带暗支撑短肢剪力墙结构振动台试验研究

提出了钢筋混凝土带暗支撑短肢剪力墙结构体系。进行了1个1/6缩尺的带暗支撑短肢剪力墙结构模型与1个1/6缩尺的普通短肢剪力墙结构模型模拟地震振动台试验研究。通过试验,分析了两个模型在弹性、开裂、破坏各阶段的动力特性及动力反应,比较了两个结构模型的破坏形态。试验结果表明:在弹性阶段,两结构的动力特性及动力反应相近;在混凝土开裂后的弹塑性阶段,带暗支撑短肢剪力墙结构与普通短肢剪力墙结构相比,其抗震能力显著提高,层间位移及结构顶点位移峰值显著减小;带暗支撑短肢剪力墙结构墙肢底部塑性铰区域比普通短肢剪力墙结构塑性铰区域显著增大,抗震耗能能力显著提高。建立了结构弹性和弹塑性有限元时程分析力学模型,进行了结构的时程动力计算分析,计算结果与试验结果符合较好。     

基于试验数据的带暗柱受弯破坏钢筋混凝土剪力墙极限位移计算方法研究

建立了1个包含151个带暗柱钢筋混凝土剪力墙的试验数据库,筛选出89个受弯破坏试件数据,综合已有研究的5种混凝土应力-应变模型和4种塑性铰长度模型,考虑剪切位移在受弯破坏剪力墙总位移中所占的比例,提出带暗柱剪力墙极限位移的具体计算方法,将这5种应力-应变模型和4种塑性铰模型两两组合,得到20种组合计算模型的计算结果,与所收集的受弯破坏剪力墙试验数据进行对比,得到最适合计算受弯破坏剪力墙极限位移的模型。结果表明,混凝土应力-应变模型以Saatcioglu模型最为准确,塑性铰长度模型以Paulay模型最为准确,两者组合得到的极限位移计算值在20种组合计算模型中最为准确,最适用于计算受弯破坏钢筋混凝土剪力墙极限位移。基于试验数据,在Saatcioglu模型和Paulay模型的基础上,对计算模型进行调整修正,与试验对比后发现,修正模型比Saatcioglu模型和Paulay模型组合更符合试验数据,平均值基本不变,但变异系数减小,可较为准确地计算受弯破坏钢筋混凝土剪力墙极限位移。     

基于试验数据的带暗柱受弯破坏钢筋混凝土剪力墙极限位移计算方法研究

建立了1个包含151个带暗柱钢筋混凝土剪力墙的试验数据库,筛选出89个受弯破坏试件数据,综合已有研究的5种混凝土应力-应变模型和4种塑性铰长度模型,考虑剪切位移在受弯破坏剪力墙总位移中所占的比例,提出带暗柱剪力墙极限位移的具体计算方法,将这5种应力-应变模型和4种塑性铰模型两两组合,得到20种组合计算模型的计算结果,与所收集的受弯破坏剪力墙试验数据进行对比,得到最适合计算受弯破坏剪力墙极限位移的模型。结果表明,混凝土应力-应变模型以Saatcioglu模型最为准确,塑性铰长度模型以Paulay模型最为准确,两者组合得到的极限位移计算值在20种组合计算模型中最为准确,最适用于计算受弯破坏钢筋混凝土剪力墙极限位移。基于试验数据,在Saatcioglu模型和Paulay模型的基础上,对计算模型进行调整修正,与试验对比后发现,修正模型比Saatcioglu模型和Paulay模型组合更符合试验数据,平均值基本不变,但变异系数减小,可较为准确地计算受弯破坏钢筋混凝土剪力墙极限位移。     

带不同类型组合暗支撑剪力墙抗震性能试验研究

本文选取剪力墙结构体系中较为薄弱的抗震构件一字形截面剪力墙,采用不同类型的暗支撑进行了4个1/3缩尺的带暗支撑剪力墙构件的低周反复荷载试验,4个模型分别为普通剪力墙、带钢筋暗支撑剪力墙、带型钢暗支撑剪力墙、带钢筋-型钢暗支撑剪力墙。试验表明,带暗支撑剪力墙的主斜裂缝角度有明显向暗支撑的角度逼近的趋势,其裂缝细密且分布区域较大,墙体耗能能力较强。带暗支撑剪力墙比普通剪力墙底部塑性耗能区的高度显著增大。与普通剪力墙相比,带暗支撑剪力墙的屈服荷载、极限荷载明显提高,后期刚度稳定性较好,延性系数及耗能能力显著提高,滞回环饱满,抗震性能比普通剪力墙显著改善,特别是带钢筋-型钢组合暗支撑剪力墙的抗震性能提高最为显著。     

配置斜筋的单排配筋混凝土低矮剪力墙动力性能试验研究

在单排配筋混凝土低矮剪力墙的墙体或底部配置斜筋,可限制墙体斜裂缝开展,提高剪力墙的基底抗剪切滑移能力,改善其抗震性能。为了解不同斜筋布置形式对其动力性能与地震损伤破坏机理的影响,进行了3个不同配筋形式的混凝土低矮剪力墙模型振动台试验,包括1个普通单排配筋混凝土剪力墙,1个墙体内配置45°斜筋的单排配筋混凝土剪力墙,1个墙体底部配置45°斜筋的单排配筋混凝土剪力墙。在试验基础上,分析了3个剪力墙模型在弹性、开裂及弹塑性损伤破坏等不同受力阶段的自振特性与地震反应,比较了其破坏形态和加速度、位移时程反应。研究结果表明,配置斜筋能有效地提高单排配筋混凝土低矮剪力墙的抗震能力。     

带自控连梁的双肢剪力墙振动台试验研究

本文通过带自控连梁的双肢剪力墙与普通剪力墙的振动台模型试验对比,进一步研究了自控连梁在动力作用下的抗震性能。对观测到的裂缝发展、破坏形式、自振频率和阻尼比的变化以及动力反应等进行了对比分析。结果表明:在弹性阶段,两模型的自振频率和阻尼比基本保持不变;当裂缝出现后进入弹塑性阶段时,带自控连梁剪力墙的阻尼比一直比普通剪力墙的高,并随着振动次数的增多,阻尼比增长更快一些;试验结束后,普通剪力墙的连梁和墙肢破坏严重,而带自控连梁的剪力墙基本完好。强烈振动时自控连梁开裂成两根小梁,通过其端部塑性铰的转动和上下小梁之间素混凝土凹槽中水平裂缝的错动摩擦消耗振动能量,延性好,有效地保护了墙肢。因此带自控连梁的双肢剪力墙具有良好的抗震性能。     

带剪切屈服型伸臂加强层框架核心筒结构破坏机制研究

鉴于带普通加强层的框架核心筒结构在加强层附近刚度突变和应力集中现象严重,罕遇地震下难以形成合理的破坏机制,本文借鉴偏心支撑钢框架剪切屈服耗能梁段,提出采用剪切屈服型伸臂加强层。通过对比带剪切屈服型伸臂加强层与带普通加强层的框架核心筒结构在风载以及多遇地震下弹性动力响应,以及其在罕遇地震下塑性铰和剪力墙裂缝分布情况,得到其在弹性阶段与带普通加强层结构抗侧刚度接近的情况下,在弹塑性阶段的位移控制能力优于带普通加强层结构,且破坏机制合理,有效减少了剪力墙裂缝,并保护了框架柱使其不出现破坏。     

配筋混凝土砌块砌体框支剪力墙模型房屋抗震性能试验研究

为研究配筋混凝土砌块砌体框支剪力墙房屋的抗震性能,通过对一幢按1/4缩尺比例建造的配筋混凝土砌块砌体框支剪力墙模型房屋进行子结构拟动力地震反应试验,研究了在各种加速度峰值地震作用下,这种结构体系的动力反应、破坏机理和倒塌机制,分析了试验模型的水平承载能力和破坏形态。试验结果表明,随着输入地震波的加速度峰值的增大,这种结构体系的地震反应由弹性阶段过渡到塑性阶段,最后底部框剪层承载力下降而临近倒塌;结构薄弱层在底部框剪层,最终破坏形态为剪切型;框架托梁与上部配筋混凝土砌块砌体剪力墙组成整体性能较好的组合深梁。这种结构体系应用于7度抗震设防区,具有较好的抗震性能。     

设置暗支撑钢筋混凝土剪力墙的抗震性能试验研究

24片剪力墙缩尺模型试件按剪跨比1.0、1.5、2.0分为三组,每组试件中分别有普通剪力墙、设置型钢暗柱剪力墙、设置型钢暗支撑和钢筋支撑剪力墙,并对其进行了低周反复荷载作用抗震性能试验,探讨了设置暗支撑剪力墙的承载力、变形、刚度衰减、滞回曲线和破坏形态,并与普通剪力墙进行对比。试验表明,设置暗支撑剪力墙的开裂荷载和开裂位移与普通剪力墙相差很小,但极限承载力、极限位移显著增加,当λ=1.0、1.5、2.0时,极限承载力平均提高了44.0%、75.0%、37.0%,极限位移平均增加了26.0%、45.0%、46.0%,延性和耗能能力显著提高。研究表明,设置暗支撑的极限承载力与本文采用的计算模型计算结果吻合较好。暗支撑的设置明显提高了剪力墙的抗震性能。     

底层加强剪力墙的抗震性能

在底层大空间剪力墙结构中,落地剪力墙应在底层加强。为了研究这种墙的性能及合理设计方法,试验了八片钢筋砼底层加强的单片剪力墙模型,试验结果表明:将塑性铰部位控制在二层墙肢对底层大空间剪力墙结构是十分有利的。通过截面强度设计,可以控制受弯破坏剪力墙的塑性铰出现部位。剪跨比对试件破坏形态有很大影响,应当使剪力墙的抗剪强度大于抗弯强度,防止出现剪切强度破坏,同时也应采取措施防止弯曲屈服后过早出现剪切变形破坏。应当注意并校核落地剪力墙底层墙的剪跨比,当剪跨比小于1.5时,应当采取适当措施。     

钢筋混凝土带暗支撑双肢剪力墙抗震性能试验研究

提出了一种新型钢筋混凝土延性双肢剪力墙,即带暗支撑双肢剪力墙,进行了3个四层双肢剪力墙1/4缩尺模型的抗震性能试验研究。较系统地分析了结构的刚度及其衰减过程,以及承载力、延性、耗能、破坏机制和破坏特征等。试验结果表明在连梁中加配交叉斜筋对提高承载力和延性效果显著,但对两道抗震防线的控制不太理想;两墙肢加设暗支撑后,两墙肢抗震能力明显增强,有明确的两道抗震防线,同时结构整体变形和耗能能力显著增强,带暗支撑双肢剪力墙的关键在于合理地控制了剪力墙的破坏机制。文中还建立了带暗支撑双肢剪力墙的力学模型、承载力计算公式,计算结果与实测值符合较好。     

钢筋混凝土带暗支撑中高剪力墙抗震性能试验研究

本文通过1/3缩尺的3个钢筋混凝土带暗支撑中高剪力墙和1个普通中高剪力墙模型的抗震性能试验研究,探讨了不同暗支撑设计型式对剪力墙的承载力、刚度及其衰减过程、延性、耗能、滞回特性及破坏机制的影响,并与相应普通剪力墙的性能进行了比较,建立了承载力分析的模型与计算方法,计算结果与实测值符合较好。加设暗支撑可明显改善中高剪力墙的抗震性能。     

钢筋混凝土带暗支撑筒体抗震性能试验研究

钢筋混凝土筒体是高层建筑中最主要的抗侧力体系,目前对钢筋混凝土筒体的试验研究较少,且提高筒体抗震性能的措施研究方面更少。在暗支撑剪力墙研究的基础上,本文进一步提出了钢筋混凝土带暗支撑筒体,通过1个1/6缩尺的带暗支撑筒体与1个普通筒体的低周反复荷载试验,对比分析破坏特征、承载力、刚度、延性、滞回特性、耗能能力及钢筋应变。试验表明,与普通核心筒体相比,带暗支撑筒体的抗震耗能能力显著提高,抗震性能明显改善。     

钢筋混凝土带暗支撑双功能低矮剪力墙抗震性能试验研究

本文提出了带暗支撑剪力墙,并将其与双功能剪力墙组合应用,通过6个1/3缩尺的低矮剪力墙模型的低周反复荷载试验,重点分析了不同设计型式剪力墙的承载力、刚度及其衰减过程、延性、耗能、滞回特性和破坏特征,给出了承载力计算方法,计算结果与实测值符合较好。加设暗支撑可明显改善低矮剪力墙的抗震性能。     

钢筋混凝土带暗支撑L形截面短肢剪力墙抗震性能试验研究

钢筋混凝土短肢剪力墙结构是一种新型的中高层住宅结构体系,已有较多的工程应用,但是短肢剪力墙的抗震性能较差,如何提高短肢剪力墙的抗震性能是目前工程界十分关注的问题。本文提出了带暗支撑短肢剪力墙结构,通过1/2缩尺的墙肢截面高厚比分别为5.0、6.5、8.0的3个L形截面带暗支撑短肢剪力墙和3个L形截面普通短肢剪力墙模型抗震性能试验的对比研究,分析了L形截面短肢剪力墙的破坏特征、承载力、刚度及其衰减过程、延性及滞回特性。试验表明,带暗支撑L形截面短肢剪力墙比普通L形截面短肢剪力墙的抗震性能明显提高。     

不同暗支撑型式的带暗支撑双肢剪力墙抗震性能试验研究

在已有钢筋混凝土带暗支撑双肢剪力墙研究的基础上,设计了3个不同暗支撑配筋型式的四层双肢剪力墙和1个普通四层双肢剪力墙1/4缩尺模型,并进行了在低周反复荷载作用下与普通双肢剪力墙的对比试验研究。较系统地分析了结构的承载力、延性、耗能、用钢量和破坏特征等。还建立了带暗支撑双肢剪力墙的力学模型、承载力计算公式,计算结果与实测值符合较好。     

不同支撑形式的型钢混凝土剪力墙抗震性能试验研究

型钢混凝土剪力墙具有强度高、刚度大、稳定性好等优点,广泛应用在高层建筑中。为研究不同支撑形式对型钢混凝土剪力墙抗震性能的影响,进行了3个1/3缩尺的型钢混凝土剪力墙(型钢支撑布置形式分别为X型、AC1型和AC2型)和1个普通混凝土剪力墙对比试件在低周反复荷载作用下的试验研究,得到了其破坏过程的变化规律和破坏模式,分析了不同型钢支撑类型对剪力墙抗剪承载能力、裂缝开展、刚度、延性及耗能的影响规律。试验研究表明:型钢支撑对剪力墙的承载能力、刚度、延性及耗能性能均有较大幅度提高。试验研究表明:AC1型、AC2型和X型型钢支撑的剪力墙极限承载能力较普通混凝土剪力墙分别提升了71.9%、64.6%和49.4%,其延性系数分别提高了19.3%、5.0%和14.5%;型钢混凝土剪力墙的刚度退化速率与普通混凝土剪力墙相比更加缓慢,而且中后期刚度明显优于普通混凝土剪力墙;型钢混凝土剪力墙的塑性区范围较普通混凝土显著增加,试验获得的滞回曲线也更加饱满。     

基于不同损伤本构模型的钢筋混凝土剪力墙结构数值模拟

混凝土材料的力学行为具有典型的非线性与随机性特征。而科学合理的本构模型是进行混凝土结构动力反应与抗震整体可靠性分析的基础。为深入研究该问题,采用三类不同的混凝土损伤本构模型,包括混凝土塑性损伤本构模型、混凝土细观随机断裂损伤模型和考虑拉压软化效应的混凝土细观随机断裂损伤模型,对1个9层钢筋混凝土剪力墙结构进行精细化动力反应数值模拟,并与已完成的振动台试验结果进行对比。结果表明：采用三类模型均能较好地预测混凝土剪力墙结构的顶层位移最大值;然而,由于不合理地假定了损伤完全决定于塑性,采用经典塑性模型难以获得正确的结构层间位移角分布和损伤分布;与之相比,采用混凝土细观随机断裂损伤模型能够很好地反映混凝土结构的失效模式、裂纹开展和损伤分布,尤其通过进一步引入拉压软化效应,不仅能够定量反映上述特征及弯剪破坏形态,而且能够反映试验中存在的底部受压破坏模式。