核电站双钢板混凝土组合墙体面内抗震性能试验研究

为研究核电工程中屏蔽厂房所采用的结构形式——双钢板混凝土组合墙体的抗震性能,对不同距厚比、不同抗剪连接件形式的双钢板混凝土组合墙体进行了拟静力抗震性能试验研究。试验模型按照1/5缩尺,设计了4个双钢板混凝土组合墙体试件。通过试验,分析了组合墙体的承载力、延性、刚度及滞回特性、耗能能力和破坏特征。结果表明:随着距厚比的减小,试件极限承载力有所提高但不显著,距厚比对栓钉的断裂点是否达到构件的极限承载力有明显影响,加劲肋连接件对提高构件的极限承载力、整体刚度、延性和耗能能力效果显著;4个试件的内部混凝土开裂荷载基本相同,抗震性能良好。     

双钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

提出一种新型的配置L形拉结件的双钢板-混凝土组合剪力墙。通过两组共6个双钢板-混凝土组合剪力墙试件的拟静力试验,对此新型组合剪力墙的抗震性能进行了研究。试件改变参数主要为轴压比和连接件间距,在试验的基础上对试件的破坏形态、承载能力、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线等进行分析。试验研究表明：L形拉结件的配置既能增强外包钢板对核心内混凝土的约束作用又能抑制外包钢板的屈曲,充分保证了外包钢板和混凝土之间的协同工作,此新型组合剪力墙具有较高的承载力,较好的延性及耗能能力。在达到峰值荷载之前,墙体钢板未发生明显的局部屈曲变形,最终组合剪力墙均因端柱屈曲拉裂而开始破坏;破坏时极限位移角的平均值为1/58;随着距厚比减小,试件的水平承载力和延性系数均显著提高。     

双波纹钢板混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

为研究钢板类型、墙体连接件、轴压比以及剪跨比对双波纹钢板混凝土组合剪力墙抗震性能的影响,设计并完成了15个双钢板混凝土组合剪力墙（13个波纹钢板试件、2个平钢板试件）的拟静力试验,观察了试件的破坏过程,获取了应变分布数据,分析了各变化参数对双钢板混凝土组合剪力墙抗震性能指标的影响规律。试验结果表明：与横向波纹双钢板混凝土组合剪力墙相比,竖向波纹双钢板混凝土组合剪力墙的承载力更高,承载力及刚度退化更为缓慢,延性更好;在承载力接近的情况下,双波纹钢板混凝土组合剪力墙的延性与耗能均显著优于平钢板的;设置连接件导致双钢板混凝土组合剪力墙的初始刚度降低,使其破坏阶段的承载力退化减缓,且小剪跨比时设置连接件可有效提升双钢板混凝土组合剪力墙的承载力和延性,防止其发生面外破坏;试验中增大轴压比可显著提升双钢板混凝土组合剪力墙的承载力、初始刚度和耗能能力,但双钢板混凝土组合剪力墙的承载力及刚度退化速率增快,延性变差;增大剪跨比将显著降低双钢板混凝土组合剪力墙的承载力和初始刚度,对延性和耗能能力影响并不显著;采用全截面塑性理论进行双波纹钢板混凝土组合剪力墙正截面承载力计算,试验结果与计算值吻合良好。     

Experimental study on seismic behavior of double-skin corrugated plates and concrete composite shear wall

为研究钢板类型、墙体连接件、轴压比以及剪跨比对双波纹钢板混凝土组合剪力墙抗震性能的影响，设计并完成了15个双钢板混凝土组合剪力墙（13个波纹钢板试件、2个平钢板试件）的拟静力试验，观察了试件的破坏过程，获取了应变分布数据，分析了各变化参数对双钢板混凝土组合剪力墙抗震性能指标的影响规律。试验结果表明：与横向波纹双钢板混凝土组合剪力墙相比，竖向波纹双钢板混凝土组合剪力墙的承载力更高，承载力及刚度退化更为缓慢，延性更好；在承载力接近的情况下，双波纹钢板混凝土组合剪力墙的延性与耗能均显著优于平钢板的；设置连接件导致双钢板混凝土组合剪力墙的初始刚度降低，使其破坏阶段的承载力退化减缓，且小剪跨比时设置连接件可有效提升双钢板混凝土组合剪力墙的承载力和延性，防止其发生面外破坏；试验中增大轴压比可显著提升双钢板混凝土组合剪力墙的承载力、初始刚度和耗能能力，但双钢板混凝土组合剪力墙的承载力及刚度退化速率增快，延性变差；增大剪跨比将显著降低双钢板混凝土组合剪力墙的承载力和初始刚度，对延性和耗能能力影响并不显著；采用全截面塑性理论进行双波纹钢板混凝土组合剪力墙正截面承载力计算，试验结果与计算值吻合良好。     

内置钢板带高强混凝土中高剪力墙抗震性能试验研究

将钢板带设置于高强混凝土剪力墙中替代钢筋形成内置钢板带高强混凝土组合剪力墙。为研究该类组合中高剪力墙的抗震性能,对4片内置钢板带高强混凝土组合剪力墙进行拟静力低周反复试验,在轴压比恒定的情况下研究设置钢板带的配钢率及钢板带的位置对其滞回性能、耗能性能,变形能力、强度衰减的影响。结果表明:内置钢板带高强混凝土组合剪力墙在保证钢板具有有效的侧向约束防止发生面外屈曲的同时,提高了钢板带组合墙体的抗裂能力、承载力及耗能能力。在配钢率一定的情况下,钢板位置位于墙身两侧的钢板剪力墙具有更好的延性及耗能能力。     

设置加劲肋的双层钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

为研究设置加劲肋的双层钢板-混凝土组合剪力墙的抗震性能,对5个试验轴压比为0.4的模型试件进行了恒轴力下的拟静力试验。通过改变加劲肋、中部钢管混凝土暗柱的布置形式,研究该组合剪力墙在水平反复荷载作用下的破坏机理、滞回性能、变形能力以及耗能能力。试验结果表明：试件破坏时底部墙体钢板均发生了屈曲,呈现典型的压弯破坏特征;试件具有良好的延性和耗能能力;在双层钢板-混凝土组合剪力墙中仅设置纵向加劲肋对承载力提高不明显,仅设置横向加劲肋可以略提高试件的承载力,而双向加劲肋的设置将较明显提高试件的承载力;在双层钢板-混凝土组合剪力墙中部增设钢管混凝土暗柱可以较为明显地改善试件的承载力与延性。     

设置C形连接件的双钢板混凝土组合剪力墙抗震性能研究

提出一种设置C形连接件的新型双钢板-混凝土组合剪力墙。为研究此类组合墙的抗震性能,设计并完成了6片高剪跨比双钢板-混凝土组合剪力墙的低周反复水平荷载试验。对试件的破坏现象、承载能力、轴压比、滞回曲线、骨架曲线、变形能力、位移延性系数及耗能能力进行了分析研究。试验结果表明:C形连接件可以有效地限制两侧钢面板的屈曲;在屈服阶段,试件的屈曲主要出现在端柱底部和墙身底部。试件的最终破坏形态为端柱脚部断裂;结构具有较高的承载力。组合墙正截面压弯承载力理论计算值与试验值吻合良好;试件的滞回曲线饱满,具有良好的延性及耗能能力,试件破坏时的平均极限位移角为1/52,位移延性系数为2. 49～3. 55。     

框架柱约束横孔混凝土空心砌块夹心墙抗震性能试验研究

通过7片框架柱约束横孔混凝土空心砌块夹心墙的拟静力试验,研究了该墙体结构的破坏机理、承载能力、变形能力、延性、滞回特性和刚度退化等,分析了不同抗震构造措施、开设窗洞以及墙体高宽比对其抗震性能的影响。结果表明:横向拉结件和水平钢筋混凝土带可以提高墙体的水平承载力、耗能能力和延性,提高墙体的抗震性能;开设窗洞对墙体的开裂荷载、极限荷载、耗能能力以及初始刚度都有较大的削弱;在窗洞口设置混凝土抱框可以提高墙体的抗震性能;墙体高宽比过大会降低其抗震能力。     

钢板夹芯混凝土组合剪力墙复合受力性能试验研究

通过两组钢板夹芯混凝土组合剪力墙的拟静力试验,对双向压弯荷载作用下钢板混凝土组合剪力墙的承载能力、变形能力和破坏模式进行研究,获得了试件的典型破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、延性系数以及耗能能力等,分析面外弯矩的变化对结构力学性能的影响。研究表明:在双向压弯作用下,试件的破坏形态主要是压弯破坏;试件滞回曲线不够饱满,耗能能力一般;面外弯矩越大,试件的抗侧承载力及耗能性能越差;试件进入塑性阶段后,面外位移显著增加,呈发散趋势;试件底部截面基本满足平截面假定。     

箱板式钢结构住宅底部加强区组合加劲钢板墙-抗震性能分析

箱板式钢结构是一种直接采用加肋钢板作为承重墙和楼板的箱式结构。为提高加劲钢板墙(SSPW)的抗震性能,在墙体外侧设置网格加劲板构成组合加劲钢板墙(CSPWs)。进行了3个1/3缩尺比例的加劲钢板墙试件的拟静力试验,研究参数包括是否设置网格加劲板、网格加劲板与墙体钢板之间能否相对滑动。分析了加劲钢板墙试件的破坏过程、破坏模式、承载力和变形性能等。同时建立有限元分析模型,研究轴压比、高厚比等对墙体受力性能的影响。试验研究表明：组合加劲钢板墙具有较高的承载能力和稳定的滞回性能;设置网格加劲板能有效抑制墙板的面外变形,显著提高抗侧刚度、承载力和耗能能力;网格加劲板与墙体钢板之间能相对滑动,可使试件耗能和位移延性系数分别提高42.4%和39.6%。有限元分析表明：峰值荷载随轴压比和墙板高厚比的增大而降低;当轴压比不大于0.6且高厚比介于300~500时,组合加劲钢板墙峰值荷载大于按JGJ/T 380—2015《钢板剪力墙技术规程》中全截面塑性理论计算的承载力,结合墙板面外变形情况,建议轴压比不大于0.6、墙板高厚比取300~400。     

双钢板-混凝土组合剪力墙研究新进展

进行了两组双钢板-混凝土组合剪力墙拟静力抗震性能试验,研究了该类结构的受力机理,并得到其典型破坏形态。试件均表现出良好的延性和耗能能力,滞回曲线饱满稳定,极限位移角均超过现行规范的规定限值,且大于其他类似试验的结果。缀板拉结措施可有效避免墙身钢板的局部屈曲,同时可加强对内填混凝土的约束作用,使高强混凝土在抗震剪力墙中的应用成为可能,从而很好地满足了超高层建筑结构对剪力墙高轴压、高延性、薄墙体的设计需求。在试验研究的基础上,开展了理论分析和数值模拟,对双钢板-混凝土组合剪力墙在工程中的应用提出了初步设计建议,对有待进一步开展的研究工作进行了展望。研究表明,双钢板-混凝土组合剪力墙具有延性好、耗能能力强、构造简单、施工方便、避免裂缝外露等优点,在超高层建筑结构中具有广阔的应用前景。     

钢板混凝土组合剪力墙拉弯性能研究

在地震作用下超高层建筑核心筒底部墙体会承受较大的轴向拉力,为此采用Marc有限元软件建立钢板混凝土组合剪力墙弹塑性有限元分析模型,对钢板混凝土组合剪力墙拉弯受力状态下的抗震性能进行了深入研究。提出拉弯构件轴拉比的定义方法,考察轴拉比大小对钢板混凝土组合剪力墙抗侧刚度、滞回曲线、等效黏滞阻尼系数、位移延性系数、变形能力以及承载力的影响。在拉弯受力时,钢板混凝土组合剪力墙达到极限变形时承载力下降不明显,滞回曲线饱满,变形能力较强;轴拉比越大,承载能力越低,位移延性系数越小;当轴拉比大于0.2时,初始抗侧刚度下降50%以上。随着水平往复荷载逐渐增大,抗侧刚度不断降低。所完成的钢板混凝土组合剪力墙在低周往复荷载下的缩尺模型试验结果表明,拉弯受力破坏时,试件表面出现多条水平贯通裂缝,最终根部钢筋拉断,承载力和极限变形能力与弹塑性有限元分析结果吻合良好。钢板混凝土组合剪力墙具有良好的承载力与变形性能,是解决超高层建筑墙体在地震作用下承受轴向拉力的有效形式。     

钢管超高强混凝土柱拟静力试验

以轴压比、含钢率和长径比为参数,进行了11根钢管超高强混凝土柱拟静力试验,分析了试件荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、延性、耗能以及强度和刚度退化等抗震性能指标。结果表明:随着轴压比增大,极限承载能力和延性降低,试件耗能能力减弱,强度和刚度退化程度增强; 随着含钢率增大,弹性刚度、极限承载力以及延性呈增大趋势,耗能能力增强,强度和刚度退化程度减弱; 随着长径比增大,弹性刚度、极限承载力以及延性都呈减小趋势,整体耗能能力减弱,强度和刚度退化程度增强; 受适用材料范围的限制,目前规程中的抗弯刚度和极限弯矩计算方法并不适用于钢管超高强混凝土结构,计算结果偏差较大,有必要对其进行适当修正,以期适用于该类结构抗弯刚度和极限弯矩计算。     

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。     

矩形钢管混凝土框架节点与其他节点的比较研究

通过3个全矩形钢管混凝土框架节点(外加强环)模型的拟静力试验,以轴压比和梁柱线刚度比为参数,研究了该类框架节点的滞回曲线、延性、强度与刚度退化、耗能能力、破坏机理及其破坏特征,考察了轴压比、梁柱线刚度比等参数对节点受力性能的影响规律。结论表明:全矩形钢管混凝土框架节点的滞回曲线饱满,耗能能力强;强度与刚度退化缓慢;在达到极限荷载后具有良好的延性和后期变形能力,满足延性节点的要求。经与钢筋混凝土框架、组合结构框架及钢框架节点抗震性能的比较可知,全钢管混凝土框架节点具有较好的受力性能和抗震能力,研究成果可用于指导钢管混凝土结构的工程实践。     

方钢管混凝土柱-钢梁平面框架抗震性能试验研究

进行了3榀方钢管混凝土柱-钢梁平面框架的低周反复加载试验,分析了轴压比和梁柱线刚度比对框架抗震性能的影响。得到了框架的荷载-位移滞回曲线、骨架曲线及各阶段的荷载和位移值,分析了框架的破坏特征、延性、耗能能力、承载能力及刚度退化。试验结果表明：框架滞回曲线饱满,具有良好的变形性能和耗能能力;增大轴压比将降低框架的延性和水平极限承载力,提高框架的耗能能力;增大梁柱线刚度比将降低框架的延性和耗能能力,提高框架的水平极限承载力。试验结果可为方钢管混凝土柱-钢梁框架的工程应用提供参考。     

BFRP-钢板-混凝土组合双连梁抗震性能试验研究

为研究新型BFRP-钢板-混凝土组合双连梁的受力性能和破坏机理,完成了1个普通钢筋混凝土单连梁、1个普通钢筋混凝土双连梁、1个内置钢板的钢筋混凝土双连梁、1个外包BFRP布的钢板-混凝土组合双连梁的低周往复加载试验,研究了不同连梁型式和外包BFRP布对其抗震性能的影响,分析了各试件的破坏形态、破坏特征、承载能力、变形能力和耗能能力等,并利用数字图像相关（DIC）测试技术分析了BFRP布应变随位移和时间变化的分布规律。结果表明：内置钢板和包裹BFRP布后的双连梁其延性、耗能和承载力均有显著的提升;钢板的加入显著提高了普通钢筋混凝土双连梁的承载能力和耗能能力,包裹BFRP布有效地提升了钢板-混凝土组合双连梁的持荷能力,BFRP布能较好地抑制混凝土裂缝的开展以及延缓混凝土的破坏速度。     

带方钢管混凝土端柱隔板连接双钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

对5个带CFST端柱的隔板连接的双钢板-混凝土组合剪力墙进行了恒定轴压条件下的侧向循环加载试验,考虑了截面高厚比(6.0和8.0)、端柱形式、设计轴压比(0.45和0.60)、剪跨比(1.5和2.0)等参数,研究了该类组合剪力墙延性、承载力、刚度和承载力退化、耗能能力、截面弯矩-曲率关系、剪力-剪切角关系以及腹侧腔室钢板等效应变的变化规律等。研究结果表明：组合剪力墙发生了典型的压-弯破坏;墙体受力过程中经历了钢板的屈服和屈曲及混凝土的压溃等破坏;墙体的滞回曲线饱满;墙体的极限侧移角介于2.3%~4.5%之间,位移延性系数介于3.05~4.45之间,具有良好的变形能力;增加截面高厚比,加强端柱构造,减小剪跨比,墙体的承载力和延性均得到提高;轴压比增大对墙体的承载力和延性有不利影响;组合剪力墙受力过程中的剪切变形呈非线性变化的特点,不应忽略;组合剪力墙的变形未局限于墙体固定端以上的有限范围内,而是在墙体高度方向有较为充分的发展,这是墙体变形能力较好的原因之一。     

高延性聚酯纤维加固RC柱抗震性能试验研究

通过6根高延性聚酯纤维加固RC柱水平荷载低周反复试验,分析不同混凝土强度、不同加固层数试件的破坏形态、荷载-位移滞回曲线、延性、耗能、刚度退化等。研究结果表明:采用高延性聚酯纤维加固后的试件裂缝发展缓慢,其承载能力、耗能能力、延性均有不同程度地提高,能有效改善约束效果。     

装配式钢-混凝土组合管剪力墙抗震性能试验研究

为研究装配式钢-混凝土组合管(SRCT)剪力墙的抗震性能,完成了4个足尺SRCT剪力墙试件的低周反复荷载试验,分析了试件的破坏形态、承载能力、滞回曲线、位移延性、刚度退化和耗能能力等。结果表明：SRCT剪力墙具有良好的承载能力、刚度和延性,表现出良好的抗震性能;随钢板厚度的增大,试件的破坏形态由钢板撕裂屈曲为主转为焊缝破坏为主,预制构件生产制作时需保证薄钢板与型钢连接的焊接质量,避免焊接破坏发生;0.2轴压比作用下,试件的屈服位移角的平均值为0.005 rad,极限位移角为0.013 rad,均高于现行规范限值;拉结筋间距200～250 mm范围内,适当减小拉结筋间距可提高剪力墙的延性及耗能能力。