现砌加强肋生态复合墙体斜截面抗剪承载力研究

为了便于生态复合墙体的进一步推广,提出现砌加强肋生态复合墙体,并对该复合墙体抗剪承载力计算进行研究。首先对1/2比例现砌加强肋生态复合墙体进行低周反复荷载试验,分析了试件的抗剪试验结果;在试验研究的基础上,分析了影响现砌加强肋生态复合墙体斜截面抗剪能力的主要因素,结合已有抗震墙体相关资料,提出砌加强肋生态复合墙体抗剪承载力的通用计算公式,并给出了公式的适用条件。计算结果与试验结果的对比表明:理论推导所得的复合墙体斜截面受剪承载力计算公式,具有一定的精度,且概念非常明确,能够满足实际工程设计的需要。     

内填砌体的密肋复合墙体极限承载力计算

结合课题组前期的研究成果,就一种新型结构的主要受力构件——密肋复合墙体的极限承载力进行研究。建立了偏心受压和偏心受拉复合墙体斜截面受剪承载力计算公式,并就影响墙体斜截面受剪承载力的因素进行了讨论;建立了墙体正截面压弯、拉弯承载力实用计算公式,并给出了墙体最终发生弯、剪破坏模式的判定。理论研究与试验分析表明:依据极限平衡理论,采用理论与经验相结合建立起来的复合墙体斜截面受剪承载力计算公式和以应变平截面假定为基础,理论推导所得的复合墙体正截面承载力计算公式,具有一定的理论依据和实用价值,满足实际工程计算需要。     

钢骨外框密肋复合墙体抗剪性能试验研究

通过对3片钢骨外框密肋复合墙体的伪静力试验,本文介绍了钢骨外框密肋复合墙体在低周反复荷载作用下的破坏过程,分析了墙体的破坏形式,探讨了墙体的抗剪承载力、开裂荷载等方面的性能。试验结果表明钢骨外框密肋复合墙体较普通密肋复合墙体抗剪承载力和开裂荷载高。根据试验数据结果,分析了剪跨比和钢骨外框对墙体抗剪承载力的影响,最后提出了钢骨外框密肋复合墙体抗剪承载力,通过计算结果与试验实测的对比,提出的公式较好地反映了实际试验结果。     

基于不同剪跨比的生态复合墙体抗震性能及受剪承载力分析

通过1/2比例内填秸秆泥坯砌块生态复合墙体(ECW-4)的低周反复荷载试验,研究其破坏形态、承载能力、变形、延性、耗能等抗震性能,并在前期试验研究的基础上,对不同剪跨比的生态复合墙体抗震性能进行对比分析;针对不同剪跨比墙体建立非线性有限元模型,对其破坏模式及受剪承载力进行分析。结果表明:随着剪跨比的增大墙体受剪承载力下降明显,但变形能力及耗能能力有所提高;基于合理破坏模式(剪切型破坏)提出剪跨比的合理取值范围(1.0≤λ≤1.8);并提出基于不同剪跨比的生态复合墙体极限受剪承载力修正公式,其计算结果与试验值的误差较小,满足工程精度要求。     

密肋复合墙体压弯剪复合受力性能非线性数值分析

应用通用有限元程序ANSYS,采用"实体单元-组合式配筋"计算模型,以墙体剪跨比、边框柱截面尺寸及配筋率作为变化参数,对墙体压弯剪复合受力性能进行非线性有限元分析。通过对不同墙体模型的承载力以及墙体截面正应力和应变等计算结果的分析,研究较大剪跨比密肋复合墙体的破坏形态及特征、受剪及受弯承载力的影响因素、压弯极限状态下墙体的应力及应变特征,为复合墙体正截面压弯承载力计算公式及构造措施的建立提供依据。经对比分析表明,有限元计算结果与试验结果吻合较好。因此,采用提出的有限元模型及方法得出的密肋复合墙体压弯剪复合受力性能的非线性有限元分析结果是可靠且可信的。     

基于统一强度理论生态复合墙体受剪极限承载力分析

基于试验研究及理论分析,结合生态复合墙体受力特性、破坏过程及破坏模式,提出生态复合墙体复合材料等效弹性板模型;建立生态复合墙体整体斜压杆计算模型。采用适用于各种材料复杂应力状态下的双剪统一强度理论,推导出生态复合墙体的受剪极限承载力计算公式,应用此公式对前期试验墙体进行分析。将理论结果与试验数据进行对比分析,结果表明:该模型能够较好的反应生态复合墙体的极限承载力特性,可用于不同尺寸、配筋和内填材料生态复合墙体的极限承载力验算。     

足尺细料石墙体抗震性能试验研究

为研究细料石墙体抗震性能和受剪承载力,进行了4个足尺细料石墙体试件的水平低周反复荷载试验,主要变化参数包括砂浆强度和构造措施。分析了细料石墙体的破坏特征、受剪承载力及抗震性能。结果表明:细料石墙体破坏形态为弯曲-剪切复合破坏,以剪切破坏为主;随着水平位移的增大,墙体滞回曲线由初始阶段细长的梭形向"S"形过渡,破坏阶段为饱满梭形,表现出较好的延性和较强的耗能能力;提高砂浆强度可以提高墙体受剪承载力;设置构造柱可以有效提高墙体受剪承载力和延性;仅在中部设置配筋砂浆带的墙体破坏时具有突然性,在设计中应避免。基于试验结果,提出了细料石墙体受剪承载力理论计算方法和设计计算式,能够分别满足试验和工程设计的要求。     

夹芯墙板覆面冷弯薄壁型钢承重复合墙体受剪试验

为满足多层冷弯薄壁型钢房屋建筑的抗震及防火要求,同时兼顾施工便捷性,提出了夹心墙板覆面的新型冷弯薄壁型钢复合墙体,并完成了11片足尺模型水平加载试验。试验表明： 1） 复合墙体的受剪破坏主要由墙板周边的螺钉连接失效引起,即螺钉将墙板撕裂或螺钉剪断引起,墙板与自攻螺钉之间的连接力学性能成为影响复合墙体受剪性能的主要因素;增大墙板厚度或者采用玻镁板代替石膏板可提高复合墙体抗剪性能,而龙骨立柱的截面尺寸对复合墙体受剪性能影响不明显; 2） 同侧墙板层数的增加对复合墙体受剪承载力及刚度虽有明显提高,但未达到线性叠加程度;夹心墙板的使用有利于墙体蒙皮效应的发挥,相应的墙体受剪性能优于墙体同侧双层墙板覆面时的受剪性能; 3） 蒸压加气混凝土（ALC）板周边与自攻螺钉的连接区域在较低水平荷载作用下出现板材开裂现象,故不宜采取ALC板参与墙体受力的连接方式。研究给出了新型冷弯薄壁型钢复合墙体的受剪承载力及抗剪刚度设计指标,供工程设计参考。     

设置方钢管连接件的泡沫混凝土轻钢龙骨复合墙体受力性能试验研究

为达到节约钢材和满足节能建筑保温要求的双重目的,提出一种设置方钢管连接件的泡沫混凝土轻钢龙骨复合墙体。墙体采用蒙皮板作为永久模板,轻钢龙骨为骨架,现浇不同密度(300、400kg/m³)的泡沫混凝土后成型。分别对采用钢网片蒙皮板的轻钢龙骨蒙皮板复合墙体以及带有方钢管连接件的泡沫混凝土轻钢龙骨复合墙体进行单调加载试验,对带有方钢管连接件的泡沫混凝土轻钢龙骨复合墙体进行低周反复加载试验。研究结果表明:相较于高强度水泥压力板,钢网片作为蒙皮板能够有效提高墙体的受剪承载力和延性;泡沫混凝土能够改善轻钢龙骨蒙皮板复合墙体的延性,并且可以将墙体的受剪承载力提高50%左右;泡沫混凝土密度在300~400kg/m³范围内增大,墙体的受剪承载力与延性均显著提高,承载力退化变慢,耗能能力增强,抗震性能提高。提出了保温和承重双控理念,可根据墙厚和受剪承载力要求选取不同的泡沫混凝土密度。     

开洞生态复合墙体斜截面受剪承载力分析

结合开洞生态复合墙体在水平及竖向荷载作用下的受力特点,采用基于抗剪抵抗机构理论,建立开洞墙体在极限状态下的抗剪抵抗机构体系。通过数值扩展分析,推导出开洞墙体斜截面受剪承载力计算公式,并确定开洞墙体斜压杆有效强度系数的合理取值。试验研究、理论分析及数值模拟表明:提出的开洞生态复合墙体斜截面受剪承载力计算公式,具有一定的理论依据和实用价值,满足实际工程计算需要。     

双钢板组合剪力墙的抗震性能影响因素分析

双钢板-混凝土组合剪力墙是一种由外包钢板和内填混凝土组成的组合结构,它能结合钢板和混凝土两种材料的力学特性,具有高强度、高刚度、高延性、抗冲击性良好、和施工高效等良好性能特点。本文主要对国内外专家学者对该种类型的剪力墙研究成果进行归纳总结,并分析了影响其抗震性能的主要因素,主要包括连接方式、轴压比、混凝土厚度、混凝土强度、含钢率和钢板强度。以期为之后双钢板-混凝土组合剪力墙组合剪力墙的研究设计提供建议,促进其应用。     

复合墙板受力性能平面有限元分析

对三组复合墙板试件进行了平面有限元分析并与拟静力试验结果进行了比较,分析了骨架曲线、墙板裂缝分布及发展、钢筋应力分布等。分析表明,由斜拉筋连接的复合墙板在边框的约束下各部分能够很好地共同工作,其受力性能接近或优于普通实心剪力墙,为将复合墙板简化为普通实心剪力墙进行设计提供了试验和理论依据。边框面积的增大以及边框配筋的增加在一定程度上可以大大提高复合墙板的承载能力以及延性耗能性能,但要注意边框尺寸和配筋的匹配问题。     

钢筋混凝土水平拼接叠合剪力墙抗震性能试验研究

通过对3片钢筋混凝土水平拼接叠合剪力墙、1片钢筋混凝土整体叠合剪力墙和1片钢筋混凝土全现浇剪力墙进行抗震性能试验研究,对比研究了试件的裂缝发展情况及破坏形态,分析了试件的承载能力、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、延性性能、耗能性能等。研究结果表明：水平拼接叠合剪力墙与整体叠合剪力墙以及全现浇剪力墙的受力过程、破坏模式基本相同,抗震性能指标相近,具有较好的抗震性能;水平拼接节点构造合理,水平拼接叠合剪力墙的承载能力不低于整体叠合剪力墙;剪式支架能使钢筋混凝土叠合剪力墙的预制部分与现浇混凝土形成整体,协同工作承受外部荷载。     

用增设钢筋混凝土墙提高砌体结构抗震性能的试验研究

目前大量既有多层砌体结构住宅面临增设电梯、成套改造等功能性改造的需求,利用功能性改造时后加的混凝土墙提高既有多层砌体结构的抗震性能是一种有益的探索。文中提出了三种后加混凝土墙与砌体墙的连接方式,并进行了7个后加混凝土-砌体组合墙体试件及其对比试件的低周反复加载试验,研究了其破坏模式、滞回性能、承载能力、变形能力、耗能与延性等。试验结果表明：三种连接方式均能有效保证后加混凝土墙与砌体墙的协同工作,其中植筋连接方式最为简便实用;后加混凝土墙不对称布置时,正、反两个方向的刚度退化过程不同但承载能力和变形能力无明显差异;增设混凝土墙后砌体墙的承载能力、变形和耗能能力大幅度提升,刚度退化明显改善;组合墙体中后加混凝土墙和砌体墙的抗剪能力均能充分发挥。基于黏性界面模拟砂浆层的分离式三维实体有限元分析方法能够较好地模拟组合墙体试件的骨架曲线和破坏形态。根据试验结论提出的受剪承载力计算公式与试验结果吻合良好。     

砌体结构剪力墙的抗震性能研究

本文通过对砌体结构剪力墙的低周反复水平荷载试验 ,研究了它的破坏特征和抗震性能 ,以及影响其侧向承载能力的主要因素 ,提出了砌体剪力墙抗侧承载力的近似计算公式 ,其计算结果满足工程精度要求。     

格栅管式双钢板混凝土组合剪力墙抗震性能试验

制作了3榀格栅管式双钢板混凝土组合剪力墙试验试件,并开展组合剪力墙的低周反复水平荷载试验,绘制出了试件的滞回曲线及骨架曲线。结果表明:格栅管式双钢板混凝土组合剪力墙具有承载能力高、延性好和耗能能力强等优点;新型组合剪力墙可充分发挥格栅式钢墙板和管内混凝土的材料性能,管内混凝土处于三向受压状态,提高了混凝土的抗压强度和延性,外侧钢墙板承担全部拉应力,管内混凝土承担全部压应力,协同工作优势互补;在1/25 rad位移角状态下循环加载80次,新型组合剪力墙塑性铰区域的管内混凝土没有明显的损坏,试验全过程没有任何异响,说明新型组合剪力墙在罕遇地震时也具有良好的工作性能和抗震延性;格栅管式双钢板混凝土组合剪力墙可实现高轴压比、高延性和薄墙厚的抗震剪力墙设计要求。     

轻钢聚苯颗粒泡沫混凝土组合墙体受剪性能试验研究

装配式轻钢结构具有自重轻、强度高、抗震性能好、施工速度快等诸多优点,但在实际工程中存在保温隔音性能差、敲击空鼓以及成套技术不成熟等缺点。为此,提出了轻钢聚苯颗粒泡沫混凝土组合墙体。设计了5片不同类型足尺轻钢聚苯颗粒泡沫混凝土组合墙体,对其进行低周往复加载试验。试验结果表明：组合墙体在层间位移角约为1/300时屈服,极限层间位移角可达到1/50;组合墙体的受剪承载力为无填充材料墙体的3.3倍,初始抗侧刚度为无填充材料墙体的4倍;有蒙皮的组合墙体受剪承载力比无蒙皮墙体提高43%,内外墙板能抑制聚苯颗粒泡沫混凝土开裂;通过对墙体的破坏模式、滞回性能、受剪承载力、延性、耗能能力和刚度退化等的分析,认为该组合墙体具有良好的抗震性能。     

中空型外壁钢板-混凝土组合桥塔塔柱承载力研究

以某跨海大桥原型设计提出的一种新型中空型外壁钢板-混凝土组合桥塔塔柱为背景,设计制作了4个中空型外壁钢板-混凝土组合塔柱试件。通过轴心受压试验,研究中空型外壁钢板-混凝土组合桥塔塔柱破坏过程,并分析混凝土强度、钢板厚度、连接件型式等参数对试件轴压性能的影响。采用ABAQUS软件进行有限元模拟,分析不同结构型式和设计参数(混凝土强度、钢板强度和钢板厚度)对组合塔柱受力性能的影响。研究表明：中空型外壁钢板-混凝土组合塔柱具有优异的承载能力和延性,其承载能力和延性与内外壁钢板-混凝土组合塔柱相当,明显优于普通钢筋混凝土柱;提高混凝土强度、钢板强度和增加钢板厚度均能够提高组合塔柱承载力,但对结构刚度提高不明显。研究成果可为大跨桥梁设计提供参考。     

带约束拉杆双层钢板内填混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

提出一种带约束拉杆双层钢板内填混凝土组合剪力墙,通过对6个剪跨比为2.0、轴压比为0.6的此类剪力墙试件的低周往复加载试验,研究试件的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、承载力退化、刚度退化、位移延性系数和耗能等抗震性能。结果表明：带约束拉杆双层钢板内填混凝土组合剪力墙抗震性能良好,6个试件的屈服位移角平均值为1/147,极限位移角平均值为1/48,位移延性系数平均值为3.57;减小约束拉杆间距和采用梅花式布置约束拉杆的方式,能更好地对钢板和混凝土提供约束,延缓钢板局部屈曲,增大混凝土的极限变形能力,提高剪力墙承载力、延性和耗能能力,减缓承载力退化和刚度退化,改善剪力墙抗震性能。