RC梁的变形性能指标限值研究与试验验证

为建立钢筋混凝土(RC)梁的变形性能指标限值,对RC梁的分类方法、性能状态划分方法及各性能状态变形限值的确定方法进行了研究.对于RC梁的分类方法,基于收集的103个RC梁的低周往复荷载试验结果对RC梁破坏形态的影响因素进行研究,将RC梁划分为弯控及剪控两类,并以剪跨比和弯剪比为参数给出两类构件的划分准则.对于RC梁的性能状态及其变形限值,根据中国现行规范将RC梁的抗震性能状态划分为7个等级,基于构件的力-位移角骨架曲线的3个关键性能点(屈服点、承载力退化20%点及丧失承载能力点)提出了RC梁各性能状态变形限值的确定方法.在此基础上,对103个RC梁试验结果进行多组不同参数的回归分析,获得弯控及剪控RC梁3个关键性能点变形限值的控制参数及回归公式,依此建立了弯控及剪控RC梁的变形指标限值.为进一步验证提出的RC梁变形指标限值合理性,进行了9个RC梁的拟静力试验,将试验位移角限值与提出的变形限值进行了对比,结果表明,本文提出的RC梁变形性能指标限值的准确性、离散性及超越概率均在合理范围内.     

T形RC剪力墙抗震变形指标限值试验

为研究T形钢筋混凝土(RC)剪力墙的抗震性能及其变形指标限值,根据中国现行规范要求,设计了12个不同剪跨比、设计轴压比及暗柱纵筋配筋率的T形RC剪力墙试件,通过低周往复试验对其破坏形态、滞回性能、耗能能力、变形能力进行研究.根据试验结果,提出基于骨架曲线和基于试验现象的划分方法,将12个试件划分为完好、轻微损坏、轻中等破坏、中等破坏、较严重破坏、严重破坏6个性能状态,并得到各试件不同性能状态对应的变形指标限值;同时结合收集的T形RC剪力墙试验结果进行回归分析,建立T形RC剪力墙不同性能状态下的变形指标限值与剪跨比、设计轴压比及暗柱纵筋配筋率之间的关系.结果表明:随着剪跨比的减小,试件的破坏形态由弯曲破坏转向弯剪破坏;基于骨架曲线的性能状态划分方法能建立起T形RC剪力墙变形指标限值与损伤程度的对应关系,具有合理性与适用性;其中T形RC剪力墙的变形指标限值与剪跨比、暗柱纵筋配筋率呈正相关性,与设计轴压比呈负相关性.     

高层剪力墙的强度及变形性能的研究

通过4片钢筋混凝土剪力墙模型试验,研究了高层剪力墙的强度及变形性能。给出了在不同抗震设计水准下剪力墙的允许变形指标。建议以文中定义的弯剪比m’作为划分剪力墙破坏形态的标准。为保证出现弯曲破坏形态且能吸收较大的地震能量,提出了在设计中弯剪比应控制的范围。     

基于剪切破坏的剪力墙构件地震损伤

基于性能的抗震设计特点是使结构抗震设计从宏观定性目标转化为具体量化指标的多重结构性能目标。《建筑抗震设计规范》（GB 50011）给出的是针对整体结构弹性及弹塑性变形的变形指标量,对构件没有量化的损伤指标,为此,进行了5片配置HRB600级钢筋T型截面剪力墙试件的低周反复加载抗震抗剪性能试验,研究配置高强钢筋与普通钢筋剪力墙之间的抗震性能差异;收集剪力墙抗剪试验数据对Park-Ang双参数地震损伤模型进行参数修正,得到适用于剪切破坏下剪力墙构件的损伤模型。利用修正的损伤模型来评估发生剪切破坏的剪力墙各个受力阶段的损伤程度,结合剪力墙的变形状态进行损伤评估,给出不同性能状态下与剪力墙构件位移角的量化关系限值。     

轻型保温耗能剪力墙的抗震性能试验

轻型保温耗能钢筋混凝土剪力墙结构是一种新型抗震、节能的承重结构．通过对3个剪力墙构件的试验研究,分析了这种新型结构的破坏形态、破坏机理与变形特征．研究结果表明：轻型保温耗能剪力墙呈现了延性的弯剪型破坏形态,抗震能力与普通空心剪力墙相比有明显的提高．     

空心钢筋混凝土剪力墙低周反复荷载试验研究

通过四榀剪跨比相同的空心钢筋混凝土剪力墙墙片在低周反复水平荷载下的试验,对比分析了这些墙片的承载能力、破坏机理、变形特征、截面钢筋的应变情况及耗能能力。研究结果表明带缝剪力墙呈现出延性的弯剪破坏形态,并由于破坏机理改变使其延性及变形能力得到提高。     

新型装配式剪力墙抗震性能试验

针对强震作用下典型装配式剪力墙结构的破坏机理和薄弱环节,提出一种具有耗能减震功能的新型装配式剪力墙。采用模型试验和数值模拟相结合的方法,设计制作了4片缩尺比1∶1.54、剪跨比1.52的新型装配式剪力墙试件,并对其进行了相应的抗震性能试验,系统分析了螺栓数量、轴压比和边缘构件纵筋配筋率对试件破坏模式、滞回性能、承载能力、变形性能、刚度退化及耗能能力的影响规律。试验结果表明：各试件破坏模式与相同剪跨比的现浇剪力墙基本一致,呈弯剪型破坏;但新型装配式剪力墙具有更为优异的滞回性能和耗能能力,其在破坏点的耗能值显著高于普通现浇墙体;当螺栓数量减少时,新型装配式剪力墙承载能力无明显变化,但滞回性能降低、墙体变形加剧;轴压比或边缘构件纵筋配筋率的降低会导致剪力墙承载能力降低和极限位移增大。最后采用ABAQUS软件建立了相应试件的有限元模型,模拟结果与试验结果吻合较好,表明所建模型的正确性,能够将其应用于新型装配式剪力墙的分析之中。     

考虑剪切变形和弯剪相互作用的带翼缘剪力墙数值模型

提出了一种基于柔度法的考虑剪切变形和弯剪耦合效应的有限元模型,通过T形和L形剪力墙试件拟静力试验验证了模型的正确性。结果表明,所有试件的破坏形态为无翼缘腹板端部混凝土压碎、纵筋压曲的弯曲破坏;增强无翼缘腹板端部约束和边缘构件约束,可以防止其发生受压过早破坏;腹板和翼缘相交处未观察到明显的混凝土剥落现象,腹板和翼缘相交处的约束边缘构件抗震设计可以适当放宽;随着剪跨比的减小,试件延性明显降低;当翼缘处于受拉时,试件表现出较高的强度、刚度和较低的延性。基于模型对钢筋混凝土带翼缘剪力墙的拟静力试验进行了非线性数值模拟分析,分析结果与试验结果吻合较好,表明模型能较好地模拟钢筋混凝土带翼缘剪力墙的非线性性能。     

水工钢筋混凝土柱塑性铰区抗剪承载力计算

针对地震作用下水工钢筋混凝土（RC）柱塑性铰区发生弯剪破坏的问题,研究水工RC柱塑形铰区抗剪承载力。借助美国PEER结构抗震性能试验数据库,整理了19根矩形截面和19根圆形截面弯剪破坏RC柱拟静力试验数据,通过统计分析评价中国水利行业《水工混凝土结构设计规范》（SL191—2008）与电力行业《水工混凝土结构设计规范》（DL/T 5057—2009）中抗剪承载力公式计算对保证弯剪破坏RC柱塑性铰区抗剪承载力的可靠性,之后考虑RC柱塑性铰区抗剪承载力随变形能力的增加而降低,引入以柱顶极限位移角为参数的修正系数对抗剪承载力公式进行修正,并验证修正后公式的可靠性。计算结果表明： “SL191—2008规范”和“DL/T 5057—2009规范”的抗剪承载力计算公式都偏危险;与“SL191—2008规范”相比,“DL/T 5057—2009规范”的抗剪承载力计算公式的偏差较小,但偏差的离散程度较大;相比矩形截面,两个水工规范中RC柱抗剪承载力计算公式对于圆形截面RC柱偏差都较小。考虑抗剪承载力随着墩顶位移角增加而降低的影响,修正后的抗剪承载力公式能够保证弯剪破坏RC柱塑性铰区抗剪承载力的要求,使得水工规范中的抗剪承载力公式适用于弯剪破坏RC柱塑形铰区抗剪承载力计算。     

低周反复荷载下钢筋煤矸石混凝土剪力墙的力学性能

通过对六片钢筋煤矸石砼单片剪力墙的试验,研究了在低周反复荷载作用下的不同横向配筋率,不同剪跨比的前力墙强度和变形性能。试验表明,轻砼剪力墙的受力性能和破坏形态和普通砼剪力墙极为相似。配以暗框边柱能提高剪力墙的抗剪强度、位移控制和破坏控制能力。     

竖向钢筋混合连接预制剪力墙抗震性能试验

为研究竖向钢筋采用新型混合连接（预制剪力墙边缘构件竖向钢筋采用复合直螺纹套筒连接,竖向分布钢筋采用环筋扣合连接）、端面为通长抗剪槽的预制剪力墙的抗震性能,完成了2个预制剪力墙试件及1个对比现浇剪力墙试件的拟静力试验.试件的剪跨比为1.91,按强剪弱弯设计.试验结果表明:预制墙试件的破坏形态与设计一致,为正截面受压破坏;试验结束时,套筒无可见裂纹,连接的钢筋未发生滑移;预制墙试件与现浇墙试件的抗震性能基本相同,预制墙的抗震性能满足现行规范要求;预制墙试件的正截面受压承载力不小于按现浇剪力墙计算的正截面受压承载力的1.1倍,可采用现行行业标准相关公式计算预制剪力墙的正截面受压承载力;位移角1/100时,预制墙试件与现浇墙试件的墙体变形基本相同,截面竖向变形基本符合平截面假定,水平结合面和竖向结合面均无明显错动,竖向结合面无明显张开,墙体预制与后浇部分有很好的整体性.     

型钢桁架混凝土剪力墙的非线性有限元分析

利用有限元分析软件ANSYS进行了型钢桁架混凝土中高剪力墙和低矮剪力墙的实体有限元分析,得到了型钢桁架混凝土剪力墙在顶部水平荷载单向加载作用下墙体的变形性能,裂缝出现、发展、分布形态,试件破坏的形态,水平荷载-位移骨架曲线,以及试件开裂荷载、极限荷载、初始刚度、屈服刚度等力学指标。结果表明,有限元模型分析结果与试验结果吻合很好,可为此类构件的受力性能分析提供一种有效手段。     

钢筋轻骨料混凝土剪力墙的试验研究

通过７个粉煤灰陶粒硷和一个普通砼单片剪力培的试验，研究了在低周反复荷载作用下轻骨料砼剪力墙的强度和变形性能，并与同类普通检剪力墙进行了比较和分析．试验表明，轻骨料砼剪力墙的受力性能和破坏形态与普通砼剪力墙相似，但能量耗散能力和延伸性优于普通砼剪力墙．在试验的基础上，建立了界限剪跨比的判别式，强度控制区的划分条件，提出了抗剪强度计算方法．建议方法的计算值与本次试验及国内外其它资料的结果有较好的吻合程度．本文还对剪力墙位移计算和控制，达到极限强度时的刚度退化率提出了见解．     

方钢管混凝土柱抗剪性能试验研究

研究方钢管混凝土柱在弯剪和压弯剪受力状态下的力学性能,进行了6个足尺方钢管混凝土柱的抗剪承载力试验,以剪跨比和轴压比作为主要参数,讨论试件的破坏形态、剪力-位移曲线等试验结果,分析剪跨比和轴压比等因素对构件抗剪承载力的影响,并对构件的抗剪性能进行非线性有限元分析.根据有限元计算结果,拟合推导出考虑轴压力影响的方钢管混凝土柱弯剪试件抗剪承载力与剪跨比关系的经验公式,公式计算结果与试验结果吻合较好,稍偏于安全,可供工程实践参考.     

墙趾可更换组合剪力墙抗震性能试验研究

为研究墙趾可更换组合剪力墙的抗震性能,设计并制作了2片带有可更换墙趾构件的波形钢板-混凝土组合剪力墙试件。采用拟静力试验和ABAQUS有限元软件模拟的方法,分析了内置波形钢板波纹方向对墙趾可更换组合剪力墙抗震性能的影响。试验结果表明：各试件墙趾构件先于主体构件破坏,且在达到极限位移角前其破坏主要集中于可更换墙趾构件;墙趾可更换组合剪力墙其内置波形钢板竖向波纹与横向波纹相比,抗侧承载力提高18.3%,延性系数提高28.69%,累积耗能量提高3.3倍,且具有更低的承载能力退化速率、刚度退化速率、等效粘滞阻尼系数减小比和刚度退化比,并且初始刚度有略微提高,即内置竖向波纹钢板组合剪力墙具有更优的受力性能和抗震性能;通过ABAQUS有限元模型分析与试验过程对比,其破坏形态与试验现象基本吻合,说明本文所建立的有限元模型具有一定的可靠性。     

基于性能的钢筋混凝土剪力墙变形能力分析研究

以钢筋混凝土剪力墙试验研究为基础,采用有限元软件ABAQUS建立了剪力墙的非线性有限元模型.对构件加载的全过程进行模拟,考虑材料的非线性本构关系、损伤模型和受拉开裂后的行为,与试验结果进行对比;计算曲线与试验曲线吻合良好,验证了有限元分析模型的准确性.分析影响变形能力的主要参数,包括轴压比、配筋率、高宽比和配箍特征值.提出不同轴压比和极限顶点位移角情况下约束边缘构件长度与配箍特征值的设置要求.用三种计算方法计算了极限位移角为1/100或位移延性比为3时所需的约束边缘构件长度和配箍特征值,并与有限元结果进行了对比.     

高强钢筋高强混凝土剪力墙抗震性能试验

目的 研究高强混凝土剪力墙的抗震性能、破坏形式和机理.方法 通过在剪力墙中配置高强钢筋,利用高强钢筋高强度、低松弛、强握裹力以及良好塑性性能等特点,增强对高强混凝土的约束,提高高强混凝土剪力墙的承栽和变形能力.通过5片高强混凝土剪力墙试件的拟静力试验,研究不同的混凝土强度、轴压比和剪跨比等参数对其抗震性能的影响.将1 280MPa预应力钢棒作为箍筋和纵筋配置在剪力墙的边部约束构件(暗柱)以及墙体的分布钢筋中.通过对比研究配置高强钢筋对高强混凝土剪力墙抗震性能的提高效果.结果 明确了高强混凝土剪力墙的不同破坏形态和过程,得出了影响高强混凝土剪力墙抗震性能的主要因素和影响规律.位移延性系数可达3.9,满足结构抗震要求.结论 试验结果 证明在高强混凝土中合理适当地配置高强钢筋,可增强其变形能力.     

混凝土小砌块配筋砌体墙片抗剪性能试验研究

通过对8片混凝土小型空心砌块配筋砌体墙片在垂直荷载和水平反复荷载共同作用下的抗剪性能试验,研究分析了配筋砌体受剪墙片在周期反复荷载作用下的破坏特征、抗剪承载力、变形能力等方面的性能。试验表明在剪力作用下墙片会发生比较明显的的脆性剪切破坏,其抗剪承载能力较高,而且其变形能力比钢筋混凝土剪力墙的变形能力要好。     

偏心竖缝耗能预制剪力墙抗震性能试验研究

提出一种新型竖缝耗能预制剪力墙结构,对偏心设置竖向缝的耗能预制剪力墙试件进行低周往复加载试验,分析研究试件的刚度退化、承载力、破坏形态、耗能能力以及延性等力学性能,并将试验结果与现浇剪力墙的试验结果进行对比分析.结果表明:偏心竖缝耗能剪力墙与现浇剪力墙表现为弯剪破坏;与现浇整体剪力墙试件对比,偏心竖缝耗能剪力墙的刚度与承载力相差不大,延性和耗能能力较好,变形能力得到改善.偏心竖缝耗能预制剪力墙具有很好的抗震性能.     

混凝土小砌块配筋砌体墙片抗剪性能试验研究

通过对8片混凝土小型空心砌块配筋砌体墙片在垂直荷载和水平反复荷载共同作用下的抗剪性能试验，研究分析了配筋砌体受剪墙片在周期反复荷载作用下的破坏特征、抗剪承载力、变形能力等方面的性能。试验表明在剪力作用下墙片会发生比较明显的的脆性剪切破坏，其抗剪承载能力较高。而且其变形能力比钢筋混凝土剪力墙的变形能力要好。