传统风格建筑RC-CFST组合框架拟动力#br# 试验及弹塑性地震反应分析

对一缩尺比为1/2的传统风格建筑钢筋混凝土(RC)-钢管混凝土(CFST)组合框架模型进行El Centro波、Taft波、兰州波及汶川波等地震波作用下的拟动力试验,得到该模型的自振频率以及加速度、位移和应变等动力响应。分析模型结构的破坏过程、恢复力特征曲线及变形能力等抗震性能。研究表明：乳栿为模型结构的第一道抗震防线;随着输入地震波加速度峰值的增加,框架模型的自振频率下降,加速度放大系数逐渐减小,模型结构的恢复力特征曲线呈现出一定程度的“捏缩”效应。由应变分析可知,金柱纵筋先于檐柱纵筋屈服;乳栿和混凝土柱为模型结构的主要耗能构件。基于试验研究结果,采用有限元分析软件SAP2000对试验模型框架进行弹塑性地震反应分析,计算结果与试验实测结果吻合较好。计算分析结果表明：模型框架的出铰顺序依次为乳栿两侧、金柱柱底、檐柱柱底、金柱CFST柱底部及檐柱CFST柱底部。在峰值加速度为0.70g的El Centro波作用下,模型柱架的极限弹塑性层间位移角与规范规定的限值较为接近,表明框架结构具有较高的抗震安全储备。     

传统民居穿斗式木构架抗震性能振动台试验研究

为研究西南地区木结构传统民居的抗震性能,对一个位于7度抗震设防烈度地区的两层、两跨穿斗式木构架进行模拟地震振动台试验。试验中选用3条天然波和1条人工波作为输入地震波,对模型结构的动力特性、加速度响应、位移响应、地震剪力及耗能能力进行分析。研究结果表明：随着输入加速度峰值的增加,模型结构自振频率减小,阻尼比增大。在加速度峰值为022g的地震作用后,模型结构X向和Y向的一阶自振频率分别降低了1069%和1997%,相应阻尼比分别增大到1606%和1747%。结构各层加速度放大系数随着加速度峰值的增加而降低,檐柱顶处的加速度放大系数在整个结构中最小,说明檐柱顶处榫卯节点在振动过程中减震作用明显。在加速度峰值为022g的地震作用下,结构最大层间位移角为1/53,此时未见模型有显著破坏,表明模型木构架具有良好的整体变形能力和抗倒塌能力。整个试验过程中,一层柱架耗能作用最大,柱脚耗能作用最小。     

型钢再生混凝土柱抗剪承载力可靠度分析

基于《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB 50068—2001),采用蒙特卡罗法对型钢再生混凝土柱抗剪承载力进行可靠度分析,并对该柱发生剪切斜压破坏时的抗剪承载力计算公式进行了修正;在此基础上,重点研究了剪跨比、体积配箍率、型钢腹板配筋率、型钢强度、箍筋强度和再生骨料取代率对该柱抗剪承载力可靠指标的影响。结果表明,在分析参数范围内,型钢再生混凝土柱抗剪承载力可靠指标均满足现有规范要求,剪切斜压破坏时该柱的可靠指标平均值为3.718 7,比规范规定值高出0.018 7;弯曲破坏时该柱的可靠指标平均值为3.676 4,比规范规定值高出0.476 4;另外,型钢再生混凝土柱可靠指标随着剪跨比的增大而逐渐减小,随着再生粗骨料取代率的增加呈现递减趋势,随着体积配箍率和型钢腹板配钢率的增大而呈现上升的趋势,随着型钢强度和箍筋强度的提高而呈现上升趋势。上述结论可为型钢再生混凝土柱的抗震设计及工程应用提供参考。     

传统风格建筑方形CFST-圆形RC截面混合柱侧移刚度及延性分析

通过4根传统风格建筑方钢管混凝土(concrete filled steel tube,CFST)-圆钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)混合柱的低周往复加载试验,分析了传统风格建筑CFST-RC混合柱的破坏形态及侧向变形分布,根据CFST-RC混合柱的简化力学模型,给出了试件的弹性侧移刚度计算公式,计算结果与试验结果吻合较好。通过Abaqus有限元参数分析,得到了钢管屈服强度、混凝土强度、纵筋配筋率、上下柱线刚度比及轴压比对CFST-RC混合柱延性的影响规律。结果表明:随着钢管屈服强度、混凝土强度、纵筋配筋率的提高,传统风格建筑CFST-RC混合柱的水平承载力提高,延性降低;在一定范围内,增大上、下柱线刚度比能够提高CFSTRC混合柱的延性,但上、下柱线刚度比过大,CFST-RC混合柱的延性反而降低;随着轴压比的增大,CFSTRC混合柱的水平承载力及延性降低。     

基于未确知数学方法的方钢管混凝土粘结强度试验分析

通过9根方钢管混凝土(CFSST)推出构件试验,分析了方钢管混凝土粘结滑移机理,运用未确知信息数学处理方法对方钢管混凝土内部较为复杂的粘结强度进行了分析计算,探讨了构件宽厚比和长细比对粘结强度的影响.试验结果表明,随着宽厚比的增加,粘结强度有明显减小的趋势;随长细比的增加,粘结强度变化不明显;未确知信息数学处理方法计算的极限粘结强度更精细,较全面地反映了试件的实际承载力情况.     

型钢高强混凝土柱轴压比限值分析

轴压比是影响柱抗震性能的一个主要因素,随着轴压比的增大,柱的抗震性能越来越差。从型钢混凝土柱正截面大、小偏心界限破坏时力的平衡条件出发,推导了型钢高强混凝土柱发生延性破坏的轴压力限值,并提出了其在不同抗震等级下轴压比限值,该限值可为型钢高强混凝土柱的抗震设计提供参考依据。     

型钢混凝土构件粘结滑移性能试验及其分析

通过16个型钢混凝土标准试件和4个对比试件的推出试验,观察了试件开裂及其破坏形态,得到了荷载-滑移特征曲线,分析了各荷载阶段型钢应变以及滑移沿构件埋置长度的分布规律。将型钢腹板和翼缘内侧隔离的对比试验表明,型钢翼缘外侧和内侧(腹板)与混凝土之间的粘结应力在水平残余阶段差别较大。     

考虑损伤效应的钢管转换柱抗震性能试验研究与理论模型

为研究传统风格建筑钢结构转换柱连接的抗震性能及其恢复力特性,对不同上柱长细比（8.9和12.5）与轴压比（0.2和0.4）的4个钢管转换柱连接进行了低周往复加载试验,记录并分析了其受力过程和破坏形态。试验结果表明：随着轴压比和矩形钢管长细比的增大,转换柱连接的P-Δ效应加剧,构件的承载力逐渐降低。通过理论计算提出骨架曲线特征点计算式,得到理想双折线骨架曲线恢复力模型。同时,考虑累积耗能与变形对构件性能退化的影响,引入一个适用于传统风格建筑转换柱连接的损伤模型,确定了柱连接构件在每次滞回循环后的累积损伤指数,基于试验拟合结果定量描述其卸载刚度等力学性能指标的退化规律。最终给出转换柱连接构件在各受力阶段具体的滞回规则,得到考虑损伤效应的传统风格建筑钢转换柱连接的恢复力模型。经比较,所建议的考虑损伤效应的恢复力模型与试验结果吻合程度较高,能够很好地描述传统风格建筑钢转换柱连接在低周反复荷载作用下的受力特征与滞回特性。     

型钢再生混凝土框架-空心砌块墙抗侧刚度试验研究

为研究型钢再生混凝土结构(SRRC)的抗侧力性能,进行了3榀不同填充程度的型钢再生混凝土框架-再生混凝土空心砌块墙体混合结构的低周反复荷载试验。通过测试试件在侧向力作用下的受力过程和破坏形态,研究型钢再生混凝土框架结构的受力机理和抗震性能,获得了再生混凝土空心砌块墙体对框架的承载力和抗侧刚度的影响;分析结构在不同受力阶段的承载力和刚度变化情况,以及结构在同级循环荷载作用下的刚度退化规律。结果表明:型钢再生混凝土框架-再生混凝土空心砌块填充墙结构具有较高的承载力和抗侧刚度,全高填充墙对型钢再生混凝土框架抗侧刚度的影响较大,结构初始刚度大,而刚度衰减快,半高填充墙在结构受力初期可提高结构承载力和刚度,而在受力后期具有与空框架相似的退化规律。     

碳纤维布加固木结构古建筑弹塑性动力时程分析

根据课题组进行的碳纤维布加固残损木结构振动台试验,采用ANSYS有限元软件,建立了能真实反映其受力性能的有限元模型,通过对其进行弹塑性动力时程分析,得出了加固模型的结构动力特性以及在各种工况作用下的位移最大响应值和加速度最大响应值,求解出了结构各减震层的动力放大系数,并将振动台试验数据与数值模拟结果进行比较。研究表明:加固模型的第一频率为1.325 Hz,有限元模型的自振频率略低于振动台试验整体结构模型的自振频率;随着地震动强度的不断增加,模型各特征点的峰值位移随之增大,柱脚的位移响应值最小,柱头和乳栿顶面的位移差值不大;随着地震动强度的增加,模型各特征点的加速度响应值也逐渐变大,各层的动力放大系数越来越小;通过将有限元模拟的结果与试验结果对比分析得出,有限元计算值与试验值基本吻合,误差在工程允许范围之内,证明了所建有限元模型的合理性。