装配整体式浆锚插筋及钢板箍连接柱试验研究

为了研究装配整体式浆锚插筋及钢板箍连接柱的抗震性能,设计2根装配式连接柱与2根现浇柱足尺模型并进行了低周反复试验,对装配式连接柱与现浇柱的破坏机理、破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、变形、耗能能力和延性进行了分析;研究了轴压比、钢板箍对装配式连接柱抗震性能的影响.试验表明装配式连接柱的破坏机理与形态和现浇柱有较大的区别,塑性铰区的发展方向完全相反;轴压比是装配式连接柱的延性系数主要影响因素之一,轴压比越小延性系数越大,反之亦然;钢板箍在高轴压比的情况下,更能提高柱子的抗震效果.     

混合连接装配式框架内节点抗震性能研究

为了提供一种适用于高烈度抗震设防区的装配结构连接方式,并为建立该结构的抗震设计方法提供依据,通过6个混合连接装配式混凝土框架内节点试件在低周反复荷载下的加载试验,对其破坏形态、滞回特性、变形恢复能力、位移延性、能量耗散等进行了研究。结果表明,混合连接装配式混凝土框架节点的耗能能力与整体现浇混凝土节点相当,而其延性和变形恢复能力则优于整体现浇混凝土节点,其综合抗震性能优于整体现浇混凝土节点。     

无黏结预应力装配式框架结构地震易损性分析

为研究无黏结预应力装配式框架结构的抗震性能,首先采用有限元软件Open SEES中的梁柱节点单元模拟无黏结预应力梁柱节点,并与试验结果进行验证.然后,按照场地条件选取18条地震动记录,以预应力筋屈服和最大层间位移角作为结构的损伤指标,建立地震需求模型.最后,采用IDA方法对一栋6层无黏结预应力装配式框架结构和现浇框架结构进行易损性分析,得到两种结构的IDA曲线和易损性曲线.研究结果表明:在水平地震作用下,柱截面尺寸和配筋相同、梁截面尺寸和受弯承载力相同时,在防止倒塌性态点处,装配式结构的最大层间位移角和地震动强度指标均小于现浇结构;当地震动强度较小时,装配式框架结构和现浇框架结构的抗倒塌能力接近,但随着地震动强度的增大,在防止倒塌性态点处,装配式框架结构的抗倒塌能力比现浇框架结构弱.     

蜂窝式梁-柱钢框架结构抗震性能分析

目的 研究蜂窝式梁-柱钢框架结构的抗震性能,为此类框架结构的抗震设计提供参考.方法 应用有限元法,依据现行规范和规程设计一榀单层单跨(框架I)、一榀两层单跨(框架Ⅱ)蜂窝式梁-柱钢框架结构进行抗震性能分析.分析和研究了节点域剪切变形、P一△效应对框架层间位移的影响.结果 得到蜂窝式梁-柱钢框架结构在恒定竖向荷载和低周反复荷载作用下的受力机理和破坏机制,评价了其耗能能力和延性性能.框架I的耗能能力略好于框架Ⅱ,两个框架的位移延性系数均小于4.0,表明延性均较差.对于蜂窝式梁-柱钢框架结构,在各阶段由节点板域剪切变形所产生的层间位移占框架总位移的比例均在50%以上.结论 蜂窝框架耗能能力较好,但延性相对较差,抗震性能较差.提出了改善框架延性性能的具体方法,从而优化其抗震性能.节点域剪切变形、P-△效应对框架层间位移的影响较大.     

钢筋混凝土框架结构的延性抗震设计

保证结构的延性是提高建筑抗震性能的重要措施，在地震区的结构都应设计成延性结构．简述了钢筋混凝土框架结构在地震作用下的耗能机理，并结合新的《建筑抗震设计规范》分别对框架结构的梁、柱及节点的延性设计进行探讨，采用轻质高强的填充墙来降低框架柱的轴压比，增加框架柱的配筋等级和数量均可提高框架结构的延性，同时对整个建筑的造价增加不多．     

装配式混凝土梁柱半刚性节点的抗震性能

为研究装配式混凝土框架节点的抗震性能,提出一种端板螺栓连接梁柱节点形式,设计节点试件并对其进行拟静力试验研究,与现浇混凝土框架节点试验进行对比,考察试验节点的破坏形式、承载能力以及耗能能力和位移延性等抗震性能指标;采用有限元程序模拟试验节点试件的受力性能,验证模型的准确性。结果表明：现浇节点试件以梁端截面形成塑性铰耗能,破坏时梁端截面发生弯剪破坏,柱和节点均出现裂缝;端板螺栓连接半刚性节点试件主要以梁柱之间发生相对转角耗能,最终由于梁端截面混凝土材料强度不足而发生破坏,而柱保持完好,可通过更换高强螺栓和预制梁快速修复节点;提出的端板螺栓连接节点可以满足钢筋混凝土结构的耗能和延性要求,梁内钢筋、预埋的端板和混凝土是否能够协同工作对节点的受力性能有较大影响。     

钢管混凝土框架-整体装配式填充墙抗震性能

为消除填充墙对框架的不利影响,充分发挥钢管混凝土框架变形能力强、延性好的优势,采用在钢管混凝土框架柱与填充墙间预留缝隙,填充墙与型钢梁间柔性连接的构造措施。为验证该种连接的可靠性,研究钢管混凝土柱框架-整体装配式填充墙的抗震性能及相互作用机理,进行了1个足尺单榀两跨两层框架填充墙模型的低周反复荷载试验。基于试验,分析了填充墙的损伤演化过程、钢管混凝土柱框架和连接件的变形及结构整体的抗震性能。研究表明:钢管混凝土柱框架-整体装配式填充墙滞回曲线饱满,耗能能力强;加载点极限移位角达1/41时,整体结构仍具有稳定的承载力,延性较好;装配式填充墙板-框架间的柔性连接,削弱了框架传递给填充墙板的荷载,延缓和减轻了整体装配式填充墙板损伤;填充墙板与装配式钢框架整体连接可靠,发挥了框架变形能力强、延性好的优势;整体结构后期承载能力稳定,具有良好的抗震性能和安全储备。     

现浇混凝土消能减震框架抗震性能试验研究

抵抗地震荷载时实现“强节点弱构件”的破坏模式是框架结构可发挥其良好抗震性能的前提条件,为确保“强节点弱构件”破坏模式的实现提出了加装扇形铅黏弹阻尼器（SLVD）保护节点区的消能减震技术方案。为研究加装SLVD对框架节点区的保护效果及对整体结构抗震性能的影响,设计并制作尺寸、材料及配筋完全相同的二层二跨普通现浇混凝土框架试件和加装SLVD的现浇混凝土消能减震框架试件各一榀。通过拟静力试验,对比分析两种框架的破坏模式、滞回性能、骨架曲线、强度和刚度退化、耗能特性等变化情况。试验结果表明：普通现浇框架的节点区发生严重剪切破坏,现浇混凝土消能减震框架节点区没有发生严重破坏;SLVD起到良好的耗能保护作用,延缓并控制了节点核心区裂缝的出现与开展,减轻了整体结构的损伤;SLVD在框架中起到“耗能腋撑”作用,提高了框架结构的承载能力、抗侧刚度和耗能能力;加装SLVD改变了框架结构节点区附近的内力分布及传力路径,减小了传递到节点区的剪力与弯矩,但同时改变了梁柱构件的内力分布,在消能减震子结构设计时应予以考虑。节点区加装SLVD有利于框架结构“强节点弱构件”抗震设计理念的实现,现浇混凝土消能减震框架的抗震性能优于普通现浇混凝土框架。     

基于数字孪生的装配式钢节点混凝土框架结构建造技术

与传统现浇框架结构相比,装配式钢节点混凝土框架结构建造速度更快,但框架钢连接节点处存在应力突变,因此,有必要采用基于数字孪生的手段监测该实际工程结构的施工过程,以获得钢节点对结构性能的影响。基于BIM、有限元和传感器等技术搭建了基于数字孪生的新型装配式钢节点混凝土框架结构的智能建造框架,从物理数据收集、虚拟模型建立、模型信息交互3个方面提出基于数字孪生的建筑结构智能建造实现方法。在新型装配式钢节点混凝土框架实际工程建造阶段,采用传感器技术实现工程中关键点数据的实时监测,并将其与BIM和有限元数据进行比较,进一步调整与修正物理模型中的框架结构受力情况,最终实现装配式钢节点混凝土框架数字孪生模型的建立和应用。研究表明,该数字孪生模型能有效对新型装配式钢节点混凝土框架结构进行实时监测,实现基于传感器网络和时空参数分析的危险点预测,有效减少资源消耗,为该结构的应用提供有效数据信息。     

钢筋混凝土框架强柱弱梁屈服机制问题的分析

多次地震灾害表明,采用现浇楼板的钢筋混凝土框架很难实现原抗震设计所期望的“强柱弱梁”延性屈服机制,绝大多数的裂缝损伤或塑性铰发生在框架柱的端部而非梁端.基于国内外研究现状与设计规范中的规定,针对钢筋混凝土梁柱节点中的楼板贡献、柱端抗弯承载力之和与梁端抗弯承载力之和的比值选取、水平地震作用方向的影响、所用材料性能强化以及框架柱所承受轴向力的动态变化影响进行分析,进一步了解“强柱弱梁”屈服机制未能实现的多方面因素.鉴于目前此类问题常用抗震加固方法的不足,介绍一种有效可行的框架梁端部负弯矩承载力弱化的抗震加固措施,可以使得既有带现浇楼板的钢筋混凝土框架易于出现梁端塑性铰,提高钢筋混凝土框架整体的延性能力.     

加密预制构造柱约束砌体结构抗震性能

随着建筑产业化的兴起,预制式构造柱约束砌体结构受到越来越多的关注。为验证预制构造柱约束砌体结构的抗震性能以及其改进构造柱布置方案的效果,采用数值模拟方法对6度区与7度区两组模型的静动力弹塑性抗震性能进行了分析,对比了现浇构造柱、预制构造柱、加密预制构造柱模型的变形能、层位移、层间位移角以及结构整体耗能特征。分析表明：采用加密构造柱的改进方案并未明显改变原预制构造柱约束砌体结构的整体刚度,但可大幅度提高其耗能能力,使之与现浇构造柱砌体结构模型基本相当,该改进方案可作为预制构造柱约束砌体结构的设计规定在村镇建筑中使用。     

双向地震输入下配高强钢筋的框架结构非弹性地震反应

为了研究配置不同高强钢筋的混凝土框架结构的抗震性能,在3个抗震设防烈度区按现行规范分别设计了按等强代换原则配置3种不同高强钢筋的空间框架结构（I组）,利用OpenSEES软件对结构进行了多组双向水平地震动输入下的非弹性地震反应分析。并以HRB400钢筋为基础,按等面积代换原则将8、9度区结构的柱纵筋分别替换为HRB500及HRB600钢筋（II组）,并完成相应非弹性地震反应分析以考察此做法对结构屈服机制的控制效果。I组结构的分析结果表明：在同一烈度区,随配筋强度的增大,结构的整体和局部位移响应呈小幅增大,而杆端出铰率及转角延性需求都有所下降,结构抗震性能有所提高;8、9度区采用HRB400及HRB500钢筋的结构,在罕遇地震作用下形成以柱铰为主或柱铰偏多的梁柱铰混合耗能机制,其地震反应相对不利,而采用HRB600钢筋之后,柱铰数量明显减少,抗震性能明显改善,但其柱端最大转角及其最大延性需求仍大于梁端,未能充分发挥梁端的良好耗能作用。II组结构的分析结果表明：将柱纵筋按等面积代换原则由HRB400钢筋替换为更高强度钢筋后,柱承载力得到实质性加强,柱铰数量显著减少,梁铰数量增加,结构形成了以梁铰为主或梁铰较多的混合耗能机构,其整体抗震性能明显提高。     

钢管混凝土框架结构的柱脚延性试验研究

柱端塑性铰是框架结构梁铰破坏机制的一个重要特征。钢管混凝土框架结构极限破坏是由柱端塑性铰导致的。基于低周反复荷载作用下钢管混凝土框架结构抗震性能的模型试验，对钢管混凝土框架结构的柱脚延性进行研究。结果表明：钢管混凝土框架结构在低周水平反复荷载作用下，柱脚处钢管的环向应变屈服是框架柱塑性铰形成的判别标准；柱脚延性系数要大于整体框架的延性系数。     

中心支撑-钢框架结构抗震性能和设计方法综述

为推动非双重体系中心支撑-钢框架结构的应用,总结了国内外关于中心支撑-钢框架结构抗震性能的研究成果,对比了国际主流规范在抗震设计方法上的差异。指出中国现行规范存在的不足,认为中心支撑-钢框架结构的抗震设计未充分考虑支撑及其连接的低周疲劳寿命,对高延性和低延性的结构不应采用相同的抗震设计方法,低延性中心支撑-钢框架结构在应用中不应忽视梁柱节点半刚接、柱子的竖向连续性以及柱脚螺栓群的半刚接等因素对其抗倒塌储备能力的贡献。据此指出,今后研究中应进一步探析支撑构件及其节点的低周疲劳寿命,建立基于低周疲劳寿命匹配关系的构件和连接节点的抗震设计准则。应分析高延性中心支撑-钢框架结构的抗震能力曲线及低周疲劳损伤情况,得到地震力折减水平及低周疲劳累积滞回耗能需求规律,将承载力和能量设计相结合,提出更为合理的抗震计算方法。应量化各类地震抗倒塌储备能力,形成低延性中心支撑-钢框架结构更为合理的抗震设计方法,扩展其使用范围。     

现浇钢筋混凝土框架施工缝抗震性能试验

为了研究施工缝对结构构件抗震性能的影响,对带有施工缝的两层两跨钢筋混凝土框架的抗震性能进行了低周反复试验研究.将整浇框架作为对比试件,对框架的破坏特征、承载能力、滞回曲线、骨架曲线、位移延性、刚度退化以及残余变形进行了对比分析.结果表明,带有施工缝的框架位移延性系数低于整浇框架约11%,有施工缝框架的相对变形大于整浇框架约4.1%～5.1%;当施工缝不认真处理时,会在框架中形成薄弱跨.施工缝对结构的承载能力和刚度退化影响不显著.     

配置HRB500钢筋的框架结构非弹性地震反应分析

为实现建筑行业的可持续发展,中国土木建筑工程界正在推广应用HRB500级高强钢筋,但是,以HRB500钢筋作为主要受力钢筋的混凝土结构的抗震性能研究还相对缺乏。该文按《混凝土结构设计规范》最新修订稿设计了3个配置不同强度钢筋的8度0.3g区一级抗震等级的混凝土框架结构,并完成了该3个结构在多波输入下的非弹性地震响应分析,对比了配置HRB500钢筋的混凝土框架结构与配置HRB400和HRB335钢筋的相应框架的地震反应规律和抗震性能。分析结果表明：在罕遇水准的地面运动输入下,配置HRB500钢筋的混凝土框架的最大位移反应与配置其他两种钢筋的框架结构大致相当,其构件的塑性转角延性需求则小于配置其他两种钢筋的框架结构;配置HRB500钢筋的一级抗震等级框架结构在强震下形成的是梁铰塑性耗能机构,最大弹塑性层间位移角可满足设计规范规定的要求。     

Experimental study on seismic behaviors of steel-concrete composite frames

Steel-concrete composite frames are seeing increased use in earthquake region because of their excellent structural characteristics, including high strength, stiffness, and good ductility. However, there exist gaps in the knowledge of seismic behavior and the design provisions for these structures. In order to better understand the seismic behaviors of composite frame systems, eight steel-concrete composite frames were designed. These composite frames were composed of steel-concrete composite beams and concrete filled steel tube columns. The axial compression ratio of column, slenderness ratio and linear stiffness ratio of beam to column were selected as main design parameters. The low reversed cyclic loading tests of composite frame system were carried out. Based on test results, the seismic behaviors of composite frames such as failure mode, hysteresis curve, strength degradation, rigidity degradation, ductility and energy dissipation were studied. Known from the test phenomenon, the main cause of damage is the out-of-plane deformation of steel beam and the yielding destruction of column heel. The hysteretic loops of composite frame appear a spindle shape and no obvious pinch phenomenon. The results demonstrate that this type of composite frame has favorable seismic behaviors. Furthermore, the effects of design parameters on seismic behaviors were also discussed. The results of the experiment show that the different design parameter has different influence rule on seismic behaviors of composite frame.     

预应力混凝土框架边节点抗震性能试验

预应力混凝土框架结构在地震作用下的反应与普通钢筋混凝土结构相比存在着差异,且受力复杂,难以通过理论分析得到其抗震性能.结合实际工程,通过框架节点试验模型在低周反复加载作用下的拟静力试验,研究了后张有粘结预应力混凝土框架边节点的破坏形态、滞回特性、骨架曲线、刚度退化、破坏时应变等.研究结果表明:水平地震作用下有粘结预应力混凝土框架边节点模型的位移滞回曲线由梭形变化到反S形,存在捏拢现象;位移延性系数能达到4.0以上,耗能能力较强,结构具有较好的抗震性能;建议通过加大柱截面和增强柱端抗剪钢筋来实现强剪弱弯.     

可替换式偏心支撑钢框架抗震性能

为了研究耗能梁段屈服类型、柱轴压和震后替换耗能梁段对可替换式偏心支撑钢框架抗震性能的影响,采用拟静力循环加载的方法对4个可替换式偏心支撑钢框架进行试验,并从滞回曲线、刚度退化、延性系数和构件应变等方面分析其抗震性能. 结果表明,耗能梁段屈服类型对可替换式偏心支撑钢框架抗震性能影响较大,随着耗能梁段从剪切型过渡到弯曲型,结构的承载能力、延性和耗能能力均呈下降趋势;随着柱轴压的增加,试件的初始刚度和延性系数逐渐降低;震后替换耗能梁段的模型与原模型相比,仅耗能能力有所下降,其余性能变化不大,说明这种结构具有良好的可替换性. 通过对应变分析发现,直至试验结束,耗能梁以外绝大部分区域仍处于弹性阶段,说明耗能梁段作为第一道抗震防线可以保护其他构件.