配置HRB500钢筋小跨高比带板开缝连梁的抗震性能试验研究

为了防止联肢剪力墙中小跨高比连梁发生低延性剪切破坏,在单连梁中部设置一条通缝,形成开缝连梁改善其抗震性能。试验完成了3个小跨高比带板开缝连梁的低周反复加载,通过与其他配筋形式连梁对比,分析了开缝连梁的破坏形态、滞回特征、承载力退化、刚度退化、延性、耗能等一系列抗震性能。利用软件ABAQUS对试件滞回曲线的骨架曲线进行模拟,并将模拟结果和试验结果相对比。结果表明,小跨高比开缝连梁具有良好的承载能力及变形能力,施工较为方便且经济,能有效防止小跨高比连梁延性较差的剪切破坏,具有较好的抗震性能,可在实际工程中推广。     

钢连梁-钢板混凝土组合剪力墙组合件抗震性能试验研究

为进一步提高联肢剪力墙结构的抗震性能,提出了一种改进型钢连梁-钢板混凝土组合剪力墙混合结构。通过对5个1/2缩尺连梁-墙肢组合件的低周往复加载试验,研究了钢连梁跨高比和加劲肋布置等因素对组合件抗震性能的影响。研究表明：组合件塑性变形均集中在易更换的钢连梁上,墙肢和节点部位损伤程度较低,有利于实现结构罕遇地震作用后的功能快速恢复;小跨高比（小于2）钢连梁发生整体的剪切屈服型破坏,可以更充分发挥连梁的整体塑性变形能力,具有比弯曲破坏型组合件更优越的抗震性能;所有组合件均具有优异的变形能力和稳定的滞回耗能性能;1/10位移角下,组合件承载力最大衰减量小于10%;加劲肋间距减小,可延缓钢连梁腹板和翼缘的压曲,提高组合件承载力和滞回耗能能力。     

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。     

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。     

剪切机制耗能端板螺栓连接组合联肢剪力墙钢连梁抗震性能试验研究

将端板螺栓连接构造引入钢-混组合联肢剪力墙中,用于连接钢连梁与混凝土墙肢。设计并制作了1组(2个)小剪跨比连梁双肢组合剪力墙试件,分别采用端板螺栓连接和传统直插式的连梁-墙肢连接构造形式,进行低周往复加载试验,以研究两种连接构造形式下钢连梁与混凝土墙肢连接试件的滞回性能、刚度与承载力退化特征以及破坏模式。试验结果表明:用端板螺栓连接代替直插式连接构造,能够有效减轻钢连梁-墙体连接区域混凝土损伤程度,屈服后非线性变形主要集中在钢连梁端部,且钢连梁能够达到美国AISC 341-05规范要求的0.08 rad非线性转角限值,充分发挥滞回耗能作用,刚度、承载力退化不明显,延性好,与传统直插式钢连梁-墙肢连接具有相同甚至更好的抗震性能。     

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。     

钢连梁-部分包裹组合剪力墙焊接节点抗震性能试验研究

为研究混合联肢部分包裹组合剪力墙(混合联肢PEC剪力墙)结构中钢连梁-PEC剪力墙焊接节点基本受力性能和抗震性能，以墙肢腹板厚度和混凝土包裹效应为设计变量，设计3个钢连梁-PEC剪力墙焊接足尺弱节点试件，进行低周往复加载试验。观察节点加载全过程中变形形态，并对其滞回性能、承载力、耗能能力、破坏模式、连梁及节点区应变等进行分析。研究结果表明：加载过程中，结构的塑性变形和损伤集中在节点区，满足“弱节点”的设计要求，钢连梁处于弹性状态；节点的破坏模式主要为节点核心区钢板剪切变形，核心区内混凝土形成斜拉杆机构效应，墙肢节点核心区下部区格混凝土局部压溃、外翼缘严重屈曲后翼缘钢板撕裂或焊缝拉断；节点破坏时，中部区格距节点核心区上下150 mm范围内出现塑性区，型钢应变超过屈服应变，混凝土在拉压反复作用下开裂，设计时应考虑中部区格对节点受剪承载力的贡献；钢连梁-PEC剪力墙焊接节点滞回曲线饱满，承载力高，具有优良的抗震性能；节点等效黏滞阻尼系数大于0.25;节点核心区及上下区格内混凝土对钢腹板提供了良好的包裹效应，拉结筋及混凝土的设置延缓了节点区下部外翼缘钢板的屈曲，填充混凝土的试件正向承载力提高2...     

钢桁架连梁-联肢剪力墙耗能机理及抗震性能试验研究

对设置全钢桁架连梁和设置钢筋混凝土、钢桁架混合连梁的双层联肢剪力墙平面结构进行了拟动力试验和低周反复荷载试验,研究了不同工况地震波作用下剪力墙的时程响应,以及其破坏机理、承载力、滞回延性性能、耗能机理、刚度及强度退化机理。试验结果表明:全部设置钢桁架连梁的剪力墙的刚度分布合理,耗能机理及刚度强度退化机理符合联肢剪力墙抗震设计的要求。大震时,在保证较高耗能能力的同时能够维持较高的承载力和刚度,持续约束墙肢,抗震性能优于混凝土连梁联肢剪力墙体系,是一种较理想的连梁设置方案。     

FRC对角斜筋小跨高比连梁改进设计有限元分析

在水平地震作用下,小跨高比连梁在达到所需延性之前易发生剪切失效,难以满足抗震设防要求。试验研究表明,纤维增强混凝土对角斜筋小跨高比连梁(FRC连梁)具有较好的延性。为了进一步提高小跨高比连梁的延性,提出在FRC连梁配筋基础上,在对角斜筋上增设拉筋、在受力纵筋靠近墙肢150mm长度范围内套上PVC套管、在对角斜筋上增设拉筋同时在受力纵筋靠近墙肢150mm长度范围内套上PVC套管三种改进方案,并建立有限元模型对三种改进方案进行对比分析。研究表明,三种改进方案均可提高FRC连梁延性和耗能能力,其中在对角斜筋上增设拉筋同时在受力纵筋靠近墙肢150mm长度范围内套上PVC套管的改进方案延性和耗能最大,相较原方案更易实现连梁为联肢墙结构第一道抗震设防防线的要求。     

纤维增强混凝土对角斜筋小跨高比连梁抗震性能试验研究及受剪承载力分析

为了改善小跨高比连梁的抗震性能,考虑连梁跨高比和对角斜筋配筋率的影响,在课题组前期试验的基础上,在对角斜筋上增设拉筋,制作3个纤维增强混凝土（FRC）对角斜筋小跨高比连梁试件,对其进行拟静力试验,分析连梁的破坏形态、滞回耗能、刚度退化以及延性等抗震性能。基于试验结果及小跨高比连梁的受剪机理,建立连梁受剪承载力计算公式。结果表明,在小跨高比连梁对角斜筋上增设拉筋之后,跨高比为1.25和1.5的连梁,由原来的剪切破坏变为弯曲剪切破坏,并提高了连梁的延性、抗损伤能力和耗能能力;提出的连梁受剪承载力计算公式的计算值与试验值吻合较好。     

跨高比对钢板-混凝土组合连梁抗震性能影响试验研究

完成了6个钢板-混凝土组合连梁拟静力加载试验,研究了钢板-混凝土组合连梁的破坏特点、抗剪承载力、变形能力、滞回曲线、骨架曲线、延性、耗能特性、刚度退化以及适宜采用的构造形式等。试验结果表明:不论是改进焊接箍筋钢板-混凝土连梁还是梳齿钢板连梁都具有较好的抗震性能;较小跨高比、较大刚度的试件则表现出较高承载能力,而较大跨高比、较小刚度的试件表现出了较好的延性。在加载过程的后期,小跨高比连梁明显比大跨高比连梁刚度退化慢,而耗能效率增加得快,有较强的耗能储备能力。采用改进焊接箍筋钢板连梁以及梳齿钢板连梁两种方式均可行,方便墙肢主筋的布置与安装。     

轻钢轻混凝土连梁抗震性能试验研究

为研究轻钢轻混凝土连梁的抗震性能,进行了4榀不同跨高比连梁的拟静力试验,研究其在水平往复荷载下的破坏机理、延性及耗能能力等。试验表明:试件的破坏模式随跨高比的增加由剪切破坏向受弯破坏转变;小跨高比连梁的受力机制可视为平面桁架,大跨高比连梁的受力机制类似普通框架梁。     

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。     

对称双肢短肢剪力墙的低周反复荷载试验研究

介绍了两榀对称双肢短肢剪力墙的拟静力试验,研究了短肢剪力墙的破坏形态、滞回特性和整体性系数对其弹塑性性能的影响。试验结果表明,短肢剪力墙是一种强肢弱梁型的联肢墙,连梁的屈服先于墙肢的屈服,且连梁屈服后,由于内力重分布的作用,使材料的性能得到充分的发挥。短肢剪力墙结构具有较好的延性和耗能能力。对于层数、层高、墙肢尺寸、材料及配筋都相同的短肢剪力墙,其承载能力随整体性系数的增加而增加,而延性却随之减小。     

钢筋混凝土核心筒抗震性能试验研究

设计了5个钢筋混凝土核心筒试件并进行了拟静力试验,对其开裂过程、屈服顺序、滞回性能、耗能能力、承载力、延性、变形能力、刚度退化、截面应变及剪力滞后等进行研究,得到了试件开裂、屈服直至破坏时的荷载,分析了核心筒的破坏机理和较大塑性变形区域受力情况,研究了试件高宽比、连梁纵筋配筋率、连梁跨高比及加载角度等因素对核心筒的破坏模式、承载力、延性、耗能能力和剪力滞后的影响。研究结果表明,高宽比对核心筒结构的承载力和变形性能有较大影响,并决定着核心筒的破坏模式;过度增大连梁纵筋配筋率在提高侧向承载力的同时降低了试件的延性;增大连梁跨高比可以显著提高核心筒的侧向刚度和承载力,但也严重影响了试件开裂后的性能,变形能力较差;不同加载角度的侧向力改变了整个核心筒的受力承载模式,各墙肢积极参与受力,空间效应明显,增大加载角度仍可获得较好的滞回性能。     

Experimental study on seismic behavior and shear capacity of FRC coupling beams with small span-to-depth ratio

为了改善小跨高比连梁的抗震性能,采用纤维增强混凝土（FRC）替代连梁中的普通混凝土,考虑跨高比、箍筋间距和FRC强度等因素的影响,设计了7个小跨高比FRC连梁试件和1个普通混凝土连梁对比试件。通过拟静力试验,观察连梁试件在低周反复荷载作用下的破坏过程和形态,研究其滞回特性、变形能力、耗能能力及刚度退化等。结果表明：8个小跨高比连梁试件发生了剪切破坏或弯曲剪切破坏;跨高比和配筋相同的FRC连梁的受剪承载力和位移延性系数比普通混凝土连梁分别提高了9.71%和24.31%,达到破坏荷载时的累积耗能是普通混凝土连梁的1.5倍,采用FRC可提高连梁的承载能力、延性和耗能能力;随着跨高比增大和箍筋数量的增加,连梁的变形和耗能能力提高。基于试验结果和受剪机制分析,提出了小跨高比连梁的受剪承载力计算式,其计算值与试验值吻合较好。     

小跨高比纤维增强混凝土连梁抗震性能试验及受剪承载力研究

为了改善小跨高比连梁的抗震性能,采用纤维增强混凝土(FRC)替代连梁中的普通混凝土,考虑跨高比、箍筋间距和FRC强度等因素的影响,设计了7个小跨高比FRC连梁试件和1个普通混凝土连梁对比试件。通过拟静力试验,观察连梁试件在低周反复荷载作用下的破坏过程和形态,研究其滞回特性、变形能力、耗能能力及刚度退化等。结果表明:8个小跨高比连梁试件发生了剪切破坏或弯曲剪切破坏;跨高比和配筋相同的FRC连梁的受剪承载力和位移延性系数比普通混凝土连梁分别提高了9.71%和24.31%,达到破坏荷载时的累积耗能是普通混凝土连梁的1.5倍,采用FRC可提高连梁的承载能力、延性和耗能能力;随着跨高比增大和箍筋数量的增加,连梁的变形和耗能能力提高。基于试验结果和受剪机制分析,提出了小跨高比连梁的受剪承载力计算式,其计算值与试验值吻合较好。     

基于外肋板连接的联肢钢板组合剪力墙结构的有限元分析

通过有限元软件ABAQUS对基于外肋板连接的联肢钢板组合剪力墙结构以钢连梁的变形特征、耦连比及剪力墙轴压比等参数进行数值模拟分析,研究结构塑性发展、抗震性能、外肋板应力分布及恢复力特性。结果表明：该结构的抗震性能良好,滞回性能较强,塑性和变形能力也比较好。弯曲屈服型连梁耦连比在30%～60%之间、剪力墙轴压比在0.3～0.5之间时;剪切屈服型连梁耦连比设置在20%～50%之间、剪力墙轴压比小于0.3时,结构的延性、耗能和承载力均表现良好,外肋板应力也比较小。建立的恢复力模型骨架曲线可作为基于外肋板连接的联肢钢板组合剪力墙结构弹塑性反应分析的计算模型。     

联肢钢-混凝土组合剪力墙端板螺栓式钢连梁抗震性能研究

我国高层建筑已经进入广泛应用钢-混凝土组合剪力墙的阶段。由钢-混凝土组合墙肢耦合而成的联肢组合墙中,由于钢构件预埋于墙肢边缘区域,给传统连梁的应用带来了困难。为了开发出适用于联肢钢-混组合剪力墙的连梁形式,将钢结构中常用的端板螺栓连接构造引入,利用其构造简单、易于施工且抗震性能良好的优点,连接钢连梁与组合剪力墙。以连梁长细比为主要参数,设计并制作5个采用端板螺栓连接的双肢组合剪力墙试件和1个传统直插式的小比例双肢钢筋混凝土剪力墙试件,进行低周往复拟静力加载试验,以考察端板螺栓连接钢连梁的受力特征、滞回性能、刚度与强度退化特征以及破坏模式。利用有限元分析方法对试验过程进行数值模拟并与试验结果对比。结果表明,端板螺栓连接钢连梁能够达到较高的延性水平和较大的耗能能力,刚度、强度退化不明显。试验加载过程的剪力-侧向位移骨架曲线与有限元分析结果吻合较好。     

小跨高比超高韧性水泥基复合材料连梁抗震性能研究

通过对3个小跨高比超高韧性水泥基复合材料连梁和1个钢筋混凝土连梁试件的低周反复加载试验,分析连梁试件的破坏形态、滞回性能和钢筋应变等性能,研究连梁跨高比变化对连梁抗震性能的影响。研究结果表明:小跨高比超高韧性水泥基复合材料连梁试件由于较好的韧性,有从脆性向延性转变的趋势,超高韧性水泥基复合材料连梁试件的滞回曲线呈反S形,比钢筋混凝土连梁试件的滞回曲线更为饱满,试件中各种钢筋能够达到屈服状态,超高韧性水泥基复合材料能改善连梁抗震性能,满足工程设计要求。