型钢混凝土剪力墙基于位移的变形能力设计方法

为了研究型钢混凝土(SRC)剪力墙的变形能力,利用其截面变形条件和平衡条件,建立了截面的屈服曲率与极限曲率的计算公式,并根据剪力墙曲率延性系数与位移延性系数的关系,用数值分析方法计算了SRC剪力墙的位移延性系数。通过计算分析,得到了SRC剪力墙的轴压比、边缘约束区箍筋配箍特征值、墙体高宽比与位移延性系数之间的关系。研究结果表明,适当增加SRC剪力墙约束钢筋的配箍特征值及限制墙体轴压比,可以提高SRC剪力墙的位移延性。给出了满足具体延性需求、对应各种轴压比情况下的SRC剪力墙边缘约束区箍筋最小配箍特征值。     

中国钢筋混凝土柱的位移角统计分析

根据收集到的80根中国的钢筋混凝土柱在固定轴向荷载和水平反复荷载作用下的试验结果,分析回归出试验柱的延性系数和各位移角与剪跨比、轴压比、配箍特征值之间的关系.结果表明;钢筋混凝土柱的延性系数随着轴压比和剪跨比的增加而减小,随配箍特征值的增加而增加,且都近似呈线性关系;随着轴压比的增大,屈服位移角和极限位移角均增大,最大位移角则随着轴压比的增大而减小;随着剪跨比的增大,屈服位移角、最大位移角和极限位移角均增大;随着配箍特征值的增大,屈服位移角、最大位移角和极限位移角亦相应增大.通过对试验柱位移角进行频数统计分析可知,我国建筑抗震设计安全水准偏低,现行规范的屈服位移角和极限位移角限值有提高的余地.     

基于变形理论的剪力墙轴压比限值研究

根据变形能力计算不同位移延性需求剪力墙轴压比限值。由剪力墙位移延性推导曲率延性,由屈服曲率和曲率延性计算墙体极限曲率,根据箍筋约束混凝土应力-应变关系确定剪力墙边缘构件混凝土的极限压应变,确定剪力墙位移延性轴压比限值。     

混凝土桥墩截面弯矩-曲率特性的影响因素分析

混凝土桥墩截面的弯矩-曲率分析是进行桥梁延性抗震设计的基础,截面材料、几何尺寸及轴向荷载等参数都会对其弯矩-曲率特性产生影响。本文利用Matlab编制了混凝土圆形桥墩截面的弯矩-曲率特性分析程序,研究截面各参数对其弯矩-曲率特性的影响。研究结果表明,混凝土强度过高、纵向钢筋配筋率与结构承受轴力增大时,桥墩截面的延性耗能能力降低;而箍筋配箍率的增大会增强桥墩截面的延性耗能能力;当纵筋配筋率或箍筋配箍率一定时,桥墩延性不受钢筋直径的影响。     

型钢混凝土剪力墙变形能力设计方法研究

为研究型钢混凝土(SRC)剪力墙的变形能力,在已有的弯曲破坏的SRC剪力墙拟静力试验的基础上,通过理论分析,推导出SRC剪力墙极限位移角、截面曲率、边缘应变和配箍特征值之间的关系,提出基于极限位移角的SRC剪力墙变形能力设计方法。通过与试验结果进行对比,说明该方法的可靠性。以此为基础,研究轴压比、剪跨比、配箍特征值等因素与SRC剪力墙极限位移角的关系,并提出不同抗震等级、不同配箍特征值下轴压比的限值。     

装配整体式钢筋混凝土框架节点位移角统计分析

收集了68个装配整体式框架节点在固定竖向荷载和低周反复荷载作用下的试验结果,分析回归出了装配整体式框架节点延性系数及其各位移角与轴压比、剪跨比和配箍特征值之间的关系。结果表明:延性系数随着轴压比和配箍特征值的增大而减小,随着剪跨比的增大而增大;随着轴压比和剪跨比的增大,屈服位移角、最大位移角和极限位移角均减小;随着配箍特征值的增大,屈服位移角、最大位移角和极限位移角均增大。并在此基础上比对了规范各性能水准下层间位移角限值,给出了各性能水准量化的建议值。     

Z形截面柱延性性能及轴压比限值研究

为了配合《混凝土异形柱结构技术规程》(JGJ 149—2006)修订增设Z形截面柱的相关规定,对34 616根Z形柱的延性进行了非线性有限元计算分析,研究了弯矩作用方向角、轴压比、截面肢长比及箍筋的配置等因素对Z形柱的截面曲率延性的影响,分析得到其延性变化规律。通过对Z形柱截面曲率延性进行回归分析,得到其设计轴压比与配箍特征值的关系,进而得到Z形截面柱的轴压比限值及箍筋加密区的最小配箍特征值的要求。     

钢筋混凝土框架柱在轴压比超限时抗震性能的研究

首先讨论了钢筋、混凝土、配箍特征值和轴压比的平均值、标准值及设计值之间的关系,又推导出框架柱轴压比限值与截面界限相对受压区高度之间的计算公式。然后根据26个轴压比超限的框架柱在固定轴向荷载和水平反复荷载作用下的试验结果,主要分析了轴压比、配箍特征值、截面尺寸形状、混凝土强度等级、箍筋形式及剪跨比等因素对轴压比超限框架柱的骨架曲线、滞回曲线、位移延性及极限位移角的影响及作用。根据试验结果提出了钢筋混凝土框架柱轴压比超限值。最后根据近31根轴压比超限的钢筋混凝土框架柱试验结果,回归出试验柱延性系数和极限位移角与配箍特征值和轴压比之间的计算公式,根据回归公式确定出轴压比超限的抗震框架柱箍筋加密区最小配箍特征值的建议值,建议值与新规范值吻合的较好。     

低周往复荷载下既有混凝土柱变形能力试验研究

基于我国89抗震规范中一、二、三(四)级混凝土框架柱的抗震措施,完成了以剪跨比、轴压比、加密区体积配箍率为基本设计参数的24个混凝土悬臂柱试件低周反复荷载(位移)试验。试验结果表明,高(一、二)抗震等级的试验柱表现为水平裂缝的形成和发展、最终压区混凝土压碎的弯曲型破坏,低(三、四)抗震等级的试验柱局部出现一定宽度的弯剪裂缝、最终为压区混凝土压碎的弯剪型破坏;试验柱的轴压比显著影响其滞回性能,侧向变形能力随轴压比的增大有降低趋势;轴压比和剪跨比相同时,柱位移延性系数随加密区体积配箍率的增大而增大;轴压比和配箍率相同时,大剪跨比(7.27)的试验柱位移延性总体上小于相对应的小剪跨比(5.0)柱位移延性;按Park能量法的屈服位移、承载力下降至85%的极限位移确定的位移延性系数,62.5%(15/24)的试件小于3.0,其最大值为3.86,最小值为2.27。对比已有试验结果发现,本文按89规范的加密区体积配箍率下限要求(0.6%~1.6%)的试验柱,位移延性系数偏小、极限变形能力不大。     

地震作用下钢筋混凝土框架柱延性性能研究

保证框架柱的延性性能是避免结构在强震作用下发生倒塌破坏的重要前提。本文基于PEER数据库中所收集的123根钢筋混凝土(RC)柱试验数据,研究了轴压比、剪跨比、配箍特征值等参数对位移角的显著性影响,通过回归分析归纳出RC柱位移延性系数的经验公式;借助有限元软件ABAQUS对拟设计的79根RC柱试件进行了低周反复加载,分析了试件位移延性系数与轴压比、剪跨比、截面配筋率等参数之间的关系,同时验证了计算公式的合理性。研究结果表明:随着轴压比的增大,框架柱的位移延性随之减小,当轴压比大于0.50时,位移延性系数的变化幅度逐渐减小;随着剪跨比、配箍率、配筋率的增大,框架柱的位移延性有不同程度的增加;当配箍率增大到2.3%左右,位移延性系数的增长幅度逐渐减小;剪跨比大于4时,配筋率过大位移延性反而减小;位移延性系数计算值与模拟值吻合良好。     

高含钢率型钢混凝土压弯构件受力性能影响因素分析

以8个含钢率分别为13.12%和15.04%、截面尺寸为500mm×500mm的型钢混凝土柱水平拟静力加载试验为基础,分析轴压比、含钢率和配箍率对高含钢率型钢混凝土压弯构件荷载-位移骨架曲线的影响。利用有限元分析软件ABAQUS建立试验试件的非线性有限元分析模型,模拟试验骨架曲线,验证有限元分析模型的有效性。以含钢率、轴压比和配箍率为参数,对37个型钢混凝土压弯构件进行参数分析,建模时考虑了型钢和箍筋对混凝土的约束作用,分析各参数对含钢率在20%以内的型钢混凝土柱骨架曲线的影响。结果表明：随着轴压比的增大,不同含钢率试件的屈服点割线刚度、峰值荷载、极限位移和延性水平逐渐接近,高含钢率型钢混凝土柱的优势逐渐减弱;当设计轴压比小于1.2时,型钢混凝土柱试件均具有良好的延性;随着配箍率的增大,峰值荷载和峰值位移均增大,试件延性增大。     

Seismic performance of viaducts with probabilistic method

Due to the uncertainty of both ground motions and structural capacity, it is necessary to consider the seismic performance of viaduct structures using the probabilistic method. The risk is quantified by a procedure on the basis of a numerical determination of the fragility curves. A group of ground motions, Large Magnitude-Short Distance Bin (LMSR-N), selected specially due to its response spectra, is accorded well with the corresponding spectra of the Chinese code for seismic design. The characteristic values of the curvature ductility factors for the serviceability and the damage control limit states are obtained, and two equations for estimating the characteristic values of the curvature ductility factors are developed through regression analysis. Then, the serviceability and damage control limit states were proposed. Three damage states were constituted according the results of the experiment by Pacific Earthquake Engineering Research (PEER) Center. The analytical fragility curves were obtained specifically, using both Capacity Spectrum Method (CSM) (non-linear static) analysis and Ineremental Dynamic Method (IDM) (non-linear dynamic) analysis, respectively, in this paper. The structural fragility curves developed by CSM method can help make the structural analysis simple and quick, avoiding the implementation of the dynamic response history analysis (RHA). Although the dynamic RHA requires a lot of complicated analysis for the structure, the results from RHA are reliable and accurate. Fragility curves are powerful tools for use in performance-based seismic bridge design.     

轴压比超限时框架柱的恢复力模型研究

根据收集到的28根轴压比超限时框架柱在固定轴向荷载和水平反复荷载作用下的试验结果,分析回归出试验柱的各位移角和刚度与剪跨比、轴压比、配箍特征值等之间的关系。根据轴压比超限时框架柱屈服的截面平衡条件推出的屈服柱顶水平位移和荷载、按《混凝土结构设计规范》(50010—2002)计算的柱顶水平峰值荷载及有关试验回归公式确定出框架柱的恢复力模型。研究表明:轴压比超限时试验骨架曲线强化段在水平轴上的投影长度和屈服位移的比值与配箍特征值成正比,与轴压比和剪跨比成反比;框架柱的强化刚度与弹性刚度的比值随着轴压比增大而逐渐减小,而随着配箍特征值增大和剪跨比增大而逐渐增大。框架柱最大荷载时的刚度及退化刚度与弹性刚度比值的绝对值随着配箍特征值增大而逐渐减小,而随着轴压比增大和剪跨比增大而逐渐增大;框架柱的卸载刚度和再加载刚度随位移幅值增加而退化,且在不同位移幅值下卸载刚度和再加载刚度的退化率与轴压比有关。本文建议的恢复力模型既可     

基于塑性铰转角需求的剪力墙边缘构件设计方法

剪力墙边缘约束构件设计方法是剪力墙结构设计中未很好解决的问题之一.首先建立了悬臂剪力墙在弹塑性极限状态的侧移模式,以塑性铰转角需求定义不同抗震等级剪力墙的变形能力设计目标,建立了剪力墙塑性铰转角与底部截面曲率、轴压比与相对受压区高度的关系,通过平截面假定计算剪力墙边缘构件约束区长度及配箍特征值需求.通过20个剪力墙试件理论与试验极限位移角的对比分析说明了所介绍方法的可靠性,最后给出了不同抗震等级、不同轴压比剪力墙边缘构件约束区长度及配箍特征值的建议值.     

Effect of axial load and transverse reinforcements on the seismic performance of reinforced concrete columns

The aim of this research is to assess the seismic performance of reinforced concrete columns under different axial load and transverse reinforcement ratios. These two parameters are very important as for the ductility, strength, stiffness, and energy dissipation capacity for a given reinforced concrete column. Effects of variable axial load ratio and transverse reinforcement ratio on the seismic performance of reinforced concrete columns are thoroughly analyzed. The finite element computer program Seismo-Structure was used to perform the analysis of series of reinforced concrete columns tested by the second author and other researchers. In order to reflect the reality and grasp the actual behavior of the specimens, special attention was paid to select the models for concrete, confined concrete, and steel components. Good agreements were obtained between the experimental and the analytical results either for the lateral force-drift relationships or for the damage progress prediction at different stages of the loading.     

高层配筋砌块砌体剪力墙的延性设计研究

针对配筋砌块砌体的特点,采用数值计算的方法确定配筋砌块砌体剪力墙的屈服曲率和极限曲率,并建立剪力墙曲率延性比和位移延性比的关系。根据计算结果,讨论轴压比、剪跨比、边缘钢筋屈服强度、腹板竖向钢筋的抗力、砌体的抗压强度和极限压应变对剪力墙位移延性的影响,其中限制轴压比、设置约束边缘构件是提高剪力墙延性的有效途径。通过推导出的轴压比限值的近似公式,分析各因素对轴压比限值的影响,并建议采用约束砌块砌体和约束混凝土作为约束边缘构件以提高墙的延性。结合高层建筑工程实际,分析确定不同约束边缘构件的矩形截面和工字形截面剪力墙的轴压比限值,提出约束边缘构件的构造要求和实用的设计建议。     

四级抗震等级时钢筋混凝土异形柱轴压比限值的研究

考虑到二、三级抗震等级时异形柱轴压比限值显著低于矩形柱轴压比限值的实际情况,需对四级抗震等级时异形柱轴压比限值问题进行深入研究。本文基于理论分析和非线性全过程分析,取曲率延性比μ_(φc)=6作为四级抗震等级时异形柱应具有的曲率延性水平,不仅可以保证异形柱具有与矩形柱相当的延性性能,而且满足抗震结构位移延性的需求;然后以此为标准,确定了四级抗震等级时异形柱的轴压比限值及相应的构造要求。本文研究成果将为工程设计中四级抗震等级时钢筋混凝土异形柱轴压比限值的确定提供参考,也为完善相关设计规范提供理论依据。