钢框架-预制混凝土抗侧力墙恢复力模型研究

为研究钢框架-预制混凝土抗侧力墙结构体系("SPW体系")的受力性能,对两榀足尺单跨单层钢框架-预制混凝土抗侧力墙试件进行水平低周反复加载试验,分析钢框架-预制混凝土抗侧力墙试件延性、破坏机理及滞回性能。试验表明:加载前期,抗侧力墙体作为结构第一道防线承担主要水平荷载,随着墙体逐步退出工作,钢框架承担主要水平荷载成为结构第二道防线。根据试件荷载-位移滞回曲线,分析得到钢框架-预制混凝土抗侧力墙试件三折线型骨架曲线计算式,通过分析试验数据,建立了"SPW体系"初始抗侧刚度计算式,提出加载刚度及卸载刚度退化规律,建立钢框架-预制混凝土抗侧力墙试件恢复力模型,可为该结构体系弹塑性分析提供依据。     

钢框架-预制混凝土抗侧力墙结构抗震性能试验研究

为研究钢框架-装配式混凝土抗侧力墙结构体系(SPW体系)的抗震性能,对2榀足尺钢框架-预制钢筋混凝土抗侧力墙结构进行低周反复荷载作用下的试验,研究结构的破坏形态、滞回性能、延性及变形以及耗能性能等.试验结果表明:该结构体系为一种典型的双重抗侧力体系,加载过程呈现出明显的两阶段受力状态,抗侧力墙作为结构抗震的第一道防线,在加载前期承担主要的水平荷载,随着墙体退出工作,钢框架成为结构抗震的第二道防线;加载后期,由于抗侧力墙顶部连接发生破坏,钢框架承担所有的水平剪力和倾覆弯矩作用.     

基于纤维模型的钢框架-混凝土抗侧力墙板装配式结构抗震性能分析

为研究钢框架-预制混凝土抗侧力墙板装配式结构体系(SPW体系)的抗震性能,对2榀钢框架-预制混凝土抗侧力墙板结构足尺试件进行拟静力荷载作用下的试验研究。试验结果表明:该结构体系为一种典型的双重抗侧力体系,加载过程呈现出明显的两阶段性,抗侧力墙板为结构体系的第一道防线,钢框架为结构的第二道防线;基于纤维单元,利用CANNY软件建立SPW体系的有限元模型,在验证模型正确性的基础上,分析了框架柱刚度、框架梁刚度、墙体高宽比和墙体内置型钢含钢率等因素对SPW体系墙抗震性能的影响,分析结果表明:结构体系的塑性耗能性能主要是由抗侧力墙和框架梁端的耗能决定的;随着墙体高宽比的减小,结构的耗能性能和延性变差。增大墙体内置型钢含钢率有助于提高结构的耗能性能。     

柔性钢框架外挂再生混凝土墙结构抗震性能试验研究

为研究柔性钢框架外挂再生混凝土墙结构的抗震性能,对2个单层单跨1∶3缩尺的柔性钢框架外挂再生混凝土墙试件及1个纯钢框架试件进行了拟静力试验。通过对有无外挂墙板及不同梁柱节点形式的对比,分析了外挂墙板及梁柱节点刚度对结构的承载力、抗侧刚度、延性及耗能能力的影响,并对结构内力及水平荷载分配进行了分析。结果表明:柔性钢框架设置外挂墙板后,结构承载力提高约19%;梁柱连接节点刚度对结构的抗震性能影响不大,两种连接形式下结构承载力仅相差6%;柔性钢框架外挂再生混凝土墙结构具有良好的延性,平均位移延性系数均大于3,建议与"中震可修"相对应的层间位移角限值取1/80~1/100;结构耗能主要由钢框架提供,设置外挂墙板后,对耗能能力的提高幅度约15%~20%;栓焊混合连接结构中钢框架内力分布均匀,梁柱节点整体性能好;平齐端板连接节点在强震下变形能力强,受压区翼缘局部翘曲;结构水平荷载主要由钢框架承担,外挂墙板承担约20%~30%。     

多高层钢框架-预制混凝土抗侧力墙装配式结构竖向受力性能研究

对1榀由钢框架和预制混凝土抗侧力墙组成的足尺试件进行了竖向加载试验,考察该装配式结构在施工和使用阶段竖向荷载的分配关系以及框架梁挠度的变化规律。在试验研究基础上,采用ABAQUS有限元软件建立与验证试验模型,并以实际工程为背景,建立6层和12层单跨钢框架-预制混凝土抗侧力墙装配式结构模型,模拟分析了多高层结构在三种施工方案下的竖向受力性能以及框架梁的变形规律。研究结果表明:采用先逐层安装预制构件,后逐层终拧高强螺栓的施工顺序,能够保证抗侧力墙体仅承担使用阶段的竖向活荷载,大幅度降低了墙体的轴压比。在使用阶段,随着楼层层数的增多,框架柱竖向荷载分担率升高,而抗侧力墙体竖向荷载分担率降低,两者之间的差值逐渐增大。     

钢框架-预制混凝土抗侧力墙装配式结构竖向受力性能研究

为了研究装配式钢框架-预制混凝土抗侧力墙结构的竖向受力性能,对1榀由钢框架和预制混凝土抗侧力墙组成的足尺模型进行竖向荷载作用下的试验研究,考察施工阶段和使用阶段的竖向荷载在钢框架和抗侧力墙体之间的分配关系以及框架梁挠度的变化规律,并利用ABAQUS有限元分析软件进行影响因素分析。结果表明:施工安装阶段,框架柱承担大部分竖向荷载,而抗侧力墙体承担的竖向荷载较少;使用阶段,框架柱和抗侧力墙体共同承担竖向荷载,框架柱、抗侧力墙体竖向荷载分担率分别为32%、68%;施工安装阶段,采用较小的预紧力和自下而上的螺栓终拧顺序能使墙体承担较小的竖向荷载;使用阶段,随着墙宽梁跨比的增大,抗侧力墙体竖向荷载分担率提高,抗侧力墙体的非居中布置会使两端框架柱承担的竖向荷载分配不均。     

钢框架内填RC墙结构层间侧移限值的试验数据统计分析

钢框架内填RC墙结构是一种新型组合结构体系,我国建筑抗震设计规范尚未规定其变形限值。为提出钢框架内填RC墙结构在不同地震水准下合理的层间侧移限值,本文对已有的钢框架内填RC墙结构的试验数据进行了统计分析,基于概率方法分析了钢框架内填RC墙结构在开裂、显著屈服、峰值荷载、破坏时的最大层间侧移比。同时,还采用累积层间塑性侧移比、累积延性比、累积能量耗散系数对钢框架内填RC墙结构破坏时的性能点进行了定量描述。分析结果表明:钢框架内填RC墙结构首次开裂时的平均层间侧移比为1/1368;取单侧置信区间下限确定的钢框架内填RC墙结构显著屈服及峰值时刻的最大层间侧移比分别为1/253及1/97。钢框架内填RC墙结构在破坏时以单侧置信区间下限确定的最大层间侧移比及最大层间位移延性比分别为1/64及3.50;所对应的累积层间塑性侧移比、累积层间位移延性比、以及累积层间能量耗散系数分别为0.12、26.45、及12.13。     

带竖缝混凝土墙的装配式框架消能子结构抗震性能试验研究

为提高装配式钢筋混凝土框架抗震能力,提出带竖缝混凝土墙的装配式消能减震框架结构体系。通过1个消能子结构试件的低周反复加载试验,考察消能子结构和竖缝混凝土墙设计方法的合理性,分析试件破坏模式、滞回性能、承载力、延性、抗侧刚度及变形特征等。通过有限元分析竖缝混凝土墙的抗震性能,研究带竖缝混凝土墙的装配式框架消能子结构的受力机理。结果表明：罕遇地震作用下,消能子结构中梁柱轻微损伤,梁柱节点及齿槽连接区钢筋基本保持弹性,结构损伤主要集中于竖缝混凝土墙;消能子结构的极限位移角为1/30,位移延性系数为3.25,变形和耗能能力良好;消能子结构弹性抗侧刚度理论值与试验值相对误差为10.4%;竖缝混凝土墙模拟和规范计算得到的极限位移和特征点荷载吻合较好;竖缝混凝土墙对实体墙两端梁截面产生附加阻尼力,缝间墙斜撑作用使其外侧和中间墙肢发生差异性破坏。建议带竖缝混凝土墙的装配式框架消能子结构在多遇和罕遇地震作用下的层间位移角限值分别按1/800和1/100控制;竖缝混凝土墙设计时应考虑斜撑作用,按压弯剪复合受力进行设计,并加强外侧缝间墙墙肢抗剪配筋构造。     

水平荷载作用下钢框架预制混凝土抗侧力墙体装配式结构的简化计算方法

为研究水平荷载作用下钢框架 预制混凝土抗侧力墙装配式结构体系（SPW体系）内力和位移的简化计算方法,提出了结构体系的简化计算模型,根据弹性理论建立结构体系的平衡微分方程,提出反映结构侧向刚度的参数λ,结合边界条件求解了在均布侧向荷载、倒三角侧向荷载和顶部集中侧向荷载作用下结构体系的内力与侧向位移计算公式,采用有限元法对简化计算方法的可靠性进行了验证,并进行了误差分析。研究结果表明:有限元分析值与简化计算值较为接近,简化计算方法能够较为准确地计算SPW体系在水平荷载作用下的内力和位移,可靠性较好。     

纤维混凝土可更换式墙板填充钢框架结构抗震性能试验研究

为研究纤维混凝土可更换式墙板填充钢框架结构体系的受力性能,对1榀钢框架-预制纤维混凝土抗侧力墙板结构足尺试件进行低周反复荷载作用下的试验研究,待纤维混凝土墙板破坏后更换新的墙板重新加载,测试可更换式结构构造的可靠性,研究结构的破坏机理、滞回性能、延性及变形和耗能性能等。试验结果表明:该结构体系为一种典型的双重抗侧力体系,加载过程呈现出明显的两阶段性,抗侧力墙板先于钢框架破坏,为结构体系的第1道抗震防线,钢框架为结构的第2道抗震防线;抗侧力墙板失效时结构处于可修复水平,更换墙板后结构仍保持相同的抗侧力水平。     

内填再生混凝土墙的柔性钢框架结构抗震性能试验研究

将再生粗骨料轻质墙板内填至柔性钢框架结构中,通过对4榀单层单跨1∶3缩尺试件的拟静力试验,分析了结构的破坏模式、承载力、延性及耗能能力,研究了节点刚度对结构性能的影响及再生混凝土墙板作为主要抗侧力构件的可行性,并对结构的内力分配进行了分析。研究结果表明：再生混凝土墙板在增加结构承载力和刚度的同时,能缓解梁柱节点的转动变形,改善节点受力;内置墙板后,结构的承载力提高140%,初始刚度提高330%~360%,位移延性系数为2.44～3.28,层间位移角为0.02rad时,承载力退化系数仍大于0.8,表明该结构具有较高的安全储备;同时,内填取代率100%再生骨料墙板的试件比普通混凝土墙板试件屈服荷载提高22%,而峰值荷载基本一致,表明墙板与柔性钢框架组合后结构的整体性能退化较小,可以作为主要抗侧力构件使用;结构中内填墙板承担的水平剪力较多时,钢框架承担的倾覆弯矩较少。     

混凝土框架-屈曲约束钢板墙结构的位移限值

将屈曲约束钢板墙作为抗侧力构件和耗能构件应用于钢筋混凝土框架结构,即形成混凝土框架-屈曲约束钢板墙结构体系。目前对这类结构在水平荷载作用下的位移限值并未进行研究,规范也无相关规定。利用模型试验和数值模拟的方法,对混凝土框架-屈曲约束钢板墙结构的受力性能进行了研究。分析了这种新型混合结构体系的受力过程与受力特点,并给出了弹性和弹塑性层间位移角限值的建议取值。建议混凝土框架-屈曲约束钢板墙结构的弹性层间位移角限值取为1/600,弹塑性层间位移角限值取为1/50。     

预压装配式预应力混凝土框架抗震性能试验研究

本文通过对一榀两层两跨预压装配式混凝土框架拟动力和拟静力试验,研究预压装配式混凝土框架的地震反应、刚度退化、滞回性能、耗能能力、位移延性等抗震性能。拟动力试验表明:随着加速度峰值的增大,加载至层间位移角为1/107,试件刚度出现退化,结构呈现塑性性质;拟静力试验表明:低周反复荷载作用下,框架梁端首先出现塑性铰,符合强柱弱梁的要求。框架荷载-位移滞回曲线较为丰满,框架破坏时极限位移角可达1/29,实测位移延性系数在4.0左右,预压装配式混凝土框架具有良好的延性性能和较强的变形恢复能力。     

刚性连接钢框架-内填剪力墙结构滞回性能试验研究

为研究钢框架-钢筋混凝土剪力墙结构（SRCW）的抗震性能,以一榀1：3比例的两层刚性连接钢框架-内填钢筋混凝土墙试件为研究对象,进行水平荷载下的滞回性能试验。根据试验结果分析了剪力墙的裂缝开展过程和破坏模式、结构抗侧刚度的变化、结构的延性等整体性能;钢框架柱的受力及变形、中梁受力及传力、剪力墙变形、剪力钉变形特性等局部性能。结果表明：结构具有较高的强度储备;良好的延性和耗能能力;试件的破坏模式为两柱脚形成塑性铰,一层剪力墙两底角部混凝土的压碎,一层剪力墙正好在暗梁上方形成水平裂缝,显示出明显的弯曲破坏模式。试验研究结果为研究SRCW结构的破坏机理、指导工程设计提供了合理的理论依据。     

钢框架内填预制钢筋混凝土剪力墙试验研究

为改进钢框架内填预制钢筋混凝土剪力墙的抗震性能,将耳板装置引入钢框架与内填墙的连接中.通过2个2层单跨钢框架内填预制钢筋混凝土剪力墙1/3模型试件的循环荷载试验,考察耳板连接装置的可靠性和内填墙裂缝的开展与结构变形能力,分析结构的破坏机理、滞回性能、刚度退化、变形及延性等,并对钢框架内填预制混凝土剪力墙体系与现浇混凝土剪力墙体系和带竖缝混凝土剪力墙体系进行对比.研究结果表明:抗剪连接件(U形筋)在梁柱节点上下耳板的帮助下未发生破坏,耳板连接装置具有可靠的工作性能;合理设计的钢框架内填预制钢筋混凝土剪力墙结构具有良好的延性.     

三层预压装配式预应力混凝土框架抗震性能试验研究

通过对一榀三层预压装配式混凝土框架的拟静力试验,了解框架承载力和破坏模式,得到框架位移滞回曲线、梁端转角滞回曲线,研究预压装配式混凝土框架的破坏机制、刚度退化、滞回性能、耗能能力、梁端转角延性等抗震性能。研究结果表明：在低周反复荷载作用下,框架梁端率先出现塑性铰,梁端截面转角延性系数在3.64至5.62之间;节点在柱轴向压力和水平预应力的共同作用下,核心区处于双向受压状态,节点的抗裂性能、框架整体抗侧刚度和变形恢复能力较好;加载至框架层间位移角为1/42～1/67时,框架承载能力没有出现明显下降,预压装配式框架属“强柱弱梁”型结构。     

钢框架-型钢混凝土抗侧力墙结构抗震性能有限元分析

为了研究钢框架-抗侧力结构在楼面荷载作用下的抗震性能,采用ABAQUS有限元软件建立单层单跨壳-实体非线性有限元模型,考虑了混凝土与钢材的塑性损伤以及加载的随动强化准则,在验证有限元模型的基础上,考察抗侧力墙体沿竖向布置方式、抗侧力墙体高宽比以及抗侧力墙体布置位置对结构体系抗震性能的影响。研究结果表明:在建造钢框架-型钢混凝土抗侧力墙结构房屋时,建议选用宽度为1 200mm的型钢混凝土抗侧力墙体,且沿竖向连续布置,并可根据门窗洞口的布置,灵活调整墙体的位置。     

盖板加强型节点钢框架子结构抗震性能试验研究

为研究盖板加强型节点钢框架结构的抗震性能,通过3榀1∶3缩尺盖板加强型节点钢框架子结构的低周往复加载试验,分析了此类子结构的滞回性能、刚度、延性、等效黏滞阻尼比,以及此类钢框架子结构侧向倒塌时的层间位移角、层间累积延性及累积耗能系数.研究表明:薄壁钢梁钢框架子结构试件的钢梁端部先屈曲后屈服,对应的层间最大位移角均值为3.5％,层间累积塑性位移角为45.5％,层间累积位移角延性比为43.3,层间累积塑性耗能系数为33.05;厚壁钢梁钢框架子结构试件在钢梁端部进入塑性后,其梁柱连接区域的焊缝断裂,对应的层间最大位移角均值为6.2％,层间累积塑性位移角为85.6％,层间累积位移角延性比为61.2,层间累积塑性耗能系数为72.66;厚壁钢梁钢框架子结构试件的钢梁端部形成理想塑性铰,对应的层间最大位移角可达7.2％,层间累积位移角为162.9％,层间累积位移角延性比为139.3,层间累积塑性耗能系数为117.58.     

装配式高层钢框架-自复位混凝土筒体组合结构振动台试验模型设计

为研究新型装配式自复位筒体结构的整体抗震性能,并检验该结构特殊细部构造的有效性,同济大学土木工程防灾国家重点实验室开展了高层钢框架-自复位混凝土筒体组合结构的模拟地震振动台试验。试验对象为某一10层装配式结构,结构体系由外围承重框架和承担水平作用的自复位混凝土筒体组成。墙柱间滑槽式连接节点以及全铰接的框架连接方式用于完全分离结构的承重体系和抗侧体系,以实现结构主体在地震作用下的低损伤特性。对该振动台试验模型设计进行了介绍,详细说明了结构体系的作用机理、试验模型的设计计算流程和特殊的细部构造,为今后类似的装配式高层自复位筒体结构的设计与试验提供参考。     

钢-混凝土组合转换框架试验研究

为研究钢-混凝土组合转换梁-矩形钢管混凝土柱构成的组合转换框架的受力性能,对1榀组合转换框架缩尺模型进行了竖向荷载和低周往复水平荷载试验。分析了组合转换梁在竖向荷载作用下的刚度及裂缝开展情况以及组合转换框架在水平往复荷载作用下的破坏特点、荷载-位移滞回曲线及骨架曲线、延性、屈服机制和耗能能力等力学性能。试验研究结果表明,在竖向荷载作用下,组合转换梁刚度大,抗裂性能好,满足结构正常使用要求;在水平荷载作用下,转换框架延性好,极限层间位移角大,滞回曲线对称、饱满,耗能能力强。