T形配钢型钢混凝土柱-钢梁框架抗震性能研究

为研究T形配钢型钢混凝土柱-钢梁框架的抗震性能,进行了1榀3层2跨、缩尺比例为1∶3的框架试件拟静力试验,了解其破坏形态、滞回曲线和骨架曲线,分析了试件的延性、耗能能力、刚度和强度退化规律。基于纤维模型对框架试件进行了数值模拟,研究了结构抗震性能在不同轴压比、配钢率和混凝土强度下的变化规律。结果表明:在水平低周往复荷载作用下,试件出现"梁铰"破坏,具有良好的延性和耗能能力,满足"强柱弱梁,强剪弱弯,强节点弱构件"的抗震设计要求。轴压比对试件屈服后的性能影响较大,结构的承载力和延性随轴压比增大而有所降低,设计时需合理控制轴压比;配钢率主要影响初始刚度和极限承载力,结构的抗震性能随配钢率增大得到有效改善;结构的极限承载力随着混凝土强度增大而提高,但结构的延性会略有降低,设计时需合理考虑。研究成果可为该类结构的设计提供可靠的支撑。     

典型框架-核心筒单重与双重抗侧力体系的抗震性能与剪力分担研究

在中国规范体系下,框架-核心筒结构应设计为双重抗侧力体系,其对二道防线的设计有明确的规定,即框架-核心筒体系的框架部分必须具有足够的抗侧刚度和承载力。国外的一些规范（如美国规范ASCE7等）则允许单重抗侧力体系,即水平荷载由剪力墙承担,框架部分只承担竖向荷载。因此,为了比较单重与双重抗侧力体系的抗震性能,该文首先根据中国规范设计一典型框架-核心筒双重抗侧力体系模型,然后在保持结构重力荷载代表值相等（混凝土用量基本不变）的前提下,基于以下调整原则设计了框架-核心筒单重抗侧力体系模型:1）在双重结构体系的基础上取消结构二道防线,即取消结构框架部分的楼层剪力调整;2）为了减小框架构件截面尺寸,该研究取消了框架构件抗震等级的要求,使筒体承受大部分的水平地震作用,而框架只承担结构的竖向荷载。该文对比分析了两种结构体系在多遇和罕遇地震作用下的响应特征和构件损伤情况,进而讨论两种体系的倒塌机理以及抗倒塌性能。最后讨论单重与双重体系在不同地震水准下,框架所承担剪力和剪力分担比的变化情况以及对应关键构件的破坏情况。研究表明:在地震作用下,双重抗侧力体系结构的响应略大于单重抗侧力体系,两者的抗倒塌能力相当。然而,单重体系的用钢量比双重体系少。     

钢框架-装配式两边连接薄钢板剪力墙抗震性能试验研究

该文提出了一种适用于装配式高层钢结构的两边连接间断式盖板钢板剪力墙连接节点（DCPC）,分别对一个带DCPC的装配式两边连接钢框架-钢板剪力墙试件（FPSPSW）和一个两边焊接钢框架-钢板剪力墙试件（FWSPSW）进行了低周往复加载试验,研究了两种不同连接形式的钢框架-钢板剪力墙试件的抗震性能,得到了两组试件各自的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线及抗震性能指标等,对比分析了两者的破坏特征、延性性能、耗能能力及刚度退化等力学性能。结果表明:带DCPC的装配式两边连接钢框架-钢板剪力墙具有良好的抗震性能;结构本身符合"强框架弱墙板、强柱弱梁"的抗震设计理念;DCPC节点在不损失抗震性能的基础上,可提供比传统焊接钢板剪力墙结构更好的耗能能力,且保证了良好的震后可修复功能。     

梁腹板开圆孔的钢框架抗震性能研究

采用试验和数值的方法对梁腹板开圆孔的钢框架抗震性能进行了研究。试验结果表明:在设计水准下腹板开圆孔的钢框架仍能够满足现有规范的相关要求,结构性能并没有因为梁腹板开孔削弱而降低;在强震作用下,梁腹板削弱处率先形成空腹梁机制,结构通过梁的局部变形来耗散地震能量,形成所谓的"强柱弱梁,强节点弱构件"延性框架。该文以一栋在Northridge地震中梁柱节点遭受严重破坏的17层钢框架结构为算例,对腹板开圆孔的钢框架抗震性能进行了数值分析。分析结果表明:在原框架的梁腹板开设一定大小的圆孔后,并没有降低结构的刚度;在强震作用下,腹板开圆孔的钢框架形成了"强柱弱梁、强节点弱构件"的延性框架,最大塑性区移至梁腹板削弱处,最大限度的减小了梁柱连接处的转角,能有效的避免梁柱连接焊缝的脆性断裂,提高了钢框架结构的抗震性能。     

增设翼墙RC框架结构的抗震性能研究

增设翼墙方法是提高RC框架结构抗震性能的常用方法。以一个按照现行规范正常设计的7层RC框架结构为例,进行了翼墙加固前后结构的静力弹塑性对比分析和一个缩尺比为1:4的翼墙加固RC框架结构振动台试验。试验及分析结果表明:增设翼墙后显著提高了原结构的抗侧能力,各层层间变形更趋均匀,并有利于"强柱弱梁"屈服机制的实现。宏观破坏模式为翼墙率先发生破坏进行耗能,在极震工况下,翼墙脚部钢筋屈曲而框架柱脚部钢筋尚未达到屈服应变,表明翼墙可有效保护框架柱,实现了多一道抗震防线的作用。     

功能可恢复强脊框架结构抗震性能研究

基于强脊机制、损伤控制和可更换等理念,提出新型震后功能可快速恢复强脊框架结构体系。为考察功能可恢复强脊框架结构抗震性能及震后可恢复性能,运用Sap2000软件对5个结构模型进行推覆分析,重点研究强脊框架结构的损伤机制、损伤演化、变形特征、抗震性能和震后可恢复性能等。提出不同水平地震作用下结构残余变形两阶段计算分析方法,以此评估结构震后的可恢复性能。计算结果表明,强脊系统可有效控制结构侧向变形,结构的层间位移角和损伤分布均匀,有效避免薄弱层破坏机制的形成,提升结构的抗震性能和抗倒塌性能。强脊系统能有效调动整体结构部件的能力储备,使结构具有更好的整体性。设置强脊系统的框架结构刚度、承载力、耗能能力等均得到明显提升,推覆曲线未出现承载力软化行为。经合理分级损伤设计,在强脊框架中设置可更换耗能件在地震中起到第一道防线作用,有效减小主体结构损伤和残余变形,显著提升结构的震后可恢复性能。     

框支短肢剪力墙加腋梁式转换结构抗震性能研究

为了研究框支短肢剪力墙加腋梁式转换层结构的抗震性能,分别对一榀框支短肢剪力墙加腋梁式转换框架及一榀相同尺寸的不加腋梁式转换框架进行了竖向荷载和水平低周反复荷载共同作用下的拟静力试验。试验表明1)加腋梁式转换结构可明显增强支座区段的抗剪承载力,有效减小转换梁尺寸,且更易实现"强柱弱梁,强剪弱弯"的抗震设计原则;2)加腋梁式转换结构,只要设计合理,可以获得较好的抗震性能。     

带垫板的双肢冷弯C型钢框架抗震性能研究

针对带垫板的双肢冷弯C型钢框架抗震性能问题,选取垫板厚度、框架跨度、C型钢厚度、C型钢翼缘宽厚比和C型钢腹板高厚比等作为研究参数,采用拟静力试验和有限元方法分析了14个单层单跨框架,得到了该类框架的滞回曲线和骨架曲线,分析了框架的破坏模式和抗震性能。结果表明:框架先发生梁端和柱脚的局部屈曲,最终平面内失稳破坏。垫板厚度在保证强节点的前提下,对框架的承载力和抗震性能影响很小。C型钢截面参数变大可以提高框架承载力,增加C型钢厚度可以提高框架延性。该类框架的承载力退化稳定,具有较好的延性和耗能能力,抗震性能好。建议设计框架梁柱线刚度比不宜低于0.4。     

钢框架-钢板墙和组合柱-钢梁框架振动台试验研究EI北大核心CSCD

为深入研究钢框架-钢板剪力墙和钢管混凝土柱-钢梁框架两种典型装配式结构体系的整体抗震性能和拓展其在高烈度区的应用,以甘肃省装配式示范工程中的两栋高层(10层)住宅建筑方案为原型,进行了1/8缩尺模型的地震模拟振动台试验。结果表明,钢框架-钢板剪力墙结构中的钢板剪力墙首先达到屈服状态,随后框架上出现塑性铰,塑性损伤主要集中在钢板墙及相邻梁端,个别1层柱脚出现损伤,体现了“多道抗震防线”的理念,巨震后(1.200g)结构的自振频率降幅约为19.5%(X向)和17.4%(Y向);钢管混凝土柱-钢梁框架结构的损伤主要在1层、4层及5层梁端,1层柱脚也出现少量塑性铰,体现了“强节点弱构件”的设计原则,巨震后结构的自振频率降幅约为19.5%(X向)和17.8%(Y向)。两类结构体系均能实现“小震不坏、大震不倒”的抗震设防目标,具有良好的抗震性能。此外,结构体系的侧向变形模式与整体结构的刚度分布密切相关,并且随着地震动峰值的增大愈加明显,钢框架-钢板剪力墙的抗侧刚度沿着高度呈降低趋势,整体呈现弯曲型的特征,钢管混凝土柱-钢梁框架(1层除外)抗侧刚度沿着高度分布较均匀,整体呈现剪切型的特征。     

密肋复合墙结构体系抗震性能的试验研究

密肋复合墙结构独特的构造使结构在地震作用下表现出填块→框格→外框的破坏模式,实现对地震能量的分级释放,形成结构抗震的三道防线。为了探讨密肋复合墙体中各道抗震防线对抗震性能的影响,进行了2组复合墙体的试验研究。观察了墙体的主要破坏形态和破坏过程,分析了墙体的承载力、滞回特征、延性、刚度、耗能能力等抗震性能。研究表明：肋格约束下的填充砌块极限承载力明显提高,屈服位移减小,延性降低。加外框的墙体比不加外框的墙板承载力明显提高。屈服荷载之前主要为砌块开裂耗能,屈服荷载后主要为裂缝的开裂闭合及相互摩擦耗能,标准墙板中的砌块及墙板内裂缝分别受到肋格和外框的约束,摩擦耗能较为充分。在密肋结构中,可以通过调整每道防线的设计参数来改变三道抗震防线的发生顺序及耗能性能,实现三道抗震防线的量化设计。