高强钢筋对框架结构抗震破坏机制和性能控制的研究

本文针对钢筋混凝土框架结构，在柱中配置高强钢筋作为纵筋，以实现对结构抗震破坏机制和性能的控制，并利用其弹性恢复特性，减小结构震后的残余变形。论文采用弹塑性时程分析方法，通过普通配筋和高强配筋的两个3层框架结构的地震响应分析，研究了高强钢筋对框架结构抗震破坏机制和性能控制的效果，及其地震响应和震后残余变形。研究结果表明，采用高强钢筋配筋后，不仅提高了框架结构整体抗震承载力。而且完全避免了出现柱铰屈服机制，并且地震后结构具有很小的残余变形，结构的损伤仅发生于框架梁端，有利于震后的加固修复。     

配有高强钢筋高强混凝土结构拟动力试验

为研究配有高强钢筋高强混凝土框架结构的耗能性能与抗震能力,对2层2榀1/2比例的模型结构进行了拟动力和拟静力试验,试验采用了经调幅的三种具有不同峰值加速度的地震波进行加载,共11种工况。分析了高强钢筋高强混凝土框架结构在地震作用下的滞回反应和耗能能力,探讨了结构在地震作用下的破坏机理、滞回特性及薄弱环节或部位。试验结果表明,此类结构具有较好的变形和耗能能力,抗震性能较好,所提出的方法能够用于地震区高强混凝土框架结构体系之中。     

高强混凝土的应用及质量控制

民用建筑一般都是钢筋混凝土结构，框架结构多用于高层住宅或大型厂房，本文结合作者多年的工作经验，简单的介绍了高强混凝土在建筑工程中的应用及施工质量控制。     

高强配筋剪力墙框剪结构的地震行为研究

通过对于清华大学的分层壳墙之混凝土纤维模型程序和剪力墙结构非线性分析,对于高强配筋和普通配筋两个钢筋混凝土框剪力墙结构的静力推覆分析和三中实际地震作用动力分析,研究钢筋框架结构抗震性控制效果研究,可以很好对于剪力墙采用高强度钢筋配筋分析,剪力墙和框架刚度退化规律分析,很好提高剪力墙屈服强度分析,有效提高极限变形能力,提高整个结构安全储备能力,对于整体结构抗震有很强效果。     

基于OpenSees的高强钢筋混凝土柱抗震性能数值模拟

基于OpenSees平台,采用梁柱纤维单元建立了钢筋混凝土单柱的纤维模型,对循环荷载下的配置HRB500纵筋和箍筋的混凝土单柱非线性滞回反应进行了数值模拟。通过对模拟结果和试验结果的对比分析,验证了OpenSees平台对于配置高强钢筋混凝土柱的抗震性能模拟的可行性和精确性。     

L形截面钢纤维高强钢筋混凝土柱及复合柱偏心加载试验

研究钢纤维对L形截面高强钢筋混凝土柱和混凝土复合柱的性能的影响。对16根L形截面钢纤维柱进行试验研究。主要参数为混凝土抗压强度、荷载偏心率、长细比影响以及钢纤维含量。对L形截面钢筋混凝土柱的试验结果进行了讨论。此外,基于材料的非线性特性对试样进行了分析。采用ACI318规范中的弯矩放大法对长细比影响加以考虑。结果表明:高强混凝土中加入钢纤维能够增强L形截面钢筋混凝土柱和复合柱的结构特性,有利于抵抗双向弯曲和轴向加载。     

混合高强钢框架极限承载性能有限元分析

混合高强钢框架是一种钢梁采用低强钢材(Q235,Q345),钢柱采用高强钢材(Q460,Q690)的新型抗弯钢框架结构体系。为研究不同钢材强度等级对混合高强钢框架承载性能的影响规律,采用有限元软件Abaqus对钢框架进行非线性分析。在试验验证的基础上,建立五榀单跨两层混合高强钢框架模型以及两榀普通低强钢框架有限元模型,对其承载性能与用钢量进行研究,比较各种抗弯钢框架结构的承载能力、变形能力、延性以及用钢量。研究结果表明:若合理选用梁柱的钢材强度等级,特别是钢梁选用较低的钢材(Q235)而钢柱选用高强钢材,混合高强钢框架可以获得比普通钢框架更好的承载能力、刚度与延性性能,并且可以节省18.3%的钢材,具有较好的经济效益。     

钢管高强膨胀混凝土轴压短柱试验研究

由于钢管高强膨胀混凝土与普通钢筋混凝土相比,混凝土的材料性质有改变,必然会引起试件的力学性能的改变,在研究钢管高强膨胀混凝土的力学性能时,不可能完全沿用现有的普通钢管混凝土的研究成果,因此,有必要对钢管高强膨胀混凝土的性能进行试验研究。依据15个钢管高强膨胀混凝土试件的试验情况,研究了钢管高膨胀混凝土的水化热,自应力及破坏荷载。确定了膨胀剂的最佳掺量,提出了钢管高强膨胀混凝土相对普通钢管混凝土的极限破坏荷载的提高幅度,运用力学的基本原理,建立了钢管高强膨胀混凝土的计算模型,提出了非线性有限元分析钢管高性膨胀混凝土性能的方法,通过算例,验证了非线性有限元分析钢管高强膨胀混凝土力学性能的方法的正确性。这将有利于指导实际工程的应用。     

再生混凝土框架结构受力性能非线性分析

结合再生混凝土框架结构在低周反复荷载作用下的抗震性能试验,借助于已有的钢筋混凝土非线性分析理论和有限元分析程序ANSYS,对再生混凝土框架结构的受力性能进行了非线性有限元分析。理论分析和试验结果的比较表明:理论计算可以得到与实际试验较为吻合的结果,用已有的钢筋混凝土非线性有限元理论和ANSYS程序对再生混凝土框架结构进行受力分析是可行的。     

细晶高强钢筋混凝土梁柱组合体非线性有限元分析

为了能对这种细晶钢筋增强混凝土结构的抗震性能有较为准确的定量分析,采用ANSYS有限元软件对十字形梁柱组合件进行了受力全过程的非线性有限元分析,并将分析结果与试验结果进行对比,从而进一步了解细晶高强钢筋混凝土梁柱组合件在反复荷载下的受力性能特点。有限元分析所得裂缝分布、钢筋应力分布以及梁端力-位移曲线反映出,高强钢筋混凝土框架梁柱组合件在低周反复荷载作用下梁端塑性铰区裂缝开展充分,钢筋应力最大,核芯区内钢筋未发生粘结破坏。有限元分析结果较好的描述了试件的受力特点和过程。     

基于纤维模型RC框架结构非线性全过程分析

纤维模型对梁、柱单元非线性全过程分析能有更加精确和完整的把握,是目前结构非线性分析模型的研究热点,而在极限承载力附近的计算发散问题,一直是困扰混凝土结构非线性全过程分析的关键问题.本文基于纤维模型提出了一种可以用于混凝土结构全过程分析的算法,编制了柔度法分析程序,直接从材料本构关系出发,对平面钢筋混凝土框架结构进行了全过程非线性静力分析.同试验结果的对比表明,程序具有较好的分析非线性问题的能力.     

钢筋混凝土受弯构件变形凝聚法分析

传统钢筋混凝土非线性分析大多采用以连续介质力学为基础的非线性有限元方法,侧重数学模型的描述,难以体现开裂截面局部转角和塑性铰等宏观变形特征。从物理模型的观点出发,提出能够反映宏观变形特征的变形凝聚法。在一维弹性问题分析的基础上,提出钢筋混凝土受弯构件基于变形凝聚概念的三阶段分析方法,按平均裂缝间距划分单元,与物理模型相吻合,且计算效率高。编制程序对同济大学预应力研究所近期完成的高强钢筋混凝土受弯构件系列试验进行了模拟,试验结果与程序计算结果吻合良好,表明该新方法是合理可行的。     

钢筋混凝土冻融损伤黏结滑移本构模型及其在构件中的应用

钢筋混凝土(RC)构件在冻融循环作用下易产生黏结性能的退化,以冻融损伤RC构件为对象,研究其纵筋的黏结滑移行为。通过分析冻融作用对混凝土与钢筋界面黏结行为的影响,将黏结性能的退化归因于混凝土强度退化和保护层约束效应退化,并以钢筋混凝土黏结滑移本构和冻融黏结滑移试验结果为基础,建立了适用于冻融损伤混凝土的黏结滑移本构模型。基于已有拉拔试验数据,对所提模型的精度和可靠性进行验证。结合所提模型及微元算法进一步得到冻融损伤纵筋滑移模型,采用非线性梁柱单元与零长度截面单元串联的组合方式,将该纵筋滑移模型应用于零长度截面中的钢筋纤维本构,建立了可考虑黏结滑移行为的冻融损伤RC纤维模型。根据6榀冻融损伤RC框架柱拟静力试验结果对该纤维模型的准确性进行验证,并采用仅考虑冻融损伤混凝土强度退化的纤维模型进行辅助验证。结果表明：相比已有黏结滑移本构,所提模型可更为准确地反映冻融损伤混凝土与钢筋界面的黏结滑移行为全过程;相比纤维模型,所提冻融损伤RC纤维模型的标准化滞回力误差和滞回耗能误差分别降低了8.7%和37.0%,且可更为准确地计算冻融损伤RC框架柱的滞回曲线及耗能能力。     

钢筋混凝土圆孔梁的抗震性能及其设计方法

采用钢筋混凝土圆孔梁是一种降低高层建筑层高的有效途径。由于梁腹开孔后破坏了钢筋混凝土梁的受剪机理，尤其当孔洞设置在框架梁端附近时，在地震作用下，使高层建筑框架梁端塑性铰区域的受力性能更为复杂。为解决这类框架梁的设计问题，本文通过２４根圆孔梁及２根对比实腹梁的低周反复荷载试验和静力荷载试验，结合对国内外有关试验的研究，基本摸清了圆孔梁的静力性能及抗震性能。根据受力特征和破坏形态的机理分析，提出了圆孔梁的实用强度计算方法及有效的配筋构造措施。     

等效线性化方法在RC框架结构设计中的应用

为研究罕遇地震作用下等效线性化方法在RC框架结构设计中的应用,基于现有的结构非线性响应的等效线性化方法,通过与RC框架结构非线性时程分析结果对比,分析不同的等效线性化方法计算罕遇地震作用下结构地震响应的有效性,并确定等效线性化参数的取值;按基于等效线性化的设计方法及现行规范方法分别设计了分析算例,通过非线性动力时程分析,对比了框架结构实现预期强震破坏模式的效果。结果表明：同时考虑刚度折减和附加阻尼的割线刚度等效线性法可更好模拟结构强震非线性反应;基于等效线性化的设计方法可更好地实现结构在罕遇地震作用下的预期破坏模式。     

考虑悬链线效应的钢筋混凝土框架结构抗连续倒塌能力分析

为了研究悬链线效应对钢筋混凝土（RC）框架结构抗连续倒塌能力的影响,基于OpenSees建立可以考虑悬链线效应的RC框架宏模型,通过两个RC框架子结构在移除中柱后的竖向承载力试验结果对比,验证了所采用宏模型的合理性,并研究了悬链线效应对RC框架子结构抗连续倒塌能力的影响。分别采用备用荷载路径法中的非线性静力方法和非线性动力方法对1栋10层RC框架结构进行抗连续倒塌能力分析,研究悬链线效应对RC框架整体结构抗连续倒塌能力的影响。结果表明：不考虑悬链线效应的影响将低估RC框架结构的抗连续倒塌能力;在移除底层中柱情况下,不考虑悬链线效应分析得到的荷载放大系数最大值小于2.0,而考虑悬链线效应分析得到的荷载放大系数最大值则超过2.0。     

填充墙RC框架结构抗连续性倒塌分析

文章首先对填充墙RC框架结构的力学性能进行了分析,然后采用非线性动力分析方法研究填充墙对RC框架结构连续性倒塌影响,最后提出填充墙RC框架结构的抗震措施,以期为相关技术和研究人员提供参考。     

重庆大剧院细长框架柱承载力非线性分析

采用基于柔度法的纤维模型梁柱单元有限元分析程序，考虑材料非线性和几何非线性，以目标柱周边构件组成的局部框架整体作为分析对象进行非线性分析，研究偶然偏心、基础嵌固条件等因素对重庆大剧院钢筋混凝土细长框架柱承载力的影响。结果表明，偶然偏心是影响极限承载力的重要因素，另外，基础嵌固也在一定程度上影响极限承载力，适当加强配筋可以提高柱子的极限承载力，弥补柱底在基础内非完全固定嵌固对极限承载力的削弱。     

纤维增强混凝土耗能墙-钢筋混凝土框架结构抗震性能数值研究

在高性能纤维增强混凝土(HPFRC)耗能墙-钢筋混凝土(RC)框架结构抗震性能试验研究的基础上,考虑了RC框架混凝土强度等级、框架柱配筋率、框架柱截面尺寸三个因素,进行了有限元模拟分析。结果表明:建立的HPFRC耗能墙-RC框架结构有限元模型较为准确,有限元计算结果与试验结果吻合较好;随着RC框架混凝土强度等级的提升,试件各个荷载特征点的水平承载力均有所提高,但变形能力变化不大;随着框架柱配筋率和框架柱截面尺寸的增大,试件各个荷载特征点的水平承载力均明显提高,极限位移也有所增加;为了保证此类结构的抗震性能,针对RC框架混凝土强度等级、框架柱配筋率和框架柱截面尺寸,提出了可供设计参考的相关建议值。