自减震装配式墙板的设计与减震性能分析

将消能减震技术移植入装配式结构部品中,提出自减震装配式墙板,阐明其构造和原理,推导关键的计算理论,在此基础上,采用有限元仿真分析方法分别建立了自减震装配式墙板核心消能件和墙板整体两个批次的分析模型,并进行了水平循环荷载作用下的受力分析,研究了自减震装配式墙板的工作机制、减震性能及关键参数的影响。结果表明:将消能减震技术植入墙板部品,通过简单有效的技术手段实现自减震装配式墙板的概念和原理可行,具有先进性与可实施性;巧妙利用钢棒构造小尺度的钢框架子结构作为消能件,是形成自减震装配式墙板的关键和易行途径之一;钢棒框架消能件通过钢棒框架产生弹塑性弯曲变形起到消能作用,其减震性能与层高和跨度密切相关,随着层高和跨度的减小,钢棒框架消能件的初始刚度、最大出力及耗能量均呈增大趋势;侧向荷载作用下,自减震装配式墙板的侧向变形主要集中在消能件,墙体不破坏;自减震装配式墙板具有明显的双线性恢复力特性,在消能件屈服前,墙板可提供较大的抗侧刚度,有利于正常使用状态下的结构变形控制;消能件屈服后,墙板的侧向刚度迅速降低,滞回曲线呈平行四边形,等效黏滞阻尼系数达43%以上。     

新型预制装配式消能减震混凝土框架节点抗震性能试验研究

为了提高预制装配式混凝土框架结构的抗震性能,提出一种由扇形铅黏弹性阻尼器与预制装配式混凝土框架组合而成的新型预制装配式消能减震混凝土框架结构体系。对体系节点进行了设计,并对普通预制装配式梁柱节点试件和新型预制装配式梁柱消能减震节点试件进行了低周反复加载试验,研究了试件的滞回特性、承载能力、位移延性、强度退化和梁端受力筋应变等抗震性能及其破坏特征。结果表明:新型预制装配式梁柱消能减震节点通过扇形铅黏弹性阻尼器的往复剪切变形参与节点的滞回耗能,具有良好的耗能效果,该新型节点滞回曲线饱满,耗能能力强;节点的承载力和位移延性明显提高;扇形铅黏弹性阻尼器增强预制装配式梁柱节点的抗侧力和抗侧刚度,改变节点受力模式,使塑性铰区从梁端后浇区外移至预制梁与阻尼器连接外侧,实现了"强节点弱构件、强剪弱弯"性能要求。     

装配式密肋复合墙板抗震性能试验研究

密肋复合墙体是一种轻质、高强、节能、抗震性能优异的新型结构墙板。在装配式密肋复合墙板低周反复加载试验的基础上,介绍了密肋复合墙板的破坏形态和裂缝发育,揭示其传力机理及变形规律;并对不同轴压比下密肋复合墙板的承载能力、刚度、变形、延性、耗能等抗震性能进行了对比分析。研究结果表明:填充砌块在加载过程中的破坏,形成耗能机制。密肋柱柱顶出现塑性铰区,发生"强梁弱柱"型破坏。砌块、墙板、外框依次发生破坏,形成有利的剪切型破坏模式。极限荷载之前,密肋复合墙板耗能能力受轴压比大小的影响较小。而极限荷载之后,轴压比0.35的墙板具有更好的耗能能力,极限位移和延性系数也较大,具有更好的变形性能和延性。     

预制减震墙板加固震损框架抗震性能试验研究

本文中提出先对震损框架进行局部修复,再采用预制减震墙板进行加固的预制减震墙板加固震损框架的方法,设计制作震损修复框架(RBF)、预制减震墙板加固震损框架(DWF)以及预制普通墙板加固震损框架(CWF)3榀足尺试件,对其进行拟静力加载试验,对比研究3个试件的滞回性能、承载能力、破坏形态以及延性等抗震性能。结果表明：对震损框架进行局部修复,再采用预制减震墙板对其进行抗震加固可提高震损修复框架的抗侧刚度、承载能力和屈服后的变形能力;预制减震墙板加固震损框架(DWF)滞回曲线稳定、饱满,其承载力衰减缓慢,具有良好的持续抵抗外荷载的能力,不改变震损修复框架结构的受力和破坏特征,其变形能力满足GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》罕遇地震作用下1/50层间位移角的要求,具有良好的抗倒塌能力;预制减震墙板单元与框架间的拉结筋构造措施提高了结构的整体性,保证了预制减震墙板既定的摩擦滑移耗能机制的有效实现。     

屈曲约束支撑装配式混凝土框架结构抗震性能试验研究

消能减震技术能有效地提高装配式混凝土结构的整体抗震性能,改善其破坏模式。然而,目前对屈曲约束支撑装配式混凝土框架结构尚缺乏试验研究。为了获悉屈曲约束支撑装配式混凝土框架的抗震性能和破坏机理,文章进行3榀屈曲约束支撑装配式混凝土框架和1榀现浇混凝土框架的低周反复荷载试验。研究了地震作用下采用整体式和暗牛腿式预制混凝土梁柱节点的屈曲约束支撑装配式混凝土框架抗震性能,观察和记录试验现象和破坏特征,对各试件的滞回曲线、刚度退化、耗能能力、骨架曲线和延性系数等进行对比分析。试验结果表明：屈曲约束支撑装配式混凝土框架具有良好的耗能能力和延性,能量耗散系数E=1.464?1.759,延性系数?=3.02~3.61,屈曲约束支撑可以有效地提高装配式混凝土框架的抗震性能,改善其失效模式;研发的支撑与梁柱连接节点的连接构造可以有效地实现屈曲约束支撑与装配式混凝土框架在地震作用下的协同受力。文中研究成果将为屈曲约束支撑在多高层装配式混凝土结构中的设计和应用提供科学依据。     

含减震外挂墙板装配式混凝土剪力墙结构抗震性能研究

U形钢板消能器是一种能适应大位移的弯曲屈服型消能器。通过两个U形钢板消能器的拟静力试验,验证消能器具有良好稳定的耗能能力和变形能力。在此基础上,为研究减震外挂墙板对主体结构抗震性能的影响,设计并制作了一榀足尺含减震外挂墙板装配式混凝土剪力墙试件。试件中外挂墙板采用预制混凝土夹芯保温板,墙板顶部与连梁采用双排钢筋线连接(避开梁端塑性铰区),墙板底部设置U形钢板消能器并通过螺栓与基础相连。对其进行了拟静力试验研究,结果表明:U形钢板消能器在较小位移时率先屈服,此后墙肢根部和连梁端部相继出现塑性铰,最后梁端和剪力墙墙肢根部塑性铰区混凝土压碎,能够形成梁铰屈服机制; U形钢板消能器变形较为理想,符合预期的履带式滚动变形;试件滞回环较为饱满,具有良好的耗能能力和变形能力。     

含减震外挂墙板PC联肢剪力墙结构数值模拟分析方法研究

在预制混凝土夹心保温外挂墙板与主体结构间设置U型钢板消能器形成的减震外挂墙板,在地震作用下可利用外挂墙板与主体结构间的相对滑移变形耗散地震能量,从而达到减小主体结构损伤的目的.在对含减震外挂墙板装配式混凝土联肢剪力墙进行拟静力试验研究的基础上,对其数值模拟分析方法进行了研究.提出了两种分别适用于构件层次和结构层次的精细和简化有限元模型的建模方法.采用两种模型对试验试件的受力性能进行了数值模拟分析,并与试验结果进行了对比.结果 表明,两种模型均有较高的计算精度,能够较好地反映结构的受力情况.     

线支承式预制外挂墙板抗震性能试验研究

线支承式连接是预制外挂墙板和主体结构之间采用的一种新型连接形式。为了考查采用此种连接形式时主体结构、预制外挂墙板、连接三者在地震作用下的工作性能,制作6个试件,并对试件进行了往复水平力加载试验。试验研究结果表明:1)预制外挂墙板对主体结构的破坏模式没有明显影响;2)预制外挂墙板对主体结构的承载力、刚度和延性基本没有影响,预制外挂墙板对主体结构承载力的影响在1%左右,对刚度和延性的影响在10%左右;3)整个试验过程中,预制外挂墙板、预制外挂墙板和主体结构之间的连接未见开裂和破坏。线支承式连接在主体结构大变形时工作性能良好。     

装配式预制墙体构造与设计方法研究

目前采用不同材料及构造工艺的装配式预制墙板层出不穷,然而相较于传统砌筑墙,具有更高强度与刚度的预制墙板对主体结构的受力影响,特别是地震作用下二者相互作用的影响,截至目前仍未定论。针对目前常用装配式预制墙板与主体结构的连接构造,结合既有墙板承载力及墙板与主体结构相互作用影响的研究,探讨了装配式预制墙板的设计方法。结果表明,装配式预制墙板的设计模式主要可归纳为:①完全避免墙板与主体结构相互作用;②完全考虑墙板参与结构抗震的贡献;③只考虑罕遇地震作用下墙板对结构的抗侧力贡献。设计模式①需采用较宽的拼缝,故易导致诸如防水嵌缝、建筑饰面的处理难以施工;设计模式②采用锚固构造使墙体与主体结构紧密连接,因而在中震下即令防水嵌缝破坏且维修不便;设计模式③在墙板与主体结构间采用柔性连接,一方面可满足中震以下工况中墙板与结构的协同变形,另一方面若设计参数选取得当在大震下墙板将以对角斜撑的受力模式增加结构整体的侧向刚度及抗震耗能性能,满足我国抗震规范的三水准设防要求,是推荐的设计方案。     

装配式斜支撑节点钢框架消能减震设计

新型工业化装配式斜支撑节点钢框架由桁架梁、立柱、斜撑等构件组成,斜撑改变了结构的传力途径,使得结构刚度提高,但延性降低。为提高地震作用下结构延性,采用粘滞阻尼器对结构进行消能减震设计,运用SAP2000软件对非减震结构和减震结构进行罕遇地震下的非线性时程分析,对比分析不同阻尼器布置方案的减震效果,对结构整体抗震性能进行评价。分析结果表明:在罕遇地震作用下,粘滞阻尼器表现出良好的耗能性能,减震结构拥有更大的弹塑性变形和强度储备。在结构中从底层开始连续布置1/2楼层阻尼器即可达到所有楼层均布置阻尼器时的减震效果。     

不同连接方式预制复合墙板填充墙对框架抗震性能的影响

为研究不同连接方式的预制复合墙板填充墙对钢筋混凝土(RC)框架抗震性能的影响,进行了1榀RC纯框架、1榀普通砌块填充墙RC框架及3榀连接方式不同的复合墙板填充墙RC框架的低周反复加载试验,复合墙板填充墙与框架之间的连接方式分为刚性连接、半柔性连接和柔性连接3种。通过试验分析不同连接方式的墙板填充墙对框架承载力、刚度、延性、耗能能力等的影响。试验结果表明：刚性连接复合墙板填充墙能使RC框架的抗侧刚度、水平承载力大幅提高,同时延性变差;柔性连接和半柔性连接的复合墙板填充墙RC框架的抗侧刚度、水平承载力高于砌块填充墙RC框架的,延性好于砌块填充墙RC框架;加载过程中,半柔性连接的复合墙板填充墙RC框架墙板和框架依次破坏,表现出良好的耗能能力。建议工程应用中复合墙板填充墙与框架之间采用柔性连接或半柔性连接构造方式。     

装配式钢管混凝土组合框架的抗震性能试验研究

圆形或方形钢管混凝土柱与钢梁通过单边高强螺栓和适宜端板连接组成框架,通过钢筋桁架混凝土组合楼板形成了新型装配式组合框架。为了解装配式钢管混凝土组合框架在地震作用下的抗震性能和受力机理,进行了2榀两层单跨钢管混凝土柱与钢-混凝土组合梁通过单边高强度螺栓和平齐或外伸端板连接形成的组合框架的水平低周反复荷载试验,研究了柱截面形式和端板连接类型对组合框架破坏形式和抗震性能的影响。详细地观察了此类组合框架在水平低周反复荷载作用下的受力全过程和楼板裂缝发展规律,得到了此类结构的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化规律、延性、耗能能力等抗震性能指标。试验结果表明,单边螺栓端板连接装配式钢管混凝土组合框架结构具有良好的滞回性能和耗能能力,延性系数μ为2.13~4.28,能量耗散系数E为0.652~0.90。在柱截面含钢率相同条件下,圆钢管混凝土组合框架的承载力小于方钢管混凝土组合框架,其延性、耗能性能优于方钢管混凝土组合框架。研究成果将为我国装配式钢管混凝土组合框架设计理论与应用提供科学依据。     

单层单跨型钢外框柱密肋复合墙体结构试验研究

通过对1/2缩尺比例的单层单跨钢骨外框柱及普通两块密肋复合墙体的低周反复加载试验,对比研究了型钢外框柱密肋复合墙体的破坏形态及承载能力、变形、延性、耗能等抗震性能.研究结果表明,两者的破坏形态基本一致,但型钢外框柱复合墙体的承载力、延性及耗能能力都明显好于普通复合墙体,说明边框柱中加入型钢后,该结构体系的抗震性能得到很大提高.     

地震作用下刚接全边界整体预制楼板现浇梁节点受力性能试验研究

为了研究刚接全边界整体预制楼板现浇梁节点在地震作用下的受力性能,对两个普通整体现浇节点试件和两个刚接全边界整体预制楼板现浇梁节点试件进行了试验研究,对试件的试验现象、变形、应变和耗能能力进行了分析和对比,探讨了刚接全边界整体预制楼板现浇梁节点的破坏形态、滞回性能、延性等受力性能。试验结果表明:预制梁板节点试件的位移、延性系数和受力性能与现浇梁板节点试件相近,两者的累积耗能在各个阶段基本吻合,由此可得刚接全边界整体预制楼板现浇梁节点试件具有良好的延性性能和耗能能力,在地震作用下的受力性能良好。     

微型钢管桩桩-土复合抗滑结构耗能特性研究

为了研究微型钢管桩桩-土复合抗滑结构(以下简称桩土复合结构)在地震作用下的耗能特性,设计一种直剪式复合结构的拟静力加载试验装置,并对3个相同桩间距不同桩径的桩土复合结构模型进行了低周往复加载试验。从承载力、滞回性能、刚度退化、延性性能和耗能能力等方面对模型试验结果进行对比。结果表明,桩间距约为桩径10倍时复合结构具有更好的耗能能力,桩间距与桩径比小于5.9时复合结构的耗能能力明显下降;桩间距与桩径比大于7.4的复合结构在承载力、滞回性能、耗能能力方面比较接近,滞回曲线更加饱满;桩间距与桩径比小于5.9的复合结构滞回曲线有明显捏缩,其承载力、滞回性能及耗能能力也均有明显下降。     

模块化装配式钢框架抗震性能研究

针对国内外工业化装配式高层钢结构体系的研究不足,为多高层装配式钢框架结构体系的研发与设计提供依据,利用有限元软件ANSYS 14.0对取自装配式实际工程中的单榀两层单跨钢框架进行静力及拟静力分析;研究框架在低周反复荷载作用下的耗能能力及延性性能,分析框架的承载能力及破坏机理。研究表明:装配式钢框架具有良好的变形性能,地震作用下,桁架梁端部弦杆形成塑性铰以消耗能量,装配式钢框架滞回曲线饱满表现出较好的塑性变形能力及耗能性能。     

耗能梁段腹板厚度对高强钢组合Y型偏心支撑框架受力性能的影响研究

为了研究耗能梁段腹板厚度对高强钢组合单层单跨Y型偏心支撑框架的受力性能,采用有限元软件ABAQUS分别对5个不同耗能梁段腹板厚度的高强钢组合单层单跨Y型偏心支撑框架模型进行了分析。结果表明:这种结构形式具有良好的耗能性能,耗能梁段能够充分发挥耗能的作用;耗能梁段腹板厚度对其强度、刚度和耗能性能均有较大影响,耗能梁段腹板厚度设计合理时,可满足结构在小震或中震作用下的承载力和变形要求,在大震下有良好的变形能力和耗散地震能量的能力。     

新型预制复合墙板农居结构热工性能试验研究

为研究四川大学预制住宅课题组提出的新型预制复合墙板住宅体系下的农村住宅围护结构的保温隔热性能,通过模型试验方法对新型预制复合墙板农居结构的热工性能进行了测试分析研究;并将其传热系数的试验结果与理论计算值进行了对比分析。研究结果表明:采用200 mm厚的新型预制复合墙板能够使农村住宅满足夏热冬冷地区农村居住建筑的节能标准和要求;增加混凝土层或保温层厚度可进一步提高热惰性指标和降低传热系数,从而使新型预制复合墙板达到更好的保温隔热效果。     

C100高强混凝土框架-核心筒消能减震结构抗震性能研究

我国现行建筑抗震设计规范中要求结构（构件）在满足承载力的同时,需具备足够的变形能力,但是由于高强材料在延性上的不足,高强混凝土结构构件可能无法同时满足以上要求。为充分发挥高强混凝土竖向构件承载力,基于设置消能减震装置集中耗能降低结构地震响应的方法,对7度设防区C100高强混凝土框架-核心筒消能减震结构抗震性能进行研究。结果表明：在罕遇地震作用下,C100高强混凝土框架-核心筒结构竖向构件基本保持在弹性工作状态,消能减震技术可有效降低地震作用,保证结构的抗震安全;通过不同消能减震方案对比分析得到,在加强层以及结构剪切变形较明显的楼层布置合理数量的黏滞阻尼器减震效果最好。