型钢混凝土边框内藏开洞钢板组合剪力墙抗震性能

为研究型钢混凝土边框-开洞钢板-混凝土组合剪力墙的抗震性能,进行了5个不同设计参数、不同构造措施剪力墙试件抗震性能比较试验研究.各试件的剪跨比均为1.5,采用低周反复荷载加载.基于试验,对比分析了各试件的承载力、刚度、延性、滞回耗能和破坏特征等.研究表明:与普通钢筋混凝土剪力墙相比,型钢混凝土边框内藏钢板组合剪力墙承载力高、延性好、刚度退化慢、耗能能力强;适当的内藏钢板厚度可改善型钢混凝土边框内藏钢板剪力墙的抗震性能;内藏钢板厚度相同时,设拉结钢筋试件的抗震性能优于焊接栓钉的试件.基于试验提出了型钢混凝土边框内藏钢板剪力墙的承载力计算模型,计算结果与实测值接近.     

核岛结构双钢板混凝土组合剪力墙低周往复试验研究

为了解决核岛结构中屏蔽厂房的剪力墙在地震作用下的安全性能问题,对9个1颐5缩尺试件进行了低周往复拟静力试验。通过试验研究了双钢板混凝土组合剪力墙试件的刚度变化、破坏模式和耗能能力等特性,分析了钢板厚度、栓钉间距、竖向荷载以及加劲肋设置等因素对组合剪力墙抗震性能的影响。结果表明：双钢板混凝土组合剪力墙有很好的延性和耗能能力;钢板厚度、竖向荷载和加劲肋的设置都对剪力墙的抗震性能有很大的影响,而栓钉间距对其影响不大。在试验的基础上对部分试件进行了有限元数值分析,通过与试验结果的比较发现两者的结果能够较好吻合。最后,对本试验研究成果和核岛结构双钢板混凝土剪力墙已有研究成果进行了对比分析,并对以后的试验设计提出了改进的方向。     

内置钢板的连梁与剪力墙节点试验

目的 为了研究内置钢板的钢筋混凝土连梁与混凝土剪力墙的组合节点的抗震性能.方法 进行了3个连梁与剪力墙节点试件在竖向低周往复荷载作用下的试验.结果 内置钢板连梁与剪力墙节点比普通钢筋混凝土连梁与剪力墙节点在承载力、变形性能、延性与耗能能力等方面有显著提高;连梁开裂破坏并形成塑性铰后,随着荷载的增大,塑性铰附近的钢板开始进入屈服状态;焊接在钢板上栓钉的布置方式对节点的承载能力和耗能能力有很大影响,对节点的变形能力影响不是很大.结论 内置钢板的钢筋混凝土连梁与混凝土剪力墙的组合节点具有良好的抗震性能,此节点形式具有良好的应用和发展前景.     

钢框架双钢板内填混凝土剪力墙抗剪性能研究

钢框架双钢板内填混凝土组合剪力墙是一种新型的双重抗侧力结构体系。应用ABAQUS有限元软件,对12片钢框架双钢板内填混凝土组合剪力墙进行抗剪性能研究。通过改变混凝土墙板厚度、钢板厚度、混凝土强度、剪跨比等参数分析钢框架和组合剪力墙的剪力分配,并提出双钢板内填混凝土组合剪力墙的抗剪承载力计算公式。结果表明:在峰值点时,剪力墙承担总剪力的70%~90%,说明剪力墙是主要的抗侧力构件;将提出的抗剪承载力计算公式与有限元模拟结果对比,结果吻合得较好,说明所提出的公式合理。     

栓钉连接双钢板-混凝土组合剪力墙抗剪性能数值分析

双钢板-混凝土组合剪力墙结构是一种新型高层建筑抗侧力构件,具有良好的应用价值和发展前景。根据其他学者的试验结果,结合相关文献中连接件的剪切滑移公式,拟合得出抗剪栓钉的剪力-滑移关系,并通过有限元软件ANSYS建立了双钢板-混凝土组合剪力墙的有限元模型。以分析组合剪力墙的剪切性能为目的,采用相关假定简化模型并与已有试验结果对比,验证有限元模型的合理性。采用验证过的有限元模型进一步对双钢板-混凝土组合剪力墙的抗剪性能进行非线性分析,研究抗剪栓钉间距、钢板厚度、混凝土板厚度、混凝土强度等级及组合剪力墙跨高比等主要参数的影响。数值结果表明,钢板、混凝土板厚度以及混凝土强度对双钢板-混凝土组合剪力墙的抗剪承载力的影响最显著,而栓钉间距会影响组合剪力墙的受剪破坏模式。     

方钢管混凝土框架-斜加劲薄钢板剪力墙的抗震性能试验研究

对2个单跨两层1:3比例的方钢管混凝土框架-薄钢板剪力墙试件进行了低周反复荷载试验,研究了斜十字加劲薄钢板剪力墙的抗震性能,并与方钢管混凝土框架-非加劲薄钢板剪力墙进行比较.得到了方钢管混凝土框架-薄钢板剪力墙的荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、特征荷载和位移及抗震性能指标,分析了结构的破坏特征、延性、耗能能力、承载能力及刚度退化等力学性能.结果表明,方钢管混凝土框架-薄钢板剪力墙具有较高的侧向刚度和承载力,良好的延性及耗能性能;斜十字加劲肋的设置提高了薄钢板剪力墙的强度和刚度,有效抑制了钢板墙的面外变形.方钢管混凝土竖向边缘构件保证了薄钢板剪力墙性能的充分发挥.     

高强混凝土—型钢组合剪力墙抗震性能非线性有限元分析

目的在低周反复荷载试验的基础上,对高强混凝土—型钢组合剪力墙的承载力和变形能力进行有限元分析,模拟分析混凝土强度等级、轴压比和配筋率等因素对高强混凝土剪力墙承载力的影响.方法将剪力墙各部件用有限元相关单元模型和本构关系进行模拟,建立合理的有限元模型,并对其进行非线性有限元分析.结果带有钢框架及带有斜向支撑钢框架剪力墙的抗震性能要好于普通的钢筋混凝土剪力墙,有限元分析结果与试验结果吻合较好,有限元分析可以作为低周反复荷载试验的有效补充.结论有限元模型可模拟实际剪力墙的受力性能,混凝土强度等级、轴压比、边柱纵筋配筋率等六个因素对高强混凝土剪力墙的极限荷载影响较大,对于开裂荷载,轴压比对其影响较大,对这些参数进行合理的调整可以提高剪力墙的抗震性能.     

双钢板-混凝土剪力墙轴心受压性能试验研究

双钢板-混凝土剪力墙是由钢板和混凝土通过抗剪连接件连接组成的新型竖向组合构件和抗侧力构件,其作为一种新型结构具有结构强度高、抗震性能好、施工方便快捷等特点。但对于这种新型结构,设计应用多以具体工程具体研究的方式进行,缺少专用的规范标准。为研究双钢板-混凝土剪力墙的轴向受力性能,完成了4片双钢板-混凝土剪力墙的轴心受压试验,分析了剪力墙在轴心荷载作用下的受力性能和破坏形态,探讨了不同距厚比和对拉螺栓数量对钢板局部屈曲、破坏形态以及承载能力的影响规律。试验结果表明,距厚比对墙体的局部屈曲、破坏形态有较大的影响,但对刚度和承载力影响并不十分显著。     

预制剪力墙板水平接缝钢板组合连接方式研究

提出一种新型全装配式剪力墙水平接缝节点采用连接钢板对穿高强螺栓的钢板组合连接方式.为研究该连接方案的可行性及连接件的传力机理,以高强螺栓的间距作为设计参数,考虑竖向拉力的影响,设计了3个预制试件,同时设计1个整体现浇试件作为对比试件;采用有限元软件ABAQUS进行建模,且通过相关试验对其合理性进行验证,并进一步对所设计试件进行系列数值模拟,分析相关参数及不同竖向作用对试件承载力、抗侧刚度退化规律、延性与耗能能力等抗震性能的影响规律,分析节点的传力机理.研究结果表明:试件外在作用竖向拉力对试件抗震性能影响较为明显;水平接缝钢板组合连接的预制装配式剪力墙整体性较好,其抗震性能接近于整体现浇试件;所提出的新型钢板组合连接方案可行,传力路径明确,连接件的强度有足够富余;相对整体现浇试件,新型钢板组合连接的预制装配式试件在达到剪力墙结构大震层间侧移角限值1/120时,刚度下降较多,但其承载力仍未出现明显下降,试件的延性与耗能能力较好.     

方钢管混凝土框架内置开洞薄钢板剪力墙抗震性能试验研究

为研究方钢管混凝土框架内置开洞薄钢板剪力墙的抗震性能,对4个单跨2层1/3比例的方钢管混凝土框架内置薄钢板剪力墙试件进行了低周反复荷载试验,4个试件分别采用中部开洞、单侧开洞、两侧开洞和未开洞钢板剪力墙.研究了开洞形式对方钢管混凝土框架内置薄钢板剪力墙抗震性能的影响,并与方钢管混凝土框架内置未开洞薄钢板剪力墙进行对比.得到了试件的滞回曲线、骨架曲线、各阶段的荷载和位移值及抗震性能指标,分析了结构的破坏特征、延性、耗能能力、承载能力及刚度退化等力学性能.结果表明:4个试件均能够发挥钢板剪力墙的屈曲后强度,滞回性能稳定,延性较好,承载力退化平缓.中部开洞薄钢板剪力墙被加劲肋分隔为宽厚比较小的区格,耗能能力优于其余3个试件.洞口边缘构件端部连接焊缝撕裂影响了单侧开洞和两侧开洞钢板剪力墙性能的充分发挥.钢板剪力墙开洞一定程度上降低了结构承载力和抗侧刚度,但提高了耗能能力.钢板剪力墙洞口边缘构件应具有足够的强度、刚度及连接强度.     

水泥基复合材料双钢板组合剪力墙最佳ECC高度研究

为了研究工程用水泥基增强复合材料（ECC）双钢板-混凝土组合剪力墙的抗震性能,建立3片双钢板-混凝土组合剪力墙和12片不同ECC高度下的ECC双钢板-混凝土组合剪力墙数值模拟模型。通过对比不同剪跨比的ECC双钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能,确定该组合剪力墙的最适ECC高度。结果表明：对比普通双钢板组合剪力墙,ECC双钢板-混凝土组合剪力墙的峰值荷载和屈服荷载均有所提升。ECC的加入大幅提升了整个结构的延性和耗能能力,中高剪跨比时,ECC对刚度退化影响不大。剪跨比为1.0时,ECC最佳高度取36 mm。剪跨比为1.5时,ECC最佳高度取180 mm。剪跨比为2.0时,ECC最佳高度取72 mm,双钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能最好。     

方钢管混凝土框架-斜十字加劲薄钢板剪力墙低周反复荷载试验研究

对三个1/3比例单跨两层方钢管混凝土框架-薄钢板剪力墙进行了低周反复荷载试验,研究了梁柱连接为穿心高强螺栓-端板节点和内隔板式节点对试件性能影响,并将方钢管混凝土框架-斜十字加劲薄钢板剪力墙与方钢管混凝土框架-非加劲薄钢板剪力墙进行对比.得到了试件的破坏形态、滞回曲线、延性、刚度、耗能能力等抗震性能指标,分析了其破坏特征、承载能力及刚度退化等力学性能.结果表明:方钢管混凝土框架-薄钢板剪力墙具有较高的承载力、抗侧刚度和良好的耗能性能.斜加劲肋能有效限制薄钢板剪力墙面外变形,提高结构初始刚度和承载力,有效减轻滞回曲线"捏缩".穿心高强螺栓-端板节点提高了节点域刚度,延缓了柱壁鼓曲.方钢管混凝土竖向边缘构件确保了薄钢板剪力墙性能充分发挥.     

装配式槽钢组合梁中开孔钢板连接件力学性能

为研究新型装配式双拼槽钢-混凝土组合梁中开孔钢板剪力连接件(PSP剪力连接件)的力学性能,设计7组标准试件并开展推出试验,对比分析不同参数PSP剪力连接件的受剪承载力和破坏模式。利用ABAQUS非线性有限元模型对PSP剪力连接件的破坏模式和受力机制进行数值模拟,并与试验结果对比验证计算结果的可靠性。在此基础上,进一步分析开孔钢板厚度、开孔直径、混凝土强度、穿孔钢筋及连接件间距对PSP剪力连接件力学性能的影响。结果表明：除10 mm厚度的PSP剪力连接件外,所有4 mm与6 mm厚度的PSP剪力连接件均发生明显弯曲变形,试件破坏时连接件周围混凝土均出现斜向裂缝;开孔直径和穿孔钢筋对受剪承载力和抗剪刚度影响较小,而增加开孔钢板厚度、混凝土强度能提高剪力连接件受剪承载力和抗剪刚度;对于双排PSP剪力连接件,增大连接件间距能够显著提高单排PSP剪力连接件平均承载力,当间距为250 mm时,单排平均承载力达到单个PSP剪力连接件的91.2%。根据试验及有限元荷载滑移曲线提出装配式双拼槽钢-混凝土组合梁中单个PSP连接件荷载滑移曲线计算公式,为装配式双拼槽钢混组合梁的设计提供参考。     

带可更换阻尼器的竖向波形钢板剪力墙及组合墙抗震性能试验对比研究

为研究一种新型带有可更换阻尼器的波形钢板剪力墙及组合剪力墙的抗震性能,对该波形钢板剪力墙及组合剪力墙试件进行低周往复初次加载及阻尼器更换后二次加载.从试件的抗侧承载力、变形和耗能能力、破坏形态,阻尼器的变化等方面,对波形钢板剪力墙和组合剪力墙进行了相互对比,及各自加载前后的自身对比.分析了新型剪力墙试件变形和耗能能力,承载力退化,刚度退化的情况.研究结果表明:钢板剪力墙与组合剪力墙在初期加载时滞回曲线几乎重合,抗震性能接近.更换阻尼器二次加载时,钢板剪力墙初次屈曲部位在加载过程中发生应力集中,变形持续加剧,引起结构承载力严重劣化.而组合剪力墙因钢板外混凝土的包裹,初次加载中未发生屈曲,更换墙趾耗能构件后剪力墙整体抗震性能有一定提升.     

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。     

波形钢板混凝土组合剪力墙轴压比影响研究

为研究轴压比对波形钢板混凝土组合剪力墙的影响。利用ABAQUS有限元软件对不同轴压比的竖向、水平钢板混凝土组合剪力墙进行非线性分析,以考察轴压比对波形钢板混凝土组合剪力墙的滞回性能、变形能力、抗侧承载力、抗侧刚度以及耗能能力的影响,并对其分析结果进行了试验验证。有限元分析结果表明：当轴压比在0.15~0.45范围内且逐步增大时,竖向波形钢板混凝土组合剪力墙的承载能力和耗能能力随之增强,其延性和变形能力反之减弱,当轴压比超过0.6时,剪力墙的抗震性能表现较差;当轴压比在0.15~0.3范围内且逐步增大时,水平波形钢板混凝土组合剪力墙的承载能力随之增强,其延性和变形能力反之减弱,但对耗能能力影响不显著,当轴压比超过0.45时,剪力墙的抗震性能表现较差,当轴压比超过0.6时,其极限状态下的位移角低于位移角限值要求;轴压比在0.15~0.3范围内,且竖向、水平波形钢板混凝土组合剪力墙的轴压比相同时,前者表现出更好的抗震性能。为了确保有限元分析结果的可靠性,后续对两个剪力墙试件进行了拟静力试验,试验结果表明：有限元分析结果与试验结果吻合度较高,因此有限元分析所得结果,可为后续实际工程提供参考。     

L形截面双钢板组合剪力墙受力性能有限元分析

双钢板组合剪力墙结构因其整体性好、刚度大、抗剪承载力高等优点而广泛应用于高层建筑,国内外学者对其进行了大量研究,研究主要集中在“一”字形和T字形截面形式,对L形截面形式研究较少。本文在已有试验的基础上,分析了L形截面双钢板组合剪力墙结构的受力特点,通过有限元软件ABAQUS对L形截面双钢板组合剪力墙分析建模,与试验结果进行了对比,结果表明有限元模拟与试验结果较吻合;然后通过有限元参数化建模,研究了轴压比、钢板厚度、钢板强度、混凝土强度、端部H型钢尺寸等主要参数对剪力墙滞回性能的影响规律及其特征。研究结果表明,增加钢板厚度及端部H型钢尺寸、提高钢板强度及混凝土强度都会提高L形截面双钢板组合剪力墙承载力。其中钢板厚度及在无翼缘腹板处增设H型钢是影响承载能力的主要因素。最后,对L形截面双钢板组合剪力墙的设计轴压比建议不宜大于0.4。     

开洞双钢板组合剪力墙抗震性能试验

为满足双钢板组合剪力墙在实际工程中的应用需求,完成了2片双钢板组合剪力墙的拟静力试验,研究了不开洞和带开洞的双钢板组合剪力墙在特定轴压比和往复水平荷载作用下的受力特征和抗震性能.研究结果表明:双钢板组合剪力墙能够充分发挥钢板与混凝土材料各自的优点,是一种性能优越的抗侧力构件;开洞虽降低了初始刚度和极限承载力,但提高了变形能力和耗能能力.通过大量数值分析,研究了洞口位置、洞口形状、洞口面积等参数对剪力墙抗震性能的影响,提出开洞组合剪力墙抗剪承载力折减率的简化公式,并对洞口构造要求提出建议.     

内置十字型钢高强混凝土巨型圆柱的抗震性能

为研究含钢率对其抗震性能的影响,对2个大尺寸内置十字型钢高强混凝土圆柱进行低周反复荷载试验.分析破坏特征、滞回曲线、承载力、变形、刚度退化过程及耗能,并采用ABAQUS软件对试件抗震性能进行有限元模拟,分析轴压比、混凝土强度、配筋率、翼缘厚度和加载方向等参数对试件抗震性能的影响.结果表明:2个试件的破坏以弯曲为主,滞回曲线饱满,承载力下降缓慢;提高含钢率,试件承载力增大,刚度退化较慢,抗震性能好.提高轴压比和混凝土强度,峰值位移变小,峰值荷载提高,峰值荷载后,承载力衰减变快,延性较差;提高配筋率和改变加载方向,峰值荷载提高不明显,峰值荷载后,承载力衰减速度相似,对延性影响不大;提高十字型钢翼缘厚度,峰值荷载和延性提高,表现出更好的抗震性能.本文研究可为内置十字型钢高强混凝土圆柱的工程应用提供参考.     

带栓钉钢板与外包混凝土剪力墙共同工作性能研究

为研究带栓钉抗剪键钢板在混凝土剪力墙中的锚固性能,进行了18个配置列阵栓钉抗剪键的内藏钢板混凝土墙板试件在单调连续加载下的推出钢板试验研究.试件设计中考虑了栓钉的直径、长度和数量,混凝土墙体厚度,钢板厚度,墙体分布钢筋配筋率等参数.在试验基础上,分析了钢板与外包混凝土之间的抗剪切极限荷载和滑移、钢板及栓钉应变、试件破坏形态等,研究了此类墙板的受力特点与破坏模式以及栓钉配置方式对墙板协调工作性能的影响.试验研究表明:在栓钉抗剪键面积一定的情况下,采用较小直径栓钉并加密栓钉的列阵布置可明显提高墙体的抗剪切承载力,在一定条件下钢板厚度的变化对承载力影响较小,内藏钢板剪力墙墙板应满足一定的厚度要求,栓钉的栓杆长径比λ应大于等于4.提出了适于内藏钢板混凝土剪力墙体设置列阵栓钉抗剪键的抗剪切承载力简化计算方法.