多连梁剪力墙抗震性能研究

针对剪力墙结构设计中容易出现连梁剪压比不足的问题,提出多连梁的设计理念,通过设置多个连梁代替传统单连梁的方式,可以有效增大连梁的抗剪面积与跨高比,明显改善结构的抗震性能。确定多连梁截面尺寸的基本原则是结构的侧向刚度与单连梁保持不变。对剪力墙结构在多遇地震作用下进行了详细分析,全面比较了多连梁与单连梁对结构动力特性、层间位移角、侧向刚度和构件内力的影响以及对改善连梁剪压比的作用。对剪力墙结构进行了在罕遇地震作用下的弹塑性时程分析,研究了多连梁剪力墙结构对最大层间位移角、塑性铰分布、抗剪承载力及结构非线性耗能能力的改善效果;采用非线性有限元法对连梁在往复地震作用下的抗震性能进行了研究。结果表明:由于多连梁跨高比大,其破坏形态从剪切破坏转化为弯曲破坏,构件的延性显著增大。     

连梁对联肢剪力墙抗震性能影响研究

由于在地震中联肢剪力墙结构发挥着重要作用,本文利用MIDAS GEN8.0有限元分析软件建立了双肢力剪墙有限元分析模型,并通过静力弹塑性分析,研究了连梁刚度对双肢剪力墙结构延性和结构耗能的影响,探讨了在连梁刚度变化过程中结构承载力和破坏位移的变化规律。此研究对现实结构设计与优化有着指导意义。     

框架-核心筒结构连梁抗弯刚度折减系数取值方法研究

对于框架-核心筒结构,连梁抗弯刚度折减系数取值的大小会影响结构的抗侧刚度与地震响应,从而影响到地震作用在核心筒与框架之间的分配比例,最终将影响连梁的设计内力和配筋。首先改进了预设屈服模式设计方法,在一次设计后,通过设防烈度作用下的弹塑性分析,计算各连梁的实际抗弯刚度折减系数,并利用该系数对结构进行二次设计。通过对比罕遇地震下结构弹塑性性能,发现二次设计后,结构的最大基底剪力和最大层间位移角均有所减小,且剪力墙的损伤程度得到改善,而二次设计对结构的配筋量无显著影响。其次,探究连梁抗弯刚度折减系数初始值对设计结果的影响。计算表明,当连梁抗弯刚度折减系数初始值分别为0.7、0.6和0.5时,经过设防烈度地震作用下的弹塑性分析,各连梁抗弯刚度折减系数的计算值相差较小,二次设计后的配筋量亦较为接近,说明该设计方法受连梁抗弯刚度折减系数初始值的影响较小。最后,研究了改进的预设屈服模式设计方法的迭代收敛性,结果表明,连梁抗弯刚度折减系数的计算值随着迭代设计次数的增加而逐渐收敛于一系列稳定的值,并且该值与连梁抗弯刚度折减系数的初始值无关。通过计算发现,迭代设计的收敛性较快,一般进行两次迭代即可使连梁抗弯刚度折减系数的取值趋于稳定。     

框架-核心筒结构连梁抗弯刚度折减系数取值方法研究

对于框架-核心筒结构,连梁抗弯刚度折减系数取值的大小会影响结构的抗侧刚度与地震响应,从而影响到地震作用在核心筒与框架之间的分配比例,最终将影响连梁的设计内力和配筋。首先改进了预设屈服模式设计方法,在一次设计后,通过设防烈度作用下的弹塑性分析,计算各连梁的实际抗弯刚度折减系数,并利用该系数对结构进行二次设计。通过对比罕遇地震下结构弹塑性性能,发现二次设计后,结构的最大基底剪力和最大层间位移角均有所减小,且剪力墙的损伤程度得到改善,而二次设计对结构的配筋量无显著影响。其次,探究连梁抗弯刚度折减系数初始值对设计结果的影响。计算表明,当连梁抗弯刚度折减系数初始值分别为0. 7、0. 6和0. 5时,经过设防烈度地震作用下的弹塑性分析,各连梁抗弯刚度折减系数的计算值相差较小,二次设计后的配筋量亦较为接近,说明该设计方法受连梁抗弯刚度折减系数初始值的影响较小。最后,研究了改进的预设屈服模式设计方法的迭代收敛性,结果表明,连梁抗弯刚度折减系数的计算值随着迭代设计次数的增加而逐渐收敛于一系列稳定的值,并且该值与连梁抗弯刚度折减系数的初始值无关。通过计算发现,迭代设计的收敛性较快,一般进行两次迭代即可使连梁抗弯刚度折减系数的取值趋于稳定。     

双连梁与深连梁剪力墙结构抗震性能对比分析

依据汶川地震中双连梁剪力墙和深连梁剪力墙结构的实际震害对比,建立采用两种不同连梁结构形式的双肢剪力墙试件的有限元模型,运用有限元分析软件进行非线性计算,对比分析双连梁与深连梁剪力墙模型的破坏形态、极限承载力、滞回性能、延性及耗能能力。研究结果表明:与发生剪切型破坏的深连梁相比,双连梁屈服后剪力墙整体结构仍具有一定的抗侧变形能力,双连梁可以承受较大的塑性转角,成为剪力墙结构良好的耗能构件;双连梁剪力墙结构的位移延性及耗能能力均优于深连梁剪力墙结构,但其极限承载力和抗侧刚度较深连梁剪力墙结构低。     

框架-核心筒结构连梁变形特性研究

针对框架-核心筒结构联肢剪力墙的特点,提出根据相邻左、右墙肢变形确定连梁变形的计算方法。分别对高度为180m和300m的框架-核心筒结构进行在多遇地震和罕遇地震作用下的弹塑性动力时程分析,考察连梁在整体结构中的变形情况。在多遇地震作用下,连梁刚度较大,左、右墙肢在倾覆力矩作用下的拉、压变形较大,大部分连梁的变形角明显小于结构的层间位移角。结构加强层对附近楼层变形具有明显的抑制作用,连梁变形很小。在罕遇地震作用下,连梁刚度退化显著,左、右墙肢在倾覆力矩作用下的拉、压变形减小,大部分连梁的变形角大于结构的层间位移角。在不同地震波作用下连梁的变形差异显著,在罕遇地震作用下的最大变形角可达1/40。在进行结构抗震设计时,应保证连梁具有足够的塑性变形能力。     

海南海花岛飞机楼(WG8栋型)超限高层罕遇地震作用反应分析与设计

海南海花岛飞机楼(WG8栋型)为钢筋混凝土剪力墙结构的超限高层建筑。对超限高层飞机楼的超限项进行了分析,并对其在罕遇地震作用下进行了规范谱罕遇地震反应分析和动力弹塑性时程反应分析。分析结果表明:等效大震作用下,剪力墙能够保证抗剪截面及抗剪、正截面不屈服的性能目标;弹塑性时程作用下,层间位移角满足规范要求;具有相当比例框架梁及连梁形成塑性铰耗能,剪力墙钢筋应变基本处于第一应变状态,剪力墙损伤程度较小,形成了"强墙肢弱连梁"机制;阳台转角梁在协调各墙肢变形的同时承受了较大竖向荷载,应适当加强其抗弯抗剪配筋,使之发挥耗能构件的同时仍具备一定的竖向承载能力。     

高地震烈度区设置连梁阻尼器消能减震结构设计与分析

结合某高地震烈度区实际工程,对设置连梁阻尼器的剪力墙结构进行消能减震计算分析。分析表明,消能减震结构比常规抗震结构在地震作用下的基底剪力减小了约16%～18%,倾覆力矩减小了约20%,最大层间位移角减小了约18%～24%;且设置连梁阻尼器后,连梁剪力得到合理控制,解决了小震作用下非减震结构大量连梁剪压比超限的问题,使连梁具有足够的承载力和延性。其次,采用动力时程反应分析对消能减震结构的附加阻尼比进行了计算分析并验证,证明消能减震结构的附加阻尼比取用3%比较合理且偏于安全。再次,对消能减震结构进行了大震弹塑性分析并考虑双向地震作用,通过滞回曲线看出连梁阻尼器在提供抗侧刚度的同时耗能明显,有效保护了主体结构构件的损伤,且大震弹塑性位移角满足规范相应要求。最后,对连梁阻尼器连接的设计提出了建议。     

小剪跨比保温砌模混凝土墙抗震性能试验研究

8片剪跨比为0.77、0.84和1.0的保温砌模混凝土墙的抗震性能试验结果表明,小剪跨比保温砌模混凝土墙在竖向力和往复水平力作用下,连梁剪切破坏,端墙肢边缘混凝土受压破损;位移延性系数不小于3;极限位移角大于1/120。保温砌模混凝土墙的受剪承载力可按现行规范剪力墙有地震作用组合的受剪承载力公式(扣除洞口的截面面积)计算。有限元分析结果表明,保温砌模混凝土墙的抗侧刚度可用厚度为其三分之二的等效实体墙计算或用小开口整体墙计算。工程算例表明,保温砌模现浇承重墙体系满足8度抗震设防的7层住宅层间位移角要求和受剪承载力要求。     

广东某超限高层结构动力弹塑性分析

某超限高层办公楼采用钢筋混凝土框架-核心筒结构体系,采用YJK-EP对该超限结构进行罕遇地震下的结构动力弹塑性分析,研究结构在罕遇地震作用下的破坏机理、塑性发展特点。分析结果表明:结构在进入弹塑性阶段后,结构刚度降低,周期变长,地震反应减小;结构最大层间位移角满足1/125的限值要求,连梁出现较大范围损伤,剪力墙塑性损伤较小,结构满足"大震不倒"性能目标。     

Experimental study on seismic behavior and shear capacity of FRC coupling beams with small span-to-depth ratio

为了改善小跨高比连梁的抗震性能,采用纤维增强混凝土（FRC）替代连梁中的普通混凝土,考虑跨高比、箍筋间距和FRC强度等因素的影响,设计了7个小跨高比FRC连梁试件和1个普通混凝土连梁对比试件。通过拟静力试验,观察连梁试件在低周反复荷载作用下的破坏过程和形态,研究其滞回特性、变形能力、耗能能力及刚度退化等。结果表明：8个小跨高比连梁试件发生了剪切破坏或弯曲剪切破坏;跨高比和配筋相同的FRC连梁的受剪承载力和位移延性系数比普通混凝土连梁分别提高了9.71%和24.31%,达到破坏荷载时的累积耗能是普通混凝土连梁的1.5倍,采用FRC可提高连梁的承载能力、延性和耗能能力;随着跨高比增大和箍筋数量的增加,连梁的变形和耗能能力提高。基于试验结果和受剪机制分析,提出了小跨高比连梁的受剪承载力计算式,其计算值与试验值吻合较好。     

现浇柱预制梁混凝土框架结构抗震性能试验研究

为研究装配整体式混凝土框架结构的滞回性能、延性和耗能能力等抗震性能,并考察其在罕遇地震作用下进入弹塑性阶段的受力性能,进行了2个1/2比例的2层2跨现浇柱预制梁框架试件的低周反复荷载试验。2个试件分别为对比装配式框架试件和预制梁端底部钢筋带套管的框架试件,试验中结构的最大层间位移角达到1/25。试验结果表明：现浇柱预制梁框架结构具有稳定的滞回性能及良好的延性;整个试验过程中结构刚度退化明显,且刚度退化主要发生在屈服之前;梁端钢筋的套管很好地发挥了作用,套管将接缝处钢筋变形平均到套管中,增大了梁端塑性铰长度,进而提高了结构的变形能力。研究成果可为装配整体式混凝土框架在抗震设防区的推广和应用提供参考。     

不同连梁跨高比混凝土核心筒抗震性能试验研究

为了进一步研究钢筋混凝土核心筒体的抗震性能,对两个钢筋混凝土核心筒试件进行了水平低周反复荷载试验,重点研究不同连梁跨高比下核心筒的破坏机理、承载能力、耗能能力、延性、剪力滞后等方面的抗震性能。发现核心筒试件最后均为底部发生整体弯曲破坏,随着连梁跨高比从1.7下降到0.9,核心筒试件的刚度和承载能力有明显提高,但同时延性性能和耗能能力显著下降。分析表明,连梁跨高比对钢筋混凝土核心筒的抗震性能有较大影响。     

钢筋套筒灌浆连接装配式剪力墙结构三层足尺模型子结构拟动力试验

为研究钢筋套筒灌浆连接装配式剪力墙结构的抗震性能,完成了1个3层足尺模型在不同强度地震作用下的子结构拟动力试验,观察其破坏现象,研究其滞回特性、变形能力、刚度退化和钢筋屈服次序等。结果表明：试验模型的破坏集中在地震作用方向的连梁和窗下墙,连梁以弯曲破坏为主,窗下墙为剪切破坏,首层墙肢出现轻微的弯曲破坏;试验过程中,连梁纵筋、墙肢竖向钢筋及连梁箍筋依次受拉屈服,试验模型实现了“强墙肢弱连梁”及连梁“强剪弱弯”的设计目标;8度多遇、设防和罕遇地震以及9度罕遇地震作用下,试验模型的抗侧刚度分别降低约5％、20％、60％和80％,对应的最大层间位移角分别为1/3341、1/899、1/268和1/111,以层间位移角为参数,结构的破坏程度分别为完好、轻微损坏、中等破坏和倒塌;“预制底板出筋”和“预制底板不出筋”的双向叠合楼板均具有良好的整体性和平面内刚度,均可起到水平刚性隔板作用;墙体一字形截面竖向后浇段采用由2根U形钢筋组成的封闭箍代替普通箍筋具有可行性;预制夹心保温外墙的内、外叶墙之间连接可靠,外叶墙不参与结构受力,结构设计时可不考虑外叶墙的作用。     

矩形钢管混凝土异形柱-钢梁框架节点抗震性能试验研究

为研究矩形钢管混凝土异形柱-钢梁框架节点的破坏特征和抗震性能, 进行了5个中节点、2个边节点和2个角节点的低周反复加载试验。观察了节点的受力过程及破坏形态, 分析了试件的荷载-位移滞回曲线、承载能力、强度和刚度退化、层间位移角和延性以及耗能能力等力学特性。结果表明: 矩形钢管混凝土异形柱-钢梁框架节点的典型破坏形态是节点域腹板的剪切破坏、节点核心区腹板与柱翼缘连接的竖向焊缝断裂; 试件滞回曲线饱满,层间位移延性系数介于1.44~2.74,弹塑性极限层间位移角约为1/43~1/21;等效黏滞阻尼系数介于0.227~0.316,表明节点域的变形和耗能能力较强。当柱截面肢高肢厚比为3、4时,破坏时节点核心区的剪切角约为0.01~0.03;当柱截面肢高肢厚比为2时,破坏时节点核心区的剪切角约为0.08~0.10。     

Seismic behavior of coupled shear wall structures with various concrete and steel coupling beams

A novel 2‐level yielding steel coupling beam (TYSCB) has been developed to enhance the seismic performance of coupled shear wall systems. The TYSCB consists of a shear‐yielding beam designed to yield first under minor earthquakes and a bend‐yielding beam designed to yield under severe earthquakes. A comparison of seismic behavior of 4 20‐storey coupled shear wall structures with reinforced concrete coupling beams, complete steel coupling beams, fuse steel coupling beams, and TYSCB is presented. The dimensions and force‐displacement curves of these coupling beams are first designed. Nonlinear dynamic analyses on these structures are carried out under minor and severe earthquakes. The seismic behavior of these models is studied by comparing their storey shear forces, storey drift ratios and ductility demands. The results show that the base shear and storey drift of the structure with TYSCB under both minor and severe earthquakes are less than those of structures with concrete coupling beams and complete steel coupling beams. Furthermore, the ductility demand of coupled shear walls with TYSCB subjected to severe earthquakes can be greatly released compared with those using fuse steel coupling beams. This indicates that the proposed TYSCB has a better balance between ductility demand and energy dissipation, compared to traditional steel coupling beams.     

纤维增强混凝土对角斜筋小跨高比连梁抗震性能试验研究及受剪承载力分析

为了改善小跨高比连梁的抗震性能,考虑连梁跨高比和对角斜筋配筋率的影响,在课题组前期试验的基础上,在对角斜筋上增设拉筋,制作3个纤维增强混凝土（FRC）对角斜筋小跨高比连梁试件,对其进行拟静力试验,分析连梁的破坏形态、滞回耗能、刚度退化以及延性等抗震性能。基于试验结果及小跨高比连梁的受剪机理,建立连梁受剪承载力计算公式。结果表明,在小跨高比连梁对角斜筋上增设拉筋之后,跨高比为1.25和1.5的连梁,由原来的剪切破坏变为弯曲剪切破坏,并提高了连梁的延性、抗损伤能力和耗能能力;提出的连梁受剪承载力计算公式的计算值与试验值吻合较好。     

Behaviors of semi‐precast beam made of recycled aggregate concrete

This paper presents behaviors of semi‐precast beams made of recycled aggregate concrete (RAC) including flexural and shear performance. Specially, cracking patterns, deflections and bearing capacities of U‐typed and C‐typed beams are intensively examined, analyzed and discussed. In the study of flexural behavior, a main parameter is reinforcement ratio, whereas the shear span‐to‐depth ratio and types of precast section are parameters in the investigation of shear behavior. First, the flexural tests show that the bearing capacity and stiffness of RAC beams are increased with the increase of reinforcement ratio, whereas the ductility is decreased with the reinforcement ratio; the plane section assumption that applies to semi‐precast beam with RAC is possible. Second, the shear tests show that the shear capacity of RAC semi‐precast beam increases with the decrease of the shear span‐to‐depth ratio. The types of semi‐precast section have no significant influence on performances of semi‐precast beam. However, the testing phenomenon of the interface between the precast and cast‐in situ parts is presented in this study and needs further study. Finally, both flexural and shear test results reveal that the formulas in the current Chinese technical code for RAC are feasible for design. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

不同跨高比连梁的联肢剪力墙的Pushover分析

本文通过不同的侧向荷载分布模式,以变形和延性(包括顶点位移、层间位移、层位移、结构塑性铰分布)作为性能评估的参数,对不同连梁型式和跨高比的联肢剪力墙结构进行抗震性能分析.并对联肢剪力墙结构的计算结果进行了分析,提出了对实际工程具有一定参考价值的建议.