反复荷载作用下PBPS竖缝抗震性能试验及理论研究

本文对装配式大板结构(PBPS)竖缝在反复荷载作用下的抗震性能进行研究,以便使装配式结构最终成为一种完善的抗震体系。共设计、试验了18榀试件,描述了试件在反复荷载作用下的受力破坏过程,分析了竖缝的抗震性能及受力机理。认为接缝最大受剪承载力随接合筋直径的增大而增大,与接缝宽度成非线性关系,且通过接缝混凝土的斜压杆机制和接合筋的压力摩擦机制表现出来;反复荷载作用下,接缝强度及刚度退化,脆裂后的接缝受剪承载力通过削弱的斜压杆机制和接合筋的销栓作用表现出来,其大小随接缝宽度的增大而增大,随接合筋直径的增大而增大。提出了竖缝受剪承载力计算公式,并对计算值与试验值进行比较,二者吻合较好。     

全装配式混凝土楼盖发卡-盖板混合式板缝节点拉剪复合受力性能研究

为研究全装配式混凝土楼盖发卡-盖板混合式(HP-CPC)板缝连接节点拉剪复合受力性能,对HP-CPC板缝节点在纯剪作用下的受力性能进行试验和拉剪复合荷载作用下的数值模拟分析,对HPCPC板缝节点在不同剪拉比下的承载力、破坏形式和耦合作用机理等进行较为系统的研究。结果表明:在拉剪复合荷载作用下,拉力对HP-CPC板缝节点的抗剪能力具有削弱作用,且拉剪比越大,拉力对节点抗剪承载力削弱越明显;建立了HP-CPC板缝节点拉-剪相关方程,板缝节点抗剪承载力的试验值、理论值与数值分析结果吻合良好。     

装配式大板结构竖向齿槽接缝受剪承载力设计

旨在建立装配式钢筋混凝土(PBP)结构竖向齿槽接缝考虑接缝宽度及接缝配筋率变化的抗剪承载力计算公式和验算公式。以接缝处配筋率和接缝宽度为参数,对18榀试件进行低周反复荷载作用下试验,分析接缝的破坏过程,研究接合筋及接缝宽度对混凝土接缝抗剪强度的影响。认为接合筋、接缝混凝土分别通过压力摩擦机理和斜压杆机理来提供抗剪强度;接缝抗剪强度随接缝处配筋率增大而增大,而与接缝宽度成非线性关系。所提建议公式与试验结果吻合较好,为工程设计提供了借鉴依据。     

带缝空心保温钢筋混凝土剪力墙抗震性能试验研究

通过对钢筋混凝土空心剪力墙进行拟静力试验,对该结构在低周反复荷载作用下受力性能进行试验研究,分析了该剪力墙的破坏特征、承载力、变形性能与耗能能力等.结果表明,设置竖缝可以使剪力墙由剪切型破坏转变为弯剪型破坏;合理设置竖缝,可以较大程度提高剪力墙的抗震能力,同时使结构具有较好的变形性能.     

低周反复荷载下预制装配式竖缝剪力墙抗震性能研究

为研究预制装配式竖缝剪力墙的抗震性能,利用低周反复荷载试验对预制装配式竖缝剪力墙进行了研究,得到试件的滞回曲线。分析了预制装配式竖缝剪力墙的破坏形态、裂缝行为、荷载-位移关系、裂荷载、抗剪承载力以及变形特性的发展规律。综合考察该装配式剪力墙结构的破坏模式和变形能力。试验结果表明:预制装配式竖缝剪力墙在水平地震作用下的破坏模式属于延性破坏,耗能性能较好;竖缝墙由缝间墙受弯破坏终发展成贯通各墙肢竖缝根部的剪切破坏;剪力墙与基础梁间的钢板连接件未发生破坏,能提供有效连接。     

体外预应力节段预制桥梁干接缝键齿剪切性能研究

为了研究体外预应力节段预制桥梁干接缝键齿的抗剪性能,对3组足尺单键齿干接缝试件分别在初始1,1.5,2 MPa的正应力作用下进行了直剪试验。同时应用有限元分析软件ABAQUS对试验进行了仿真,并进一步建模分析键齿尺寸对干接缝键齿强度的影响。试验结果表明,临近键齿根部配置的钢筋能抑制裂缝的发展,进而提高键齿的抗剪承载力,AASHTO公式低估了这种配筋方式下的单键齿干接缝抗剪承载力。随着正应力的增大,单键齿干接缝的极限剪切承载力小幅度提高,其极限剪切竖向相对滑移也增大。有限元分析结果表明,极限剪切荷载模拟值与实测值吻合良好,模拟的键齿裂纹开展情况与试验相吻合。梯形单键齿干接缝的适宜梯形底脚范围是45°~60°,在此范围内其抗剪强度变化不大。     

带竖缝混凝土墙的装配式框架消能子结构抗震性能试验研究

为提高装配式钢筋混凝土框架抗震能力,提出带竖缝混凝土墙的装配式消能减震框架结构体系。通过1个消能子结构试件的低周反复加载试验,考察消能子结构和竖缝混凝土墙设计方法的合理性,分析试件破坏模式、滞回性能、承载力、延性、抗侧刚度及变形特征等。通过有限元分析竖缝混凝土墙的抗震性能,研究带竖缝混凝土墙的装配式框架消能子结构的受力机理。结果表明：罕遇地震作用下,消能子结构中梁柱轻微损伤,梁柱节点及齿槽连接区钢筋基本保持弹性,结构损伤主要集中于竖缝混凝土墙;消能子结构的极限位移角为1/30,位移延性系数为3.25,变形和耗能能力良好;消能子结构弹性抗侧刚度理论值与试验值相对误差为10.4%;竖缝混凝土墙模拟和规范计算得到的极限位移和特征点荷载吻合较好;竖缝混凝土墙对实体墙两端梁截面产生附加阻尼力,缝间墙斜撑作用使其外侧和中间墙肢发生差异性破坏。建议带竖缝混凝土墙的装配式框架消能子结构在多遇和罕遇地震作用下的层间位移角限值分别按1/800和1/100控制;竖缝混凝土墙设计时应考虑斜撑作用,按压弯剪复合受力进行设计,并加强外侧缝间墙墙肢抗剪配筋构造。     

低周反复荷载作用下带竖缝高强混凝土剪力墙承载力研究

通过对4片高强混凝土剪力墙试件(有整体墙和在墙板中开竖缝墙)在竖向力和低周反复水平荷载作用下的试验研究,探讨了开竖缝对墙板水平承载力的影响,并根据带竖缝剪力墙的受力特点和试验结果,建立带竖缝墙的承载力计算模型,导出其实用的设计计算公式,给出了初步的设计建议,为工程设计和进一步研究提供参考。     

冷弯薄壁型钢组合墙体循环荷载下抗剪性能试验研究

为考察冷弯薄壁型钢组合墙体在循环荷载下的抗剪性能,进行10片足尺墙体试件水平低周反复加载试验,得到不同构造墙体的屈服荷载、最大荷载、破坏荷载、耗能系数和延性系数等性能指标。试验结果表明:组合墙体的耗能能力较好;墙体的抗剪承载力主要来源于墙板的蒙皮作用;斜撑对提高单柱墙体抗剪承载力起一定作用,但对双柱墙体的作用很小;当忽略墙体开洞部分的抗剪承载力后,单位长度开洞墙体的抗剪承载力比普通墙体稍高,表明墙体开洞部分承担了一定剪力;双柱墙体比单柱墙体的抗剪承载力显著提高;试验过程中各试件立柱的应变反应普遍较大、横撑次之、斜撑最小;墙板在接缝处相对滑移较大,实际工程中应尽量减少墙板接缝,避免横向通缝。给出墙体的抗剪刚度及承载力设计值供设计使用,并对三层冷弯薄壁型钢房屋振动台试件进行抗震设计评估,结果表明,该房屋满足抗震要求。     

装配式钢筋混凝土构件竖向齿槽接缝强度的研究

至今，国内外对装配式钢筋混凝土构件竖向接缝的抗震性能研究很少。各国规范对其强度计算采用不同的破坏机理且不考虑接缝宽度变化的影响。本文进行了１８榀不同配筋率和接缝宽度的装配式钢筋混凝土试件，在低周反复荷载作用下的试验，研究试件的破坏过程；分析了接合筋“压力－摩擦”抗剪作用及接缝宽度变化对混凝土抗剪强度的影响。根据试验结果，建立了装配式钢筋混凝土构件竖向齿槽接缝考虑接缝宽度变化的抗剪承载力验算公式。建议的公式与试验结果吻合较好，为工程设计提供了可借鉴的依据。     

Seismic behavior of bolted beam-to-column connections for concrete filled steel tube

Concrete-filled steel tubes (CFT) have the advantage of high strength, high stiffness and being constructed quickly. However, because the behavior of the beam-to-column connection for CFT is complicated and its design has not been sufficiently verified, their use has been limited.In this paper, a new design of bolted beam-to-column connections for CFT is proposed. A mechanical model is established in order to derive theoretical equations for calculating the stiffness, the yielding shear strength and the ultimate shear strength of the panel zone. Also, a series of cyclic loading experiments have been conducted. The experimental results and theoretical results are very close, which demonstrates that the bolted connections have superior seismic resistance in stiffness, strength, ductility and energy dissipation mechanisms. From the laboratory studies, even though the story angular drift reaches 7% and the plastic angular displacement reaches 5%, the structure still stands. Those results indicate that the seismic resistance exceeds those specified in Taiwan and the US.     

多层钢框架半刚性端板连接的循环荷载试验研究

为研究多层钢框架半刚性梁柱端板连接的抗震性能,对8个不同构造端板连接足尺试件进行了循环荷载试验研究, 分析了端板厚度、螺栓直径、端板外伸加劲肋、柱腹板加劲肋、平齐式和外伸式等因素对节点承载力、转动刚度、极限转动 能力、耗能能力、延性和极限破坏状态的影响。试验结果表明,半刚性梁柱端板连接具有良好的延性和耗能能力,可以应用 于多层抗震钢框架中。根据试验结果及相关分析,提出了多层抗震钢框架中端板连接的标准构造为:两端外伸,设置柱腹 板加劲肋和三角形端板加劲肋,柱翼缘在端板外伸边缘上下各100mm范围内局部加厚,厚度与端板厚度相同。对提高端 板连接节点的抗震性能提出了宜采用大直径螺栓、中等厚度端板的设计建议。本文还在"强节点,弱构件"抗震设计一般原 则的基础上提出了"强连接,弱板件"的端板连接抗震设计概念。     

组合效应对钢节点抗震性能的影响因素分析

钢—混凝土组合梁当前在钢框架结构中已经得到了广泛的应用,但是地震荷载作用下组合节点的设计方法却一直在完善和发展.基于组合节点的数值分析,着重研究钢框架梁柱节点的抗震性能,进行了有限元分析、模型参数分析,研究了不同变量条件下节点抗震性能与梁强度的平衡关系,并针对混凝土板中的配筋率、混凝土板板厚、钢节点类型等因素进行了分析和讨论.分析结果表明,在进行钢框架梁柱节点的抗震设计时,应该考虑混凝土板的组合效应.     

CCTV新台址主楼外筒“米”形节点滞回性能数值研究

在中央电视台(CCTV)新台址主楼外筒"米"形节点试验研究的基础上,建立了两种试验节点的有限元模型,分析了它们在反复荷载作用下的受力性能与破坏机理,并与试验结果进行了对比分析;数值分析中考察了支撑荷载偏心对节点承载力及滞回性能的影响;提出了考虑层间位移影响的框架-节点计算模型,研究了节点承载力及滞回性能。通过比较框架-节点模型的有限元计算结果与试验模型的试验结果,观察及评估了楼层层间位移对节点承载力及滞回性能的影响,其结论可用于对已有试验进行补充;研究了包含多个节点的双层框架有限元模型,考察了各节点在结构中共同受力时的承载性能及破坏模式,该分析将有助于综合评价结构外筒体系的抗侧承载性能。全面的有限元分析结果作为对节点试验的扩充,同样可以作为CCTV新台址主楼钢结构工程施工图审查及项目实施的依据。     

钢管混凝土柱T形件抗震性能试验及数值模拟

为获悉钢管混凝土柱T形件在地震作用下的破坏机理和力学性能,本文进行6个采用单边螺栓的钢管混凝土柱T形件的受拉循环往复加载试验。试验参数包括柱截面类型、钢材型号、端板形状和端板厚度。详细地分析新型T形件的破坏模式、滞回曲线和骨架曲线等。根据欧洲规范EC3的组件法,提出了钢管混凝土柱T形件的力学理论模型和螺栓刚度模型。利用ABAQUS有限元程序对此类新型T形件进行非线性全过程受力分析,考察了试件的破坏形态,试验结果验证计算模型的准确性。研究表明,热轧钢管混凝土柱T形件具有良好的抗震性能、延性和耗能能力;对于冷弯薄壁钢管混凝土柱T形件采用合理的构造措施和钢管厚度,能有效地提高其抗震性能及延性。     

不同连接方式下新型砌体填充墙框架结构的抗震性能

试验设计了4榀足尺框架结构,其中1榀为空框架,3榀为带新型横孔空心砌块砌体填充墙,带填充墙框架试件分为刚性连接试件和柔性连接试件2种。对各试件在恒定竖向力和水平低周反复荷载作用下的抗震性能进行试验,研究了框架在不同连接形式下的破坏特征、滞回特性、骨架曲线、位移延性、刚度退化、强度退化、耗能能力。结果表明:柔性连接试件抗震性能介于空框架和刚性连接试件之间,框架梁和填充墙采用拉结筋连接试件的抗震性能相对于未设置拉结筋试件有所改善,但提高幅度有限。     

半刚性连接组合梁框架足尺模型模拟地震振动台试验

为了研究半刚性连接组合梁框架在地震作用下动力特性以及破坏模式,为半刚性框架抗震设计及在地震区的使用提供依据,进行了1个足尺半刚性连接组合梁框架结构模型振动台试验研究。通过试验,分析了小震、中震和大震作用下半刚性连接组合梁框架结构的动力特性、位移反应、加速度反应、半刚性组合节点内力反应、结构破坏模式。研究结果表明:半刚性连接组合梁框架具有较好的抗震性能,在罕遇地震作用下(1.20g),整体结构仍然没有明显损坏,结构破坏形式为半刚性组合节点和柱脚处产生较大塑性变形,半刚性连接框架结构完全可以在高抗震设防烈度地区使用。对试验框架建立有限元分析模型,进行结构的非线性动力时程分析,计算结果与试验结果较为接近。     

全装配式RC楼盖板缝节点抗震性能试验研究

为研究新型全预制装配式混凝土楼盖板缝连接节点的抗震性能，设计了5种形式的板缝节点，进行了平面内低周反复荷载下的足尺模型试验，对板缝节点的开裂模式、破坏形态、滞回曲线、位移延性、刚度退化和耗能能力进行了较为系统的研究。结果表明：在5种板缝节点中，发卡式节点、盖板式节点和发卡-盖板混合式节点滞回曲线饱满、延性好，具有较好的抗震性能，是理想的板缝连接节点；上下匹配布置预埋机械连接件的板缝节点平面内受剪承载力可以由叠加法进行简化计算。     

The rigid seismic connection of continuous beams to column

This paper presents a new rigid connection with some specific features for earthquake-resistant steel structures. In common practice, beams are separately placed between two adjacent columns and connected to their flanges. In this new proposed connection, two beams pass next to the column faces without interruption and are connected to the column flanges by vertical plates. Two different details of this connection have been studied experimentally and analytically. In the first detail, two integrated vertical plates which are placed next to the column flanges and welded to the column flanges’ edges and beam flanges were used in order to connect the two channel-section beams to the column. In the second detail, four vertical trapezoidal plates which are welded to the edges of the column flanges and beam flanges were used in order to connect the two I-section beams to the column. Two experimental specimens for each of the two different details were tested under cyclic loading. Experimental results show that all experimented specimens sustained the interstory drift angle greater than 0.08 rad without any significant loss of strength, which is far in excess of the requirements for a beam-to-column connection given by the latest seismic codes. The experimental and analytical results show that moment capacity of these connections is more than bending resistance of connected beams. Therefore, the structural ductility in this structural system is controlled by the flexural behaviour of beam ends; and the total behaviour of connections and also of column might remain reasonably elastic. As a result, the structure might have high ductility and safe seismic behaviour. Parametric studies show that the design relationships of connection plates safely determine the thickness of connection plates for different sizes of beams and columns.