CFRP筋-钢筋混凝土剪力墙基于位移的抗震设计方法研究

与普通钢筋混凝土剪力墙结构相比,CFRP筋-钢筋混凝土剪力墙结构具有较好的抗震性能和可恢复性.基于CFRP筋-钢筋混凝土剪力墙构件的破坏过程和第五代中国地震动参数区划图,提出了更高的抗震设防目标,并将CFRP筋-钢筋混凝土剪力墙结构性能划分为良好使用、微修后使用、修复后使用、生命安全四个水平.利用不同变形指标,统计CFRP筋-钢筋混凝土剪力墙结构在各性能水平下的受力层间位移角限值、层间位移角限值、残余变形限值.采用等效弹性位移反应谱对CFRP筋-钢筋混凝土剪力墙结构进行基于位移的抗震设计,通过算例验证此设计方法用于该结构的可行性.     

不同榫卯板构造的装配整体式剪力墙抗震性能试验研究

对1个现浇钢筋混凝土剪力墙试件和2个装配整体式剪力墙剪力墙试件进行拟静力试验,研究剪跨比为1.5的装配整体式剪力墙的抗震性能以及榫卯板构造对榫卯接缝的连接性能的影响.结果 表明:榫卯接缝整体性良好,接缝开裂时试件位移角远大于1/1000;装配整体式剪力墙的破坏区域主要集中在榫卯接缝处,峰值荷载时墙体根部混凝土基本完好,承载力低于现浇钢筋混凝土剪力墙,但刚度退化速率小于现浇钢筋混凝土剪力墙,变形能力、累计耗能大于现浇钢筋混凝土剪力墙,峰值荷载后装配整体式剪力墙进入墙柱组合体受力阶段,承载力下降减缓,位移角达到1/25时仍保持水平和竖向承载力;榫卯板横向凹槽底部与竖向孔洞内侧是否平齐对墙体承载力基本没有影响,但平齐构造可延缓榫卯接缝破坏,有助于提高墙体的刚度和耗能能力.     

高强混凝土剪力墙性能指标研究

在基于性能的抗震设计中,结构的性能指标是一个必需的重要参数。基于21个剪跨比分别为2.1,1.5和1.0的矩形截面、带端柱和型钢高强混凝土剪力墙的抗震性能试验资料,分析了各种剪力墙的破坏形态。将剪力墙的性能划分为三个水平,即:使用良好、生命安全和防止倒塌,分别给出了剪力墙发生弯曲(弯曲剪切)破坏和剪切破坏时三性能水平的失效判别标准,确定了三性能水平极限状态时各剪力墙的位移角平均值。分析结果表明,高强混凝土剪力墙在三性能水平的位移角分布均基本符合正态分布,其在生命安全和防止倒塌性能水平位移角平均值与FEMA273的建议值很接近,而我国抗震规范建议的弹性位移角限值和弹塑性位移角限值的保证率系数分别为2.18和1.58。根据试验结果,提出了高强混凝土剪力墙结构三性能水平具有95%保证率的位移角限值。     

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。     

RC短肢剪力墙性能参数分析及指标研究

为揭示短肢剪力墙的抗震能力及变形能力,进行了T形与L形截面共12片短肢剪力墙试件的低周反复荷载试验,并结合数值分析,研究了短肢剪力墙的破坏形态及纵筋强度、纵筋配筋率、箍筋配箍率以及轴压比对其水平承载力的影响规律。根据短肢剪力墙不同阶段的破坏程度,将其性能划分为使用良好、使用无害、生命安全、防止倒塌四个性能水平,提出用位移角作为结构的性能控制指标。依据所搜集的短肢剪力墙试件数据的统计整理,指出各性能水平的位移角均值分别为1/556,1/185,1/79,1/45;考虑试验结果的离散性和结构设计的安全性及保证率需求,建议短肢剪力墙具有95%保证率的四个性能水平的位移角限值分别取为1/1 180,1/336,1/133,1/104。     

预制混凝土空心模剪力墙受弯性能试验研究

进行了1片钢筋混凝土剪力墙和3片预制混凝土空心模剪力墙的拟静力试验,研究了预制混凝土空心模剪力墙的受弯性能和水平接缝的性能。结果表明,空心模剪力墙的破坏过程和破坏形态与钢筋混凝土剪力墙相似,受弯承载力基本相当;空心模剪力墙位移延性系数为6.26~7.71,破坏位移角为1/71~1/53,具有良好的变形能力。空心模剪力墙底部水平接缝处的滑移小于钢筋混凝土剪力墙,在总水平位移中所占比例小于10%,水平接缝构造合理,能够保证竖向装配单元间的有效连接,可用于实际工程。提高约束边缘纵筋配筋率和轴压比可提高空心模剪力墙的受弯承载力及刚度,改善水平接缝抵抗滑移的性能。     

钢筋混凝土框架-剪力墙结构基于位移的抗震设计方法

根据钢筋混凝土框架-剪力墙结构的特点,将其性能划分为使用良好、保证人身安全和防止倒塌三个水平,并用层间位移角限值予以量化。以作用倒三角形水平分布荷载的等截面弯剪悬臂杆的侧移曲线作为其初始侧移模式。对于使用良好性能水平,将侧移曲线上反弯点对应的楼层处的层间位移角刚好达到相应限值时的侧移曲线作为目标侧移曲线,据此计算等效单自由度体系的等效参数以及原结构的基底剪力和各质点的水平地震作用。对于保证人身安全和防止倒塌的性能水平,根据Pushover曲线与需求曲线的关系对结构予以调整,使结构满足这两个性能水平的要求。     

基于性能的钢筋混凝土剪力墙受弯破坏变形限值的研究

为了确定钢筋混凝土剪力墙构件在不同性能状态下的变形能力,根据基于性能的抗震设计理论,结合20世纪70年代以来国内学者在钢筋混凝土剪力墙延性方面的试验研究结果,对120片以受弯破坏为主的钢筋混凝土剪力墙试件在不同性能状态下的延性性能进行分析,同时结合国内外规范中的相关规定,分别推导和拟合出剪力墙试件在各性能目标下截面曲率和塑性位移角的计算公式。同时根据地震超越概率分布特点得出适合GB 50011-2001《建筑抗震设计规范》（2008年版）的、轴压比为0≤n≤0.4的剪力墙在各性能目标下塑性位移角限值,并与美国相关规范中对应的目标位移限值进行比较和分析,为我国基于性能的钢筋混凝土剪力墙抗震设计提供相关参考。     

钢筋混凝土剪力墙位移角统计分析

收集了68片国内钢筋混凝土悬臂剪力墙低周反复水平荷载的试验结果,对剪力墙各位移角进行了统计分析。根据统计结果,得出悬臂剪力墙开裂、屈服和极限位移角与轴压比、配箍特征值、边缘构件约束长度之间的线性回归关系。认为当量化以开裂为标志的位移性能目标时,应着重考虑配箍特征值和边缘构件约束的影响;当量化以屈服为标志的位移性能目标时,应着重考虑轴压比的影响。并在此基础上提出了可供参考的各性能水准下的层间位移角限值。     

纤维增强混凝土剪力墙结构基于位移的抗震设计方法研究

按照基于位移的抗震设计方法,将纤维增强混凝土剪力墙结构的性能划分为"完好、轻微损伤、轻度损伤、中度损伤和比较严重损伤"五个水平。利用延性纤维增强混凝土良好的延性和韧性提高剪力墙抵抗地震作用的能力,提出了纤维增强混凝土剪力墙超强系数,通过对剪力墙的各性能水平层间位移角限值的控制,给出了纤维增强混凝土剪力墙结构针对不同性能水平的设计计算步骤。通过对实际工程性能进行计算发现,纤维增强混凝土剪力墙结构基于位移的设计方法简单易行、便于操作。最后利用静力弹塑性方法对剪力墙结构进行了分析验证。     

预制钢筋混凝土剪力墙结构抗震性能研究综述

为加快建筑工业化进程,预制钢筋混凝土剪力墙结构近年来成为研究重点。对预制混凝土剪力墙结构抗震性能相关内容进行了回顾总结:1)预制剪力墙结构震害情况;2)国内外预制钢筋混凝土大板结构、无粘结后张拉预应力预制混凝土剪力墙结构、预制叠合剪力墙结构研究成果;3)预制钢筋混凝土剪力墙结构的水平接缝、竖向接缝、钢筋连接方式等研究进展。并对预制剪力墙结构国内抗震设计规范进行了简要介绍,就装配式剪力墙结构今后研究重点与待解决问题给出了建议。     

Shaking table test and numerical simulation of a superimposed reinforced concrete shear wall structure

A three‐story superimposed reinforced concrete shear wall structure model was designed to be tested on the shaking table in order to study its seismic performance with horizontal seams. Its failure mode and seismic performance of both the wall and seams were analyzed. The monolithic superimposed reinforced concrete shear wall was simulated by using ABAQUS, and the static pushdown calculation was carried out. The calculated results were compared with the test results to validate the finite element simulation, thus providing theoretical support for engineering practice. The results show that the new type of superimposed reinforced concrete shear wall structure can effectively transmit the seismic force and maintain the overall performance of the structure under various working conditions.     

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。     

Seismic performance analysis and evaluation of tall structures using grille-type steel plate composite shear walls

Grille-type steel plate composite (GSPC) shear wall is an innovative wall system consisting of concrete cores, steel faceplates, steel tie plates, and steel channels with more advantages than conventional reinforced concrete (RC) walls, including better ductility, higher bearing capacity, and easy-modular characteristics. This paper mainly discusses the seismic performance and damage resistance of GSPC walls to the entire structure from the aspect of the structural level. Three nonlinear numerical models of high-rise structures with different structural heights and types were established by PERFORM-3D software to study the influence of GSPC walls on the change in structural internal forces and deformations compared with RC walls. One of these structures was selected to conduct the seismic fragility analysis based on the incremental dynamic analysis and to assess the structure's seismic performance with GSPC walls. Finally, the seismic damage prediction method was used to evaluate the damage levels of the GSPC wall structure. Results indicate that the structures with GSPC walls suffer more significant seismic forces than those with RC walls, although they experience lesser structural deformations. Moreover, GSPC walls can effectively improve the structure's collapse and seismic damage resistance.     

高性能双钢板混凝土结构研究与应用

钢板混凝土结构是继钢 混凝土组合梁和钢管混凝土柱之后又一项重要的组合结构形式,其主要适用于墙、板、壳等构件,具有灵活的构造形式、良好的综合性能优势及广泛的应用价值。简述了近年来双钢板混凝土组合结构的主要研究进展与工程应用情况,重点关注其在建筑剪力墙结构、沉管隧道、大跨桥梁桥塔和防护结构中的应用,分别介绍了多种钢板混凝土剪力墙结构、隔舱式钢板混凝土沉管隧道结构、钢板混凝土桥塔结构、钢板混凝土组合防冰墙结构的特点与优势、理论和试验研究成果及其在典型工程中的应用情况。相关研究和应用较为充分地论证和展示了双钢板混凝土结构在受力性能、使用功能和施工建造等方面的优势,揭示了多种类型钢板混凝土结构的面内外受力机理和破坏模式,并建立了钢板与混凝土界面连接、构件承载力和刚度等的设计方法。并对钢板混凝土结构在核电工程模块化建造、隧道工程衬砌、海洋平台等其他领域的应用前景及其在理论和实践方面仍需深入研究的问题进行了展望。     

高层剪力墙结构墙体间距方案比较研究

通过对两栋(14层条型楼和26层点式楼)钢筋砼高层剪力墙结构不同横墙间距方案对结构的抗地震性能、力学反应和材料用量等的影响以及各自的优缺点等的分析比较,探讨了不同平面形状的剪力墙结构横墙间距的最佳配置问题,并在此基础上提出了可供实际设计参考的合理建议.     

Research and application of high-performance double steel-plate reinforced concrete structures

钢板混凝土结构是继钢 混凝土组合梁和钢管混凝土柱之后又一项重要的组合结构形式，其主要适用于墙、板、壳等构件，具有灵活的构造形式、良好的综合性能优势及广泛的应用价值。简述了近年来双钢板混凝土组合结构的主要研究进展与工程应用情况，重点关注其在建筑剪力墙结构、沉管隧道、大跨桥梁桥塔和防护结构中的应用，分别介绍了多种钢板混凝土剪力墙结构、隔舱式钢板混凝土沉管隧道结构、钢板混凝土桥塔结构、钢板混凝土组合防冰墙结构的特点与优势、理论和试验研究成果及其在典型工程中的应用情况。相关研究和应用较为充分地论证和展示了双钢板混凝土结构在受力性能、使用功能和施工建造等方面的优势，揭示了多种类型钢板混凝土结构的面内外受力机理和破坏模式，并建立了钢板与混凝土界面连接、构件承载力和刚度等的设计方法。并对钢板混凝土结构在核电工程模块化建造、隧道工程衬砌、海洋平台等其他领域的应用前景及其在理论和实践方面仍需深入研究的问题进行了展望。     

高层建筑结构基于性能抗震设计思想的应用

天津于家堡金融区四幢超高层建筑,分别采取了支撑框架-核心筒、钢筋混凝土筒中筒、带有加强层的框架-核心筒以及方钢管密柱钢框架-钢筋混凝土核心筒的结构体系,均为超限结构。在结构设计中应用了基于性能的抗震设计思想,在满足规范要求的基础上,分别采取了不同的性能指标,从计算和构造两个方面保证结构抗侧力构件在中震和大震作用下达到预期性能,提高了结构设计的安全性与合理性。     

联肢钢板-混凝土组合剪力墙性能化设计方法及静力弹塑性分析

为代替传统的钢筋混凝土剪力墙,充分发挥组合剪力墙结构体系的良好抗震性能,使其易于满足9度抗震设防的设计要求,同时控制墙肢的厚度,以便获取更大的建筑使用面积,钢板-混凝土组合剪力墙被设计应用于9度区高层建筑结构中。根据LEELATAVIWAT等提出的塑性设计方法,并结合对应的内力调整措施,对基于能量平衡的组合联肢剪力墙结构塑性设计方法进行了相关梳理和推导。并且在9度抗震设防条件下,基于此方法设计了12个联肢组合剪力墙结构算例,采用ABAQUS有限元软件对12个算例进行静力弹塑性分析及抗震性能研究。同时对各个结构算例的静力推覆曲线、结构整体屈服、墙肢内力、连梁剪力发展规律以及结构耦连比指标发展规律进行讨论分析。结果表明,12个结构算例中,耦连比的发展规律在单向推覆分析中符合理论和设计的基本预期,说明联肢组合剪力墙结构的"双重抗震防线"机制目标在基于能量平衡的塑性设计方法中能够较好地得到实现。     

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。