框架-预应力摇摆墙结构抗震性能试验研究

该文提出了一种框架-预应力摇摆墙新型结构形式,其中摇摆墙脚部混凝土采用橡胶块替代,并通过墙内预埋的无粘结预应力筋与基础进行贯穿连接,摇摆墙与主体框架则采用耗能连接件相连。通过一榀框架试件和一榀框架-预应力摇摆墙试件的拟静力试验,研究了试件的破坏形态、承载能力、刚度退化和耗能能力等抗震性能。结果表明：框架-预应力摇摆墙结构的破坏有效地集中在耗能连接件上,梁端、柱端以及梁柱节点区的破坏相对较轻;极限承载能力提升显著,相较对比框架提高了112.4%;耗能能力较对比框架大幅提升,且各层层间变形趋于均匀;耗能连接件发挥出了良好的延性变形能力,且施工方便、造价低,实现了可更换构件与摇摆结构的有机结合。     

受控摇摆式钢筋混凝土框架抗震机理研究

基于Pushover分析方法,研究了体外预应力自复位框架(External Prestressed Self-centering Frame, EPSCF)结构的抗震性能。采用ABAQUS软件建立了EPSCF结构有限元模型,并与振动台试验结果进行对比,验证了模型及建模方法的可靠性和准确性;采用Pushover分析方法评定EPSCF无控及受控结构的抗震性能并对比分析其地震响应。结果表明,设置层间阻尼器的EPSCF受控结构的等效阻尼比大幅度提升,阻尼器屈服耗能是结构的主要耗能形式,在罕遇地震作用下的结构加速度和位移响应得到了有效控制,EPSCF受控结构的抗震性能优异。     

预应力钢带加固钢筋混凝土框架抗震性能试验研究

预应力钢带加固技术是一种新型加固技术,采用预应力钢带加固技术对钢筋混凝土框架梁端、柱端和节点核心区进行约束加固,可以有效提高钢筋混凝土框架结构抗震性能。对一榀采用预应力钢带加固的1/2比例的单跨三层钢筋混凝土框架试件进行低周反复加载拟静力试验,结合试验研究结果,对预应力钢带加固钢筋混凝土框架试件的破坏形态、荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、层间位移角、位移延性系数、耗能性能和刚度退化等抗震性能进行了深入分析。研究结果表明,试件最大层间弹塑性位移角可以达到1/28.8,预应力钢带加固钢筋混凝土结构具有良好的延性和耗能性能,是一种切实可行、效果良好的抗震加固技术。     

腹板摩擦式自定心预应力混凝土框架的抗震性能研究

腹板摩擦式自定心预应力混凝土框架是一种新型的抗震结构体系。为分析其抗震性能,对自定心框架的数值模拟方法进行了研究,并利用梁柱节点的低周反复加载试验数据对数值模型进行了验证。由此建立起一榀4跨6层自定心框架的数值模型,并分别对自定心框架和传统现浇节点框架进行了非线性的静力分析和动力时程分析。分析结果表明：在多遇地震作用下,自定心框架和传统现浇框架具有相当的抗震性能;在罕遇地震作用下,传统的现浇节点框架残余变形较大,而自定心框架具有良好的能量耗散能力、自定心能力和抗弯能力,综合的抗震性能优于传统现浇节点框架结构。     

无粘结预应力混凝土框架抗震性能试验研究

通过两榀两种类型的无粘结预应力混凝土框架模型在低周反复荷载作用下的试验，对强柱弱梁型框架的破坏形态、延性、强度、网度及耗能进行了分析研究，文中提出了构造措施方面的建议。     

一种体外预应力钢筋混凝土摇摆框架抗震性能研究

体外预应力摇摆框架(External Prestressing Rocking Frame,EPRF)是一种新型的采用结构控制技术的抗震结构体系。建立了单榀体外预应力摇摆框架的力学模型并推导其理论抗侧刚度公式;其次,建立了无阻尼耗能的体外预应力摇摆混凝土框架、有阻尼耗能的体外预应力摇摆混凝土框架以及常规钢筋混凝土框架的有限元模型;输入El Centro地震波采用ABAQUS有限元程序对三种框架进行了动力时程分析,得到了地震作用下的结构楼层位移响应、加速度响应和层间剪力响应,对比分析了三种框架的地震响应结果。研究结果表明,具有阻尼耗能的体外预应力摇摆框架能大幅度降低结构加速度和层间剪力响应,结构位移响应也能得到有效控制。     

轴压比对不同类型ECC框架节点抗震性能影响EI北大核心CSCD

对低周循环荷载下框架节点位移延性系数μ影响因素进行分析,指出轴压比是影响框架节点延性的主控因素。以ECC框架节点中十字型节点和T型节点抗震性能试验为原型,基于有限元软件ABAQUS中CDP模型建立框架节点计算模型,并与试验结果比较,验证了计算模拟的可靠性。基于此,建立轴压比分别为0.3,0.5,0.7和0.9的二级抗震等级下的ECC框架节点计算模型,研究轴压比对不同类型ECC节点抗震性能的影响。结果表明:轴压比对ECC框架节点抗震性能影响明显,十字型及T型节点的耗能能力、刚度退化及位移延性系数与轴压比(0.5-0.9)呈负相关,其构件破坏形态为延性破坏;而在同一轴压比(0.3-0.7)和加载制度下,T型节点的抗震性能要优于十字型节点,位移延性系数增加4.1%-35.1%。为了保证十字型、T型框架节点的抗震性能,建议ECC框架节点设计轴压比应控制在0.5左右。     

预应力双柱式摇摆墩结构体系摇摆谱分析EI北大核心CSCD

摇摆桥墩的损伤和残余位移小,具有良好的震后可恢复性。以预应力双柱式摇摆墩结构体系为研究对象,考虑预应力筋对摇摆刚度的影响,基于拉格朗日方程和动量矩守恒定理给出预应力双柱式摇摆墩的刚体动力分析模型,并进行脉冲型地震动作用下的摇摆谱分析。研究结果表明:在长周期脉冲地震动作用下,预应力筋可以有效减轻低墩的地震反应;随着桥墩高度的增加或地震动频率的增加,预应力筋对桥墩地震反应的影响降低,桥墩依靠自身转动惯量抵抗地震作用;负摇摆刚度既可有效避免桥墩的倒塌,又能减轻脚点处的局部损伤,可在摇摆墩设计时采用。     

阻尼支座对混凝土框架楼梯抗震性能影响的试验研究EI北大核心CSCD

为研究设置阻尼支座的混凝土框架楼梯结构的抗震性能,设计并制作缩尺比例为1∶2的阻尼支座楼梯试验模型,对其进行拟静力试验。试验研究了阻尼支座楼梯的破坏形态、滞回性能、变形能力等,分析了阻尼支座楼梯的工作机理,并与固定支座、滑动支座楼梯试验结果进行了对比。试验结果表明:阻尼支座楼梯通过阻尼支座的变形耗能保护梯段板,加载至破坏时,梯段板未发生明显的破坏,峰值荷载后承载力下降较慢,仍有较好的承载能力和变形能力,破坏主要发生在框架梁、梯梁,其延性优于固定支座楼梯,承载力和耗能能力高于滑动支座楼梯。     

含屈曲约束连接件的钢框架节点抗震性能研究EI北大核心CSCD

基于屈曲约束和损伤控制的思想,提出了一种含屈曲约束连接件的钢框架节点,连接件的一对核心板传递翼缘轴力并平衡梁端弯矩,对核心板设置了由约束板、填充板和梁外伸翼缘组成的屈曲约束系统。对有无设置约束板的两个试件进行了低周往复荷载试验,分析了节点的滞回曲线、骨架曲线、能量耗散和应变分布,考察了约束板对节点滞回性能的影响;采用有限元软件ABAQUS对该节点进行了数值模拟,研究了核心板螺栓和厚度对该节点滞回性能的影响。结果表明:提出的节点可以达到预期的屈曲约束和损伤控制机制,即核心板率先屈服耗能,约束板可防止核心板发生过大的面外屈曲,主体梁柱保持弹性,节点具有稳定的滞回性能和较大的变形能力;核心板上螺栓预紧力决定了核心板是否会滑移,进而影响滞回曲线的饱满程度,核心板厚度主要影响节点刚度、承载力和损伤分布。最后,理论推导了节点的承载力和变形计算公式,给出了节点理论骨架曲线。     

双重耗能机制框架剪力墙结构地震响应分析EI北大核心CSCD

当前摇摆墙体系研究广泛,但由于放松了墙底约束,抗侧刚度减小,使得结构整体变形过大。在框架剪力墙双重结构体系中,利用剪力墙和框架在地震作用下不同的变形模式,在两者之间连接屈曲约束支撑(BRB)可有效降低框架结构的水平加速度响应;进一步在剪力墙底设置参数可控的金属阻尼器(MD),防止剪力墙底部破坏的同时,整体结构在BRB与MD共同作用下,整体结构地震响应也得到有效改善。以某六层混凝土框架剪力墙为例,利用ABAQUS有限元软件并结合UMAT二次开发接口的PQ-Fiber用户子程序,建立了框架剪力墙非线性有限元模型,变化BRB和MD初始刚度和屈服强度,进行弹塑性动力时程分析。结果表明:在BRB和墙底MD的双重耗能作用下,当BRB和MD屈服强度取值一个合适的属性范围,双重耗能框架剪力墙结构的地震响应得到了明显改善。     

预应力度对预应力混凝土框架结构抗震性能影响研究

依据我国规范设计4榀不同预应力度、抗震等级为二级的预应力混凝土框架结构,基于OpenSees分析软件,采用纤维梁、柱单元对其进行数值建模,对一榀单层单跨预应力混凝土框架的低周反复加载试验进行数值模拟,滞回曲线和骨架曲线与试验结果吻合良好,验证了该数值建模方法的实用性;在此基础上,对4榀预应力混凝土框架进行了静力弹塑性分析;最后,对按我国规范设计的抗震等级为二级的PC框架结构,在裂缝控制等级为二级时,预应力梁中非预应力筋用量的确定方法及其适用性进行了理论分析。结果表明：按我国现规范设计的预应力混凝土梁中非预应力筋用量偏多,在大震下预应力混凝土框架结构难以实现“强柱弱梁”的破坏模式,底层柱底塑性铰出现过早;适当提高梁端截面的预应力度值,能够在一定程度上改善结构的屈服机制,增大结构的整体位移延性,提高结构的抗震能力。因此,建议在进行相关规范修订时,适当减少非预应力筋配筋、提高框架梁的预应力度限值,如按04规程设计的二级预应力混凝土框架结构,其预应力度限值可提高至0.8。     

冻融钢筋混凝土框架结构抗震性能研究

为研究严寒地区冻融钢筋混凝土(RC)框架结构的抗震性能,采用有限元分析平台OpenSees对冻融RC框架进行宏观尺度建模.基于冻融RC构件的试验数据,验证冻融RC梁柱宏观尺度模型及建模方法的正确性.采用宏观尺度模型对5层RC框架结构进行静力推覆分析、弹塑性时程分析及地震易损性分析,对比不同冻融循环次数工况下的结构地震反...     

多高层建筑预应力混凝土框架转换层结构抗震设计时程分析法的计算建议

转换层结构常常承受上部若干层传来的巨大集中力，同时，同因其跨度大，挠度也成为控制设计的重要因素，在转换层结构中采用预应力，可取得良好的效果，本文基于东南大学等单位对预应力转换结构抗生能的研究提出了关于预应力框架转换层结构的抗震设计时程分析法的建议，供工程设计人员参考。     

考虑不均匀腐蚀影响的钢筋混凝土桥墩抗震性能研究EI北大核心CSCD

对于剪跨比较小的钢筋混凝土桥墩,近海环境下的腐蚀可能会改变结构破坏形态,研究箍筋纵筋同时腐蚀对抗震性能的影响十分必要。采用电化学加速腐蚀方法制备了4个剪跨比为2、不同腐蚀程度的桥墩,通过振动台试验研究腐蚀对桥墩抗震性能的影响。在地震激励作用下,对桥墩的破坏形态、自振周期、阻尼比、加速度和位移响应、累积残余位移及地震耗能能力等方面进行了分析。试验结果表明:随着地震强度的增大,腐蚀构件的耗能能力降低,抗震性能退化明显;无腐蚀桥墩的最终破坏形态是弯曲破坏,而腐蚀程度较为严重的桥墩在加载后期表现为纵筋过早屈服,部分箍筋无法为试件提供足够的抗剪承载能力,试件最终呈现出弯剪破坏形态。     

钢筋混凝土框架短柱抗震性能的试验研究

本文通过１８根钢筋混凝土框架短柱在周期反复荷载作用下的试验，研究了配箍率、配箍型式及轴向压力对钢筋混凝土框架短柱抗震性能的影响，并提出了相应的计算公式。     

框架-摇摆墙结构阻尼优化设计方法研究

摇摆墙体与主体框架之间存在较大的竖向变形,可于此变形集中部位增设耗能构件,实现保护主体结构的基本损伤机制。提出附加阻尼的框架-摇摆墙结构,并基于等效线性化理论初步计算结构仅附加单一类型阻尼器的阻尼置放量,而后通过定义目标函数,确定可使目标函数最小的同时附加粘滞阻尼与金属阻尼的阻尼器布置方式,得到结论如下:1于弯剪型结构,当仅考虑结构加速度控制时,可沿结构总高布置粘滞阻尼器,而需综合考虑结构楼层位移、加速度时及层间位移角时,可于结构2/3处下部安装金属阻尼器,与其上部1/3处安装粘滞阻尼器;2于剪切型结构,当仅考虑结构层间位移角时,可于结构楼层1/2处下部安装金属阻尼器,与其上部1/2处安装粘滞阻尼器,而需综合考虑结构楼层位移、加速度及层间位移角时,则可于结构1/3处下部安装金属阻尼器,与其上部2/3处安装粘滞阻尼器。     

不同场地类别减震性能曲线研究EI北大核心CSCD

根据不同场地类别建立减震性能曲线克服了地震波减震性能曲线存在差异的问题,对减震结构的简化设计与分析具有重要意义。在单质点体系简谐激励下,以位移减震率η_(d)与加速度减震率η_(a)解析表达式为基础,以特征周期为依据对大量地震波进行场地分类,并对所有不同场地类型地震波进行时程分析,作出可用于各类场地地震波的减震性能曲线,考虑了场地特征周期对减震性能曲线的影响,从而确定用于计算弹性时程下减震结构的位移与加速度减震率拟合公式;在此基础上又建立了考虑结构非线性状态减震性能曲线,曲线表明增加阻尼比虽然能降低结构的塑性率,但降低效果有限,且塑性率越大,增加阻尼比的减震效果越不明显。该研究扩展了减震性能曲线的应用范围,为减震结构的性能化设计提供了重要依据。     

柱端铰型受控摇摆式钢筋混凝土框架抗震性能的振动台试验研究

柱端铰型受控摇摆式钢筋混凝土框架结构,是经过特殊节点设计与结构控制理论相结合而形成的一种新型消能减震结构体系。通过对一个缩尺比1/3的三层三跨摇摆框架模型和一个同尺寸的常规钢筋混凝土模型进行模拟地震振动台对比试验,研究模型结构在不同水准地震作用下的动力特性、加速度响应、位移响应,分析结构的抗震性能。试验结果表明柱端铰型受控摇摆式钢筋混凝土框架集中耗能机制明确,地震作用后能自主复位,主体承重构件在大震下保持完好,是一种免损伤的新型结构体系。     

摇摆双调谐质量阻尼器参数优化及动力性能研究EI北大核心CSCD

提出了一种具有更广调频宽度的摇摆双调谐质量阻尼器(dual-tuned mass damper,RDTMD)。首先,建立了单自由度RDTMD减振系统在简谐激励作用下的动力方程,推导得出其位移动力放大系数表达式;然后,基于RDTMD的优化评价函数,编译参数优化程序,获得RDTMD的全局最优参数以及条件最优参数;接着,探讨了阻尼器各参数对系统动力放大系数和调频宽度的影响规律,并对影响其鲁棒性的关键参数做了分析;最后,与传统DTMD、MTMD、TMD的减振效果和鲁棒性做了对比分析。分析结果表明:采用RDTMD对结构进行控制可有效降低主结构的动力响应;RDTMD的调频宽度更广,提高了阻尼器对主结构高阶振型的控制能力;在对装置鲁棒性的影响更大的主结构固有频率方面,RDTMD的鲁棒性明显优于其他同类阻尼器,是一种理想的减振控制装置。