含线连接夹心保温外挂墙板装配式混凝土剪力墙结构抗震性能研究

预制混凝土夹心保温外挂墙板与主体结构间常采用线支承的连接方式。为研究采用这一连接方式的外挂墙板对主体结构的刚度与抗震性能的影响,设计制作了2个分别含不开洞和开洞外挂墙板的剪力墙试件和1个作为对比的纯剪力墙试件,并进行了拟静力试验。结果表明：剪力墙试件的破坏模式差别不大,均是梁端先出现塑性铰,然后墙肢端部纵筋屈服,最终均是梁端、墙肢端部塑性铰区混凝土被压碎而破坏;采用上部线连接且避开塑性铰区,底部限位连接的方式能够实现与纯剪力墙试件相同的梁铰屈服机制;含外挂墙板可使结构初始刚度、承载力和耗能能力略有提高。在试验研究的基础上,采用ANSYS有限元软件对试件受力过程进行了数值模拟研究,与试验结果对比表明,所建立的有限元分析模型可以较好地模拟试件受力过程和破坏形态,可为下一步研究提供参考。     

含减震外挂墙板PC联肢剪力墙结构数值模拟分析方法研究

在预制混凝土夹心保温外挂墙板与主体结构间设置U型钢板消能器形成的减震外挂墙板,在地震作用下可利用外挂墙板与主体结构间的相对滑移变形耗散地震能量,从而达到减小主体结构损伤的目的.在对含减震外挂墙板装配式混凝土联肢剪力墙进行拟静力试验研究的基础上,对其数值模拟分析方法进行了研究.提出了两种分别适用于构件层次和结构层次的精细...     

钢管-双层钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

提出一种适用于超高层建筑底部楼层的钢管-双层钢板-混凝土组合剪力墙,通过5个剪跨比为2.5的一字形截面组合剪力墙试件的拟静力试验,研究组合剪力墙的抗震性能。试验结果表明：试件的破坏形态为压弯破坏,墙底部边缘构件矩形钢管管壁和钢板鼓曲、钢管断裂、混凝土压溃;矩形钢管混凝土约束边缘构件沿墙肢长度显著影响试件的变形能力和耗能能力;钢板含钢率基本不影响试件的变形能力;矩形钢管混凝土边缘构件内设置圆钢管可提高试件承载力,但对其变形能力影响不大。矩形钢管混凝土约束边缘构件沿墙肢长度为0.2倍墙截面高度、设计轴压比为0.45时,组合墙试件的屈服位移角不小于0.005 rad、极限位移角可达0.030 rad。提出组合墙正截面承载力的计算式,计算结果与试验值吻合较好,误差小于10%。     

不等高开缝钢板剪力墙屈曲分析

开缝钢板剪力墙具有延性好、耗能性能稳定以及能削弱拉力带效应等优点。剪力墙中开设的竖缝将整个内嵌钢板分割成若干条竖向墙肢,使开缝钢板剪力墙主要通过墙肢的面内弯曲,在墙肢两端形成塑性铰耗能。针对两种不等高类型开缝钢板剪力墙进行屈曲分析,考察开缝斜率对钢板剪力墙屈曲性能的影响。分析结果表明,相对于缝高斜率为零的等高开缝钢板剪力墙,不等高开缝钢板剪力墙的抗侧刚度和极限承载力得到显著提高。"梭型"开缝试件边缘墙肢应力较为集中。"蝶型"开缝试件应力分布较为均匀,特别是缝高斜率为0.39的试件,墙肢几乎同时屈服,能较好发挥中间墙肢耗能性能。     

基于能量平衡的含减震外挂墙板钢筋混凝土框架结构的设计方法研究

含减震外挂墙板钢筋混凝土框架结构在墙板与主体结构间引入U形钢板消能器,可有效利用两者间的相对水平变形耗散地震能量,从而提高结构的抗震性能。该新型结构通过合理的性能化设计,可以使得作为预期损伤部位的U型钢板消能器和框架梁、柱端塑性铰在设防烈度地震和罕遇地震下先后屈服耗散地震能量,使主体结构在设防烈度地震下保持弹性,罕遇地震下保持低损伤,从而具有良好的韧性。在已有研究的基础上,提出了适用于该种结构的基于能量平衡的实用抗震设计方法。采用该方法,设计了一栋8层含减震外挂墙板钢筋混凝土框架结构,并对其进行设防烈度地震和罕遇地震下的弹塑性时程分析。结果表明:所设计结构能够实现不同水准地震作用下的预期性能目标,该设计方法具有合理性和可行性。     

含钢率对钢板混凝土连梁抗震性能影响试验研究

在地震作用下,内置钢板的钢板-混凝土组合连梁能够起到较好的耗能能力。为定量分析含钢率对钢板-混凝土组合连梁抗震性能的影响,完成了2个缩尺比例为1∶3的钢板连梁-剪力墙试件的低周往复水平拟静力加载试验,采用位移控制加载。2个试件以钢板厚度为变化参数,分别为10mm和12mm,跨高比、锚固长度等均不作变化。试验结果表明,含钢率较高的连梁表现出更为理想的变形能力,并拥有更高的延性。内置钢板的钢筋混凝土连梁,在试件达到屈服之后,能够在梁端形成塑性铰,进入承载力强化阶段,滞回曲线较为饱满,可以有效耗散地震能量。     

不同连梁节点构造的联肢钢板剪力墙结构抗震性能试验研究

为研究不同连梁节点构造时联肢钢板剪力墙结构的抗震性能,制作了3个缩尺比例为1∶3的联肢钢板剪力墙试件。试件中连梁与柱的连接分别采用隔板贯通式焊接节点、穿芯螺栓节点和悬臂梁段-端板节点,竖向边缘构件采用方钢管混凝土柱。对3个试件进行了拟静力试验,得到了联肢钢板剪力墙的滞回曲线、骨架曲线、特征荷载和位移等指标,分析了结构的延性、耗能能力、承载力及刚度退化等性能。结果表明,各试件位移延性系数均大于5.37,等效黏滞阻尼系数均大于0.211,刚度和承载力退化稳定,承载力退化系数均大于0.91。连梁节点的差异导致各试件的屈服顺序均不相同,采用穿芯螺栓连梁节点的试件,连梁先发生剪切屈服,耗能能力最优;采用悬臂梁段-端板连梁节点的试件,连梁与剪力墙板几乎同时屈服,耗能能力次之;采用焊接连梁节点的试件,连梁因节点焊缝断裂而破坏,试件初始刚度较高,承载力与耗能能力低于其他试件。总体上,各试件的剪力墙板与连梁均发生了较严重的破坏,实现了多道抗震设防的设计目标。     

装配式钢-混凝土组合管剪力墙抗震性能试验与承载力计算北大核心CSCD

为研究装配式钢-混凝土组合管(SRCT)剪力墙的抗震性能与承载能力,完成了4个足尺SRCT剪力墙试件和1个足尺钢筋混凝土(RC)剪力墙试件在水平荷载作用下的拟静力试验,对其破坏形态、滞回曲线、刚度和承载能力等进行了分析。结果表明:SRCT剪力墙具有较大的刚度和承载能力,滞回曲线饱满,表现出良好的抗震性能;与RC剪力墙相比,SRCT剪力墙墙肢上裂缝较少,墙肢根部混凝土破坏程度较低;SRCT剪力墙的破坏形态随钢板厚度的增大由U形钢和钢板屈服断裂转变为焊缝破坏,工厂制作时需保证薄钢板与U形钢和法兰的焊接质量,避免焊缝破坏的发生;建立了SRCT剪力墙承载力计算模型,推导了SRCT剪力墙的初始刚度和承载力计算表达式,理论计算结果与实测结果符合较好。     

波纹钢板组合框架节点抗震性能试验研究

基于波纹钢-钢管混凝土组合柱与U形外包波纹钢-混凝土组合梁，以“强节点弱构件”的设计原则提出了一种施工便捷、传力明确的节点连接方式。对中节点试件进行了低周往复加载下的拟静力试验，分析了节点的破坏形态、滞回曲线、耗能能力、延性、梁端塑性铰区以及节点核心区关键部位钢材的应变变化，通过有限元软件对节点进行模拟，并与试验进行对比发现二者吻合较好。研究表明：试件最终破坏的位置为梁端理想塑性铰区，节点核心区域未发生明显破坏，实现了塑性铰的外移；试件滞回曲线饱满，等效黏滞阻尼系数为0.206,延性系数为3.67,说明试件具有较好的耗能能力以及延性。节点域钢材各位置应变分布均匀，传力效果良好，节点核心区未屈服，梁下翼缘塑性铰区应变达到屈服应变，节点工作性能良好，能有效传递弯矩以及剪力。     

基于弯剪分离的塑性铰支墙抗震性能试验研究

钢筋混凝土剪力墙是框架-剪力墙结构体系重要的抗震构件,可以为结构提供较大的抗侧刚度,但是在实际震害中发现墙体底部易发生不可修复的损伤。针对这一问题,提出一种基于弯剪分离的剪力墙,旨在分别设计其抗弯与抗剪构件的基础上有效控制墙体的损伤,并通过选择合适的消能器作为其抗弯构件以增强耗能能力,进一步提高抗震性能。设计并制作了3个1/3缩尺剪力墙,进行拟静力试验,其中1个为普通钢筋混凝土剪力墙,另外2个分别为采用金属型消能器和摩擦型消能器作为抗弯构件的塑性铰支墙。试验结果表明：以不同消能器作为抗弯构件的塑性铰支墙的受力性能主要由消能器控制,具有明确简单的力学模型;消能器屈服后集中产生塑性变形,拥有良好的损伤控制能力和滞回耗能能力,且震后易于对消能器进行快速修复和更换,实现“震后可恢复”的目的。     

预应力预制混凝土剪力墙抗震性能试验研究

通过后张拉高强无黏结预应力筋将分段预制墙板拼装成整体预应力预制混凝土剪力墙,剪力墙根部靠近中间位置布置若干普通钢筋以增加墙体耗能性。为比较该类剪力墙与现浇混凝土剪力墙的抗震性能,进行了3片预应力预制混凝土剪力墙和1片现浇混凝土剪力墙的拟静力试验,研究墙体的破坏过程及破坏形态、滞回及骨架曲线、位移延性、耗能能力、刚度退化、残余位移等。结果表明：预应力预制混凝土剪力墙的非线性变形集中在墙根部接缝处,导致墙体本身的损伤较小;预应力筋可提供恢复力,能有效减小残余变形;由于耗能钢筋的锚固失效,预制混凝土剪力墙的滞回曲线不如现浇混凝土剪力墙试件饱满;刚度退化早于现浇墙体,但下降段曲线较现浇墙体平缓,其刚度退化较现浇墙体缓慢;锚固失效是由耗能钢筋过密布置导致。     

新型预制装配式消能减震混凝土框架节点抗震性能试验研究

为了提高预制装配式混凝土框架结构的抗震性能,提出一种由扇形铅黏弹性阻尼器与预制装配式混凝土框架组合而成的新型预制装配式消能减震混凝土框架结构体系。对体系节点进行了设计,并对普通预制装配式梁柱节点试件和新型预制装配式梁柱消能减震节点试件进行了低周反复加载试验,研究了试件的滞回特性、承载能力、位移延性、强度退化和梁端受力筋应变等抗震性能及其破坏特征。结果表明:新型预制装配式梁柱消能减震节点通过扇形铅黏弹性阻尼器的往复剪切变形参与节点的滞回耗能,具有良好的耗能效果,该新型节点滞回曲线饱满,耗能能力强;节点的承载力和位移延性明显提高;扇形铅黏弹性阻尼器增强预制装配式梁柱节点的抗侧力和抗侧刚度,改变节点受力模式,使塑性铰区从梁端后浇区外移至预制梁与阻尼器连接外侧,实现了"强节点弱构件、强剪弱弯"性能要求。     

钢柱与钢板混凝土组合剪力墙耦合结构抗震性能试验研究

钢柱与钢板混凝土组合剪力墙耦合结构体系是由钢板混凝土组合剪力墙及其两侧的钢柱通过钢连梁连接而成。该体系能够拓展“连梁-墙肢”耦合体系的应用范围,两侧钢柱“拉-压”力偶参与承担倾覆力矩,使得单肢墙体亦能获得双重抗震设防机制的保护。为研究钢柱与钢板混凝土剪力墙耦合结构体系的双重抗震机制,设计并制作一个耦连比0.45、缩尺比1/4的5层钢柱与钢板混凝土剪力墙耦合结构试件,对其进行低周往复加载试验,从滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、延性、损伤特征等方面研究了该结构的抗震性能。基于ABAQUS有限元分析软件,对试验进行模拟。试验与分析结果表明：钢柱与钢板混凝土组合剪力墙耦合结构的顶层钢连梁及墙体分别在顶层侧向位移为21、65 mm时达到屈服状态,当顶层侧向位移为102 mm时,墙体底部形成塑性铰耗能,钢柱与钢板混凝土组合剪力墙达到预定的屈服顺序和破坏模式,实现了钢连梁 单肢剪力墙的双重抗震防线,发挥了联肢剪力墙的耦合机制。     

损伤可控的塑性铰支墙抗震性能试验研究

传统钢筋混凝土剪力墙底部在罕遇地震作用下可能出现不可修复的损伤,不利于建筑结构在震后的快速恢复。本文提出一种损伤可控的塑性铰支墙,将墙肢的抗弯与抗剪能力分离,降低弯剪耦合,使构件力学需求更加明确,利于性能化设计和实现预期的损伤模式|同时将塑性损伤集中于专门的消能减震装置上,提高结构震后可恢复能力。对三片1/3缩尺的墙片试件进行了拟静力试验。通过与同尺寸钢筋混凝土墙片试验结果的对比,证明等强度设计的塑性铰支墙具有更好的滞回耗能能力,同时其损伤分布得到有效控制,墙体弹性部分和连接构造的工作性能良好。     

联肢弯剪型钢板剪力墙抗震性能试验研究

联肢钢板剪力墙结构是将2片钢板剪力墙通过钢连梁连接形成的抗侧力结构。通过对1榀1/3缩尺的4层联肢弯剪型钢板剪力墙试件进行低周往复加载试验,从滞回曲线、骨架曲线、延性、承载力及刚度退化、耗能能力等方面研究了该结构体系的抗震性能,并且对试件的屈服顺序和变形模式进行了分析。结果表明：联肢钢板剪力墙试件的延性系数达到5.03,承载力退化系数均大于0.96,承载力和刚度退化稳定,等效黏滞阻尼系数达到0.25以上,表明联肢弯剪型钢板剪力墙具有优越的抗震性能。加载过程中,连梁先于墙板发生屈服,墙板先屈曲后屈服,此后柱脚和横梁相继屈服。连梁的引入改变了结构的屈服机制,提高了整体的延性和耗能能力,能够组成多道抗震防线,且试件整体最终也体现出合理的破坏机制。整体侧移曲线呈弯剪变形模式。该试验研究更加贴合实际工程中联肢钢板剪力墙结构的应用情况,为联肢钢板剪力墙结构的进一步研究和应用提供了试验基础。     

混合联肢部分外包组合剪力墙抗震性能试验研究

为满足高层建筑对抗震性能及装配性能的要求,提出一种混合联肢部分外包组合剪力墙结构。通过对一榀三层对称双肢2/3缩尺试件的低周反复加载试验,观测混合联肢部分外包组合剪力墙结构在循环荷载作用下的破坏全过程,分析试件的滞回性能、承载力、延性、刚度退化、耗能能力及连梁转动能力。研究表明:混合联肢部分外包组合剪力墙结构的滞回曲线饱满而稳定,没有明显的捏缩现象,该试件正反向位移延性系数平均值达到3.65,抗震性能及协同工作能力良好;剪切型钢连梁的损伤集中在连梁腹板处,极限塑性转角达到0.05rad;由于墙肢中部区格翼缘的设置,限制墙肢底部混凝土剪切裂缝的发展,剪力墙破坏的主要形式为弯曲破坏;钢连梁及型钢部分外包组合剪力墙均表现出优良延性和耗能能力;结构极限层间侧移角达到1/45,超过罕遇地震下规范限值要求。按照整体结构屈服时耦连比为45%设计的试件,塑性铰的发展满足"强墙肢弱连梁"的规律。基于试验结果,利用有限元软件ABAQUS进行拟静力分析,与试验吻合较好。     

Experimental study on seismic behavior of steel column and steel plate RC composite wall coupled structure

钢柱与钢板混凝土组合剪力墙耦合结构体系是由钢板混凝土组合剪力墙及其两侧的钢柱通过钢连梁连接而成。该体系能够拓展“连梁-墙肢”耦合体系的应用范围，两侧钢柱“拉-压”力偶参与承担倾覆力矩，使得单肢墙体亦能获得双重抗震设防机制的保护。为研究钢柱与钢板混凝土剪力墙耦合结构体系的双重抗震机制，设计并制作一个耦连比0.45、缩尺比1/4的5层钢柱与钢板混凝土剪力墙耦合结构试件，对其进行低周往复加载试验，从滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、延性、损伤特征等方面研究了该结构的抗震性能。基于ABAQUS有限元分析软件，对试验进行模拟。试验与分析结果表明：钢柱与钢板混凝土组合剪力墙耦合结构的顶层钢连梁及墙体分别在顶层侧向位移为21、65 mm时达到屈服状态，当顶层侧向位移为102 mm时，墙体底部形成塑性铰耗能，钢柱与钢板混凝土组合剪力墙达到预定的屈服顺序和破坏模式，实现了钢连梁 单肢剪力墙的双重抗震防线，发挥了联肢剪力墙的耦合机制。     

新型消能减震复合墙板性能分析研究

针对传统复合墙板强度低在地震作用易产生破坏的问题,提出一种新型预制装配式消能减震复合墙板,介绍其构造和特点。采用ABAQUS软件建立了新型消能减震复合墙板的简化有限元模型,对其进行了拟静力往复荷载作用下的数值仿真分析,分析了新型预制装配式消能减震复合墙板的耗能能力,延性及刚度退化,并与传统复合墙板进行了对比。结果表明:新型预制装配式消能减震复合墙板滞回曲线饱满,试件在大变形作用下未出现明显的塑性区,具有良好的延性、变形能力和耗能能力,在地震作用下能较好的保护主体结构,避免主体结构发生较大破坏,提高结构在地震作用下的安全性。     

带螺栓连接的组合钢板联肢剪力墙抗震性能试验研究

为了研究带螺栓连接的组合钢板联肢剪力墙结构的抗震性能,对1个1∶4缩尺的5层带螺栓连接的组合钢板联肢剪力墙试件进行了恒定轴压力下的水平低周往复加载试验,分析试件在循环荷载作用下的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、耗能能力等,得到结构的受力特征和破坏机理。研究结果表明:剪力墙墙肢以弯曲破坏为主,钢连梁以剪切破坏为主;滞回曲线无明显的捏缩效应;试件的承载力略高于理论承载力;平均延性系数为2.39,破坏时的位移角介于1.88%～1.94%之间;结构体系通过钢连梁的剪切变形和墙肢底部的塑性铰变形来耗散能量,能够明显改善带螺栓连接的组合钢板联肢剪力墙的抗震性能,实现了连梁-墙肢双重设防机制。     

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。