火灾后型钢混凝土柱抗震性能试验及参数分析

进行型钢混凝土柱试件温度场和火灾后抗震性能试验,考虑受火时间、轴压比、栓钉、含钢率等参数的影响,对火灾后型钢混凝土柱试件的滞回曲线的形状、刚度、延性和阻尼系数等特性进行系统的试验研究和参数分析。研究表明:火灾后柱试件出现受弯破坏;滞回环总体上呈梭形,耗能能力较好,滞回环有轻微的捏拢效应;随受火时间增加,试件等效刚度降低,随轴压比增加,等效刚度增加,栓钉和含钢率对等效刚度影响较小;随水平位移增加,试件等效黏滞阻尼系数增加;受火时间和栓钉对试件的等效黏滞阻尼系数影响较小;含钢率越大,等效黏滞阻尼系数越大。     

带竖向销键夯土墙抗震性能试验

为定量分析带竖向销键夯土墙的抗震性能,开展了6片带竖向销键夯土墙的水平低周反复荷载试验,分析了夯土墙的破坏过程和破坏形态,以植筋率、销键直径等为参数,研究了夯土墙滞回曲线、骨架曲线、承载力及变形性能、刚度退化规律和耗能能力等抗震性能。结果表明:夯筑分层处是夯土墙受力薄弱环节,竖向销键对夯土墙的抗侧承载力影响较小,对延性有比较显著的改善;随着植筋率的增加,延性系数先增大,后减小;随着竖向销键直径的增大,延性系数逐渐减小;竖向销键对夯土墙初始刚度有一定程度的削弱,对刚度退化趋势影响不明显;竖向销键可明显提升夯土墙耗能能力;各试件等效黏滞阻尼系数随加载进程波动较明显;极限位移状态下,各试件的等效黏滞阻尼系数在0.13～0.24范围;所得研究结果可为深入了解带竖向销键夯土墙的抗震性能及其实际应用提供理论依据。     

不同构造参数对弧形钢棒阻尼器性能的影响分析

为改善框架结构及底框结构梁柱节点的抗震性能,提出一种弧形钢棒阻尼器,介绍其构造和原理。设计12组不同构造参数的弧形钢棒阻尼器,采用ABAQUS软件对其进行有限元分析,研究截面形状、钢棒数量、截面尺寸、跨度、曲率半径对其滞回耗能能力、承载力特性的影响。研究结果表明:圆形截面弧形钢棒阻尼器的初始刚度、耗能量、等效黏滞阻尼系数略小于方形截面弧形钢棒阻尼器,但其屈服位移较小;单棒布置的阻尼器的耗能效果优于双棒布置的阻尼器;随着阻尼器截面尺寸的增大,阻尼器的初始刚度、耗能量、等效黏滞阻尼系数增加明显,屈服位移呈先减小后增加的趋势;随着阻尼器跨度的增大,初始刚度和等效黏滞阻尼系数总体上呈下降趋势,屈服转角呈上升趋势;随着阻尼器曲率半径的减小,阻尼器的耗能量、等效黏滞阻尼系数、初始刚度逐渐减少,但屈服转角逐渐增大。     

装配式高强钢筋混凝土框架节点滞回性能试验研究

为研究装配式带钢连接件混凝土柱-预埋工字钢混凝土梁连接节点的滞回性能,设计2个装配式高强钢筋混凝土框架节点和1个现浇高强钢筋混凝土框架节点,进行低周往复加载试验,对比分析其滞回性能、刚度退化、骨架曲线、承载力退化和耗能能力等。结果表明:与现浇高强钢筋混凝土框架节点试件相比,带钢连接件混凝土柱-预埋工字钢混凝土梁连接节点试件的滞回曲线更为饱满,刚度退化得到有效减缓,承载力降低系数增加,各主要阶段的等效黏滞阻尼系数和总等效黏滞阻尼系数增加,耗能能力得到提高,承载能力和变形能力也得到提高;预制柱中采用带水平连接板的方钢管连接件在改善装配式混凝土框架节点滞回性能方面效果更佳。     

阻尼砌体填充墙框架结构抗震性能试验研究

通过对阻尼砌体填充墙框架、空框架和普通砌体填充墙框架的低周反复加载试验,对比研究阻尼砌体填充墙框架结构的滞回性能、承载能力、变形能力、延性、刚度退化、耗能性能和破坏特征等。结果表明：阻尼砌体填充墙通过砌体单元往复剪切阻尼层参与结构的滞回耗能,具有良好的耗能效果,阻尼砌体填充墙框架结构滞回曲线饱满,耗能能力强,等效黏滞阻尼系数在0.1以上;阻尼砌体填充墙能为框架提供一定的抗侧力和抗侧刚度,但其对框架提供的抗侧刚度和约束效应较普通砌体填充墙大为削弱,避免了框架柱产生剪切破坏;阻尼砌体填充墙框架结构的承载力衰减速率和刚度退化速率明显较普通填充墙框架结构缓慢,极限层间位移角与空框架的基本相同,具有良好的延性和变形能力。     

再生混凝土空心砌块填充墙-型钢再生混凝土框架结构抗震性能试验研究

通过对4榀1/2.5比例单层单跨再生混凝土空心砌块填充墙-型钢再生混凝土框架结构的抗震性能试验,研究了填充墙砌块强度、轴压比以及墙体拉筋间距等对该结构抗震性能的影响。分析了试件的破坏形态、滞回曲线及骨架曲线、承载力、层间位移角、位移延性、耗能能力以及刚度退化。结果表明：再生混凝土空心砌块填充墙-型钢再生混凝土框架结构中墙体部分先于框架部分破坏,且框架的破坏机制符合“梁铰机制”,滞回曲线较为饱满,耗能能力良好,具有较强的抗倒塌能力;随着填充墙砌块强度的降低,结构承载力下降,位移延性系数增大,初始刚度减小且刚度退化速率降低,结构破坏时层间位移角和等效黏滞阻尼系数增大;增大轴压比使结构承载力提高,位移延性系数下降,初始刚度明显提高且刚度退化速率上升,结构破坏时层间位移角以及等效黏滞阻尼系数均略有降低;减小墙体拉筋间距使结构承载力及位移延性有所提高,初始刚度增加,但刚度退化速率基本不变,结构破坏时层间位移角及等效黏滞阻尼系数均增大。     

采用不同黏滞液的间隙式黏滞阻尼器力学性能试验研究

设计并加工了3个结构参数相同、但采用三种不同黏滞液的间隙式黏滞阻尼器,并对该3个黏滞阻尼器进行不同加载频率下的低周往复试验和抗疲劳性能试验。根据试验结果,分析了黏滞阻尼器的滞回性能,得到了相应的等效耗能系数、阻尼系数及阻尼指数。研究结果表明,间隙式黏滞阻尼器滞回曲线饱满,在小位移阶段便可有效耗能;阻尼系数随着黏滞液运动黏度增加而增大,阻尼指数随黏度增加而减小。该3个黏滞阻尼器历经30次往复循环加载,阻尼力均未出现衰减,具有较好的抗疲劳性能; Maxwell模型与该黏滞阻尼器的试验结果吻合良好。     

基于模型试验的不同装配式钢筋混凝土剪力墙连接方式抗震性能研究

为解决装配式钢筋混凝土剪力墙在地震作用下的连接性能问题,以福建省福州市某装配式建筑为研究对象,运用室内模拟试验的方法,建立了4种不同的装配式混凝土剪力墙连接模型,并施加地震荷载,研究了模型在地震作用下的荷载-位移变化特征及等效黏滞阻尼系数演化规律。结果表明,试件A～试件D均经历弹性、开裂、屈服和破坏4个阶段;试件A和试件B均具有较好的抗震耗能特性,相对于试件C,试件D具有较好的抗震耗能特性,其抗震承载力、延性和抗倒塌能力均较大;随着水平位移的增加,试件A～试件D的等效黏滞阻尼系数均呈现不断增加的趋势,在相同的水平位移条件下,试件B的等效黏滞阻尼系数比试件A大,试件C的等效黏滞阻尼系数比试件D小。     

上海长宁来福士钢转换桁架节点滞回性能试验研究

为了测试转换钢桁架节点的耗能性能,对上海长宁来福士转换钢桁架2个典型节点进行了滞回性能试验研究。通过分析节点的承载力、延性比和能量耗散系数,对此种节点的受力特点及破坏模式进行了深入的探讨。试验表明:节点的最终破坏模式为中柱与弦杆翼缘交界处发生剪切破坏,同时伴随着混凝土的拉裂。加载过程中,节点刚度退化比较明显,节点在最大剪切应变达到峰值后发生剪切破坏;弹性阶段时,等效黏滞阻尼系数较小,随着塑性的发展,等效黏滞阻尼系数逐渐增加,最终分别稳定在0.4和0.27左右,节点具有良好的耗能能力。     

自复位方钢管混凝土柱-H形钢梁节点的滞回性能

碟簧垫片具有良好的变形和弹性复位能力,通过预压碟簧垫片可实现结构或构件的震后复位.通过将碟簧垫片引入至方钢管混凝土柱-H形钢梁连接节点,实现了此类节点的自复位功能.采用通用有限元程序ANSYS建立了节点的精细化有限元模型,并对带有碟簧的方钢管混凝土柱-H形钢梁连接节点进行了参数分析,重点考虑了碟簧初始预应力、碟簧数量、碟簧组合方式对此类节点滞回性能、抗弯承载力、节点刚度、耗能能力及残余转角的影响,并和传统角钢节点进行了对比.分析结果表明:通过对碟簧的合理设计,可实现此类节点在震后恢复至初始状态,梁柱主体构件均处于弹性状态.与传统角钢节点相比,增设碟簧可显著增加节点的抗弯承载力和转动刚度,有效消除卸载后的残余转角.增加初始预应力提高节点的复位能力,碟簧对合数量的增加降低了节点的最大抗弯承载力,节点的转动刚度随碟簧叠合数量的增加而增大.     

节点域柱壁加强型方钢管柱-H型钢梁节点抗震性能试验研究

对节点区附近的钢管柱壁进行加厚,设计了一种无横向加劲肋的节点域柱壁加强型方钢管柱-H型钢梁节点.通过5个节点试件的低周反复加载试验,研究了轴压比、节点区柱宽厚比和有无竖向加劲肋对节点试件抗震性能的影响.结果 表明:各试件的滞回曲线形状较为饱满,刚度退化较为平缓,位移延性系数在3.0～4.1之间,等效黏滞阻尼系数在0.27～0.31之间,节点具有较好的塑性变形能力和抗震性能.随着轴压比的增大,节点的承载能力、延性和耗能能力均有所减小;随着节点区柱宽厚比的减小,节点的承载能力、延性和耗能能力均有所提高;节点区柱内设置竖向加劲肋,节点的承载能力显著提高,但延性和耗能能力相对较低.     

钢结构仿古建筑阻尼节点动力加载试验及有限元分析

按照1∶2.6的比例设计并制作了2个附设黏滞阻尼器的钢结构仿古建筑阻尼节点试件和1个无阻尼器的节点试件。通过周期性动力加载试验研究其抗震性能,分析了黏滞阻尼器对钢结构仿古建筑梁-柱节点试件的滞回曲线、骨架曲线、承载力和刚度退化、延性以及耗能能力等指标的影响。研究结果表明:钢结构仿古建筑阻尼节点试件的峰值荷载较无阻尼试件的有所提高,其滞回曲线更加饱满,耗能能力更好。基于试验研究,运用有限元分析软件ABAQUS对附设黏滞阻尼器的钢结构仿古建筑阻尼节点试件周期性动力加载试验进行了模拟,有限元计算结果与试验结果吻合较好。试件耗能能力随阻尼系数的增大而增大,提高相同阻尼系数,试件滞回耗能的增加量基本相同。     

十字形钢管混凝土柱-H形钢梁框架节点抗震性能研究

为了研究十字形钢管混凝土柱-H形钢梁框架中节点的抗震性能和破坏机理,进行了6个缩尺比为1∶2的节点拟静力试验。观察节点的损伤过程及破坏模式,分析柱端荷载-位移滞回曲线、节点核心区剪力-剪切变形曲线、层间位移角组成、耗能能力及应力分布。采用ABAQUS软件建立钢管混凝土异形柱-H形钢梁框架节点的有限元分析模型,分析结果与试验结果吻合良好,并对节点核心区受剪承载力和节点刚度进行参数分析。研究结果表明：节点的滞回曲线饱满,延性系数介于2.63～4.45之间,等效黏滞阻尼系数介于0.202～0.241之间,节点域的变形和耗能能力较强;建立的有限元分析模型可用于模拟节点的抗震性能,有限元参数分析结果表明增加节点区钢管厚度可以明显提高核心区受剪承载力,增加竖向肋板尺寸可以有效提高节点刚度。为保证竖向肋板节点达到刚性节点要求,建议柱钢板宽厚比不大于30;竖向肋板翼缘外高度、翼缘内高度以及竖向肋板与梁翼缘连接长度分别不应小于梁翼缘宽度的30%、15%和150%;竖向肋板厚度不应小于梁翼缘厚度。     

预应力型钢混凝土框架结构竖向反复荷载作用下抗震性能试验研究

通过对1榀柱中内置型钢和1榀梁柱均内置型钢的预应力型钢混凝土框架的竖向反复荷载试验, 研究预应力型钢混凝土框架的破坏机制、滞回特性、延性、刚度和耗能等性能。结果表明：预应力型钢混凝土框架梁是梁铰破坏机制,极限状态时 “拱效应”提高了框架梁的承载能力;预应力型钢混凝土框架梁滞回曲线饱满,变形恢复能力小于普通预应力混凝土框架梁;预应力型钢混凝土框架梁位移延性系数均值为4.8,普通预应力混凝土框架梁的为4.18,均有较好的延性;等效黏滞阻尼系数介于0.258~0.323之间,说明2个试件破坏时截面具有良好的耗能能力;参数分析表明,试件延性系数受含钢率影响不大,随内置型钢截面高度与梁截面高度比值增大而增大。     

壁式钢管混凝土柱-钢梁嵌入式双侧板节点抗震性能研究及设计建议

以壁式钢管混凝土柱-钢梁嵌入式双侧板节点为研究对象,进行两个足尺试件的拟静力试验,分析节点的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线,并研究节点承载力、延性、耗能能力和刚度退化等指标。试验结果表明：试件破坏模式分别为侧板外梁端形成塑性铰、节点核心区侧板开裂及轻微鼓曲;试件滞回曲线稳定饱满,曲线呈现梭形,试件延性系数为3.11～3.53,等效黏滞阻尼系数大于0.4,具有良好的耗能能力;刚度退化较稳定,具备较好的抗侧能力。在验证有限元模型合理的基础上,通过有限元变参分析此类节点的滞回性能,结果表明：增加侧板厚度或侧板外伸长度可提高嵌入式双侧板节点的承载力及延性。最后结合试验和有限元变参分析结果,针对此类节点提出设计建议。     

黏塑性阻尼墙试验研究

为了解决传统黏滞阻尼墙位移较大时阻尼力较小,且无法为结构提供刚度的问题,设计了一种黏塑性阻尼墙。对传统黏滞阻尼墙和黏塑性阻尼墙的对比试件进行了滞回试验,检验了黏塑性阻尼墙小震下黏滞耗能、大震下黏滞耗能与金属耗能共同作用的特点。分析了螺栓滑移对刚度的影响,证明了黏滞耗能和金属耗能的耗能量相匹配可以有效增大等效阻尼比,降低地震反应。讨论了金属阻尼器工作间隙的影响,建议工作间隙值取为黏塑性阻尼墙高度的1/250,并建议将最大位移为黏塑性阻尼墙高度的1/100处,两种耗能相等时的黏滞系数作为合理黏滞系数。     

Research on seismic behavior of cruciform special-shaped CFST column to H-section steel beam joint

为了研究十字形钢管混凝土柱-H形钢梁框架中节点的抗震性能和破坏机理，进行了6个缩尺比为1∶2的节点拟静力试验。观察节点的损伤过程及破坏模式，分析柱端荷载-位移滞回曲线、节点核心区剪力-剪切变形曲线、层间位移角组成、耗能能力及应力分布。采用ABAQUS软件建立钢管混凝土异形柱-H形钢梁框架节点的有限元分析模型，分析结果与试验结果吻合良好，并对节点核心区受剪承载力和节点刚度进行参数分析。研究结果表明：节点的滞回曲线饱满，延性系数介于2.63～4.45之间，等效黏滞阻尼系数介于0.202～0.241之间，节点域的变形和耗能能力较强；建立的有限元分析模型可用于模拟节点的抗震性能，有限元参数分析结果表明增加节点区钢管厚度可以明显提高核心区受剪承载力，增加竖向肋板尺寸可以有效提高节点刚度。为保证竖向肋板节点达到刚性节点要求，建议柱钢板宽厚比不大于30；竖向肋板翼缘外高度、翼缘内高度以及竖向肋板与梁翼缘连接长度分别不应小于梁翼缘宽度的30%、15%和150%；竖向肋板厚度不应小于梁翼缘厚度。     

实腹式型钢混凝土异形柱边框架抗震性能试验研究

为研究实腹式型钢混凝土(SRC)异形柱边框架的抗震性能,对1榀两跨三层的框架模型进行低周反复荷加载试验。观察结构的受力过程及破坏形态,并分析结构的荷载-位移滞回曲线和骨架曲线、承载能力、层间位移角、延性、耗能及刚度退化等力学特性。结果表明:实腹式SRC异形柱边框架破坏时形成梁铰机制,符合"强柱弱梁"的要求;滞回曲线饱满,刚度退化小;破坏时,等效黏滞阻尼系数和位移延性系数分别大于0.24和5.3;弹塑性极限层间位移角大于抗震规范规定的限值,抗倒塌能力强。实腹式SRC异形柱边框架显示出良好的抗震性能,可以应用于高抗震设防烈度区的建筑以及高层建筑中。     

传统风格建筑方形SRC-圆形RC变截面组合柱抗震性能试验研究

为研究传统风格建筑方形型钢混凝土(SRC)-圆形钢筋混凝土(RC)变截面组合柱的抗震性能,对2个足 尺传统风格建筑变截面组合柱进行了低周反复加载试验,得到了试件的破坏形态、滞回特性、刚度和强度退 化、延性及耗能性能。研究表明：传统风格建筑方形SRC-圆形RC变截面组合柱的破坏主要是由变截面处上柱 型钢和钢筋屈服及混凝土压碎剥落造成的;试件滞回曲线饱满,刚度和强度退化小;破坏时,试件的位移延 性系数介于3.18～3.76之间,等效黏滞阻尼系数介于0.289～0.338之间,具有良好的变形和耗能性能。在试 验基础上,利用ABAQUS建立试件三维模型,进行了混凝土强度、轴压比、型钢屈服强度、上下柱线刚度等参 数对其抗震性能影响的参数分析。试验及分析结果表明：随混凝土强度、型钢屈服强度增大,试件的水平承 载力增大,但其延性降低;增大轴压比,试件的水平承载力降低,延性系数减小;而随上、下柱线刚度比增 大,试件的水平承载力和延性增大。     

基于GRNN神经网络的钢筋混凝土柱耗能能力预测

耗能能力是衡量钢筋混凝土柱（RC柱）抗震性能的重要指标，有限元模拟和试验法存在耗时耗力、成本高等问题。为此，文中提出了基于GRNN神经网络的RC柱耗能能力预测方法。从PEER数据库选取212组矩形柱，采用等效粘滞阻尼系数作为评价耗能能力的指标，利用MATLAB软件计算RC柱的滞回环面积和等效粘滞阻尼系数，通过SPSS显著性试验的方法评估影响RC柱等效粘滞阻尼系数的主要因素，建立RC柱等效粘滞阻尼系数神经网络预测模型。结果表明GRNN神经网络具有很好的表现，模型在测试集上的平均相对误差为21.33%，决定系数为0.792，等效粘滞阻尼系数预测值曲线与真实值曲线接近，具有良好的应用价值。