CFRP筋转换梁框支剪力墙抗震性能试验的数值模拟仿真方法

对3榀CFRP筋转换梁框支剪力墙进行了低周往复荷载试验,并与1榀全钢筋转换梁框支剪力墙对比,分析了其破坏模式、受力特征和滞回特征等抗震性能。通过OpenSees分析平台,选取基于刚度法理论的非线性梁柱单元,并结合零长度转动弹簧单元,建立了合理考虑纵筋粘结滑移的CFRP筋转换梁框支剪力墙数值分析模型。结果表明:考虑了纵筋粘结滑移的数值模型能较好地模拟CFRP筋转换梁框支剪力墙在低周往复荷载作用下滞回曲线的捏缩特性,对试件屈服荷载和极限承载力也有较好的模拟精度。     

竖向荷载作用下型钢混凝土转换梁性能研究

型钢混凝土转换梁因其优良的性能在工程中被广泛的应用,本文介绍了4榀框支剪力墙试件试验,其中3榀采用型钢混凝土转换梁和框支柱,1榀采用钢筋混凝土转换梁和框支柱,并进行了有限元分析,研究转换梁在竖向荷载作用下的性能。     

部分预应力混合配筋框支转换梁结构拟静力试验研究

通过对1榀转换梁下部1根碳纤维复材筋施加预应力的框支转换梁结构进行拟静力试验,分析部分预应力混合配筋框支转换梁结构在竖向和水平荷载作用下的裂缝发展规律、筋材应变规律,研究试件的承载能力、延性和滞回曲线等抗震性能。试验结果表明:对转换梁施加预应力能够有效抑制转换梁在跨中区域裂缝开展,使试件有较高的承载力;试件延性系数大于3,强屈比达到1.31以及滞回曲线较为丰满,说明部分预应力混合配筋框支转换梁结构具有较好的延性和抗震性能。     

基于Push-over方法的框支短肢剪力墙转换层结构弹塑性分析

框支短肢剪力墙结构是短肢墙与框支剪力墙相结合而产生的一种结构形式,由于短肢剪力墙的特性,使得其与框支剪力墙结构有很大的不同。为了研究框支短肢剪力墙转换层结构的弹塑性性能,分别以一榀框支短肢剪力墙斜柱式转换试件和一榀相同尺寸的框支短肢剪力墙梁式转换试件为研究对象,对其中的剪力墙做适当的简化后进行Push-over分析,并将分析结果与低周反复荷载试验得到的试验结果对比分析。分析结果表明:计算结果与试验值有较好的吻合;斜柱式转换层结构具有良好的延性和极限刚度。     

钢筋混凝土水平拼接叠合剪力墙抗震性能试验研究

通过对3片钢筋混凝土水平拼接叠合剪力墙、1片钢筋混凝土整体叠合剪力墙和1片钢筋混凝土全现浇剪力墙进行抗震性能试验研究,对比研究了试件的裂缝发展情况及破坏形态,分析了试件的承载能力、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、延性性能、耗能性能等。研究结果表明：水平拼接叠合剪力墙与整体叠合剪力墙以及全现浇剪力墙的受力过程、破坏模式基本相同,抗震性能指标相近,具有较好的抗震性能;水平拼接节点构造合理,水平拼接叠合剪力墙的承载能力不低于整体叠合剪力墙;剪式支架能使钢筋混凝土叠合剪力墙的预制部分与现浇混凝土形成整体,协同工作承受外部荷载。     

钢骨混凝土梁柱框支剪力墙试验与恢复力模型研究

针对工程中经常使用的框支剪力墙结构,提出采用钢骨混凝土转换梁、框支柱对其加强,以改善结构抗震性能。进行了4榀1/4缩尺比例的模型试件拟静力试验,施加竖向荷载和单调及往复水平荷载,其中3榀试件采用钢骨混凝土转换梁和框支柱,1榀试件采用钢筋混凝土转换梁和框支柱。研究了结构承载力、变形、刚度、延性、耗能能力和破坏形态。试验结果表明,结构配置钢骨后各项性能指标均得到改善,延性系数可提高2.29~3.43倍。基于理论公式及试验数据,进一步建立了单调荷载和往复荷载作用下结构三折线型恢复力模型,模型考虑了强度退化和刚度退化,与试验结果较为吻合。     

预应力装配式框架结构试验研究与分析

通过对1榀现浇框架(KJ1)和1榀预应力装配式框架(KJ2)在水平低周反复荷载作用下的试验,深入研究了预应力装配式钢筋混凝土框架裂缝分布、破坏形态、滞回曲线及位移延性等的抗震性能.并利用ABAQUS有限元分析软件对试件建立分析模型,对比ABAQUS分析数据和试验数据,吻合较好.结果表明,ABAQUS有限元分析软件,可以较好地分析钢筋混凝土结构体系;预应力装配式钢筋混凝土框架具有良好的抗震性能.     

碳纤维复材筋-钢筋混凝土剪力墙的变形能力试验研究

为研究在钢筋混凝土剪力墙中配置碳纤维复材筋对剪力墙变形能力的影响,制作了1个普通钢筋混凝土剪力墙和1个碳纤维复材筋-钢筋混凝土剪力墙足尺试件,进行水平荷载作用下的拟静力试验,研究剪力墙的延性性能、耗能能力和侧向变形等。试验结果表明:与钢筋混凝土剪力墙相比,碳纤维复材筋-钢筋混凝土剪力墙的延性和耗能能力较低,但其极限变形能力较大,残余变形很小,具有优异的变形恢复能力。     

框支短肢剪力墙斜柱式转换结构抗震性能试验研究

针对框支短肢剪力墙斜柱式转换结构的抗震性能,开展了3榀斜柱式转换和1榀梁式转换试件在竖向荷载和低周水平反复荷载共同作用下的拟静力试验,对其破坏形态、承载力、滞回性能和位移延性等进行了较为系统的研究。研究表明,转换层上部短肢剪力墙肢厚比对转换梁的受力性能有重要影响;设计合理的框支短肢剪力墙斜柱式转换层结构具有较好的延性,能够形成多道抗震防线,进而获得良好的抗震性能。     

高强筋材混凝土剪力墙抗震及自复位性能试验研究

为研究配置钢绞线的钢筋混凝土剪力墙和配置钢绞线及CFRP筋的钢筋混凝土剪力墙的抗震性能及可恢复能力,完成了3个剪力墙试件的低周反复荷载试验,其中包括1个普通钢筋混凝土剪力墙对比试件。研究了在钢筋混凝土剪力墙中配置钢绞线和CFRP筋对剪力墙的破坏形态、裂缝发展、滞回性能、残余变形、残余裂缝、延性、刚度和耗能能力等的影响。结果表明:配置钢绞线和CFRP筋能够减小剪力墙的破坏区域,增大墙体的裂缝发展范围,减小刚度退化速率,但剪力墙的延性略有降低,滞回曲线饱满程度下降,耗能能力有所降低;同时,高强筋材混凝土剪力墙的残余变形和残余裂缝宽度较普通钢筋混凝土剪力墙的显著减小,自复位能力较好。     

FRP筋混凝土梁有限元分析与抗弯承载力计算

对FRP筋混凝土梁正截面抗弯承载力分析是FRP筋用于实际工程的前提。我国混凝土规范已经给出了普通钢筋混凝土结构承载力计算公式,由于FRP筋与普通钢筋在材料性质上有很大差异,普通钢筋混凝土结构承载力计算公式对于FRP筋混凝土结构不是完全适用的。本文在应用ABAQUS有限元软件分析和混凝土规范的基础上提出适用于FRP筋混凝土梁承载力计算的实用计算方法。     

基于内聚力模型的FRP布加固混凝土梁柱子结构受力性能分析

FRP-混凝土界面力学性能是影响FRP加固结构承载力的重要因素。建立了可模拟FRP布加固结构黏结界面非线性软化力学行为的双线性内聚力单元,考虑混凝土与钢筋的材料非线性,进行了FRP布加固混凝土梁柱结构静力加载全过程有限元分析。分析了FRP布及黏结界面的应力变化、界面与结构破坏机制以及结构的承载力,与试验以及不考虑界面黏结滑移的有限元分析结果进行了比较,以验证方法的合理性,并提出了改进FRP环形箍布置方式。有限元分析结果表明：FRP布的拉应力、黏结界面应力与损伤变量等呈现节点区域大、跨中小的分布特点,剥离破坏随加载过程由节点域向跨中扩展,混凝土开裂后,FRP布与钢筋共同构成了悬链线机制;有限元分析所得结构破坏过程与试验的基本一致,揭示了黏结界面退化对FRP布加固混凝土结构受力性能的影响,所得各阶段最大荷载与试验结果的相对误差小于5%;不考虑黏结界面性能的退化与FRP布的剥离,则高估了悬链线阶段FRP布的贡献以及加固结构的承载力。黏结界面内聚力模型可为FRP布加固框架结构的受力性能分析提供参考。     

锈蚀钢筋混凝土梁受弯性能有限元分析

在考虑锈蚀引起的钢筋横截面损失和粘结强度下降的前提下,建立锈蚀钢筋混凝土梁的有限元分析模型。钢筋单元采用三维杆单元,混凝土单元采用8节点实体单元,钢筋与混凝土之间的粘结单元采用非线性弹簧单元。利用大型有限元ANSYS分析软件,对锈蚀梁的受力性能进行模拟分析,模拟结果与试验方法结果吻合,说明采用非线性有限元方法分析锈蚀梁受力性能正确有效。     

新型FRP筋混凝土受弯梁正截面承载力设计

根据FRP筋的力学特性 ,结合钢筋混凝土受弯构件的基本理论 ,对新型FRP筋混凝土受弯梁正截面承载力设计进行了研究和分析 ,并用具体算例与试验结果进行了比较 ,为今后进一步研究和设计FRP筋受弯结构提供了参考     

钢筋混凝土双肢剪力墙非线性静力有限元分析

利用有限元软件ABAQUS中的混凝土损伤塑性模型,采用分离式方法建立有限元模型,对钢筋混凝土双肢剪力墙进行了非线性分析;在与试验结果进行对比分析的基础上,选取了用于钢筋混凝土剪力墙非线性有限元分析的材料破坏准则和本构关系进行建模;通过数值计算,分析了轴压比、墙连梁跨高比、墙分布钢筋配筋率、边缘构件配筋率对钢筋混凝土双肢剪力墙的承载能力、延性、破坏形态等的影响。结果表明:轴压比、分布钢筋配筋率和连梁跨高比对钢筋混凝土双肢剪力墙的受力性能影响较为明显;边缘约束构件配筋率对墙体的影响较小。     

空腹式型钢混凝土异形柱中框架拟静力试验及有限元分析

通过1榀缩尺比为1/2.5的两跨三层的空腹式型钢混凝土(SRC)异形柱中框架在水平反复荷载作用下的试验研究,获得其荷载-位移滞回曲线及最终破坏形态,分析其结构延性、层间位移角及耗能性能。结果表明,空腹式SRC异形柱中框架滞回曲线饱满,弹塑性层间变形能力强,延性及耗能能力良好。基于试验研究结果,采用ABAQUS软件对该结构进行了非线性有限元分析,研究空腹式SRC异形柱框架的承载力、刚度退化以及出铰机制。有限元分析得出的结果与试验实测结果吻合较好;在此基础上对该结构进行参数分析,研究轴压比、混凝土强度、型钢屈服强度、柱肢高肢厚比、梁柱线刚度比以及梁柱屈服弯矩比等参数对其力学性能的影响。结果表明：增大混凝土强度、柱肢高肢厚比、梁柱线刚度比以及梁柱屈服弯矩比,能够提高结构的水平承载力和弹性刚度,但对结构延性的影响不大;随着轴压比和型钢屈服强度的增大,结构弹性刚度均变化不大,但增大轴压比,结构水平承载力和延性均降低,增大型钢屈服强度,能够同时提高结构水平承载力和延性。     

FRP加筋混凝土梁受弯试验研究与有限元分析

对GFRP(Glass Fiber Reinforced Polymer)和CgRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer)加筋混凝土梁进行了三分点静载试验,分析了FRP加筋混凝土梁的荷载-变形关系和破坏形式并将试验结果进行了对比;建立了FRP加筋混凝土梁的有限元模型,得到了 FRP加筋混凝土梁的变形-荷载关系、极限承载力、应力应变分布、裂缝分布等.通过试验结果与有限元模型的对比与分析,建立适用于FRP加筋混凝土构件的设计方法.     

空间钢构架混凝土框架结构抗震性能试验研究和设计建议

空间钢构架是由横向和斜向缀条与纵向弦杆焊接而成的承重轻钢结构,将空间钢构架替代普通钢筋混凝土结构中的绑扎钢筋骨架,形成空间钢构架混凝土结构。为研究空间钢构架混凝土框架结构的承载力和变形能力、滞回曲线和骨架线、延性、耗能能力等抗震性能指标及其变形和破坏机制,进行了2榀空间钢构架混凝土框架和1榀普通钢筋混凝土框架试件低周反复荷载的对比试验。试验表明:空间钢构架混凝土框架结构的初始刚度与普通钢筋混凝土框架结构的初始刚度基本相同,在试件屈服后,空间钢构架混凝土框架结构的刚度退化程度要比普通钢筋混凝土框架结构缓慢,其延性要比配筋率相同的普通钢筋混凝土框架结构好。结合试验结果及其分析,给出了空间钢构架混凝土框架结构的抗侧力恢复力模型和设计建议。     

BFRP筋/钢筋混合配筋混凝土梁抗弯试验与有限元分析

通过抗弯性能试验,分析了玄武岩纤维增强筋(BFRP筋)/钢筋混合配筋混凝土梁的承载力、破坏形态、挠度及裂缝发展情况。在试验基础上利用ANSYS软件建立了BFRP筋/钢筋混合配筋混凝土梁的三维有限元数值分析模型,并与试验结果进行了对比。在数值分析模型基础上研究了FRP筋类型及其布置方式对混合配筋混凝土梁抗弯性能的影响。结果表明:BFRP筋/钢筋混合配筋混凝土梁的破坏形式均为钢筋屈服后受压区混凝土被压碎;配筋面积比Af/As越大,初裂荷载越小,裂缝总数越少,挠度逐渐增加;建立的数值分析模型能较准确地模拟BFRP筋/钢筋混合配筋混凝土梁的抗弯性能;BFRP筋、AFRP筋(芳纶纤维增强筋)及GFRP筋(玻璃纤维增强筋)与钢筋混合配筋混凝土梁的荷载-挠度曲线比较接近;与BFRP筋相比,CFRP筋(碳纤维增强筋)/钢筋混合配筋混凝土梁的开裂荷载和极限荷载分别高14.2%和9.3%,最大挠度小35%左右;BFRP筋的布置方式(单层或双层)对混合配筋混凝土梁抗弯性能的影响不大。     

配筋混凝土砌块砌体框支剪力墙模型房屋抗震性能试验研究

为研究配筋混凝土砌块砌体框支剪力墙房屋的抗震性能,通过对一幢按1/4缩尺比例建造的配筋混凝土砌块砌体框支剪力墙模型房屋进行子结构拟动力地震反应试验,研究了在各种加速度峰值地震作用下,这种结构体系的动力反应、破坏机理和倒塌机制,分析了试验模型的水平承载能力和破坏形态。试验结果表明,随着输入地震波的加速度峰值的增大,这种结构体系的地震反应由弹性阶段过渡到塑性阶段,最后底部框剪层承载力下降而临近倒塌;结构薄弱层在底部框剪层,最终破坏形态为剪切型;框架托梁与上部配筋混凝土砌块砌体剪力墙组成整体性能较好的组合深梁。这种结构体系应用于7度抗震设防区,具有较好的抗震性能。