钢筋混凝土开洞深梁的试验研究及非线性有限元分析

本文通过14根钢筋砼筒支开洞深梁在顶部集中荷载作用下的试验结果,分析了开洞深梁的正截面受力性能和弯曲破坏形态;通过非线性有限元分析,讨论了开洞深梁在弹性、弹塑性和破坏阶段的应力状态.     

单跨开洞框支墙梁抗震受力机理研究

通过两片接近足尺的单跨开洞框支墙梁的试验研究 ,揭示了竖向荷载单独作用下、以及竖向荷载与低周交变水平荷载共同作用下的受力机理。研究表明 ,不论是对称开洞还是偏开洞框支墙梁 ,竖向荷载单独作用下均存在明显的组合拱作用 ;水平荷载作用下 ,当砖墙体抗剪强度较高时 ,墙肢可能不出现斜裂缝 ,墙底则出现明显的水平裂缝 ;托梁在洞口附近由于墙肢端部传来的高压力作用可能出现弯曲破坏或弯剪撕裂破坏 ,墙肢端则可能压碎 ;梁端可能出现剪切破坏 ,砖连系梁出现明显的剪切破坏特征。     

带多构造柱开洞墙片抗震性能的试验研究

通过对带多构造柱的开洞与带边框开洞砖墙在低周交变荷载下的对比试验，研究了带多构造柱开洞墙片开裂的全过程，看重分析了强度、刚度、延性及耗能等问题，试验表明，与无洞墙一样，带多构造柱的开洞墙既能提高其抗裂和承载能力，又能改善变形、延性及耗能能力，从而给带多构造柱的土样体在抗震工作中的应用提供了理论和试验依据。     

混凝土小砌块配筋砌体抗压性能的试验研究

通过22个混凝土小砌块灌芯砌体试件及其3个配筋砌体墙片的抗压试验，研究了作为配筋砌体结构基本性能的混凝土小砌块灌芯砌体抗压破坏特征和抗压强度，并在此基础上对配筋砌体的破坏特征和轴心抗压承载力进行了研究，分别提出了混凝土小砌块灌芯砌体抗压强度和配筋砌体墙片轴心抗压承载力计算公式，并进行了试验值和公式计算值的对比分析。     

混凝土小砌块配筋砌体墙片抗剪性能试验研究

通过对8片混凝土小型空心砌块配筋砌体墙片在垂直荷载和水平反复荷载共同作用下的抗剪性能试验，研究分析了配筋砌体受剪墙片在周期反复荷载作用下的破坏特征、抗剪承载力、变形能力等方面的性能。试验表明在剪力作用下墙片会发生比较明显的的脆性剪切破坏，其抗剪承载能力较高。而且其变形能力比钢筋混凝土剪力墙的变形能力要好。     

混凝土小砌块配筋砌体墙片受压性能试验研究

本文针对中高层配筋砌体房屋可能需要的材料性能情况，进行了6片混凝土小砌块配筋砌体墙片的受压性能试验，研究了该类配筋砌体墙片在轴心、小偏心荷载作用下的破坏特征，对平截面假定从现象上作了一定的分析验证，进行了配筋砌体的受压承载力计算并与实验结果进行了对比分析。     

单排配筋剪力墙节点抗震试验及承载力分析

为了研究单排配筋混凝土剪力墙结构中带有不同边缘构造配筋的墙肢与连梁节点抗震性能,进行了4个墙肢与连梁节点的低周反复荷载试验.在试验研究基础上,分析了其承载力、延性、刚度、滞回特性、耗能能力、破坏特征等,并建立了单排配筋剪力墙连梁承载力计算模型,计算所得承载力与试验结果符合较好.研究结果表明,单排配筋混凝土剪力墙节点经过合理的配筋及构造措施能满足多层住宅结构抗震设计要求.     

框架内填带洞单排配筋墙体结构抗震试验

为研究开洞对RC框架内填单排配筋墙体结构抗震性能的影响,设计了2个1/2缩尺两层单跨模型,一个单侧带门洞,一个对称带窗洞.通过拟静力试验,研究破坏特征、滞回性能、骨架曲线、承载力、刚度、耗能和延性等.结果表明:无洞口侧墙体沿梁、柱边缘破坏,带门洞侧门洞上部、角部墙体破坏严重;带窗洞试件窗间墙、窗洞角部墙体破坏严重;无洞口比带门洞侧的承载力高27%,无洞口比带门洞侧的初始、屈服、峰值刚度分别高7.37%、30.43%、35.97%;对称带窗洞试件的正、负向延性系数比单侧带门洞试件分别高39.55%、41.86%;单排配筋墙体是第一道抗震防线,墙体退出工作后,演变为承载力稳定的框架结构;框架实现了"强柱弱梁"、"强剪弱弯"、"强节点"的设计原则.     

混凝土小砌块配筋砌体墙片的抗弯性能试验研究

通过对7片配筋混凝土小型空心砌块墙片在垂直荷载和水平反复荷载共同作用下的抗弯性能试验，研究探讨了配筋砌体受弯墙片的破坏形式、变形能力、抗弯承载力计算方法等方面，认为其受力特点与普通砌体墙抗弯能力很弱的特点完全不同，其破坏机理接近于钢筋混凝土剪力墙，其变形能力比混凝土剪力墙更好些，提出的抗弯承载力计算方法比较合理地反映了配筋砌体墙片的抗弯承载能力。     

开洞密肋复合墙体的受力性能研究

在课题组前期科研成果的基础上,通过对1/2模型开洞密肋复合墙体在水平单调荷载作用下的试验研究,并与标准未开洞密肋复合墙体进行对比分析,研究了开洞墙体的主要破坏特征;探讨开洞墙体的承载能力、刚度、变形能力、延性等受力性能;对开洞墙体进行钢筋应变分析;最后提出开洞复合墙体的刚度及受剪承载力的计算公式.试验及理论研究表明:开洞的密肋复合墙体的变形能力、延性好于标准不开洞密肋复合墙体,而刚度、承载力远远不及标准不开洞密肋复合墙体,设计时应加强外框柱和连梁的配筋以及墙板的竖向连接作用;钢筋应变分析表明外框柱、连梁对开洞墙体的受力性能贡献较大;提出的开洞墙体受剪承载力公式计算值比较接近试验值,适用于实际工程应用.     

自复位混凝土剪力墙抗震性能研究进展与展望

强震后工程结构功能快速恢复,是近年来可持续发展工程抗震的重要研究领域.由于通过释放墙片节点约束并沿墙高通长布置并后张无黏结预应力筋实现摇摆回复及倾覆控制,地震动下摇摆和界面张合效应可使自复位混凝土剪力墙表现为无震损或低震损及小残余变形,甚至无残余变形.作为可恢复功能结构体系重要组成部分的自复位混凝土剪力墙结构、技术、理论与设计方法正持续发展.在结构体系上,包括受控摇摆单肢墙、混合摇摆单肢墙、竖向连接耗能联肢墙以及连梁耗能联肢墙结构4种自复位剪力墙,均具备明确的自复位能力,但耗能钢筋/部件组装程度导致了不同结构体系的耗能能力差异明显;在设计方法上,传统的基于力的抗震设计方法难以直接应用,应确定相关性态极限状态和控制点并完善残余变形验算,提出基于位移性态的自复位剪力墙抗震设计方法;非线性分析方法上,纤维模型、集中塑性模型、多弹簧模型以及实体有限元模型等均可较精确地进行自复位剪力墙结构的模拟分析,但仍需有针对性考虑相关参数敏感程度.进而,提出开展预应力筋弹性和非弹性受力行为及其摇摆转动中的变形能力与损失,楼屋盖等水平连接对自复位能力和震损影响,强震下预应力筋和耗能元件失效下自复位剪力墙倾覆,多墙片拼装竖向多节点摇摆的自复位剪力墙高阶振型效应与残余变形预测等四方面研究,为自复位混凝土剪力墙结构体系研发与应用提供理论和技术支撑.     

竖向钢筋混合连接预制剪力墙抗震性能试验

为研究竖向钢筋采用新型混合连接（预制剪力墙边缘构件竖向钢筋采用复合直螺纹套筒连接,竖向分布钢筋采用环筋扣合连接）、端面为通长抗剪槽的预制剪力墙的抗震性能,完成了2个预制剪力墙试件及1个对比现浇剪力墙试件的拟静力试验.试件的剪跨比为1.91,按强剪弱弯设计.试验结果表明:预制墙试件的破坏形态与设计一致,为正截面受压破坏;试验结束时,套筒无可见裂纹,连接的钢筋未发生滑移;预制墙试件与现浇墙试件的抗震性能基本相同,预制墙的抗震性能满足现行规范要求;预制墙试件的正截面受压承载力不小于按现浇剪力墙计算的正截面受压承载力的1.1倍,可采用现行行业标准相关公式计算预制剪力墙的正截面受压承载力;位移角1/100时,预制墙试件与现浇墙试件的墙体变形基本相同,截面竖向变形基本符合平截面假定,水平结合面和竖向结合面均无明显错动,竖向结合面无明显张开,墙体预制与后浇部分有很好的整体性.     

墙趾可更换组合剪力墙抗震性能试验研究

为研究墙趾可更换组合剪力墙的抗震性能,设计并制作了2片带有可更换墙趾构件的波形钢板-混凝土组合剪力墙试件。采用拟静力试验和ABAQUS有限元软件模拟的方法,分析了内置波形钢板波纹方向对墙趾可更换组合剪力墙抗震性能的影响。试验结果表明：各试件墙趾构件先于主体构件破坏,且在达到极限位移角前其破坏主要集中于可更换墙趾构件;墙趾可更换组合剪力墙其内置波形钢板竖向波纹与横向波纹相比,抗侧承载力提高18.3%,延性系数提高28.69%,累积耗能量提高3.3倍,且具有更低的承载能力退化速率、刚度退化速率、等效粘滞阻尼系数减小比和刚度退化比,并且初始刚度有略微提高,即内置竖向波纹钢板组合剪力墙具有更优的受力性能和抗震性能;通过ABAQUS有限元模型分析与试验过程对比,其破坏形态与试验现象基本吻合,说明本文所建立的有限元模型具有一定的可靠性。     

多层强边柱冷成型钢结构体系抗震性能分析

多层强边柱冷成型钢结构能够促进低层冷成型钢结构向多层住宅结构体系的发展.为了分析多层强边柱冷成型钢住宅结构体系在地震作用下的动力特性,本文提出了该类结构的主要抗侧构件强边柱冷成型钢组合墙体可以考虑节点实际连接性能的简化计算模型,进而得到整体结构抗震计算模型;根据作者前期开展的墙体抗剪试验结果并结合国外规范,提出此类结构在地震作用下的侧向变形验算指标;对整体结构进行抗震性能研究.结果表明:考虑节点连接的等代拉压杆模型能够准确预测此类结构的实际受力特性;将1/300和1/75分别作为此类结构在多遇和罕遇地震作用下的层间位移角限值是安全可靠的;在9度罕遇地震作用下,此类结构不会发生倒塌破坏;进行此类结构设计时,不宜采用两个方向刚度差异过大的抗剪墙体组合,同时应重点加强结构沿墙体开洞率较大方向的墙体抗剪强度;在特别高烈度地区进行此类结构设计时,应兼顾墙体抗剪强度和墙体边柱的竖向承载能力,避免结构因墙体边柱的压屈破坏而导致整体结构失效.     

开缝和不开缝钢板混凝土剪力墙抗剪性能研究

为了避免钢板混凝土组合剪力墙中钢板出现剪切屈曲,同时也能调整结构的刚度,通过在钢板上开竖缝,基于ANSYS有限元程序,分析钢板边长比、高厚比及侧向混凝土板厚度对未开缝钢板混凝土组合剪力墙的极限承载力和刚度的影响;研究钢板边长比、高厚比、侧向混凝土板厚度及缝间小柱高宽比对开缝钢板混凝土组合剪力墙抗剪承载能力和初始刚度的影响,比较开缝和不开缝钢板混凝土组合剪力墙的抗剪性能.结果表明:混凝土板作为侧向约束的存在显著地提高了钢板混凝土剪力墙的极限承载力;钢板开缝后其极限承载力虽有所降低,但通过改变开缝特征调节了其极限承载力和初始刚度;边长比、高厚比和钢板开缝显著地影响剪力墙的极限承载力.     

不同开洞位置对短肢剪力墙抗震性能影响分析

建筑物在日常使用过程中,常在短肢剪力墙墙肢上开设布置管道的孔洞。为了研究后期开设孔洞的位置对短肢剪力墙受力性能的影响,建立6个在墙肢上开设孔洞大小相同而孔洞位置不同的短肢剪力墙有限元分析模型;研究在低周反复荷载作用下,孔洞位置对构件滞回特性、承载力、延性、耗能能力等抗震性能的影响;通过在不同轴压比下改变孔洞位置,讨论不同轴压比下后期开设孔洞的位置对短肢剪力墙受力性能的影响。结果表明:墙肢开设孔洞位置不同对短肢剪力墙的承载能力和抗震性能有显著影响,在相同轴压比下,开设孔洞位置越靠近短肢剪力墙底部,对结构受力性能影响越大,并且轴压比越大,影响越明显。     

型钢混凝土中高剪力墙的抗震性能

在单调和低周反复荷载作用下进行4榀1/3～1/4缩尺模型的中高混凝土剪力墙的对比试验,包括1榀普通钢筋、1榀内置型钢框架和2榀内置型钢桁架.结果表明,带型钢内置框架剪力墙的耗能能力远优于纯钢筋混凝土剪力墙,斜向支撑使试件的抗震能力进一步提高;与纯钢筋混凝土相比,型钢支撑框架混凝土剪力墙的极限荷载提高约25%,极限位移提高约29%,耗能提高约36%;内置型钢框架和型钢桁架可不同程度地提高普通剪力墙的后期刚度,减小墙体的层间位移,改善墙体的破坏形态.     

平面L型钢框架-剪力墙结构扭转效应研究

针对L型平面钢框架—钢板剪力墙结构建立16层剪力墙连续布置、顶层间断布置和20层剪力墙连续布置、顶层间断布置4种有限元模型。通过反应谱分析得出不同模型的层间位移、层间位移角、周期比、位移比。对比分析上述指标,结果表明:结构的层数、钢板剪力墙的布置和数量对结构扭转均有影响;单、双向水平地震作用对结构的影响相当。     

单调荷载下开洞短肢剪力墙力学性能的有限元分析

为了研究开洞口对L形截面短肢剪力墙力学性能的影响,在短肢剪力墙的截面尺寸和配筋率保持不变的情况下,运用ANSYS有限元软件,对不同开洞率的短肢剪力墙的力学性能进行研究,分析短肢剪力墙的承载力和屈服位移。模拟结果表明,短肢剪力墙的承载能力随着短肢剪力墙开洞率的增加而降低,短肢剪力墙腹板底部以及开洞处是试件最薄弱的部位,开洞会降低短肢剪力墙的单调荷载下的力学性能,短肢剪力墙开洞直径不宜过大。     

Lateral stiffness of steel plate shear walls

The steel plate shear wall system has been used in a number of buildings as an innovative lateral force resistant system.Openings often exist in the steel plate shear walls due to the various functional requirements of structures.These openings may negatively impact the lateral stiffness of steel plate shear walls.Therefore,an experimental research was instituted to investigate the seismic behavior of steel plate shear walls,with and without openings.The experimental results showed that steel plate shear walls have the satisfying seismic behavior,and,as expected,the strength and stiffness characteristics of the walls were reduced due to openings.Then a single-story wall panel FE model and an analytical deep beam model are developed in order to find the critical factors dominating the thickness reduction coefficient of wall panels with the opening.Furthermore,extensive parametric analysis is conducted to derive a simplified formula for the determination of the thickness reduction coefficient of wall panels with the opening for substituting solid wall panels with reduced thickness for actual wall panels with the opening.Finally,the design method for calculating the lateral stiffness is verified by some experimental programs and recommended for the routine practice of steel plate shear walls.