed to evaluate the effectiveness of the vertical connections. The ultimate shear‐resistance mechanism of the precast H‐wall assembly is also analyzed. The H‐wall assemblies generally possess high load‐bearing capacity, favorable ductility, and good energy‐dissipating capacity. The thickness of the steel plates in the connecting steel frame affects the lateral stiffness and the ultimate load‐bearing capacity of the H‐walls. Furthermore, the encasing steel plates for the web wall panel not only helps transfer the stress in the wall steel bars but also confines the concrete resulting in improved ductility.     

钢板焊接连接的带水平接缝装配式RC剪力墙抗震性能试验研究

为了研究采用钢板焊接连接的带水平接缝预制装配式钢筋混凝土剪力墙的抗震性能,设计了4个装配式钢筋混凝土剪力墙足尺试件并进行低周往复水平荷载试验,研究参数包括连接钢板厚度、侧向钢板设置和轴压比。结果表明：各试件均为压弯破坏,水平承载力在186~288kN之间,极限位移在25.74~29.37mm之间,滞回曲线为饱满的弓形,延性和耗能能力较好,刚度退化较慢;在连接钢板满足强度要求前提下,增大连接钢板厚度、增加侧向钢板对剪力墙的延性、刚度、承载能力和耗能能力影响较小;提高轴压比可以明显提高装配式剪力墙的刚度和承载能力,但会降低其耗能能力。采用ABAQUS有限元软件对装配式剪力墙抗震性能进行分析,所建立的有限元模型可以较好地模拟装配式剪力墙的受力性能。通过对比采用规范公式计算的承载力与试验承载力,表明可以采用JGJ 3—2010《高层建筑混凝土结构技术规程》中的公式计算文中装配式剪力墙的承载力,并给出了连接钢板的计算方法。     

梯度剪力墙抗震性能试验研究

为了将钢筋混凝土剪力墙的弯剪变形机制和摇摆墙的摇摆机制有效结合,实现两者优势互补以提升结构抗震性能,提出了一种梯度剪力墙,通过降低局部压碎区混凝土强度实现从弯剪机制到摇摆机制的转换,并以约束屈曲钢筋代替普通钢筋,提高摇摆阶段剪力墙耗能能力。该梯度剪力墙具有弯剪和摇摆双重变形机制,且可通过合理设计实现不同机制按梯度次序出现和震后的快速修复。分别对梯度剪力墙试件和普通钢筋混凝土剪力墙试件开展拟静力试验研究,并对比分析其破坏特征、滞回性能、承载力、刚度、自复位特性和延性。研究结果表明：低强度混凝土压碎是梯度剪力墙由弯剪机制过渡到摇摆机制的显著标志,受力机制转换前剪力墙以弯剪机制承载,保证其在正常使用和在多遇地震作用下为结构提供足够抗侧刚度;转换后具有摇摆墙功能。与普通剪力墙相比,梯度剪力墙损伤机制明确,延性显著提升,剩余承载力可控,残余变形小。     

基于位移型阻尼器力学模型的消能减震设计方法

为了促进减震技术的应用,提出了一种基于位移型阻尼器力学模型和结构力学特征的消能减震设计方法。此方法避免了传统消能减震设计方法中多自由度体系与等效单自由度体系的相互转化,面向多自由度体系进行主体结构、阻尼器、连接构件一体化减震设计,与抗震设计规范和设计流程相衔接,具有较好的适用性。利用所提出的消能减震设计方法,使用墙式连接金属阻尼器,对1个8度抗震设防的4层钢筋混凝土框架原型结构进行了减震设计,得到墙式连接金属阻尼器减震结构,采用OpenSees对其进行了9度罕遇地震作用下的弹塑性时程分析,验证了所提出的减震设计方法的有效性。     

双重耗能摇摆桁架-钢框架结构体系的抗震性能分析

为了提高结构的抗震性能,提出了一种双重耗能摇摆桁架-钢框架结构体系,即在摇摆桁架和钢框架连接处安装黏滞阻尼器,并在桁架底部设置自复位支撑(SCED)。建立了该系统的数值模型,并与摇摆桁架-钢框架对比分析,以研究其在地震下的抗震性能。结果表明:黏滞阻尼器在地震作用下充分发挥耗能能力,自复位支撑在地震作用下的残余应变基本为零,并能为结构提供足够的自复位能力,结构的抗震性能得到了很大提高。     

可恢复功能预制装配式损伤可控钢质节点抗震性能试验研究

提出一种震损后可恢复功能预制装配式损伤可控钢质节点,该节点由带削弱型约束钢板阻尼器的损伤可控钢质铰、钢套筒约束节点核心区、预制混凝土梁柱等构成。进行预制装配式损伤可控钢质节点的低周往复荷载试验,然后在该试验的基础上仅更换钢质铰中破坏的削弱型约束钢板阻尼器,进行第2次试验,最后进行现浇钢筋混凝土节点在低周往复荷载下的对比试验。考察各节点的破坏模态、滞回曲线、骨架曲线、承载能力、强度退化、刚度退化、耗能能力和延性等抗震性能指标,通过预制装配式损伤可控钢质节点的2次试验抗震性能指标,探讨其震损后可恢复功能的工作性能。结果表明：预制装配式损伤可控钢质节点的破坏集中在钢质铰中可更换削弱型约束钢板阻尼器上;装配式节点破坏模态、损伤程度可控,具有良好的承载能力、耗能能力和延性等抗震性能;第2次试验中装配式节点前期刚度有所下降,但后期各项抗震性能与第1次试验基本一致,表明装配式节点在震损后其功能可恢复。