装配式多层混凝土剪力墙结构抗震性能研究

本文针对装配式多层混凝土剪力墙结构的抗震性能进行了深入研究。由于拼缝的影响,装配式剪力墙结构的受力特点与现浇剪力墙结构存在一定差异,按现浇结构方法设计的装配式剪力墙结构未必满足结构性能"等同现浇"或"接近现浇"的设计目标。为了深入研究该类结构的抗震性能,必须要对其在地震全过程的性能进行详细的分析和对比研究。为此,本文采用两种常见的墙体连接方式——螺栓连接、锚环连接,根据相关试验研究结果,建立准确的计算模型,考虑不同连接方式中拼缝的影响,提出合适的整体分析方法。采用这种分析方法,对各类装配式剪力墙结构算例进行小震和大震下的抗震性能分析。基于试验研究及数值分析结果,提出了装配式多层剪力墙结构的抗震设计方法,并体现在中国工程建设标准化协会标准《装配式多层混凝土结构技术规程》的相关规定中。     

两边连接钢板剪力墙-装配式钢管混凝土框架结构#br# 抗震性能研究

圆形或方形钢管混凝土柱与钢梁通过单边高强螺栓和端板组成框架,薄钢板剪力墙与钢梁采用两边连接方式,形成钢板剪力墙-装配式钢管混凝土框架结构。为获悉两边连接钢板剪力墙-装配式钢管混凝土框架的抗震性能和破坏机理,对2榀2层单跨钢板剪力墙-装配式钢管混凝土框架试件进行水平低周反复荷载试验,研究柱截面类型、墙梁连接方式和半刚性节点类型对该体系破坏形式和抗震性能的影响。在试验过程中观察结构的破坏特征和发展,分析滞回曲线、骨架曲线、刚度退化规律、延性、耗能能力以及主要构件的应变规律。研究结果表明,两边连接钢板剪力墙-装配式钢管混凝土框架结构具有良好的滞回性能和耗能能力,其弹性刚度比纯装配式钢管混凝土框架结构提高了163.8%~249.4%,水平极限承载力提高了41.0%~97.1%。采用OpenSees程序建立钢板剪力墙-装配式钢管混凝土框架的非线性分析模型,通过试验结果验证计算模型的准确性,为该结构体系的理论分析提供基础。文章研究结果将有助于钢板剪力墙-装配式钢管混凝土框架结构的应用和推广。     

内置钢板与内置钢桁架混凝土组合剪力墙抗震性能对比研究

通过对2组内置钢板混凝土组合剪力墙和内置钢桁架混凝土组合剪力墙拟静力试验的模拟,确定计算模型的建立方法,并选取2片相同含钢率的内置钢板混凝土组合剪力墙和内置钢桁架混凝土组合剪力墙模型进行侧向低周反复荷载作用下的计算分析,对比了2片剪力墙模型的承载力、刚度及其退化过程、延性、耗能及滞回特性,并选取实际工程为算例,对采用两种组合剪力墙的整体结构从抗侧刚度、破坏模式、层间位移角、位移时程及塑性发展等方面进行了抗震性能的对比。研究结果表明：对于构件层次,随着墙体高宽比的增大,内置钢板混凝土组合剪力墙的承载力、耗能能力及延性逐渐优于内置钢桁架混凝土组合剪力墙;对于结构层次,当墙体高宽比较大时,采用内置钢板混凝土组合剪力墙结构的抗震性能要优于采用内置钢桁架混凝土组合剪力墙的结构。     

不同钢—混凝土组合剪力墙抗震性能对比分析

钢—混凝土组合剪力墙中钢板的布置形式是影响其抗震性能的一个主要因素。通过对两组内置钢板混凝土组合剪力墙和内藏钢桁架混凝土组合剪力墙试验的模拟,确定计算模型的建立方法,并选取两片相同含钢率的内置钢板混凝土组合剪力墙和内藏钢桁架混凝土组合剪力墙进行在侧向低周反复荷载作用下的计算分析,对比了两片剪力墙的承载力、刚度及其退化过程、延性、耗能特性及滞回特性。研究结果表明:在相同含钢率的条件下,内藏钢桁架混凝土组合剪力墙与内置钢板混凝土组合剪力墙相比,承载力、延性、耗能能力均有较明显提高。     

装配式部分外包组合短肢剪力墙抗震性能试验研究

为研究装配式部分钢-混凝土组合短肢剪力墙(装配式PEC短肢剪力墙)的抗震性能,进行3个剪跨比为2. 5的装配式PEC短肢剪力墙进行拟静力试验,研究中等轴压比下装配式PEC短肢剪力墙在低周往复荷载作用下的变形能力、破坏模式,得到试件滞回曲线、骨架曲线等数据,分析承载力、延性、刚度和耗能等性能指标,对比3种构造对该类构件抗震性能的影响。试验结果表明,装配式PEC短肢剪力墙具有良好的延性和耗能能力,抗震性能良好。     

钢管束组合剪力墙结构锚固装配式墙-梁连接节点抗震性能分析

为解决钢管束组合剪力墙结构现有墙-梁节点焊接量大的问题,提出一种钢管束组合剪力墙结构锚固装配式墙-梁连接节点,并利用有限元软件ABAQUS对节点的破坏模式、内力分布以及端板厚度、锚固长度和混凝土强度等级对节点抗震性能的影响规律进行研究。结果表明,钢管束组合剪力墙结构锚固装配式墙-梁连接节点滞回曲线饱满,具有良好的延性和耗能能力;端板厚度对节点的承载能力和抗震性能影响较小;随着锚固长度增加,节点抗震性能增强,承载力明显增加,但当锚固长度达到800 mm后,节点抗震性能和承载力均不再有明显改变;随着混凝土强度等级的增加,对节点的抗震性能影响较小;预埋件的承载能力逐渐由栓钉尾部混凝土局部抗压承载力控制转化为由栓钉的抗剪承载力控制。     

平安金融中心钢-混凝土组合剪力墙设计分析

在钢筋混凝土剪力墙中两端设置型钢暗柱、中部设置钢板,形成钢-混凝土组合剪力墙结构,能充分发挥钢-混凝土组合结构优势,提高剪力墙承载力,减小截面厚度,改善结构抗震性能。采用有限元软件ABAQUS对平安金融中心核心筒区域钢-混凝土组合剪力墙进行了计算分析。结果表明,对于钢-混凝土组合剪力墙,只要构造设计合理,内埋的型钢、钢板与钢筋混凝土在达到极限承载力前是协同工作的。     

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。     

边缘配置高强纵筋装配式中高强再生混凝土剪力墙抗震性能研究#br#

为促进高性能绿色建筑结构发展,推动高强钢筋和中高强再生混凝土的工程应用,研发了边缘构件采用环筋扣合连接方式且配置高强纵筋的装配式中高强再生混凝土剪力墙,对6个剪跨比为2.2的装配式混凝土剪力墙进行了低周反复荷载试验。分析了不同再生粗骨料取代率、混凝土强度、边缘暗柱纵筋强度及搭接位置对装配式再生混凝土剪力墙的破坏形态、滞回性能、承载力、延性、刚度退化规律、耗能能力等抗震性能指标以及可恢复性能的影响。试验结果表明：边缘构件配置高强钢筋的装配式中高强再生混凝土剪力墙的破坏形态以弯曲破坏为主;再生粗骨料取代率对装配式中高强再生混凝土剪力墙的承载力、延性和耗能能力影响不大,各剪力墙均具有较好的抗震性能;边缘暗柱采用HRB600纵筋可有效提高装配式中高强再生混凝土剪力墙的承载力、耗能能力和可恢复性能;边缘暗柱纵筋在剪力墙底部塑性铰区搭接,会导致装配式中高强再生混凝土剪力墙的延性明显下降。给出了边缘配置HRB600纵筋的装配式中高强再生混凝土剪力墙水平承载力计算式,计算结果表明普通混凝土剪力墙的水平承载力计算模型同样适用于该装配式剪力墙结构。     

装配整体式剪力墙结构墙板节点抗震性能有限元分析

装配式剪力墙结构与传统的现浇剪力墙结构相比具有施工周期短等优势,但对于装配式剪力墙结构墙板节点抗震性能的研究较少。为了分析装配式剪力墙墙板节点的抗震性能和节点耗能能力的影响因素,文章采用ANSYS有限元软件对装配整体式剪力墙结构墙板节点进行模拟计算,并对墙板节点耗能能力的影响因素进行参数分析。分析结果表明:装配整体式剪力墙结构墙板节点具有良好的抗震性能,轴压比对墙板节点耗能能力的影响较小,混凝土等级的增加对节点耗能能力具有一定的影响。     

装配式螺栓剪力墙抗震性能影响因素分析

随着剪力墙结构在中、高层建筑中需求量的日益增加,装配式剪力墙结构成为当前装配式结构体系中的重要发展内容。文中主要研究影响装配式螺栓连接剪力墙抗震性能的因素,建立6个尺寸、材料参数完全相同的装配式螺栓剪力墙模型,利用ABAQUS软件进行了结构在轴压比、栓钉布置方式、型钢板厚不同参数下的数值分析,分析这些因素对装配式螺栓剪力墙抗震性能的影响。模拟结果表明,应严格控制装配式螺栓剪力墙的轴压比,减少一定量的栓钉布置和板厚不会影响剪力墙的抗震性能,但板厚和剪力墙的整体性密切相关。因此,可以合理的减少螺栓布置节约材料和设置连接件的板厚。     

单调荷载下带拉条钢板-型钢约束混凝土组合剪力墙力学性能分析

文章在已有相关试验和理论研究基础上,提出一种新型带拉条的钢板-型钢约束混凝土组合剪力墙,采用ABAQUS有限元软件建立了带拉条钢板-型钢约束混凝土组合剪力墙的非线性有限元模型,研究了该形式剪力墙的受力性能,分析了剪跨比、轴压比、混凝土强度等参数对剪力墙力学性能的影响。     

钢筋桁架双层钢板内填混凝土组合剪力墙高层结构抗震性能研究

在钢筋桁架双层钢板内填混凝土组合剪力墙抗震性能试验的基础上,利用有限元软件Perform-3D建立了能够合理反映钢筋桁架双层钢板内填混凝土组合剪力墙抗震性能的数值分析模型,通过对比试验数据验证了模型的合理性。然后以一框架-核心筒高层结构为研究对象,使用Perform-3D建立了带钢筋桁架新型组合剪力墙高层结构与普通组合剪力墙高层结构有限元模型,通过对比两模型在强震作用下的整体指标和材料损伤参数,评估钢筋桁架双层钢板内填混凝土组合剪力墙高层结构体系的抗震性能。研究结果表明,虽然钢筋桁架新型组合剪力墙结构的顶点位移和基底剪力相比普通组合剪力墙结构分别增大了16.59%和21.25%,但是剪力墙厚度可以降低,平均最大层间位移角减小了5.45%,且沿楼层分布更加均匀;在材料损伤控制方面,钢筋桁架新型组合剪力墙结构发生损伤剪力墙数量减少了88%,损伤程度降低到轻微损伤,说明钢筋桁架双层钢板内填混凝土组合剪力墙强震抗震性能更优,提高了强震作用下框架-核心筒高层结构安全。     

不同类型钢-混凝土组合剪力墙超高层结构抗震性能对比

采用结构分析软件Perform-3D对分别带有内置钢板混凝土组合剪力墙、内藏钢桁架混凝土组合剪力墙以及传统的型钢混凝土剪力墙的框架-核心筒结构进行静力和动力弹塑性分析,研究了三种剪力墙对整体结构的动力特性、位移反应和地震损伤的影响。研究表明,带有三种组合剪力墙的结构整体抗震性能优劣顺序依次为内置钢板混凝土组合剪力墙结构、内藏钢桁架混凝土组合剪力墙结构、型钢混凝土组合剪力墙结构。     

框架-剪力墙组合结构的拟动力试验研究

楼板平面内刚度对整体结构抗震性能有着重要影响,为研究带现浇混凝土楼板的框架-剪力墙组合结构体系的抗震性能,对一个3层2跨缩尺比例为1/4的框架-剪力墙组合结构进行了等效单自由度拟动力试验研究,观察该结构在地震作用下的动力反应,着重分析该框架-剪力墙组合结构在拟动力荷载情况下的破坏机制、耗能性能及变形恢复能力,从而掌握该框架-剪力墙组合结构的动力性能,为完善组合结构设计理论提供可靠的试验依据。结果表明,带现浇混凝土楼板的刚性可以保证结构的空间整体性和水平力的有效传递,该组合结构体系具有良好的抗震性能,满足抗震设防烈度为7度的抗震要求。     

设置竖向通缝的螺栓连接双层钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能试验

为提高双层钢板混凝土组合剪力墙的施工效率,提出了设置竖向通缝、水平缝通过螺栓连接的装配式双层钢板-混凝土组合剪力墙,并对6个缩尺比为1∶2的组合剪力墙进行了拟静力试验,得到其破坏形态、滞回性能、应变、刚度和承载力退化、耗能能力等试验结果,分析设置竖向通缝、不同形式水平缝螺栓连接等构造对组合剪力墙抗震性能的影响。试验结果表明：该装配式组合剪力墙抗震性能良好;相比于边缘构件和墙体焊接的组合剪力墙,设置竖向通缝的组合剪力墙承载力降低约25%,但延性提高;采用合理的水平缝螺栓连接构造,可保证连接处应力的有效传递。与一字形和锯齿形缝组合剪力墙相比,企口形缝组合剪力墙的承载力较低。     

双钢板-混凝土组合剪力墙压弯承载力数值模型及简化计算公式

基于双钢板-混凝土组合剪力墙构件材料的单轴本构关系,研发了分析组合剪力墙压弯性能的弹塑性数值模型,对构件的弯矩-曲率曲线以及压弯相关关系曲线进行分析,并对压弯承载力进行计算,该模型计算结果与有限元分析结果、试验结果吻合良好。基于该模型对组合剪力墙中部墙体承担弯矩比例进行统计,结果表明,组合剪力墙中部墙体在受弯过程中承担比例较大,设计中不可忽略。对组合剪力墙压弯承载力进行数值计算和参数分析,研究了极限状态下影响压弯承载力关键因素,并基于关键参数提出计算该类组合剪力墙极限状态压弯承载力的简化计算公式,将该简化公式计算结果与数值结果进行对比,并与文献中组合剪力墙试验进行对比验证,计算精度较高,该公式可用于双钢板-组合剪力墙压弯承载力设计。     

装配式RC/ECC组合剪力墙空间结构模型设计方法研究

依托试点工程海门市中南世纪城96号全预制装配式剪力墙高层结构,设计了一个2层的装配式RC/ECC组合联肢剪力墙空间结构1:2缩尺模型,并对模型的相似系数、配筋进行了计算与分析,对模型竖向拼缝节点、水平拼缝节点、装配式剪力墙-叠合连梁节点、装配式叠合连梁-楼板连接节点、装配式叠合楼板-墙体连接节点、叠合连梁中ECC现浇层与预制混凝土水平拼接节点以及连梁与墙肢节点塑性铰区ECC与混凝土节点等关键节点的设计方法进行了研究,并成功完成了装配式RC/ECC组合联肢剪力墙空间结构模型的拼装,提出了此类空间结构模型的设计方法与思路,为空间结构模型的抗震试验研究奠定了基础。     

预制钢桁架-混凝土组合剪力墙受力性能研究

钢桁架-混凝土组合剪力墙是一种适用于装配式建筑的新型抗侧力结构体系。本文采用ABAQUS有限元软件建立钢桁架-混凝土组合剪力墙的分析模型,对13个不同设计参数的钢桁架-混凝土组合剪力墙进行了单调加载模拟,得到了构件的变形性能和受力性能;考察了轴压比、混凝土强度等级、型钢强度等级、含钢量等参数对钢桁架-混凝土剪力墙受力性能的影响规律。研究结果表明:轴压比对于剪力墙的抗剪承载力和延性都具有较大影响,轴压比在0.3～0.5之间,钢桁架混凝土剪力墙的抗剪承载力较大;混凝土强度等级、型钢强度等级、含钢量对剪力墙受力性能影响不大;增加型钢柱的含钢率能有效提高剪力墙的抗剪承载力,增加型钢腹杆的含钢率对于剪力墙的抗剪承载力提升效果不明显。     

竖波钢板组合剪力墙等效塑性铰长度研究

竖波钢板组合剪力墙因内嵌波形钢板的几何形状优势，表现出良好的抗震性能。在基于性能的抗震设计要求下，竖波钢板组合剪力墙等效塑性铰长度的确定对合理评估其塑性变形能力至关重要，但国内外已有公式均难以体现其复杂的组合作用，有待提出针对性的简化计算式。基于课题组前期试验成果，通过对竖波钢板组合剪力墙试验破坏现象和受力机理的分析，采用OpenSEES软件，建立有限元模型。扩展研究波形钢板几何参数、约束边缘H型钢柱、分布钢筋配置、混凝土强度、设计轴压比以及剪力墙高宽比等参数对等效塑性铰长度的影响规律，发现使用波形钢板含钢率可以更有效地反映波形钢板几何参数对等效塑性铰长度的影响，而混凝土强度和分布钢筋配箍率与等效塑性铰长度呈负相关。通过理论分析和推导提出多参数控制的竖波钢板组合剪力墙等效塑性铰长度简化计算式，该式适合于估算竖波钢板组合剪力墙的塑性变形能力，可以用于该类剪力墙的弹塑性分析。