配置600 MPa级钢筋的十字形柱抗震性能试验研究

通过对6个配置不同配箍率、轴压比的600 MPa级钢筋十字形柱试件进行低周往复加载试验,根据试件的滞回曲线、骨架曲线和刚度退化曲线,对各试件的承载能力、位移及延性和耗能能力进行分析,研究配箍率和轴压比对配置600 MPa级钢筋的十字形柱抗震性能的影响。研究结果表明:增大配箍率能够提高试件的变形能力,增强试件的延性,改善十字形柱的滞回性能;减小轴压比,可以减缓试件的刚度退化,但试件的极限承载力降低。     

基于单柱子结构模型的型钢混凝土异形柱框架抗震性能混合试验研究

为研究实腹式型钢混凝土异形柱框架结构的抗震性能,以一榀三层两跨异形柱中框架为原型进行整体结构抗震混合试验。基于试验装置构建的OpenSees-OpenFresco-MTS混合试验系统,分别选取底层十字形截面中柱和T形截面边柱作为试验单元,利用四联杆设备对其进行加载,其余部分作为计算单元基于OpenSees软件进行时程分析。通过观察不同试件的受力过程及破坏特征,分别获得试验单元和整体框架的动力反应,对比分析了其滞回特性、累积耗能及刚度退化等,并对震损柱进行拟静力试验。研究结果表明：型钢混凝土十字形中柱和T形边柱试验单元及整体框架的滞回曲线饱满,耗能能力强;震损柱的前期刚度下降迅速,后期刚度下降平缓,破坏时刚度约为初始平均刚度的30%;基于不同试验单元下整体框架的耗能结果初始状态和最终状态趋于一致,体现了混合试验方法的正确性及经济性。     

多腔钢管混凝土异形柱不同方向抗震性能试验研究

为研究多腔钢管混凝土异形柱在不同加载方向的性能差异,设计并制作了5个1/30缩尺多腔钢管混凝土异形柱模型试件,截面构造包括13腔体基本型截面和5腔体简化型截面,基本型试件包括沿截面长轴加载、短轴加载和与长轴成45°方向加载的试件,简化型试件包括沿截面长轴加载和短轴加载试件。采用拟静力试验方法,对各试件的破坏特征、滞回性能、承载力、刚度退化、延性以及耗能能力进行研究。结果表明：各试件屈服位移角均值为1/92,破坏位移角均值为1/30,具有良好的延性;对于基本型试件,随着加载方向由长轴转向短轴,承载力及耗能能力逐渐降低,不同加载方向的性能差异显著;简化型试件的承载力较基本型试件的小,但具有更好的延性,耗能能力相当,且不同加载方向性能差异较小。使用ABAQUS有限元软件进行数值模拟,所得模拟结果与试验结果吻合良好,由此进一步分析了钢筋笼、轴压比以及混凝土强度对异形钢管混凝土柱受力性能的影响,结果显示：钢筋笼能够提高试件承载力;随着轴压比增大,试件延性和承载力逐渐降低;试件承载力随混凝土强度增大而增大。     

预应力钢带加固钢筋混凝土柱抗震性能试验研究

提出一种预应力钢带加固钢筋混凝土柱的新技术,并通过预应力钢带加固高轴压比钢筋混凝土矩形截面柱的拟静力试验,对该预应力钢带加固方法进行初步研究。在试验中主要考察轴压比和预应力钢带间距两个主要参数对加固后钢筋混凝土矩形截面柱抗震性能的影响规律。结合试验研究结果,对加固试件和未加固的对比试件的滞回曲线、骨架曲线、位移延性、刚度退化和耗能性能等抗震性能指标进行了比较研究。研究结果表明,预应力钢带加固技术可以明显改善钢筋混凝土柱抗震性能,具有良好应用前景。     

FRP加固桥梁RC短柱拟静力及网络拟动力试验

针对桥梁钢筋混凝土(RC)短柱刚度大而剪跨比小的特点,通过试验方法研究其抗震性能。制作了7个受剪承载力不足的短柱试件,在恒定轴力作用下分别进行未加固短柱、碳纤维(CFRP)加固短柱和玻璃纤维(GFRP)加固短柱的拟静力试验和网络拟动力试验。分析各试件的滞回曲线、骨架曲线、累积耗能曲线和刚度退化曲线,研究其延性、强度和刚度,并初步比较了拟静力试验结果与拟动力试验结果的差异。试验结果表明:FRP加固RC短柱能够在基本不改变结构动力特性的条件下,有效地增加延性,改善抗震性能;试件在拟动力试验中耗能能力小于拟静力试验中耗能能力。研究成果可为加固RC结构的抗震分析和工程设计提供参考。     

实腹式型钢混凝土十形与L形截面柱抗震性能试验及有限元分析

采用"建研式"加载装置对实腹式型钢混凝土十形、L形截面柱各3个试件进行了低周反复加载试验。考虑了配钢率和轴压比的影响,观察了试件的受力过程,分析了破坏形态及荷载-位移滞回曲线和骨架曲线、延性、承载力、刚度、耗能能力等抗震性能指标。基于此,采用ABAQUS并调用纤维模型子程序PQ-Fiber对试验进行有限元模拟,模拟结果与试验结果吻合较好,进而对实腹式型钢混凝土十形和L形截面柱在不同加载角度下的受力性能和轴压比限值进行了分析。结果表明:剪跨比为2.5的实腹式型钢混凝土十形和L形截面柱均呈弯曲型破坏;试件的滞回曲线对称、饱满,延性好,承载力稳定,耗能能力强;十形截面柱沿45°加载时延性最差,沿0°加载时承载力最低; L形截面柱沿45°加载时延性最差,承载力最低。型钢混凝土十形截面柱和L形截面柱二级抗震等级对应的轴压比限值建议分别取0.65和0.45,一级和三级抗震等级时分别减小和增加0.1。     

角钢拉压恢复力模型拟静力试验研究

角钢的受力性能对预应力自复位框架结构的抗震性能有着重要的影响,对角钢的受力性能进行了系统试验研究,共完成10组角钢的拟静力试验及2组角钢的单调加载试验。对试件的滞回曲线、骨架曲线、位移延性、耗能能力、残余变形等抗震性能进行了分析。结果表明:各试件的滞回曲线较为饱满,呈梭形;各试件的骨架曲线受角钢厚度t_a、角钢长度l_a和螺栓位置l_g等因素影响;试件的承载力随着t_a,l_a的变大以及l_g的减小而提高;角钢具有良好的耗能能力,试件的耗散能量大小随着t_a,l_a的变大以及l_g的减小而提高。对角钢的拟静力试验进行数值模拟,所得结果与试验结果吻合良好。     

部分预制装配型钢混凝土柱抗震性能试验研究

为充分发挥型钢混凝土结构受力性能及预制装配结构施工性能方面的优势，提出了部分预制装配型钢混凝土实心柱(PPSRC柱)和空心柱(HPSRC柱)，结合2个系列10个柱试件的拟静力试验，对两种柱的抗震性能进行了研究。通过对试件的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、耗能能力及变形能力、承载力及刚度退化的研究，并结合各试件的实测应变结果，对柱截面形式、轴压力、配箍率和现浇混凝土强度对PPSRC柱和HPSRC柱抗震性能的影响进行了分析。研究结果表明：PPSRC柱试件的最终破坏形态分为弯曲破坏与弯剪破坏，HPSRC柱试件均发生弯剪破坏，所提出的高强高性能预制混凝土外壳能够很好地与型钢及现浇混凝土协同工作，主要受力方向型钢与外部混凝土之间未发现明显的黏结裂缝；由于内部混凝土的存在，PPSRC柱相比于HPSRC柱拥有更好的耗能及变形能力；轴压力较低、配箍率较大的试件表现出更好的耗能能力及变形能力。通过对两种柱试件的受弯承载力分析可知，中低轴压比的PPSRC柱与HPSRC柱拥有相近的受弯承载力，在同一结构中HPSRC柱可与PPSRC柱沿竖向混合使用，以有效避免柱变截面处的刚度及承载力突变带来的影响。     

压-弯-剪-扭复合受力钢筋混凝土L形截面柱抗震性能试验研究

为研究压-弯-剪-扭复合受力下钢筋混凝土L形截面柱的抗震性能，以扭弯比、轴压比为变化参数，设计6个钢筋混凝土柱试件在恒定轴力和反复弯-剪-扭复合作用下的加载试验。观察试件的破坏过程和形态，得到其扭矩-扭转角滞回曲线和荷载-位移滞回曲线，以及试件的开裂点、峰值荷载点和破坏点等特征参数。基于试验数据，分析扭弯比和轴压比变化对钢筋混凝土L形截面柱的压碎区高度、钢筋应变、承载力、位移延性、层间侧移角、耗能能力、承载力及刚度退化等抗震性能指标的影响。结果表明：低周反复压-弯-剪-扭钢筋混凝土L形截面柱破坏形态表现为弯曲、弯扭和扭剪破坏，滞回曲线呈捏拢的S形，随着扭弯比的增大，柱根部压碎区高度变小，翼缘裂缝发展更为完善，纵筋应力增大，箍筋应力减少，开裂荷载和受扭承载力均有提高，试件扭转延性提高但位移延性降低，初始刚度较小且退化更为平稳；而轴压比则与受扭承载力和弯曲刚度密切相关，轴压比越大，受扭承载力越大，弯曲刚度提高；试件弯曲耗能的等效黏滞阻尼系数在0.08~0.28之间，扭转耗能的等效黏滞阻尼系数为0.13~0.23，试件耗能占比由初期扭转耗能为主向弯曲耗能转变，L形截面柱性能水平对应的层间位移角均能满足相关规范要求。扭矩的存在对试件抗震性能削弱较大。     

螺旋筋约束增强空腹式型钢混凝土柱滞回性能试验研究

为了研究螺旋筋约束增强空腹式型钢混凝土柱的滞回性能,以轴压比、配箍率、配钢形式以及截面形式为变化参数,设计10个试件（其中空腹式型钢混凝土柱对比试件1个,复合螺旋箍筋混凝土柱对比试件1个）进行低周反复加载试验。观察试件的破坏形态,获取各试件的滞回曲线和骨架曲线。分析试件的极限承载力、层间位移角、延性、耗能、强度衰减和刚度退化等抗震性能指标,以及各变化参数对其抗震性能的影响。结果表明：螺旋筋约束增强空腹式型钢混凝土柱主要表现为弯曲破坏和黏结破坏;相比空腹式型钢混凝土柱和复合螺旋箍筋混凝土柱,螺旋筋约束增强空腹式型钢混凝土柱的滞回曲线更为饱满,承载力、延性和耗能均有提高;随着轴压比的增大,其承载力、刚度和耗能能力提高,但延性和变形能力降低,强度衰减和刚度退化现象更为严重;随着螺旋箍筋配箍率的增大,承载力、刚度、延性、耗能能力和变形能力逐渐提高;相同总含钢量下,增大螺旋筋配箍率比增大型钢间接配钢率对其延性和耗能能力的提高更显著,对其承载力则相反;三种截面形式中,Ⅲ类截面试件表现出最优的抗震性能。     

非对称配钢钢骨混凝土柱抗震性能试验研究

为研究非对称配钢钢骨混凝土柱的抗震性能,进行了12个T形配钢、12个L形配钢的钢骨混凝土柱试件在低周往复荷载作用下的试验研究,试验参数为剪跨比、轴压比、体积配箍率以及是否配置拉结筋,对受力过程、破坏形态、滞回特性、骨架曲线、延性、耗能能力等进行了分析比较。结果表明,在恒定轴向荷载和水平低周往复荷载共同作用下,非对称配钢钢骨混凝土柱表现出较好的受力性能,破坏形态主要有弯曲破坏、剪切黏结破坏、剪切斜压破坏、剪切复合型破坏4种,各试件表现出较明显的正负滞回环不对称现象。剪跨比对破坏形态有较大影响,剪切复合型破坏主要发生在配有严重不对称的L形配钢的试件中;各试件的延性性能均随轴压比的增大而降低,在L形配钢试件中更为明显;增大配箍率对T形配钢试件的延性和承载力均有明显的提高,并能改善试件屈服后的耗能能力,有效改善混凝土的脆性性质,但对于剪跨比较小的L形配钢试件受力性能的改善并不明显;配置拉结筋能够提高各试件的承载能力,改善加载后期试件的承载力衰减和刚度退化,并明显增强了L形配钢试件的变形能力。     

十字形型钢混凝土异形柱抗震性能研究

通过对8根十字形型钢混凝土异形柱进行低周往复模拟,得到相应的滞回曲线、骨架曲线和刚度退化曲线,分析轴压比、混凝土等级、型钢偏移、荷载施加角度、含钢率等因素对十字形异形柱抗震性能的影响。结果表明:随着混凝土强度以及含钢率增加,强度衰退较慢,耗能增加,抗震性能提高。提高轴压比,试件承载力提高,但是延性及耗能变差,抗震性能下降。工字钢位置距各肢边缘越近,受力时能充分发挥能力,有利于抗震。另外,采用0°加载及采用方钢管均有利于试件抗震。     

钢筋混凝土Z形截面双向压弯柱抗震性能试验研究

为了研究Z形截面钢筋混凝土柱的抗震性能,对缩尺比为1∶2的9根试件进行了拟静力试验,2根试件进行了单调荷载试验。分析了轴压比（n取0.30、0.45）、加载方向（加载角α为0°、45°、90°、135°）、肢高肢厚比（3∶1、4∶1）、纵筋强度等级（HRB400、HRB500）等参数对其抗震性能的影响。研究了Z形截面柱的破坏特征,得到了试件的荷载-位移滞回曲线及骨架曲线、承载力、位移延性系数等力学性能指标。研究结果表明：试件在横向反复荷载作用下的主要破坏形态为弯曲型破坏,破坏主要发生在与加载方向平行的跨中截面,滞回曲线对称、饱满,试件延性好,具有良好的抗震能力。采用数值分析方法编制了Z形截面柱承载力电算程序进行计算,计算结果与试验结果吻合较好。     

十字形截面钢-混凝土组合异形柱的抗震性能

为研究十字形截面钢-混凝土组合异形柱的抗震性能,对5个不同轴压比、配钢形式的试件进行低周反复加载试验。研究了滞回曲线、骨架曲线、延性性能、刚度退化、耗能性能等抗震性能,对比分析了轴压比和配钢形式对抗震性能的影响。结果表明,轴压比较大的试件具有更高的承载能力,但延性降低、刚度退化速率加快;与普通钢筋混凝土异形柱相比,在异形柱内配置型钢可改善滞回性能、增强刚度、延性性能、承载能力和耗能性能,减轻破坏程度,从而提高抗震性能。配钢形式为T形钢加方钢管的试件除刚度退化外,其他性能均优于实腹型配钢试件。     

斜向受力十字形钢管混凝土柱抗震性能试验研究

为研究十字形钢管混凝土柱在斜向受力下的抗震性能,以加载角度(0°和45°)、混凝土强度等级(C50和C70)、轴压比(0、0.25和0.5)以及是否设置加劲肋为试验参数,进行了9根十字形钢管混凝土柱在往复荷载作用下的试验研究,获得了柱的破坏形态、水平荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、延性、累积耗能、变形等特性,分析了不同参数对柱抗震性能的影响规律。并建立了十字形钢管混凝土柱的有限元模型,有限元分析结果与试验结果吻合良好。试验结果表明:十字形钢管混凝土柱具有较好的滞回性能,所有柱的位移延性系数均高于3.5;轴压比对十字形钢管混凝土柱的抗震性能影响较大,轴压比越大,柱承载力越低,刚度退化越快,延性和耗能能力也越差;随着混凝土强度的增加,柱承载力增加,轴压比较大时,混凝土强度越高,延性下降越明显;内部间断焊接加劲肋的柱比未设置加劲肋柱的承载力提高约8%,但延性和耗能能力提高不大;加载角度为45°柱的滞回性能稍优于0°的柱。     

钢筋混凝土短肢剪力墙抗震性能试验研究

采用1∶2缩尺模型,设计了6个T形短肢剪力墙试件和6个L形短肢剪力墙试件,以及2个T形普通剪力墙试件。通过低周反复加载试验,研究钢筋混凝土短肢剪力墙构件的抗震性能,并与普通剪力墙进行对比。观测了短肢剪力墙受力-变形-损伤-裂缝-屈服-破坏的全过程;分析了短肢剪力墙的破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、位移延性及截面变形规律等。研究表明：T形和L形短肢剪力墙试件在水平荷载作用下,强度和刚度退化曲线呈明显的非对称特点;在开裂之后刚度退化较快;在退化过程中刚度退化速度减缓不明显,后期的刚度退化也不趋于稳定; 大偏心破坏范围内,增大轴压比可以提高试件的承载力;延性并不随轴压比一致变化,控制轴压比试件延性才能发挥到最好,减小剪跨比可增大试件延性;翼缘侧受压时的顶点位移比腹板侧受压时的要小;剪力滞后现象比较显著;破坏的主要形式为弯剪破坏;截面积相同时,T形截面比L形截面短肢剪力墙试件的承载力大,抗震性能优良;高厚比为6.5的T形短肢剪力墙试件相比其它高厚比的短肢剪力墙试件综合性能更佳。     

预制夹芯保温L形剪力墙低周反复加载试验

为研究预制夹芯保温L形剪力墙在低周反复荷载作用下的受力性能、破坏特点和抗震性能,对4个夹芯保温L形剪力墙试件(3个为全预制试件,1个为现浇对比试件)进行拟静力试验,研究各个试件的破坏形态、承载能力、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化及耗能能力。试验结果表明:轴压比对预制夹芯保温L形剪力墙抗震性能的影响明显;预制夹芯保温L形剪力墙具有良好的抗震性能,可代替现浇夹芯保温剪力墙用于实际工程中。     

圆钢管混凝土悬臂长柱压弯构件抗震性能研究

对2个圆钢管混凝土悬臂长柱压弯试件和1个钢管柱对比试件进行了低周反复加载试验,研究了轴压力和钢管内填混凝土对试件抗震性能的影响,得到了试件的荷载-位移滞回曲线、骨架曲线等抗震性能指标,分析了试件的破坏形态、刚度退化以及耗能能力。结果表明:各试件的破坏形态为底部管壁鼓曲,底部一定范围内混凝土出现裂缝;与钢管柱压弯试件相比,钢管混凝土柱压弯试件的屈服承载力和刚度均增大,具有更好的抗震性能;随着轴压力的增大,钢管混凝土柱压弯试件的屈服荷载和刚度均有所减小,抗震性能降低。基于试验数据,采用有限元软件ABAQUS进行分析,分析结果与试验结果吻合较好。在此基础上,利用该数值方法对圆钢管混凝土悬臂长柱进行参数分析,分析结果表明,轴压比和含钢率对圆钢管混凝土柱压弯试件的屈服荷载、水平荷载、耗能能力以及刚度退化均有明显的影响,而混凝土强度等级和钢材强度对其影响较小。     

不同梁柱节点构造形式对中心支撑框架抗震性能影响

为研究不同梁柱节点构造形式对中心支撑框架抗震性能的影响,完成了4个1层1跨的中心支撑框架试件的拟静力试验,研究参数分别为:柱截面形式、梁柱连接方式、梁柱刚度比.试验结果表明:梁柱节点处构造措施的改变,使各试件的局部损伤也存在着差异;各试件的水平力-层间位移角滞回曲线均为S形,箱形柱截面的开裂与梁柱铰接连接会导致滞回曲线有一定程度的捏拢;当柱截面形式为箱形柱时,节点板附近的柱发生局部破坏,框架分担水平力降低;由于节点板的存在,梁柱间的铰接节点近似为半刚接,框架分担水平力降低,但并不影响支撑充分发挥其性能;当柱刚度较低时,框架分担水平力降低,且支撑未能充分发挥其材料性能,因而支撑框架的抗侧承载力降低.     

钢筋混凝土Z形截面柱框架节点抗震性能试验研究

为了研究钢筋混凝土Z形截面柱框架节点的抗震性能,进行了8榀缩尺比为1∶2的Z形柱中间层节点的低周反复加载试验,得到了节点试件的破坏模式、滞回曲线和骨架曲线,以及受剪承载力和延性系数等用以评价节点抗震性能的主要参数。将试验得到的承载力与规程公式计算结果进行比较,结果表明Z形截面柱节点的承载力可按两个L形截面柱节点的承载力公式计算,计算结果和试验结果吻合较好。分析了轴压比、节点的配箍特征值、剪压比和Z形柱肢高肢厚比等试验参数对节点的抗震性能的影响,分析表明剪压比是Z形截面柱节点延性的最主要影响因素,剪压比小的节点试件具有良好的位移延性和滞回特性,而肢高肢厚比对节点的延性影响不大。