钢框架-型钢混凝土抗侧力墙装配式结构抗震性能试验研究

为研究钢框架-型钢混凝土抗侧力墙装配式结构体系(SPW体系)的抗震性能,对1榀由钢框架和预制型钢混凝土抗侧力墙组成的SPW结构足尺试件进行水平低周反复荷载作用下的试验研究,考察装配式构造的可靠性,分析结构的破坏机理、滞回性能、刚度退化、延性及变形、耗能性能和协同工作机理等。试验结果表明:SPW体系具有可靠的整体性能;结构体系开裂荷载对应的层间位移角为1/400,极限荷载对应的层间位移角超过1/50,位移延性系数在3.1~3.3之间;墙体开裂之前,抗侧力墙体承担约60%的水平剪力,并呈逐步减小趋势,钢框架承担70%~85%的倾覆弯矩。     

钢框架-预制混凝土抗侧力墙装配式结构竖向受力性能研究

为了研究装配式钢框架-预制混凝土抗侧力墙结构的竖向受力性能,对1榀由钢框架和预制混凝土抗侧力墙组成的足尺模型进行竖向荷载作用下的试验研究,考察施工阶段和使用阶段的竖向荷载在钢框架和抗侧力墙体之间的分配关系以及框架梁挠度的变化规律,并利用ABAQUS有限元分析软件进行影响因素分析。结果表明:施工安装阶段,框架柱承担大部分竖向荷载,而抗侧力墙体承担的竖向荷载较少;使用阶段,框架柱和抗侧力墙体共同承担竖向荷载,框架柱、抗侧力墙体竖向荷载分担率分别为32%、68%;施工安装阶段,采用较小的预紧力和自下而上的螺栓终拧顺序能使墙体承担较小的竖向荷载;使用阶段,随着墙宽梁跨比的增大,抗侧力墙体竖向荷载分担率提高,抗侧力墙体的非居中布置会使两端框架柱承担的竖向荷载分配不均。     

钢框架-预制混凝土抗侧力墙装配式结构体系

介绍了新型装配式钢结构住宅结构体系的基本构成、连接方式和构造关系;同时归纳和评述了该结构体系的特点,包括预制装配化程度高、墙体可更换、墙体轴力小、布置灵活、抗侧力体系与维护一体化等;阐述了该结构体系的设计理念、设计步骤,并对6层和18层该结构体系房屋进行设计实例分析;最后讨论了该结构体系在应用过程中存在的主要问题和相应对策.研究结果表明:这种新型结构体系符合建筑产业化的进程,具有广阔的应用前景.     

钢框架-型钢混凝土抗侧力墙结构抗震性能有限元分析

为了研究钢框架-抗侧力结构在楼面荷载作用下的抗震性能,采用ABAQUS有限元软件建立单层单跨壳-实体非线性有限元模型,考虑了混凝土与钢材的塑性损伤以及加载的随动强化准则,在验证有限元模型的基础上,考察抗侧力墙体沿竖向布置方式、抗侧力墙体高宽比以及抗侧力墙体布置位置对结构体系抗震性能的影响。研究结果表明:在建造钢框架-型钢混凝土抗侧力墙结构房屋时,建议选用宽度为1 200mm的型钢混凝土抗侧力墙体,且沿竖向连续布置,并可根据门窗洞口的布置,灵活调整墙体的位置。     

基于纤维模型的钢框架-混凝土抗侧力墙板装配式结构抗震性能分析

为研究钢框架-预制混凝土抗侧力墙板装配式结构体系(SPW体系)的抗震性能,对2榀钢框架-预制混凝土抗侧力墙板结构足尺试件进行拟静力荷载作用下的试验研究。试验结果表明:该结构体系为一种典型的双重抗侧力体系,加载过程呈现出明显的两阶段性,抗侧力墙板为结构体系的第一道防线,钢框架为结构的第二道防线;基于纤维单元,利用CANNY软件建立SPW体系的有限元模型,在验证模型正确性的基础上,分析了框架柱刚度、框架梁刚度、墙体高宽比和墙体内置型钢含钢率等因素对SPW体系墙抗震性能的影响,分析结果表明:结构体系的塑性耗能性能主要是由抗侧力墙和框架梁端的耗能决定的;随着墙体高宽比的减小,结构的耗能性能和延性变差。增大墙体内置型钢含钢率有助于提高结构的耗能性能。     

多高层钢框架-预制混凝土抗侧力墙装配式结构竖向受力性能研究

对1榀由钢框架和预制混凝土抗侧力墙组成的足尺试件进行了竖向加载试验,考察该装配式结构在施工和使用阶段竖向荷载的分配关系以及框架梁挠度的变化规律。在试验研究基础上,采用ABAQUS有限元软件建立与验证试验模型,并以实际工程为背景,建立6层和12层单跨钢框架-预制混凝土抗侧力墙装配式结构模型,模拟分析了多高层结构在三种施工方案下的竖向受力性能以及框架梁的变形规律。研究结果表明:采用先逐层安装预制构件,后逐层终拧高强螺栓的施工顺序,能够保证抗侧力墙体仅承担使用阶段的竖向活荷载,大幅度降低了墙体的轴压比。在使用阶段,随着楼层层数的增多,框架柱竖向荷载分担率升高,而抗侧力墙体竖向荷载分担率降低,两者之间的差值逐渐增大。     

预制预应力混凝土装配整体式框架抗震性能试验研究

对一榀二跨二层预应力装配式混凝土框架进行了拟动力和拟静力试验,采用不同加速度峰值的El Centro地震波激励加载,并以拟动力试验的屈服位移为加载起点施加低周反复荷载,得到了不同加载工况下框架时程曲线、恢复力-位移滞回曲线。研究了预应力混凝土装配整体式框架的破坏机制、变形性能、刚度退化及耗能能力等抗震性能。研究结果表明：试验框架梁端率先出现塑性铰,节点核心区有着较强的刚性,提高了框架整体抗侧刚度,在层间位移角达到1/42时,框架梁、柱未产生较严重破坏。采用分析程序DRAIN-2DX对模型结构进行弹塑性动力分析,有限元计算位移值略小于实测位移值。图10表3参12     

自复位装配式钢-混凝土混合框架节点抗震性能试验研究

结合装配式梁、柱构件螺栓连接施工便捷的特性与后张预应力筋预压连接的抗震性能优势,提出一种自复位装配式钢-混凝土混合结构框架节点,该节点由钢筋混凝土柱和钢-混凝土混合梁通过高强螺栓拼装而成,主要通过后张梁内的无黏结预应力筋提供复位力,并通过摩擦耗能装置与钢梁段塑性变形进行耗能。共完成了5个边节点的低周往复加载试验,分别研究了混合梁内预应力筋的初始预拉力与摩擦装置中高强螺栓的初始预紧力对该节点承载能力、抗震性能、耗能能力和复位能力的影响。研究结果表明：试件表现出明显的两阶段滞回特性,第一阶段为钢梁段屈服前,混凝土梁与钢梁段接触面呈现出持续开合复位机制,滞回曲线呈现明显双旗形,复位效果明显;第二阶段为钢梁段屈服后,随着荷载增大,钢梁的塑性变形逐渐增大,滞回曲线趋于饱满,试件耗能能力显著增加。试件的峰值荷载、延性系数和累积耗能值随摩擦装置中高强螺栓的初始扭矩增大而增大,峰值荷载和复位能力随梁内预应力筋的初始预拉力增大而增大。在整个试验过程中,各试件梁、柱主体构件损伤不明显,基本实现震后可恢复。     

装配式抗侧力钢格构柱抗震性能分析

近年来,预制件建筑在中国发展迅速,\"十四五\"规划中提出推进新型城市建设,装配式建筑和钢结构住宅得到大范围推广与应用.装配式抗侧力钢格构柱(GZA)可以通过钢筋缀件发生塑性变形来达到抗震耗能的目的,其特点为重量轻、抗震性能好、可实现干法施工等.施工现场仅需螺栓连接,可以更好地满足装配化施工要求.提出了一种新的GZA结构,通过拟静力试验研究了新建GZA结构的抗震性能.研究结果表明:相较于钢筋缀件格构柱,GZA抗侧力性能较优越,且抗震性能良好.     

PC结构混凝土柱抗震性能试验研究

针对PC框架结构节点区施工复杂、震后柱叠合面处混凝土易开裂的问题,提出了一种梁柱节点预制的PC结构,该结构将薄弱区由节点转移到框架柱的中部。为了研究此类PC柱的抗震性能,设计并完成了一个足尺PC柱与现浇混凝土对比柱的拟静力试验,得到了2个试件的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、位移延性、耗能能力以及极限承载力。结果表明,PC柱和现浇柱均为弯曲破坏;PC柱极限承载力比现浇柱高6.1%;刚度退化规律大致相同,PC柱的初始刚度和极限刚度分别为现浇柱的1.30倍和0.93倍;PC柱的延性系数为现浇柱的1.47倍;2个试件耗能能力基本相同。综上可知,此类PC柱和现浇注的抗震性能相近,且施工方便、节能环保,是一种值得推广的装配式结构连接形式。     

装配式轻钢框架-带暗支撑轻墙体组合结构抗震性能试验研究

为适应装配式低层住宅结构的发展,研发了装配式轻型钢管再生混凝土框架-带暗支撑单排配筋再生混凝土薄墙体组合结构（简称“装配式轻钢框架-轻墙体组合结构”）,该结构由预制轻钢框架与轻墙体共同受力,暗支撑的设置可提高墙体的抗剪性能。通过6个装配式轻钢框架-轻墙体组合结构试件的拟静力试验,分析了轻墙体分布钢筋间距、暗支撑设置对试件损伤演化过程、滞回特性、承载力、延性、刚度、残余变形率和耗能性能的影响。结果表明：装配式轻钢框架-轻墙体组合结构具有良好的协同工作性能,加载过程中,体现出两道抗震防线,即轻墙体为第一道抗震防线,轻钢框架为第二道抗震防线;结构中轻墙体为剪切破坏,轻钢框架的梁和柱为弯曲破坏,轻墙体的存在明显减缓了轻钢框架侧向位移的发展,连接梁和柱的强化型节点可靠连接。同时,轻墙体分布钢筋间距减小及设置暗支撑均可显著提高组合结构整体的延性和耗能能力,并明显延缓墙体的破坏程度。     

内填再生混凝土墙的柔性钢框架结构抗震性能试验研究

将再生粗骨料轻质墙板内填至柔性钢框架结构中,通过对4榀单层单跨1∶3缩尺试件的拟静力试验,分析了结构的破坏模式、承载力、延性及耗能能力,研究了节点刚度对结构性能的影响及再生混凝土墙板作为主要抗侧力构件的可行性,并对结构的内力分配进行了分析。研究结果表明：再生混凝土墙板在增加结构承载力和刚度的同时,能缓解梁柱节点的转动变形,改善节点受力;内置墙板后,结构的承载力提高140%,初始刚度提高330%~360%,位移延性系数为2.44～3.28,层间位移角为0.02rad时,承载力退化系数仍大于0.8,表明该结构具有较高的安全储备;同时,内填取代率100%再生骨料墙板的试件比普通混凝土墙板试件屈服荷载提高22%,而峰值荷载基本一致,表明墙板与柔性钢框架组合后结构的整体性能退化较小,可以作为主要抗侧力构件使用;结构中内填墙板承担的水平剪力较多时,钢框架承担的倾覆弯矩较少。     

大型火电主厂房钢结构异型节点抗震性能试验研究

通过6个1/4比例钢结构异型节点的拟静力试验,研究了节点两侧梁的截面高度比和轴压比对异型节点抗震性能的影响,获得了异型节点的破坏模式、滞回性能、变形和承载能力.为了研究节点核心区的受剪承载力,试件按强构件弱节点进行设计.试验结果表明:异型节点的破坏模式主要是箱型梁下翼缘周围的焊缝开裂;滞回曲线饱满,刚度退化小,承载力高...     

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。     

阻尼填充墙钢框架抗震性能试验研究

为研究带阻尼填充墙钢框架的抗震性能,设计了足尺的阻尼填充墙钢框架、普通填充墙钢框架试件和空钢框架试件各1榀,对试件进行了低周反复荷载试验。对比分析了不同试件在低周反复荷载作用下的破坏现象、滞回性能、骨架曲线、刚度退化和耗能能力等。试验结果表明：阻尼填充墙钢框架在相同的荷载作用下墙体的开裂程度比普通填充墙的轻,墙体开裂荷载有一定提高;耗能砂浆和阻尼层起到耗散地震能量的作用,阻尼填充墙钢框架具有良好的位移延性;相对于普通填充墙钢框架墙体形成的“X”剪切裂缝,阻尼填充墙钢框架的墙体裂缝被阻尼层隔断,改变了填充墙的破坏模式;耗能砂浆和阻尼层改变了填充墙的内力分布和裂缝开展方式,提高了阻尼填充墙钢框架的抗震性能。因此,耗能砂浆和阻尼层对填充墙钢框架的受力模式、滞回性能、延性等抗震性能有利,可作为结构设计时参考应用。     

装配式型钢斜交密肋复合墙抗震性能试验研究

与传统的密肋复合墙相比,装配式型钢斜交密肋复合墙是用型钢代替钢筋作为墙体肋格内的骨架,并采用斜交肋格形式形成的一种改进型密肋复合墙。为了验证该类墙体的抗震性能,进行了4个1/2比例密肋复合墙体试件的拟静力试验,基于试验分别对不同肋格骨架材料和不同肋格形式的密肋复合墙在低周往复荷载下的破坏模式、滞回特性、受剪承载力、变形能力、刚度退化和耗能能力等进行对比分析。研究结果表明：各试件破坏基本遵照“砌块-肋格-边框柱”三道抗震防线的路径,破坏形态为整体剪切破坏;采用型钢骨架和斜交肋格均能大幅提高密肋复合墙的受剪承载力和抗侧刚度,同时也能够使墙体具有良好的耗能能力;型钢斜交密肋复合墙和传统密肋复合墙的变形能力基本一致。研究为装配式密肋复合板结构的进一步优化设计与推广应用提供了试验及理论基础。     

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。     

多层砌体填充墙框架结构抗震性能试验研究

为了研究砌体填充墙沿框架层不连续布置对框架结构抗震性能的影响,进行了3榀两层单跨砌体填充墙框架结构模型、1榀单层单跨砌体填充墙框架结构模型、1榀两层单跨框架结构模型和1榀单层单跨框架结构模型的对比试验,分析了各试件的破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、位移延性、刚度退化、承载力退化和耗能性能等抗震性能指标。结果表明：无论是单层单跨还是两层单跨的砌体填充墙框架结构,其水平峰值荷载和初始刚度比相应的纯框架结构均有较大幅度的提高,且其刚度退化程度比相应纯框架结构要缓慢;砌体填充墙的存在提高了框架结构的抗侧刚度和水平峰值荷载,使框架结构的变形由剪切型逐渐转变为弯剪型;砌体填充墙参与了结构的滞回耗能,填充墙框架的位移延性和累积耗能能力明显优于框架;砌体填充墙沿框架层不连续布置会引起框架结构层间侧移刚度和层间受剪承载力发生突变,影响框架结构的破坏形态,但由于砌体填充墙参与了框架结构的滞回耗能,故其仍具有较好的抗震性能。     

Experimental study on seismic behavior of shear wall with cast-in-situ concrete infilled walls

为研究现浇混凝土填充外墙对剪力墙结构抗震性能的影响，完成了10个采用不同做法和不同形式填充墙的足尺墙体试件和2个无填充墙对比试件的拟静力试验。结果表明：填充墙与主体结构之间采用聚苯板条分隔做法和PVC板条分隔做法时，填充墙对主体结构的影响基本一致，均一定程度上改变了主体结构破坏过程及最终破坏形态，对于PVC板条分隔做法的试件，其破坏时的延性好于聚苯板条分隔做法的试件；填充墙增大了试件的承载能力，对于聚苯板条分隔做法的试件，其峰值荷载为无填充墙试件的1.37~3.31倍，两种做法填充墙试件的峰值荷载大小相当；填充墙减小了试件的变形能力，对于极限位移角，聚苯板条分隔做法的试件为无填充墙试件的20%~65%，PVC板条分隔做法的试件的变形能力明显大于聚苯板条分隔做法的试件；除聚苯板条分隔做法的结构洞墙试件外，其余试件的极限位移角均满足剪力墙结构抗震变形能力要求；填充墙显著增大了试件弹性及弹塑性阶段的刚度。基于试验结果，建议结构计算时合理考虑填充墙的不利影响，工程中尽量避免采用结构洞填充墙，对填充墙部位的结构构件及填充墙采取一定的加强措施。     

钢框架内填预制带竖缝钢筋混凝土剪力墙抗震性能试验研究

为改进钢框架内填预制带竖缝钢筋混凝土剪力墙的抗震性能,将耳板引入钢框剪与内填墙的连接中。通过2个两层单跨缩尺比为1∶3的钢框架内填预制带竖缝钢筋混凝土剪力墙模型试件的拟静力试验研究,考察了耳板连接的可靠性和内填墙裂缝的开展与结构变形能力,分析了结构的破坏机理、滞回性能、刚度退化、变形及延性和耗能能力等。试验结果表明：抗剪连接件(U形筋)在梁柱节点上下耳板的连接处未发生破坏,耳板连接具有可靠的工作性能;钢框架带竖缝剪力墙结构具有良好的延性,平均位移延性系数大于3;内填墙的承载力由竖缝根部的剪切破坏控制。