8度区异形柱框架结构的振动台试验研究

为深入研究异形柱框架结构的抗震性能,探讨其在高烈度地震区的适用性,以8度区Ⅲ类场地为背景,综合考虑实际工程情况和模型试验的可行性等因素,设计了一个6层的异形柱框架结构为原型。按照加速度相似系数等于1和"用人工质量模拟的弹塑性模型"的要求,采用微粒混凝土制作了1/6比例的试验模型,进行了振动台试验,研究了设计计算方法的适用性、结构的总体抗震性能和破坏机制。根据设计计算的结果、试验中观察到的现象以及对试验结果的分析,在指出该种体系具有易于满足位移要求、在大震中以梁铰机制为主等优点的同时,也指出了其在高烈度区应用的重点问题是节点承载力。     

两种异形柱结构体系抗震性能的对比研究

文章通过振动台试验研究,以及对算例的弹塑性理论分析,综合对比研究了异形柱框架-短肢剪力墙和异形柱框架-剪力墙这两种异形柱结构体系的抗震性能、破坏形态和经济性能.结果显示这两种结构总体抗震性能较好,均满足了结构延性设计的要求.而异形柱框架-短肢剪力墙结构综合性价比较高,结构布局灵活方便,可作为小高层住宅结构设计的优选方案.     

隔震异形柱框架结构振动台试验研究

抗震性能的劣势会影响钢筋混凝土异形柱框架结构在工程中的推广和应用,特别是在抗震设防烈度为8度(0.2g)的地区,其高度不超过12 m的规定,严重限制了混凝土异形柱框架在高烈度地区的应用。针对钢筋混凝土异形柱框架结构的抗震性能不足,其应用受限的问题,引入成熟的隔震技术,设计一幢8层(含隔震层)基础隔震钢筋混凝土异形柱框架结构,按1/5的缩尺比例制作试验模型,并进行振动台试验,以研究隔震技术用于钢筋混凝土异形柱框架结构的适应性。通过试验,考察了基础隔震钢筋混凝土异形柱框架结构在各荷载工况下的工作状态和性能。试验结果表明:将隔震技术应用于钢筋混凝土异形柱框架结构,在抗震设防烈度为8度(0.2g)的地区可实现降低一度设防的隔震效果,普通隔震框架结构的设计方法及隔震措施适用于钢筋混凝土异形柱框架结构,采用隔震技术可以扩大钢筋混凝土异形柱框架结构的适用范围。钢筋混凝土异形柱框架结构弹塑性阶段的刚度迅速衰减会对隔震效果产生明显的影响。     

钢筋混凝土异形柱框架结构的抗震分析

根据异形柱框架结构的特点,结合结构的破坏机制,从抗震方面分析控制异形柱框架结构抗震的措施及如何进行截面承载力的计算,从而增强异形柱框架结构的整体抗震性能,保证结构的整体性。     

异形柱框架-剪力墙结构的抗震设计与性能分析

通过对异形柱框架-剪力墙结构的工程实例及构建的矩形柱框架-剪力墙结构进行在地震作用下反应谱分析和弹塑性时程分析的对比,探讨了异形柱框架-剪力墙结构的动力特性.计算结果表明:异形柱框架-剪力墙结构与矩形柱框架-剪力墙结构的抗震能力基本相当,但在烈度较高的地区及结构平面不规则时,应考虑地震作用方向角的敏感性对结构的不利影响.     

异形柱结构不同计算模型抗震分析

混凝土异形柱结构体系在工程中常用到的主要有框架结构和框架-剪力墙结构，本文结合工程实例对采用不同计算模型下异形柱结构体系进行了抗震分析，并得出下列结果：1）对于肢长与肢宽之比小于4的异形柱，由于接近柱的特征，应采用异形柱形式输入；2）对于肢长与肢宽之比稍大于4的短肢剪力墙不应采用过高的压轴比，宜按异形柱套用；3）对异形柱结构体系，宜采用两种不同计算模型的软件进行计算，以便校核。     

异形柱框架-剪力墙结构在小高层建筑中的应用

通过异形柱框架-剪力墙和框架两种不同结构体系在适用性、美观性、经济性方面以及在地震作用下其它各项结构指标计算对比,分析可知异形柱框-剪结构在小高层建筑应用中更合理。     

翼缘框架柱框架结构的动力特性

对具有不同截面长度翼缘构件的翼缘框架柱框架结构进行了弹性动力特性分析,给出了该类构件按框架柱设计和按剪力墙设计的区分原则,并以工程实例及其结构振动台试验对翼缘框架柱框架结构体系的安全性能进行了验证.结果表明:等效截面长宽比为3～6的异形截面竖向构件在以梁、柱等杆件单元为主体的框架结构中按框架柱设计是可行的,翼缘框架柱框架结构体系具有足够的安全性能,可以在抗震设防区的多、高层建筑中应用.     

体型不规则异形柱框架结构整体抗震性能分析

以实际工程为背景,对体型不规则异形柱框架结构进行了弹性及弹塑性分析,计算出了结构弹性位移、扭转系数及结构的抗倒塌性能等结构抗震性能等指标,并分析了异形柱截面柱肢高宽比对结构整体抗震性能的影响。结果表明,体型不规则异形柱框架结构在7度抗震烈度下l/Bmax、l/b及高度均超限的情况下仍然具有较好的抗震性能;增加异形柱截面柱肢高宽比可以相应地提高异形柱框架结构整体抗震性能。分析所得出的结论可供设计人员进行参考。     

边框框架对板柱剪力墙结构的影响研究

板柱-剪力墙结构属抗震性能相对不利的结构体系。我国现行的抗震设计规范要求板柱-剪力墙结构周边应设置有梁框架。结合中关村环保科技园J03科技厂房工程,对高烈度地区的带边框的板柱-剪力墙结构进行分析,适当加强边框框架侧向刚度后可以有效的提高结构的抗震性能,有效降低抗震墙承担的地震水平作用,减小楼层层间位移角。边框框架会引起重力荷载下局部应力的重分布,设计中应予以重视。     

填充墙外廊式RC框架结构倒塌振动台试验研究

为研究外廊式RC框架结构体系中填充墙对结构抗地震倒塌性能的影响,以汶川地震中倒塌的漩口中学教学楼为原型,进行了一个缩尺比例为1∶4的外廊式框架结构模型振动台试验,得到了结构地震倒塌的全过程现象和破坏倒塌机制。试验结果表明：模型结构在振动台上的倒塌始于结构底层教室侧纵向框架柱的破坏,该侧框架柱破坏位置集中在柱端和半高填充墙位置处,形成明显塑性铰;之后,纵向另外两榀框架柱相继失效,造成结构底层率先倒塌,继而产生更大范围的逐层连续倒塌,与实际震害的倒塌模式基本一致。进一步利用ABAQUS有限元软件,建立了有无填充墙外廊式框架结构的数值模型,进行了底层柱剪力和塑性铰分布情况分析,结果表明,半高填充墙对柱的约束效应对结构损伤分布和破坏机制产生较大影响,建议在设计中应考虑填充墙的刚度,避免半高填充墙与柱的硬连接布置。     

Shaking table collapse test on exterior corridor RC frame with infill walls

为研究外廊式RC框架结构体系中填充墙对结构抗地震倒塌性能的影响，以汶川地震中倒塌的漩口中学教学楼为原型，进行了一个缩尺比例为1∶4的外廊式框架结构模型振动台试验，得到了结构地震倒塌的全过程现象和破坏倒塌机制。试验结果表明：模型结构在振动台上的倒塌始于结构底层教室侧纵向框架柱的破坏，该侧框架柱破坏位置集中在柱端和半高填充墙位置处，形成明显塑性铰；之后，纵向另外两榀框架柱相继失效，造成结构底层率先倒塌，继而产生更大范围的逐层连续倒塌，与实际震害的倒塌模式基本一致。进一步利用ABAQUS有限元软件，建立了有无填充墙外廊式框架结构的数值模型，进行了底层柱剪力和塑性铰分布情况分析，结果表明，半高填充墙对柱的约束效应对结构损伤分布和破坏机制产生较大影响，建议在设计中应考虑填充墙的刚度，避免半高填充墙与柱的硬连接布置。     

山地掉层RC框架结构振动台试验研究

为研究具有不等高基础约束的山地掉层框架结构的地震响应特征和破坏机理,及其与等高基础约束的典型框架结构的差异,设计和制作了总层数均为6层的1/8缩尺掉层RC框架结构和典型RC框架结构模型。通过振动台试验,对两者不同地震强度时的试验宏观现象及动力特性、加速度响应、位移响应、层间位移角等进行对比研究。试验分析表明：掉层RC框架结构的振型曲线及顺坡向的变形特征与典型框架结构不同,掉层RC框架顺坡向的整体变形并非剪切型,且有明显的扭转效应;掉层框架结构的破坏形式不同于典型框架结构,典型框架最终表现为部分楼层屈服机制,而掉层框架的柱铰最先出现于上接地柱端,随地震强度的增大,柱端塑性铰向掉层部分转移,掉层接地角柱底部损伤增加显著,结构在罕遇地震及更高强度的地震作用下能保证较好的整体性,但上接地柱破坏较严重。     

足尺水泥聚苯模壳格构式混凝土填充墙钢筋混凝土框架抗震性能试验研究

为研究水泥聚苯模壳(EPSC)格构式混凝土填充墙钢筋混凝土(RC)框架的抗震性能,对一足尺单层EPSC格构式混凝土填充墙RC框架模型进行了振动台试验。试验中考虑了墙体开洞及墙体与RC框架的连接方式,研究了不同强度地震动作用下模型结构的动力特性、加速度反应、位移反应、层间剪力和动应变反应。研究结果表明：连续强震动作用下EPSC裂缝数量较多,部分格构柱水平开裂,而RC框架未发现损伤,EPSC格构式混凝土填充墙RC框架具有良好的抗震性能;模型最大层间位移角仅为1/513,格构式混凝土墙体的存在极大增强了RC框架的抗侧刚度;墙体与RC框架设置不同间距、长度的拉结筋均能提高墙体的平面外稳定性能,可控制墙体与框架协同工作。     

持续强震作用下RC框架结构振动台试验研究

持续强震作用对结构破坏作用较强,是造成2008年汶川地震中大量房屋结构破坏的主要原因之一。为研究房屋结构在持续强震作用下的结构反应特征,设计和制作了12层RC框架结构模型,并对其开展了三次模拟地震振动台试验,研究结果表明：结构在相同地震波持续强震作用下,对这种激励波的反应强度逐渐降低,并趋于稳定;当采用其他地震波对模型结构进行激励时,结构对不同地震波的反应明显增大,结构地震反应剧烈并增长迅速。根据试验研究结果,提出结构抗震稳健性的概念,对结构抗震稳健性的机理进行了探讨,并提出了结构抗震稳健性概念性计算方法,建议加强结构的抗震稳健性研究,以提高房屋结构在持续强震作用下的安全性。     

高位转换消能减震结构振动台试验研究

某超限高层建筑采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构,存在高位转换层,其楼板平面开洞尺寸过大,造成楼板平面刚度不连续。弹性分析时,楼层竖向构件最大水平位移与楼层水平位移平均值之比为1.31,属结构扭转不规则,为此结构设计采用了软钢阻尼器来提供附加刚度及阻尼。为研究该高层建筑结构抗震性能,进行了1∶20缩尺模型的振动台试验,获得了模型结构的动力特性及在地震作用下的动力反应,分析了原型结构的地震反应。试验及分析结果表明,该结构满足现行建筑抗震设计规范的抗震设防要求;阻尼器减小了结构的扭转反应,对加速度反应起到了一定的减小作用;转换层上刚度变化较大,应逐步减缓刚度变化,改善相邻楼层的延性;出屋面层的鞭梢效应严重,应重视出屋面层的抗震设计。     

混凝土异形柱框架抗震性能的试验研究

以实际工程为背景,对8度区6层异形柱住宅一榀框架的1/3模型进行低周反复加载的拟静力试验,对框架的滞回曲线、骨架曲线、耗能能力、出铰机制、强度与刚度退化等进行分析。结果表明,异形柱框架结构具有较好的抗震性能。对异形柱框架进行有限元分析表明,分析结果与试验结果吻合较好,表明该有限元模型是合理的,可以用于异形柱框架结构的分析研究。     

Shake table tests of steel embedded composite columns under moderate near-fault motion

Shaking table tests were conducted on steel-embedded composite columns with core structural steel on near fault ground motion (NFGM) to investigate their seismic behavior. Four composite columns and one reinforced concrete (RC) column with diameters of 400 mm and heights of 1400 mm were tested on a shake table, and one specimen was studied with a pseudodynamic test. A sliding steel frame, called the inertial force rig, was designed and implemented to completely support the inertial mass of the column and the shaking table system. The composite column with a higher steel ratio required more volumetric confinement steel in the plastic hinge region. For the steel embedded composite columns with an axial steel ratio of less than 2%, The same amount of confining steel as in the normal reinforced concrete columns was sufficient to obtain the required ductility for the composite columns with low steel ratio. Composite columns with an embedded steel tube at the center showed better displacement ductility than RC columns with similar steel ratios, but showed smaller energy absorption capacity. The effect of the lap splice in a composite column was not significant because the spliced reinforcing bars had a lower area than RC columns with a 50% lap splice. The shake table test specimen showed much less ductility than the pseudo-dynamic test specimen and more energy dissipation capability, while the maximum capacity of the composite column was the same for the different test methods.     

钢筋混凝土异型柱结构振动台试验研究

分别输入不同加速度峰值的EL CENTRO波、上海人工波和南海波 ,对 15层 1∶7缩尺的钢筋混凝土异型柱结构模型进行了模拟地震振动台试验研究。通过试验现象分析、模型试验地震反应研究和结构弹塑性地震反应分析 ,得出有关钢筋混凝土异型柱结构抗震性能的若干结论