柱下端局部采用FRC材料钢筋混凝土柱的承载力分析

为了改善钢筋混凝土柱的变形能力和损伤容限,在其下端局部采用纤维增强混凝土（F RC ）代替普通混凝土,设计了6根剪跨比为3、柱内配置较少箍筋的钢筋混凝土柱试件,进行了拟静力试验。试验结果表明,这种柱为弯曲屈服后的剪切破坏,具有较好的变形能力和损伤容限;局部使用FRC材料可以减少约束箍筋和抗剪箍筋用量。根据试验结果,建立了考虑截面受拉区FRC受拉作用的压弯承载力计算方法以及斜截面受剪承载力计算公式,其中斜截面受剪承载力计算公式的计算值与试验值比较吻合。     

纤维增强混凝土梁柱节点受剪承载力计算模型研究

纤维增强混凝土(FRC)具有受拉应变-硬化和多裂缝开展特性,替代普通混凝土作为梁柱节点核心区基体材料以减少箍筋的数量。该文通过建立协调方程、平衡方程和本构关系,对FRC梁柱节点在地震作用下的受力性能进行分析,提出FRC梁柱节点核心区剪应力-剪应变骨架曲线理论计算模型,并研究其开裂点、屈服点和峰值点的剪应力和剪应变计算方法。将理论计算结果与试验结果进行比较,结果表明:提出的剪应力-剪应变理论计算模型可以较好地反映FRC梁柱节点在地震作用下的剪应力-剪应变关系。     

FRC框架结构基于等效单自由度模型的抗地震倒塌能力评估

为了快速评估建筑结构的抗地震倒塌能力,该文基于Adam等提出的等效单自由度模型,首先用Pushover分析方法对纤维增强混凝土(FRC)结构进行静力弹塑性分析,获得其基底剪力-顶点位移曲线,据此确定其力-变形关系;然后根据力-变形关系以及侧向位移形状函数,确定相应的等效单自由度模型的相关参数;按等效单自由度模型计算结构的抗地震倒塌能力。分别对某8层钢筋混凝土框架结构和FRC框架结构进行分析。结果表明:用与多自由度结构相应的等效单自由度模型评估FRC框架结构的整体抗地震倒塌能力是可行和偏于保守的;采用抛物线加载模式比倒三角加载模式得到更接近由IDA分析所得的结构抗地震倒塌能力中位值;在其他条件相同时,FRC框架结构比普通混凝土框架结构具有更高的抗地震倒塌能力。     

高延性混凝土无腹筋梁受剪性能试验研究

提出采用高延性混凝土改善梁的抗剪性能和变形能力,设计了8个高延性混凝土梁和3个作为对比试件的混凝土梁,并通过静力试验研究不同剪跨比和配筋率高延性混凝土无腹筋梁的破坏形态和破坏机理。高延性混凝土无腹筋梁的剪切破坏形态有挤压破坏、剪压破坏、弯剪破坏和剪拉破坏。试验结果表明:高延性混凝土梁的剪切破坏均表现出一定的延性,与普通混凝土梁的脆性剪切破坏具有明显不同;高延性混凝土梁的剪切裂缝开展缓慢,说明高延性混凝土良好的拉伸应变硬化和多裂缝开展特性能够有效控制剪切裂缝的发展,防止混凝土压碎剥落,显著提高梁的抗剪性能和耐损伤能力;相比普通混凝土无腹筋梁,高延性混凝土无腹筋梁的受剪承载力和变形能力均有明显提高,表明采用高延性混凝土可以显著改善无腹筋梁的脆性剪切破坏模式;剪跨比和纵筋配筋率对高延性混凝土梁的剪切破坏形态和承载力影响较大,其受剪承载力随剪跨比的增大而降低,随配筋率的增大而有所提高。     

纤维增强混凝土梁柱节点受剪承载力计算

将纤维增强混凝土(FRC)梁柱节点在地震作用下的抗剪机制简化为约束斜压杆机制和桁架机制的综合作用,约束斜压杆机制由节点核心区FRC和箍筋共同作用形成的约束FRC抵抗,桁架机制由节点核心区梁、柱纵筋与周围FRC之间的粘结力承担。考虑这两种机制在受剪承载力机制中的比例,推导出FRC梁柱节点受剪承载力计算公式。将所收集到的28个FRC梁柱节点试件受剪承载力试验值与计算值进行比较,二者之比的平均值为1.04,变异系数为0.08,验证了受剪承载力计算模型的合理性。     

钢筋混凝土剪力墙变形能力计算方法研究

为了确定钢筋混凝土剪力墙的变形指标,在考虑剪力墙构件高宽比、配箍特征值、轴压比和非线性剪切变形等影响剪力墙构件变形的因素之后,该文提出了一种剪力墙变形能力计算模型。该模型由受拉区、受压区及刚性域组成,称之为拉-压刚域模型。将该计算模型用于两组共12片剪力墙构件的变形指标计算,并将计算值与试验值进行了对比分析。结果表明,剪力墙构件顶点极限位移、极限转角、极限曲率以及顶点开裂位移、屈服位移和位移延性系数的理论值均与试验值吻合较好。对比结果验证了该文计算模型的有效性。     

塑性铰区采用纤维增强混凝土剪力墙的变形性能研究

为了提高高强混凝土剪力墙的抗震性能,在其潜在塑性铰区采用纤维增强混凝土代替高强混凝土,设计了4片剪跨比为2.1的剪力墙试件,进行了拟静力试验。通过改变纤维增强混凝土区高度、轴压比、纵筋数量、箍筋配箍特征值和水平分布筋数量,研究这种剪力墙的抗震性能。结果表明:这种剪力墙试件的抗损伤能力明显改善;纤维增强混凝土区高度对其变形能力有明显影响;开裂荷载和开裂位移显著提高。根据试验结果,分析了这种剪力墙试件的开裂位移、屈服位移和极限位移,给出了考虑剪切、弯曲变形影响的开裂位移、屈服位移和极限位移的计算公式,公式的预测值与试验值吻合较好。     

混凝土联肢剪力墙结构抗震性能控制方法

联肢剪力墙结构抗震性能控制是目前尚未很好解决的问题之一。该文以连续化方法的解析解为基础,在联肢剪力墙高度、截面尺寸和材料性能等已知的条件下,首先通过控制联肢剪力墙满足整体位移延性需求的耦联率来确定连梁的截面尺寸;然后通过控制联肢剪力墙结构顶点和层间侧移角来确定其基底剪力,并假定水平地震作用沿高度为倒三角形分布;最后确定连梁满足位移延性需求的弦转角需求,并依据连梁两端相对竖向变形需求确定连梁所需要的约束箍筋数量,连梁箍筋数量同时应满足受剪承载力要求。分析结果表明,根据联肢剪力墙的整体位移延性需求、目标耦联率以及连梁两端相对竖向变形需求所确定的连梁约束箍筋数量比较合理;当耦联率在0.4~0.66取值时,连梁的箍筋数量由受剪承载力计算控制。     

矩形截面剪力墙轴压比限值研究与截面变形能力设计

通过理论分析和数值计算,研究了设置约束边缘构件的矩形截面剪力墙轴压比限值。研究结果表明,影响混凝土剪力墙轴压比限值的主要因素为约束箍筋的配箍特征值、剪力墙的高宽比和顶点目标位移角值,据此提出了确定轴压比限值的方法,同时也给出了剪力墙截面变形能力的设计方法。通过10个剪力墙试件理论计算与试验目标位移角的对比分析,说明了该方法的可靠性。     

高强混凝土剪力墙非线性有限元分析

采用ANSYS软件对高强混凝土剪力墙在单向水平荷载作用下的受力过程进行了非线性有限元分析。在有限元分析中,考虑了高强混凝土的特点、混凝土开裂后的影响和压碎后的应力软化,采用位移控制法,较好地解决了下降段的问题,分析结果与试验结果比较吻合。重点分析了混凝土强度等级、边柱纵筋配筋率、边柱箍筋体积配箍率、竖向分布钢筋配筋率、水平分布钢筋配筋率和轴压比等因素对高强混凝土剪力墙基本性能的影响,讨论了变化规律,并提出了保证其基本性能的一些建议。