密肋复合墙板支撑框架结构自振周期计算方法

密肋复合墙板支撑框架结构是由框架与其内部嵌入的密肋复合墙板组成的一种双重抗震结构,框架内部嵌入复合墙板所组成的受力构件,其变形特征不同于普通框架和剪力墙,由此导致结构的自振周期计算方法不能直接按照一般框架-剪力墙结构进行计算。本文以Timoshenko双变量梁理论及协同工作模型为基础,建立了复合墙板支撑框架结构的频率方程,结合边界条件导出了结构的自振周期计算公式,并给出了基本自振周期的近似计算方法。算例分析表明：复合墙板支撑框架结构自振周期受复合板抗剪刚度影响较大,且影响随着振型的增加而增大,高振型时复合墙板剪切变形的影响不可忽略;采用似计算方法计算基本自振周期的误差不大,可以满足工程计算精度要求。     

复合墙板与钢框架的连接节点抗震试验研究

带复合墙板钢框架结构体系在钢结构住宅中得到了广泛的应用,墙板与钢框架的连接节点对这种结构体系抗震性能有重要的影响。为研究连接节点的受力机理及破坏模式,对五榀带复合墙板钢框架结构试件进行水平反复荷载作用下的试验研究,系统对比连接节点骨架曲线与整体结构骨架曲线,分析墙板、节点预埋件、钢丝、混凝土的应力-应变曲线。试验结果表明:该节点有良好的承载力并能实现墙板与钢框架安全有效的连接,预埋件保证了钢框架与墙板之间的协同作用,斜向交叉钢板的设置提高了整体框架以及节点的极限承载力,改善了墙板与钢框架的协同作用。     

带节能复合墙板钢框架低周反复荷载试验研究

为了研究带节能复合墙板钢框架结构的滞回性能,设计了8 榀单层单跨试件并进行了低周反复荷载试验.考虑了影响结构滞回性能的6 个主要因素:墙板厚度、墙板类型、墙板位置、钢框架柱的强弱轴方向、钢框架的节点形式以及墙板与钢框架的连接方法.根据试验现象和由试验数据获得的滞回曲线、骨架曲线、强度退化曲线、刚度退化曲线、延性系数、等效粘滞阻尼系数等,综合评价了结构的抗震性能.试验结果表明:墙板的破坏主要集中在与钢框架连接的预埋件处,但整体性优于传统墙体;连接件的可靠是确保墙板与钢框架协同工作的重要前提;增加墙板的厚度、加强墙板与钢框架之间的连接,均可改善结构的抗震性能.最后,通过计算延性系数和耗能能力,该文给出了该结构体系在进行抗震设计时相关数据的建议取值.     

密肋复合墙板变形与刚度分析

本文在密肋复合墙板试验研究的基础上,对墙板的变形与刚度特性进行理论分析,建立相应的力学计算模型,并采用刚度等效原则提出墙板刚度的实用计算方法,可供工程设计使用。     

一个限制高层建筑层间变形的新参数—广义剪切变形

国内外规范无以限制层间位移角的方式来控制高层建筑铁结构与非结构件出现影响正常使用的裂缝与损坏,而最常见的弯剪开明结构中层位移与结构及非结构构件受力状态的相关性较差。本文提出一个限制高层建筑层间的新参数－广义剪切变形,证明了其与剪力墙、柱、梁及填充墙等结构构件受力状态有限好的相关性,导出了认识论剪切变形的计算方法及其与层间位移角和关系,并对竖向构件、框架区格与连梁的广义剪切变形限值分别进行与讨论。算     

新型装配式金属消能减震复合墙板抗震性能试验研究

为了研究新型预制装配式金属消能减震复合墙板的抗震性能,分别对新型预制装配式复合墙板以及传统夹心墙板进行了低周反复加载试验,对比研究了试件的破坏模式、滞回耗能性能、承载力与刚度、位移延性等变化。研究表明:新型预制金属消能减震复合墙板滞回曲线呈现"平行四边形",相对于传统复合墙板较为饱满,具有良好的抗震性能;相比于传统夹心复合墙板主要在墙板中部出现X形剪切裂缝,新型预制装配式金属消能复合墙板裂缝主要在墙板角部出现,具有良好的整体性能;新型预制装配式金属消能减震复合墙板具有较小的侧向刚度、较好的位移延性,能够降低围护墙板附加刚度约束效应;新型预制装配式金属消能减震墙板能够达到"小震下处于弹性,大震下屈服耗能"抗震设计目标。     

钢筋混凝土剪力墙变形能力计算方法研究

为了确定钢筋混凝土剪力墙的变形指标,在考虑剪力墙构件高宽比、配箍特征值、轴压比和非线性剪切变形等影响剪力墙构件变形的因素之后,该文提出了一种剪力墙变形能力计算模型。该模型由受拉区、受压区及刚性域组成,称之为拉-压刚域模型。将该计算模型用于两组共12片剪力墙构件的变形指标计算,并将计算值与试验值进行了对比分析。结果表明,剪力墙构件顶点极限位移、极限转角、极限曲率以及顶点开裂位移、屈服位移和位移延性系数的理论值均与试验值吻合较好。对比结果验证了该文计算模型的有效性。     

损伤可控的含减震外挂墙板RC框架结构抗震性能分析

预制混凝土外挂墙板作为一种高性能外围护构件在装配式建筑中得到广泛应用。为利用外挂墙板与主体结构之间的相对变形,提出在外挂墙板上部和下部分别采用钢筋线连接和U型耗能器（USD）的连接方式,形成含减震外挂墙板RC框架（F-USD）结构;进一步,在结构中加入摇摆墙,形成损伤可控的F-USD结构（F-USDRW）。基于校准的数值模型,进行了动力时程分析,对比了外挂墙板RC框架、F-USD和F-USDRW罕遇地震下USD耗能和结构响应。结果表明:提出的含USD外挂墙板可以实现减震目标;在F-USD中,各层USD耗能分布不均匀,某些楼层USD甚至不屈服;在F-USDRW中,摇摆墙可以有效地控制结构层间剪力和位移分布,各层USD均能够进入塑性阶段,提高了耗能的效率和能力,更有效地降低了结构位移响应和残余变形。     

一体化内嵌墙板与梁柔性连接钢框架结构抗震性能研究EI北大核心CSCD

一体化内嵌墙板用于钢框架结构可进一步提高装配率,为了提高一体化内嵌墙板的安装效率并减少其对主体结构抗震性能的影响,提出了一种“上挂下坐”式柔性连接方法。为了验证该柔性连接的可靠性并探明采用该方法连接的一体化内嵌墙板对钢框架结构抗震性能的影响,通过低周反复荷载试验和有限元分析研究了多种工况下单榀及空间钢框架结构的受力性能。结果表明:“上挂下坐”式柔性连接可靠,“上挂”区未见明显损伤;墙板与框架柱之间填充轻质泡沫材料,利于耗能且能降低框架结构损伤;采用“上挂下坐”式柔性连接的一体化内嵌墙板对钢框架结构抗震性能的影响分为三个阶段,其中小震下不参与主体结构抗侧,当层间位移角大于1/174时,其对刚度的贡献逐渐显现且存在随机波动性;大震下一体化内嵌墙板可等效为“只受压不受拉”的斜压杆单支撑模型,考虑内嵌墙板作用后基底剪力、塑性铰数量、层间位移角均显著增大或增多,其刚度的随机性对层间位移角和塑性铰存在影响、对基底剪力基本无影响。研究成果可为采用柔性连接的一体化内嵌墙板用于钢框架结构提供参考依据。     

钢框架-嵌挂结合型密肋复合墙板整体性能研究

该文提出一种新型的嵌挂结合型密肋复合墙,不仅可以避免钢框架的外露腐蚀,同时外挂苯板可以起到保温隔热作用。钢框架与密肋复合墙体的受力和变形性能差别明显,在荷载作用下两者的受力变形模式和单独的构件受力时存在的差异需要通过二者的协同受力分析。因此该文建立钢框架-密肋复合墙协同体系的有限元模型,分析在不同墙体高宽比、不同开洞形式和不同框格数目下的结构整体受力性能,并通过滞回曲线、骨架曲线、耗散能量以及等效粘滞阻尼系数的分析,研究了墙体对整体结构性能的影响。     

Damage monitoring of reinforced concrete frames under seismic loading using cement-based piezoelectric sensor

Damage process monitoring of concrete structures using acoustic emission (AE) technology has been drawn more and more attention due to its powerful capability. In this paper, a brand new cement-based piezoelectric composite sensor was introduced with improved performance, particularly concerning its AE signals detection capacity in the high frequency domain. Such sensors were embedded into the foundation of reinforced concrete (RC) frames during construction, and appointed to monitor concrete damage due to shake table excitation. A standard ground motion record of 1999 Taiwan earthquake with 840 gal and 1300 gal peak ground accelerations were employed in the tests as the excitation inputs. The signals detected by the sensors were stored and analyzed by commercial available data acquisition devices. Advanced stochastic signal analysis methods were adopted to effectively interpret the frequency domain components and identify the useful information representing the damage processes of the RC frames. The results were compared with the eye observations of structural damage and corresponding cyclic loading tests results. It is shown that the health monitoring method using cement-based piezoelectric composite sensors and advanced stochastic signal analysis are capable of detecting and evaluating the damage process of RC frames due to seismic loading. An effective damage indicator of the RC frames is possible to be evaluated from extracted AE information.     

考虑梁柱节点模型的钢筋混凝土框架地震易损性研究

钢筋混凝土框架结构的梁柱节点对结构抗震力学性能具有显著的影响。基于刚性节点假定和宏观柔性模型的节点模拟方式,一直缺乏有关其适用范围的研究。地震易损性分析方法的引入,能够从概率意义上定量地刻画这两种节点模型对钢筋混凝土框架结构抗震力学性能的影响,获得的结论可望为钢筋混凝土框架结构梁柱节点的处理提供理论的依据与支撑。因此,该文基于OpenSees平台,考虑地震动输入的随机性,通过采用双频率段控制选波方法,并采用增量动力分析理论,定义4个不同的抗震性能水准,对三榀不同层数的钢筋混凝土框架结构分别采用刚性节点假定和宏观柔性模型进行了地震易损性研究。获得的结论表明:基于我国抗震规范设计的钢筋混凝土框架结构,在多遇地震作用下,采用刚性节点假定对结构进行抗震性能评估是合理的,否则需要考虑梁柱节点变形对整个框架结构抗震性能的影响。     

The effect of flexibility in ground storey of concrete walls and infilled frames on their seismic response

By using a previously developed numerical model of the authors for both static and dynamic analysis of plane reinforced concrete and masonry structures that can simulate their main nonlinear effects, the influence of flexibility in ground storey of concrete walls and infilled reinforced concrete frames on their behavior under earthquakes has been researched. Single three‐storey reinforced concrete walls and single three‐storey reinforced concrete frames were analyzed, each for the case of the equal rigidity through all floors and for the case with flexible ground storey. Frames with strong and weak infilled masonry were considered. Five different earthquakes were applied, that cause high structural nonlinearity. It is assumed that foundations are supported by a rigid base, with the possibility of lifting. Typical displacements, inertial forces, stresses and damage zones of the analyzed structures are presented. Finally, main conclusions and recommendations for practical application are given.     

型钢混凝土异形柱框架地震损伤分析

为实现对型钢混凝土异形柱框架的地震损伤分析,采用加权系数法建立了能够反映构件损伤、楼层损伤和整体框架损伤三者迁移演化的地震损伤模型,并对两榀型钢混凝土异形柱框架进行了地震损伤试验及有限元模拟,获得了梁的弯矩-转角滞回曲线和柱的水平荷载-位移滞回曲线,进而对试件的地震损伤指数进行了计算分析。结果表明,构件、楼层和整体框架的损伤指数变化规律与试件的破坏发展历程较为吻合,说明所建立的型钢混凝土异形柱框架地震损伤模型是合理的。基于试件的破坏状态及地震损伤分析结果,提出了型钢混凝土异形柱框架对应5个性能水平的损伤指数范围,为该类结构的震后损伤评估提供了依据。     

框架结构群体震害易损性快速评估研究

钢筋混凝土框架结构作为城镇中使用最广泛的建筑之一,在汶川地震中不同使用用途框架表现的抗震能力差异较大,因此建议在地震震害评估中,应将结构按结构型式和使用用途进行分类。在此分类基础上,研究出一种简便实用的地震群体易损性分析方法,不需要了解结构详细力学参数,影响结构抗震能力的主要因素参数从房屋普查资料中即可获得,将模糊相似理论引入到群体易损性分析中,并与能力谱方法相结合应用于框架结构中,可在震后第一时间快速评估出不同使用用途的框架群体的震害情况,分析结果满足精度要求。最后,以某地区工业类框架结构为例,得到了该类框架结构的易损性矩阵,验证了方法的实用性和准确性。     

强震作用下附设粘滞阻尼器RC框架结构的 耗能机制与抗倒塌性能研究

大量震害调查结果表明强震作用下普通RC框架结构很难避免出现薄弱层的累积耗能集中,以致结构倒塌。作为一种已推广应用的耗能装置,粘滞流体阻尼器可在不改变原有结构体系刚度分布的前提下有效耗散地震输入能量,提高结构抗倒塌性能。根据中国现行抗震规范设计了三组不同高度的RC框架结构,并分别进行了附设粘滞阻尼器的消能减震设计。采用弹塑性时程分析方法对各结构进行了地震响应计算,对比了减震前后结构的累积滞回耗能分布模式和耗能机制,并且采用基于IDA的结构抗倒塌易损性分析方法,定量评价了各结构的抗地震倒塌能力和抗倒塌安全储备。结果表明,附设粘滞阻尼器可显著改善RC框架结构的耗能机制,降低主结构构件的损伤程度,有效提高结构的抗倒塌性能。     

Structural behavior of reinforced concrete frame-wall components

Reinforced concrete building with shearwalls are very efficient to resist earthquake disturbances. In general, reinforced concrete frames are governed by flexure and shearwalls are governed by shear. If a structure includes both frames and shearwalls, the complicated interaction of these two components will exist. This paper describes experiments on frames and frame-wall structures, and the experimental results are used to check the analytical models. The tests include four frames and two frame-wall structures. The effects of concrete com-pressive strength, section size and wall on the frames are investigated. For frames, the horizontal force-displacement relationship predicted by the trilinear theory is in good agreement with the test data. However, for frame-wall structures, both the softening truss model and the IDARC program give deviations from the test values in the horizontal force-displacement relationship.     

柱增强系数取值对钢筋混凝土抗震框架塑性铰机构的控制效果

以我国《混凝土结构设计规范》规定的8 度区二级抗震等级平面框架为例,采用大小不同的柱弯矩增强系数进行框架设计,利用杆系非弹性动力反应分析程序PL-AFJD 对这些框架进行多波输入下的地震反应分析,识别柱弯矩增强系数取值对框架在强震下形成的塑性铰机构的控制效果,并分析达到不同控制效果的主要原因。研究结果对我国结构设计规范优化柱弯矩增强系数取值有一定参考价值。     

自密实高强混凝土框架结构的抗震性能试验研究

为了保证自密实高强混凝土框架结构在抗震地区应用的安全性,采用 MTS 伺服加载系统进行了二榀单层单跨框架在拟静力荷载作用下的抗震性能试验研究。在混凝土强度相近、配筋与构件尺寸一样的情况下,对比分析自密实高强混凝土框架与普通高强混凝土框架的抗震性能。在试验中观测了自密实混凝土和普通混凝土框架的裂缝开展情况、破坏过程、结构的荷载—位移滞回曲线、钢筋与混凝土应变等,对自密实混凝土框架结构抗震性能的分析研究可为自密实混凝土框架结构的工程应用提供设计参考。     

两种组合钢框架火灾变形性能的试验研究

利用自行研制的火灾加温试验炉及相关测试装置,对2种不同连接方式共4榀组合钢框架在不同的火灾工况下的火灾变形性能进行了试验研究,火灾工况包括:梁、板、柱同时受火而节点不受火和梁、板受火而柱、节点不受火2种。试验中量测了炉温,H型钢梁、柱及钢筋混凝土楼板中的温度分布,结果表明:裸钢的温度相差很小,而埋入混凝土中的钢的升温曲线与裸钢的有较大差异;混凝土的升温曲线则与钢的升温曲线差别较大,加温初期不久由于混凝土凝结水等的原因致使温升曲线存在有一平缓阶段,且随着距受火面距离增大混凝土的温升曲线有明显的滞后现象,当炉温和裸钢的温度开始下降时,混凝土的温度却仍在升高。该文对框架的变形和组合梁变形进行了分析,经比对2种连接方式组合钢框架的火灾行为后,给出了工程应用建议。