钢-混凝土组合核心筒的变形性能指标限值研究

以国内28个核心筒的拟静力试验数据为基础,按骨架曲线和破坏现象两种性能状态划分方法得到了核心筒的变形性能指标,并将两种方法所得到的结果进行对比,验证了基于骨架曲线划分性能状态方法的合理性。基于OpenSees软件平台并通过与试验结果对比验证,建立了核心筒的有限元模型并据此进行参数分析,得到了各性能状态的位移角限值,分析了轴压比、高宽比、连梁跨高比、钢板暗支撑含钢率、暗柱含钢率和角部含钢率对钢-混凝土组合核心筒在不同性能状态下位移角的影响。研究结果表明:轴压比与连梁跨高比对变形性能指标限值影响明显,增大钢板暗支撑含钢率能提高变形能力,高宽比和暗柱、角部含钢率对各性能等级的变形指标限值影响较小。对有限元分析结果进行统计分析,得到了钢-混凝土组合核心筒在各性能等级的变形指标限值,可为抗震性能设计提供参考。     

型钢混凝土柱基于变形的性能指标限值研究

通过对型钢混凝土(SRC)柱的性能等级划分，明确了各性能等级所对应的物理损伤状态及修复方法，以钢筋、型钢和混凝土的材料应变及构件承载力作为控制条件，综合判断SRC柱的各性能等级的界限状态。采用ABAQUS有限元软件，对按我国现行规范设计的360个弯曲破坏的SRC柱进行有限元分析，得到SRC柱各性能等级的转角限值，并且分析了轴压比、含钢率、体积配箍率、剪跨比和型钢截面形式对各性能等级转角限值的影响。研究结果表明：型钢混凝土柱内置型钢截面型式对各性能界限状态变形指标限值影响不大，轴压比对各性能等级限值影响很大，含钢率、剪跨比和体积配箍率对部分性能等级的限值有明显影响。对数值计算结果进行统计分析，得到了SRC柱各性能等级的位移角限值和塑性转角限值的统计特征值及回归表达式。研究成果可为钢-混凝土混合结构基于性能的抗震设计和抗震性能评估提供参考。     

高层钢管混凝土框架-型钢混凝土核心筒混合结构基于性能的层间位移角限值研究

在基于性能的抗震设计中,为了控制建筑结构不同程度的损伤,保证结构具有一定的可恢复性能,需要对建筑结构在不同性能等级下的层间位移角进行限制.利用PERFORM-3D软件对四个不同高宽比的高层钢管混凝土框架-型钢混凝土核心筒混合结构进行增量动力分析,得到了不同强度地震下连梁、墙肢、框架梁及框架柱损伤的大小和分布.根据各类构件在地震作用下的损伤分布,建议了高层钢管混凝土框架-型钢混凝土核心筒混合结构的性能等级划分方法.基于结构的易损性分析结果,得到了高层钢管混凝土框架-型钢混凝土核心筒混合结构在不同性能等级下的层间位移角限值,并研究了高宽比对不同性能等级下层间位移角限值的影响,为高层混合结构基于性能的抗震设计提供参考.     

高层钢管混凝土框架-型钢混凝土核心筒混合结构基于性能的层间位移角限值研究

在基于性能的抗震设计中,为了控制建筑结构不同程度的损伤,保证结构具有一定的可恢复性能,需要对建筑结构在不同性能等级下的层间位移角进行限制.利用PERFORM-3D软件对四个不同高宽比的高层钢管混凝土框架-型钢混凝土核心筒混合结构进行增量动力分析,得到了不同强度地震下连梁、墙肢、框架梁及框架柱损伤的大小和分布.根据各类构件在地震作用下的损伤分布,建议了高层钢管混凝土框架-型钢混凝土核心筒混合结构的性能等级划分方法.基于结构的易损性分析结果,得到了高层钢管混凝土框架-型钢混凝土核心筒混合结构在不同性能等级下的层间位移角限值,并研究了高宽比对不同性能等级下层间位移角限值的影响,为高层混合结构基于性能的抗震设计提供参考.     

基于试验的型钢混凝土柱抗震性能指标限值研究

收集了206个国内外型钢混凝土(SRC)柱试验结果,分析研究剪跨比、弯剪比、轴压力系数、体积配箍率和配钢率5个主要参数对SRC柱破坏形态的影响,提出以剪跨比、弯剪比划分SRC柱破坏形态的方法。根据现行抗震设计规范和SRC柱的试验破坏过程确定SRC柱的5个性能状态,以构件骨架曲线为基础得到构件各性能状态的位移角限值。在不同破坏状态下,分析各性能状态位移角限值和5个主要参数的关系,得到轴压力系数是影响构件位移角限值变化的关键参数,统计得到与SRC柱5个性能状态对应的变形指标限值,并进行可靠性分析。结果表明该文所给出的破坏形态划分方法能够较好的预测不同的破坏形态|根据轴压力系数给出的SRC柱变形指标限值的保证率在合理范围之内。     

方钢管混凝土暗柱内嵌钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

以某超高层建筑核心筒剪力墙结构为原型,对两端为方钢管混凝土暗柱的内嵌钢板 高强混凝土组合剪力墙进行了拟静力试验研究。试验设计了3个剪跨比为2.0、设计轴压比为0.5的1∶7模型试件,主要变化参数为混凝土强度等级和含钢率。试验结果表明：试件的破坏形态主要为暗柱钢板竖向焊缝开裂、暗柱内混凝土压溃和底部外包钢板局部屈曲,墙中部混凝土的弯剪斜裂缝发展不明显;3个试件的滞回曲线都较为饱满,具有较高的耗能能力,承载力极限状态时的等效黏滞阻尼系数约为0.22;3个试件的屈服位移角平均值为1/214,极限位移角平均值为1/58,延性系数平均值为3.77;在整个加载过程中,弯曲变形和剪切变形对顶点位移的贡献比例基本保持不变,由剪切变形产生的顶点位移约占总顶点位移的20%。     

钢板混凝土联肢剪力墙子结构抗震性能试验研究

考虑不同的内置钢板连接构造和墙体与暗柱配钢率比值,选取1/3缩尺比例,对3个钢板混凝土联肢剪力墙子结构进行拟静力试验,得到了各试件的力-位移曲线,并从试件的延性、耗能能力、刚度退化曲线、顶层层间位移角和钢连梁剪切变形等方面评估其抗震性能。试验结果表明:内置钢板采用端板螺栓进行拼接与钢板焊接的连接方式相比,抗震性能并不弱于钢板焊接整体式试件;提高墙体与暗柱配钢率比值后,前期性能稍弱,但钢板后期充分发挥作用使其性能有所提升。利用ABAQUS有限元软件建立了3个试件所对应的模型,模型各部件选用合理的单元类型,考虑高效的网格划分方法与精确的边界条件,对试验进行了模拟分析,分析结果与试验结果吻合良好。     

带巨型柱钢框架-核心筒骨架结构参数分析

通过对带巨型柱钢框架—核心筒骨架结构体系的三维有限元分析,探讨了骨架结构中巨型柱位置、巨型柱与核心筒之间伸臂桁架的连接刚度对结构的顶点位移、最大层间位移角、剪力、地震倾覆力矩分配的影响,并与钢框架—核心筒结构作了对比,得出一些结论和建议。     

壁式钢管混凝土柱抗震性能试验研究

通过3个截面高宽比为3.0的壁式钢管混凝土柱足尺试件在高轴压比下的低周反复加载试验和有限元分析,研究壁式钢管混凝土柱的破坏模式、滞回行为、承载能力、变形性能和能量耗散能力。结果表明：试件的破坏模式为压弯破坏,破坏区域钢板受压鼓曲、钢管纵向焊缝涨裂、混凝土压溃;试件滞回曲线稳定饱满,无明显捏拢现象;纵向隔板能够约束钢管壁板平面外变形,提高钢板局部屈曲强度;试件破坏时位移延性系数大于3.0,等效黏滞阻尼系数大于0.4,减小钢管壁板宽厚比可有效增加试件耗能能力。设计轴压比为0.54～0.69时,壁式钢管混凝土柱屈服位移角大于0.005rad,极限位移角大于0.02rad,具有良好的变形性能和耗能能力。建立的精细有限元模型可准确预测壁式钢管混凝土柱在恒定轴力和反复水平力下的滞回行为。有限元分析表明,轴压比对壁式钢管混凝土柱的极限位移影响显著,提高含钢率可有效增加其承载力和变形性能。     

Research on mechanics and deformation performance of plate-reinforced composite coupling beamswith small span-to-depth ratio

根据7个小跨高比钢板 混凝土组合连梁试件的应变量测数据，研究了纵筋、箍筋和钢板在不同转角位移下的应变分布，定量分析了不同工作阶段连梁中钢板承担的剪力，并采用ABAQUS软件对组合连梁试件的抗震性能进行了非线性有限元分析。结果表明：钢板承担的剪力占连梁总剪力的百分比随连梁弦转角的增大而逐渐增大；小跨高比组合连梁剪切变形和总侧移量并不成固定比例增长；随着加载位移的增加，连梁剪切变形所占比例逐渐增大，各试件达到屈服荷载以后，剪切变形已超过总变形的50%以上。采用混凝土应力-裂缝宽度关系来考虑混凝土受拉软化性能，能较好地进行小跨高比组合连梁的弹塑性有限元分析。钢板沿梁跨度方向全跨轴向受拉，拉力分布呈M形分布，随着钢板厚度的增大，M形的峰值点拉力逐渐增大，在梁跨内钢板拉力较小，最小仅约为其峰值拉力的20%；跨高比、截面配钢率、纵筋配筋率、混凝土抗压强度和楼板作用是影响组合连梁抗震性能的主要因素。     

带约束拉杆双层钢板内填混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

提出一种带约束拉杆双层钢板内填混凝土组合剪力墙,通过对6个剪跨比为2.0、轴压比为0.6的此类剪力墙试件的低周往复加载试验,研究试件的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、承载力退化、刚度退化、位移延性系数和耗能等抗震性能。结果表明：带约束拉杆双层钢板内填混凝土组合剪力墙抗震性能良好,6个试件的屈服位移角平均值为1/147,极限位移角平均值为1/48,位移延性系数平均值为3.57;减小约束拉杆间距和采用梅花式布置约束拉杆的方式,能更好地对钢板和混凝土提供约束,延缓钢板局部屈曲,增大混凝土的极限变形能力,提高剪力墙承载力、延性和耗能能力,减缓承载力退化和刚度退化,改善剪力墙抗震性能。     

带不同类型组合暗支撑剪力墙抗震性能试验研究

本文选取剪力墙结构体系中较为薄弱的抗震构件一字形截面剪力墙,采用不同类型的暗支撑进行了4个1/3缩尺的带暗支撑剪力墙构件的低周反复荷载试验,4个模型分别为普通剪力墙、带钢筋暗支撑剪力墙、带型钢暗支撑剪力墙、带钢筋-型钢暗支撑剪力墙。试验表明,带暗支撑剪力墙的主斜裂缝角度有明显向暗支撑的角度逼近的趋势,其裂缝细密且分布区域较大,墙体耗能能力较强。带暗支撑剪力墙比普通剪力墙底部塑性耗能区的高度显著增大。与普通剪力墙相比,带暗支撑剪力墙的屈服荷载、极限荷载明显提高,后期刚度稳定性较好,延性系数及耗能能力显著提高,滞回环饱满,抗震性能比普通剪力墙显著改善,特别是带钢筋-型钢组合暗支撑剪力墙的抗震性能提高最为显著。     

钢连梁-钢板混凝土组合剪力墙组合件抗震性能试验研究

为进一步提高联肢剪力墙结构的抗震性能,提出了一种改进型钢连梁-钢板混凝土组合剪力墙混合结构。通过对5个1/2缩尺连梁-墙肢组合件的低周往复加载试验,研究了钢连梁跨高比和加劲肋布置等因素对组合件抗震性能的影响。研究表明：组合件塑性变形均集中在易更换的钢连梁上,墙肢和节点部位损伤程度较低,有利于实现结构罕遇地震作用后的功能快速恢复;小跨高比（小于2）钢连梁发生整体的剪切屈服型破坏,可以更充分发挥连梁的整体塑性变形能力,具有比弯曲破坏型组合件更优越的抗震性能;所有组合件均具有优异的变形能力和稳定的滞回耗能性能;1/10位移角下,组合件承载力最大衰减量小于10%;加劲肋间距减小,可延缓钢连梁腹板和翼缘的压曲,提高组合件承载力和滞回耗能能力。     

T形多腔钢-混凝土组合构件压弯性能研究

多腔钢-混凝土组合构件通过变化截面高厚比可作为组合柱、组合短肢剪力墙和组合剪力墙,灵活地应用在具体结构中,在结构外缘采用T形多腔钢-混凝土组合构件可减少室内结构柱外露。为此,针对截面高厚比为3~8的T形多腔钢-混凝土组合构件开展压弯性能研究。以截面高厚比和试件高宽比为变化参数,对4个T形多腔钢-混凝土组合构件在偏压荷载作用下的压弯力学性能进行了试验研究,并对试件的变形发展过程、破坏模式和承载力进行了分析。在试验研究的基础上,运用有限元模型分析了偏压荷载作用下T形多腔钢-混凝土组合构件的受力全过程和多腔钢管与混凝土的相互作用,并分析了截面高厚比、混凝土强度、钢材强度和钢板厚度等参数对构件压弯力学性能的影响。研究结果表明:构件在偏压荷载作用下发生整体弯曲破坏模式;多腔钢管对核心混凝土的不均匀约束作用表现为腔体角部大于内隔板对混凝土的约束,内隔板中部大于自由边钢板中部对混凝土的约束;截面高厚比是影响构件截面压弯承载力相关曲线的关键参数。在此基础上提出了适用于不同截面高厚比的T形多腔钢-混凝土组合构件的压弯承载力计算公式。     

自密实再生块体混凝土叠合剪力墙抗震性能试验研究

为了对再生块体混凝土叠合剪力墙的安全性鉴定和抗震加固提供参考,通过1片预制普通混凝土墙板内现浇自密实混凝土叠合剪力墙和3片预制普通混凝土墙板内现浇自密实再生块体混凝土叠合剪力墙的低周反复荷载试验,研究了不同废旧混凝土块体取代率、轴压比和边缘约束构件钢管厚度对剪力墙抗震性能的影响,对比分析了各剪力墙的破坏形态、滞回曲线、...     

不同方式连接下钢柱-一体式预制混凝土墙组合构件抗震性能试验研究

钢框架与内部混凝土墙形成的组合构件具有优越的抗震性能。为进一步分析钢柱-一体式预制混凝土墙不同方式连接（梁柱刚接与柱边焊接、梁柱刚接与柱边不焊、梁柱铰接与柱边焊接、梁柱铰接与柱边不焊）时的抗震性能,分别对4个不同连接形式的钢柱-一体式预制混凝土墙的1/2缩尺模型进行了低周往复加载试验。得到了该类构件的滞回曲线及骨架曲线,并通过分析各构件的试验现象、承载力、刚度、耗能能力、延性及应变和变形,得出了不同连接形式对该类构件抗震性能及受力机理的影响。试验结果表明：钢柱 一体式预制混凝土墙体呈现三道防线特征,其中混凝土墙板为第一道防线,内斜撑为第二道防线,边框为第三道防线。柱边焊接对构件的承载力、刚度及边框与内墙组合作用的影响最为明显;内支撑对构件的刚度贡献最为显著且对边框与内部墙板组合作用的发挥具有关键作用。节点铰接且柱边不焊的构件位移延性系数可达2.83,可按1/20作为其弹塑性最大层间位移角限值,其他连接方式的构件位移延性系数在1.22～1.53之间,建议按1/100作为其弹塑性层间位移角限值。按位移控制进行设计的结构推荐采用节点铰接且柱边不焊的构件,而按承载力控制进行设计的结构推荐采用节点刚接且柱边焊接的构件。     

间隔钢管混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

间隔钢管混凝土组合剪力墙是一种新型抗侧力构件,其施工方便、布置灵活,具有良好的经济效益和工程应用价值。为研究轴压比对这种新型抗侧力构件的抗震性能的影响,对3个不同轴压比的足尺四管间隔钢管混凝土组合剪力墙试件进行水平低周反复加载试验,观察组合剪力墙破坏特征和破坏过程,得到组合剪力墙的滞回曲线、骨架曲线、承载力和刚度退化、延性、耗能能力等抗震性能指标。结果表明：组合剪力墙的破坏形式均为受压区钢管内混凝土压溃和钢管壁凸屈,缀板与钢管连接区域撕裂;随着轴压比增大,组合剪力墙的刚度和承载力增大,延性降低,与轴压比为0的组合剪力墙相比,轴压比为0.4的剪力墙承载力提高25%,延性降低19%;组合剪力墙的位移延性系数在2.401~3.479之间,极限位移角在1/40~1/34之间,等效黏滞阻尼系数达到0.15,整体抗震性能良好。     

装配式内置双钢套管混凝土组合#br# 剪力墙的抗震性能试验研究

提出一种可适用于高层建筑的装配式内置双钢套管混凝土组合剪力墙,通过6个剪跨比为2.86的两层组合剪力墙试件的拟静力抗震试验,考察试件的装配整体性,研究组合墙体的破坏机理和抗震性能。结果表明：试件的破坏形态整体为弯剪复合破坏,特征表现为约束边缘构件的竖向钢筋和外钢管受拉屈服、混凝土压溃、外钢管有压鼓曲,剪切斜裂缝明显;连接坐浆层和预制墙体均有裂缝发展和分布,两者之间无相对错动;试件滞回曲线有捏拢现象,峰值荷载后骨架曲线有平缓承载力下降段,塑性变形和延性能力良好,表现出良好的装配整体性;螺栓径向固结内、外钢管可实现钢套管间的约束和连接;平面外荷载偏心对滞回性能有重要影响,较大偏压矩试件仍有较好的变形和延性能力,内置钢管混凝土芯柱发挥了可靠连接作用,可提高装配墙体的面外压弯能力;钢管混凝土截面含量比小的试件有较大的位移延性,预制组合墙的参数组合还需优化。     

钢管-双层钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

提出一种适用于超高层建筑底部楼层的钢管-双层钢板-混凝土组合剪力墙,通过5个剪跨比为2.5的一字形截面组合剪力墙试件的拟静力试验,研究组合剪力墙的抗震性能。试验结果表明：试件的破坏形态为压弯破坏,墙底部边缘构件矩形钢管管壁和钢板鼓曲、钢管断裂、混凝土压溃;矩形钢管混凝土约束边缘构件沿墙肢长度显著影响试件的变形能力和耗能能力;钢板含钢率基本不影响试件的变形能力;矩形钢管混凝土边缘构件内设置圆钢管可提高试件承载力,但对其变形能力影响不大。矩形钢管混凝土约束边缘构件沿墙肢长度为0.2倍墙截面高度、设计轴压比为0.45时,组合墙试件的屈服位移角不小于0.005 rad、极限位移角可达0.030 rad。提出组合墙正截面承载力的计算式,计算结果与试验值吻合较好,误差小于10%。     

高轴压比下内置钢板高强混凝土组合剪力墙#br# 抗震性能试验研究

内置钢板混凝土组合剪力墙主要应用于超高层建筑结构中,是主要的抗侧力构件,其底部剪力墙往往承担巨大的竖向荷载,轴压比和混凝土强度是影响其抗震性能的主要因素。为研究内置钢板高强混凝土组合剪力墙在高轴压比下的抗震性能,进行2个剪跨比为2.28的组合剪力墙试件拟静力试验,设计轴压比分别为0.6和0.8,C70混凝土。研究组合剪力墙在低周反复荷载作用下的受力性能和破坏模式,分析轴压比对抗震性能的影响。结果表明：2个试件最终均发生压弯破坏,破坏截面基本符合平截面假定,滞回曲线均较饱满,耗能性能良好,同时具有比较稳定的水平承载力;随着轴压比增大,组合剪力墙的水平承载力、初始刚度和耗能能力增大,侧向变形能力有所降低,但屈服位移角仍大于1/120,极限位移角为1/46。研究可为内置钢板高强混凝土组合剪力墙的工程应用提供理论参考。