型钢混凝土剪力墙结构基于位移抗震设计方法研究

提出了型钢混凝土剪力墙结构基于位移抗震设计中的设防水准、性能水平以及性能目标。对相应状态进行了宏观描述,并对性能水平进行了量化。将型钢混凝土结构的性能水平划分为"使用良好、生命安全、防止倒塌"三个性能水平,通过统计分析提出了型钢混凝土剪力墙结构各性能水平的层间位移角限值,然后通过剪力墙结构的侧移模式求出目标位移。建立了考虑高阶振型影响的型钢混凝土剪力墙结构基于位移的抗震设计方法和流程,通过一个算例说明了设计的基本步骤。本文方法为型钢混凝土剪力墙结构基于位移的抗震设计提供了一个可供参考的思路。     

纤维增强混凝土剪力墙双参数地震损伤模型研究

以4个纤维增强混凝土剪力墙试件在低固往复荷载作用下的抗震性能试验为基础,充分考虑纤维增强混凝土良好的延性和抗剪性能以及水平荷载对试件累积损伤的影响,提出了纤维增强混凝土剪力墙双参数地震损伤模型。通过与试验结果对比,发现该模型能较好地反映纤维增强混凝土剪力墙的受力机理和破坏模式。在此基础上,采用试验过程和损伤指数相结合的方法,研究了影响纤维增强混凝土剪力墙损伤性能的主要因素,包括轴压比、箍筋体积配箍率和纤维增强混凝土区高度,并给出其损伤过程各个阶段损伤指数所对应的试验现象,为从宏观试验现象得出结构损伤程度提供了便利条件。     

T形短肢剪力墙的延性分析

基于有限元原理分析了混凝土强度等级、轴压比、翼缘宽度和墙肢截面配筋率对T形短肢剪力墙构件延性性能的影响。结果表明:翼缘可以大大改善T形短肢剪力墙的延性性能,增加短肢剪力墙在地震作用下的耗能能力,在设计和墙体的侧移计算中应考虑翼缘的参与作用,翼缘的宽度可取大于8倍翼缘的厚度;随着轴压比的增加,结构的延性性能降低;在混凝土强度等级为C30～C40和配筋率为0.012～0.016时,结构的位移延性相对较好。故在工程设计中,应合理选择这些参数,使短肢剪力墙具有良好的延性,增强结构的抗震能力。     

方钢管混凝土框架-十字加劲薄钢板剪力墙结构水平承载力研究

为研究方钢管混凝土框架-十字加劲薄钢板剪力墙结构的抗震性能和水平承载力,进行了一榀缩尺比为1∶3的2层单跨方钢管混凝土框架-十字加劲薄钢板剪力墙结构的拟静力试验,得到了其破坏形态、荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、特征荷载和位移等。利用有限元软件ABAQUS对其进行了非线性数值模拟,分析了方钢管混凝土框架-十字加劲薄钢板剪力墙的抗震性能、受力机理和破坏机制。基于试验和数值模拟结果,结合理论研究,提出了方钢管混凝土框架-十字加劲薄钢板剪力墙的水平承载力的计算式,并将其计算结果与试验、数值模拟结果进行对比。结果表明：方钢管混凝土框架-十字加劲薄钢板剪力墙具有较高的水平承载力、初始刚度及良好的延性和耗能能力,水平承载力计算式的计算结果与试验、数值模拟结果吻合较好。     

高性能混凝土剪力墙性能设计理论的试验研究

高性能混凝土剪力墙的水平承载力高,但其变形能力较差。为了提高这种构件的变形能力,本文按性能设计理论,并在构件潜在的塑性铰区采用分段约束高强箍筋代替普通箍筋,设计了4个高性能混凝土剪力墙试件,进行了拟静力试验。根据试验结果,给出了高性能混凝土剪力墙在使用良好、生命安全和防止倒塌三个性能水平对应的层间位移角的分布范围和平均值;分析了轴压比、约束箍筋数量及范围等因素对剪力墙的延性、耗能能力和破坏形态的影响。研究结果表明,三个性能水平对应的层间位移角与构件的损伤程度有较好的相关性,可以用作这种构件的性能指标;根据轴压比和位移延性需求确定的分段约束箍筋数量和范围,可以明显改善高性能混凝土的脆性,使高性能混凝土剪力墙的延性指标达到设计要求。     

内置钢板与内置钢桁架混凝土组合剪力墙抗震性能对比研究

通过对2组内置钢板混凝土组合剪力墙和内置钢桁架混凝土组合剪力墙拟静力试验的模拟,确定计算模型的建立方法,并选取2片相同含钢率的内置钢板混凝土组合剪力墙和内置钢桁架混凝土组合剪力墙模型进行侧向低周反复荷载作用下的计算分析,对比了2片剪力墙模型的承载力、刚度及其退化过程、延性、耗能及滞回特性,并选取实际工程为算例,对采用两种组合剪力墙的整体结构从抗侧刚度、破坏模式、层间位移角、位移时程及塑性发展等方面进行了抗震性能的对比。研究结果表明：对于构件层次,随着墙体高宽比的增大,内置钢板混凝土组合剪力墙的承载力、耗能能力及延性逐渐优于内置钢桁架混凝土组合剪力墙;对于结构层次,当墙体高宽比较大时,采用内置钢板混凝土组合剪力墙结构的抗震性能要优于采用内置钢桁架混凝土组合剪力墙的结构。     

基于SMA和ECC复合材料的功能自恢复剪力墙抗震性能试验研究

剪力墙作为高层建筑广泛采用的水平抗侧力构件,承担着结构绝大部分的水平地震作用。因此,剪力墙受力性能的优劣对整个建筑结构的抗震性能尤为重要。为提高剪力墙的变形能力,减小剪力墙的损伤和残余变形,实现震后的快速恢复,提出一种具有自复位功能的剪力墙。在该剪力墙塑性铰区采用形状记忆合金筋(Shape Memory Alloy,简称SMA)替代纵向钢筋,实现墙体的自复位功能;采用工程水泥基复合材料(Engineered Cementitious Composites,简称ECC)替代普通混凝土,解决混凝土的脆性剥落损伤。为检验新型剪力墙的抗震性能,设计制作4个剪力墙试件,分别为普通混凝土剪力墙、高延性ECC增强剪力墙、超弹性SMA增强剪力墙和SMA和ECC共同增强剪力墙,并进行低周往复荷载试验,对比分析剪力墙的破坏模式以及承载力、自复位能力、延性、耗能能力等抗震性能。研究结果表明:与普通钢筋混凝土剪力墙相比,SMA和ECC共同增强剪力墙不仅损伤小,实现功能的快速修复,而且自复位能力达到85%以上,构件复位效果显著;同时表现出较好的延性。     

基于SMA和ECC复合材料的功能自恢复剪力墙#br# 抗震性能试验研究

剪力墙作为高层建筑广泛采用的水平抗侧力构件,承担着结构绝大部分的水平地震作用。因此,剪力墙受力性能的优劣对整个建筑结构的抗震性能尤为重要。为提高剪力墙的变形能力,减小剪力墙的损伤和残余变形,实现震后的快速恢复,提出一种具有自复位功能的剪力墙。在该剪力墙塑性铰区采用形状记忆合金筋(Shape Memory Alloy,简称SMA)替代纵向钢筋,实现墙体的自复位功能;采用工程水泥基复合材料(Engineered Cementitious Composites,简称ECC)替代普通混凝土,解决混凝土的脆性剥落损伤。为检验新型剪力墙的抗震性能,设计制作4个剪力墙试件,分别为普通混凝土剪力墙、高延性ECC增强剪力墙、超弹性SMA增强剪力墙和SMA和ECC共同增强剪力墙,并进行低周往复荷载试验,对比分析剪力墙的破坏模式以及承载力、自复位能力、延性、耗能能力等抗震性能。研究结果表明：与普通钢筋混凝土剪力墙相比,SMA和ECC共同增强剪力墙不仅损伤小,实现功能的快速修复,而且自复位能力达到85%以上,构件复位效果显著;同时表现出较好的延性。     

设置钢板混凝土连梁的混合联肢剪力墙结构抗震性能控制方法

设置钢板混凝土连梁的混合联肢剪力墙是将传统的钢筋混凝土联肢剪力墙中的混凝土连梁用钢板混凝土(PRC)连梁代替而形成的一种新型结构体系,联肢剪力墙结构抗震性能控制是目前尚未很好解决的问题之一。通过对国内外PRC连梁已有试验数据回归分析,提出了PRC连梁基于不同位移要求的所需配钢特征值计算式。以连续化方法的解析解为基础,以联肢剪力墙合理耦联率、层间位移角限值和PRC连梁的延性需求为约束条件,提出了该混合联肢剪力墙抗震性能控制方法。分析结果表明,设置PRC连梁的混合联肢剪力墙的抗震性能控制,宜根据结构整体位移延性需求及目标耦联率,确定PRC连梁的截面尺寸、剪力需求和内嵌钢板截面尺寸,以实现预期的屈服机制。     

内置纤维增强复材管的钢管混凝土边框剪力墙性能分析

基于ABAQUS软件,对新型内置纤维增强复材管的钢管混凝土边框剪力墙进行不同荷载作用下的数值模拟,利用数值分析结果,将该新型剪力墙与双钢管混凝土边框剪力墙和普通钢管混凝土边框剪力墙对比,对该新型剪力墙的力学性能和抗震性能进行分析研究。研究结果表明:内置FRP管的钢管混凝土边框剪力墙的承载能力、延性、滞回性能和耗能能力等方面都明显优于其他两种组合剪力墙,具有更优良的抗震性能。     

高炉矿渣混凝土剪力墙抗震性能试验研究

设计了2个普通混凝土剪力墙试件和4个高炉矿渣混凝土剪力墙试件,对比分析了普通混凝土剪力墙试件和高炉矿渣混凝土剪力墙试件的滞回性能、骨架曲线、位移延性系数与耗能能力,同时对混凝土强度等级、轴压比、配筋率等参数对各剪力墙试件滞回性能、骨架曲线、位移延性系数与耗能能力的影响进行了探讨。结果表明,高炉矿渣混凝土剪力墙试件的抗震性能与普通混凝土剪力墙试件相近,说明高炉矿渣混凝土可以代替普通混凝土用于剪力墙中。     

框架结构直接基于损伤性能的抗震设计方法研究

根据建筑结构基于性能的抗震设计思想，针对框架结构提出了直接基于损伤性能的设计方法。首先，建立等效位移延性系数与结构损伤指标的关系，得到了反映不同设防水准损伤目标的结构等效位移延性系数；其次，运用R-μ关系模型，根据等效位移延性系数确定了地震折减系数，从而计算出结构弹塑性地震作用；然后，通过结构的需求曲线与推覆曲线对结构在强震作用的性能进行评价；最后，通过算例说明了该方法的设计步骤及其可行性。     

抗震剪力墙结构底部加强部位的设计理念

基于延性和位移的剪力墙结构设计理论,以悬臂剪力墙为例,介绍了基于延性和位移抗震剪力墙的主要设计方法和理念.并结合新的<建筑抗震设计规范(GB 50011-2002)>和<高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ 3-2002)>,比较详细的解释了抗震剪力墙结构底部加强部位的设计意图.     

带端柱高强混凝土剪力墙抗震性能试验研究

按性能设计理论,在剪力墙两端设置端柱,并在构件的塑性铰区采用分段约束高强箍筋,设计了6个带端柱高强混凝土剪力墙试件,进行了拟静力试验,对其破坏形态、滞回特性、变形能力、刚度退化、耗能能力、截面应变等进行了研究。根据试验结果,给出了6个试件在使用良好、生命安全和防止倒塌3个性能水平对应的位移角分布范围和平均值;分析了轴压比、剪跨比、约束箍筋数量及范围等因素,对剪力墙的延性、耗能能力和破坏形态的影响。研究结果表明,端柱可以对剪力墙提供有效约束,提高剪力墙的变形能力和耗能能力;设置端柱并根据轴压比和位移延性需求确定的分段约束箍筋数量及范围,可以明显改善高强混凝土剪力墙的脆性,使高强混凝土剪力墙的延性指标达到设计要求;3个性能水平对应的位移角与构件的损伤程度有较好的相关性,可以用作这种构件的性能指标。     

循环荷载下组合剪力墙的滞回性能评价

组合型钢剪力墙刚度大、延性好,在土木工程中应用广泛。组合型钢剪力墙一般通过铺设与钢板连接的混凝土层或纤维增强复合板形成。本试验和数值研究主要分析剪力钉间距、中间梁刚度、梁柱连接方法对组合型钢剪力墙性能的影响。结果表明:增大剪力钉间距可减小荷载-位移曲线的斜率,并提高结构韧性。中间梁刚度和梁柱连接对组合型钢剪力墙性能的影响是非常微小的,可以忽略。     

组合剪力墙的滞回性能评价

组合型钢剪力墙刚度大、延性好,在土木工程中应用广泛。组合型钢剪力墙一般通过铺设与钢板连接的混凝土层或纤维增强复合板形成。本试验和数值研究主要分析剪力钉间距、中梁刚度、梁柱连接方法对组合型钢剪力墙性能的影响。结果表明:增大剪力钉间距可减小荷载-位移曲线的斜率,并提高结构韧性。中梁刚度和梁柱连接对组合型钢剪力墙性能的影响非常小,可以忽略。     

组合剪力墙的滞回性能研究

组合型钢剪力墙刚度大、延性好,在土木工程中应用广泛。组合型钢剪力墙一般通过铺设与钢板连接的混凝土层或纤维增强复合板形成。本试验和数值研究主要分析剪力钉间距、中间梁刚度、梁柱连接方法对组合型钢剪力墙性能的影响。结果表明:增大剪力钉间距可减小荷载-位移曲线的斜率,并提高结构韧性。中间梁刚度和梁柱连接对组合型钢剪力墙性能的影响是非常微小的,可以忽略。     

组合剪力墙的滞回性能评价

组合型钢剪力墙刚度大、延性好,在土木工程中应用广泛。组合型钢剪力墙一般通过铺设与钢板连接的混凝土层或纤维增强复合板形成。本试验和数值研究主要分析剪力钉间距、中梁刚度、梁柱连接方法对组合型钢剪力墙性能的影响。结果表明:增大剪力钉间距可减小荷载-位移曲线的斜率,并提高结构韧性。中梁刚度和梁柱连接对组合型钢剪力墙性能的影响是非常微小的,可以忽略。     

型钢混凝土剪力墙基于性能的有害层间位移角限值研究

剪力墙结构在地震作用下墙肢底部塑性发展区的高度并不一定等于结构层高,若以塑性发展区的转角限值作为剪力墙结构的层间有害位移角限值,可能导致不准确的结果。本文提出在计算型钢混凝土剪力墙层间有害位移角限值时,应考虑层高与墙肢长度比值的影响。根据型钢混凝土剪力墙的损伤破坏特征及抗侧承载力下降程度,提出其抗震性能等级的划分方法。结合经过验证的三维有限元模型分析,得到不同性能等级的型钢混凝土剪力墙有害层间位移角的限值。分析了不同设计参数对不同性能等级的型钢混凝土剪力墙位移角限值的影响,并拟合位移角限值的计算公式。得到了不同性能等级位移角限值的统计特征值,为型钢混凝土剪力墙结构基于性能的抗震设计与分析提供参考。     

边缘构件配箍对钢筋混凝土剪力墙抗震性能的影响

建筑结构基于性能的抗震设计要求有效地控制结构的变形,边缘约束情况对剪力墙的抗震性能影响显著,边缘构件配箍特征值的合理配置可以形成剪力墙边缘混凝土的有效约束,使剪力墙在地震作用下保持良好的性能.文中基于对4片不同配箍特征值的钢筋混凝土剪力墙的低周反复加载试验结果的研究分析,讨论了不同配箍特征值对钢筋混凝土剪力墙的破坏模式、承载力、位移延性系数、刚度及耗能能力的影响,分析了不同配箍特征值剪力墙的损伤机理,并对剪力墙设计给出了相关建议.