装配式混凝土墙抗震性能试验研究

通过对6个1/2比例的装配式混凝土墙体试件进行竖向及水平荷载共同作用下的拟静力试验,分别研究不同布筋方式（均布、田字形、井字形）、竖向连接方式（焊接连接和座浆连接）、水平连接方式（马牙槎、T形槽和粗糙面）等关键参数对墙体抗震性能的影响,对比分析不同类型墙体的破坏特征及抗震性能指标。研究结果表明：因墙体底部竖向连接方式不同,仅纯座浆连接试件表现为弯曲破坏,焊接连接试件均发生弯剪破坏;井字形配筋墙体较其他类型配筋墙体,裂缝分布更均匀,滞回曲线更饱满,承载力、刚度略高,延性较好;预埋焊板不仅能有效传递钢筋竖向应力,同时使预埋焊板焊接墙体的抗剪切性能优于座浆连接墙体;现浇竖向边缘构件与预制墙板的水平连接整体性良好,马牙槎水平连接性能优于其他方式的水平连接。     

内嵌钢板混凝土组合连梁抗震性能试验研究

为改善传统高层建筑剪力墙连梁的抗震性能,设计并制作3个内嵌钢板混凝土组合(SPC)连梁和1个交叉斜筋钢筋混凝土连梁试件并进行低周往复加载试验。试件变化参数包括连梁纵筋配筋率和配板形式。对比分析各连梁的破坏过程、滞回性能、耗能能力、强刚度退化、承载力、延性以及变形能力等。结果表明,连梁试件发生弯剪和弯曲两种破坏模式;增大连梁纵筋配筋率在提高承载力的同时降低了试件的延性变形;在配板率相同情况下,钢板形式由单钢板改变为拉结双层钢板,连梁受力性能相似,当单层钢板厚度较大时可采用双层钢板设计方案;钢板的设置可有效提高试件的承载力与延性,较好改善滞回曲线的捏拢效应,同时参与连梁端部塑性铰区的抗弯,提供较大的抵抗弯矩,钢板的受压作用也可提高塑性铰的转动能力。与交叉配筋钢筋混凝土连梁相比,利用钢板良好的承载力和延性变形能力,内嵌钢板混凝土组合连梁具有稳定的滞回性能和耗能能力且施工简单,其综合抗震性能优于传统配筋混凝土连梁。     

竖向分布钢筋部分连接装配整体式剪力墙抗震性能试验及有限元分析

为研究竖向分布钢筋部分连接的装配整体式剪力墙的抗震性能,完成1个预制墙板部分分布钢筋采用预埋件焊接连接试件和1个预制墙板分布钢筋不连接试件的拟静力试验。试验结果表明：采用预埋件焊接连接试件裂缝分布均匀,滞回曲线相对饱满,承载力较高,抗震性能表现良好。采用ABAQUS软件对2榀试件进行有限元分析,得到试件的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线且与试验结果吻合较好。研究竖向边缘构件纵筋配筋率、连接钢筋直径、高宽比、轴压比、预埋焊板数量及位置等参数对试件抗震性能的影响,结果表明：竖向边缘构件配筋率、高宽比、轴压比对墙体承载力影响较大;预制墙板内连接钢筋直径对墙体承载力影响较小;预制墙板底部两侧合理布置预埋件可有效提升墙体的承载力及延性。     

综合管廊变形缝抗沉降差试验研究

为研究综合管廊变形缝抗沉降差的力学性能,以2016年成都天府新区蜡梓东街路综合管廊工程为背景,以抗剪锚筋长度、布置方式及混凝土强度为参数,通过整体结构缩尺模型的单调静力试验,对采用抗剪锚筋连接的综合管廊变形缝受力性能进行了较为系统的研究,得到了试件的破坏形态和破坏现象,剪力-位移曲线及受剪承载力和极限沉降差。试验结果表明:综合管廊沉降均为转动式沉降,其中顶板、底板及侧壁同时布置抗剪锚筋的预制拼装综合管廊,试件破坏形态为上层抗剪锚筋逐渐屈服,随后底板混凝土发生冲切破坏,当只有侧壁布置抗剪锚筋时,试件破坏形态为抗剪锚筋全部屈服。     

可更换钢连梁抗震性能试验研究

通过拟静力试验,研究由跨中部消能梁段和两端非消能梁段组成的可更换钢连梁的抗震性能和震后可更换能力。试验共包括4个连梁试件,采用4种不同的消能梁段与非消能梁段连接方式,分别为端板-抗剪键连接、拼接板连接、腹板-螺栓连接、腹板-结构胶连接。试验结果表明：采用端板-抗剪键连接时,连梁的塑性变形和损伤集中在消能梁段,连梁的极限塑性转角可达0.06 rad,具有稳定的滞回耗能能力;采用拼接板连接或腹板-螺栓连接时,消能梁段剪切屈服,连接处摩擦型高强螺栓有不同程度的滑移,连梁的极限塑性转角也可达0.06 rad;采用腹板-结构胶连接时,连接处结构胶开裂导致连梁脆性破坏。在连梁转角为0.02 rad加载后对消能梁段进行更换,采用端板-抗剪键连接的试件更换时间最短,而腹板-螺栓连接的试件能在更大的残余转角时更换。此外,消能梁段在较大塑性剪切变形时伴有轴向变形,导致连梁试件承受较大轴力,连梁的轴力影响需要进一步研究。     

三维框架部分外包混凝土柱-型钢梁角钢连接半刚性节点抗震性能研究

为更贴近实际工程结构的使用情况,在三维框架中对部分外包混凝土柱-型钢梁角钢连接半刚性节点的抗震性能进行研究。试验设计了一榀三维框架缩尺试件,在低周反复水平荷载及恒定的竖向荷载下,通过对梁端、连接角钢和节点域的应变、位移数据的采集及处理,分析此类节点的破坏模式、滞回性能、角钢应变、节点域应变、节点转角及初始转动刚度。试验结果表明:角钢连接半刚性节点有较强的转动能力,有接近铰接节点的转动表现;角钢连接节点的延性优越、滞回性好,表现出优异的抗震性能;受到螺栓、角钢滑移的影响,顶底角钢节点滞回曲线存在微弱的捏缩现象,但总体比较饱满。     

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。     

大剪跨比预制空心板剪力墙抗震性能试验研究#br#

预制空心板剪力墙结构是一种新型装配式剪力墙结构。为研究预制空心板剪力墙的抗震性能、同层相邻预制空心板的整体性、采用水平插筋间接搭接连接的水平钢筋的抗剪作用、灌孔边缘构件的有效性,完成了6个轴压比设计值为0.3、剪跨比为1.61~2.42、压弯破坏为主的空心板剪力墙试件的拟静力试验。试验结果表明：试件的破坏形态均为压弯破坏,实现了预期的强剪弱弯设计目标,水平钢筋能有效抵抗水平剪力;试件的水平力-位移滞回曲线比较饱满,极限位移角为1/72~1/38,可按现浇剪力墙计算偏心受压空心板剪力墙的受压承载力;同层相邻空心板之间竖向接缝的开裂宽度小,接缝两侧构件竖向错动小,斜裂缝在竖向接缝处连续,直接拼接连接、后浇竖向拼缝连接都能使空心板成为整体;采用灌孔边缘构件的空心板剪力墙,其抗震性能满足现行规范要求。     

装配式空心板剪力墙结构叠合连梁抗震性能试验研究

装配式空心板剪力墙结构的叠合连梁由预制U形混凝土模壳、模壳内后浇混凝土及水平后浇带组成。为研究其抗震性能,完成了3种跨高比、底部纵筋在墙肢内2种锚固方式并按“强剪弱弯”设计的5个连梁试件的拟静力试验,其中,跨高比为1.5和3.0的连梁试件各2个,跨高比为2.4的连梁试件1个,3个试件连梁底部纵筋锚固板锚固,2个试件连梁底部纵筋直线锚固。试验结果表明：预制U形模壳与后浇混凝土整体共同工作;达到峰值弯矩前,连梁纵筋屈服,箍筋未屈服,连梁与墙肢结合面开裂和滑移;加载结束时,连梁角部混凝土压坏、剥落;连梁为弯曲滑移破坏,但跨高比为1.5和2.4的连梁表面布满斜裂缝,跨高比为3.0的连梁的斜裂缝分布在两端约500mm高度范围内;连梁梁端弯矩-转角滞回曲线捏拢,耗能能力较差;连梁极限转角为1/40~1/28,具有很好的弹塑性变形能力;底部纵筋在墙肢内的锚固方式对连梁的抗震性能基本没有影响;连梁顶部纵筋受拉与底部纵筋受拉时的受弯承载力分别为按GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》中的正截面受弯承载力公式计算值的1.10~1.34倍和1.13~1.37倍,可采用GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》的公式计算叠合连梁的受弯承载力。     

装配式空心板剪力墙结构叠合连梁抗震性能试验研究

装配式空心板剪力墙结构的叠合连梁由预制U形混凝土模壳、模壳内后浇混凝土及水平后浇带组成。为研究其抗震性能,完成了3种跨高比、底部纵筋在墙肢内2种锚固方式并按“强剪弱弯”设计的5个连梁试件的拟静力试验,其中,跨高比为1.5和3.0的连梁试件各2个,跨高比为2.4的连梁试件1个,3个试件连梁底部纵筋锚固板锚固,2个试件连梁底部纵筋直线锚固。试验结果表明:预制U形模壳与后浇混凝土整体共同工作;达到峰值弯矩前,连梁纵筋屈服,箍筋未屈服,连梁与墙肢结合面开裂和滑移;加载结束时,连梁角部混凝土压坏、剥落;连梁为弯曲滑移破坏,但跨高比为1.5和2.4的连梁表面布满斜裂缝,跨高比为3.0的连梁的斜裂缝分布在两端约500 mm高度范围内;连梁梁端弯矩-转角滞回曲线捏拢,耗能能力较差;连梁极限转角为1/40～1/28,具有很好的弹塑性变形能力;底部纵筋在墙肢内的锚固方式对连梁的抗震性能基本没有影响;连梁顶部纵筋受拉与底部纵筋受拉时的受弯承载力分别为按GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》中的正截面受弯承载力公式计算值的1.10～1.34倍和1.13～1.37倍,可采用GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》的公式计算叠合连梁的受弯承载力。     

CFST柱-RC梁钢筋环绕式节点抗震性能试验

通过8个钢管混凝土(CFST)柱-钢筋混凝土(RC)梁钢筋环绕式节点在低周往复荷载作用下的试验,对其在不同轴压比下的开裂破坏模态、滞回特征、剪切变形、钢筋和钢牛腿变形、延性和耗能性能等进行系统研究。试验结果表明,试验节点的破坏模态均为核心区剪切破坏,圆钢管混凝土柱节点较方钢管混凝土柱节点的滞回曲线饱满,但均能满足现行规范的抗震设计要求。     

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。     

冷挤压套筒连接RC装配式剪力墙抗震性能试验研究

为解决RC装配式剪力墙钢筋连接施工和质量检验困难的问题,提出了一种采用冷挤压套筒钢筋连接方式的装配式剪力墙构造形式.为探明此连接方式装配式剪力墙的可行性及其抗震性能,完成7个装配式剪力墙试件和2个现浇剪力墙对比试件的拟静力试验.对试件的水平荷载-侧移曲线及其特征点、钢筋应变进行了分析.结果 表明:装配式剪力墙试件和现浇...     

矩形钢管混凝土柱-混凝土梁搭接式节点抗震性能研究

在现有钢管混凝土柱与混凝土梁连接形式基础上,提出一种新型搭接式钢管混凝土柱-混凝土梁节点,通过低周反复荷载试验和数值模拟分析,研究了节点的破坏形态、承载能力、刚度退化、延性及耗能能力等,分析了梁端纵筋和搭接牛腿翼缘的应变发展规律。结果表明:钢管混凝土柱-混凝土梁搭接式节点表现出典型的混凝土梁端塑性铰破坏模式,符合“强节点、弱构件”的抗震设防理念; 节点的滞回曲线饱满,捏缩现象较轻,刚度退化明显,强度退化较小,具有较好的延性及耗能能力; 梁纵筋及牛腿各测点中搭接牛腿端部截面应变最大,通过搭接连接方式可实现梁端弯矩和剪力的有效传递,但搭接牛腿长度不足会使节点发生锚固破坏; 在节点设计时,应保证足够的搭接长度,以实现钢筋混凝土梁纵筋在弯剪复合受力状态下锚固性能的可靠性,充分发挥节点的抗震耗能能力; 有限元计算结果与试验结果吻合良好,该模型能够准确反映节点在实际受力情况下的力学特性,所得结论可为此类新型搭接式节点工程应用提供技术支撑。     

钢筋套筒挤压搭接连接叠合次梁-主梁连接节点受力性能试验研究

为研究后浇段设置在次梁端与主梁侧面之间、叠合次梁预制部分纵筋采用套筒挤压搭接连接的叠合次梁-主梁连接节点的受力性能,进行了1个端节点和1个中节点试件在次梁悬臂端竖向荷载作用下的静力试验。研究结果表明：次梁受压、受拉纵筋套筒挤压搭接接头可有效传力,套筒没有出现裂纹,钢筋没有发生滑移;次梁预制混凝土与后浇混凝土结合面未见破坏,次梁的破坏形态为固端一倍梁高范围内类似深梁的斜截面弯曲破坏,可以采用“拉-压杆”模型解释次梁的受力机理、截面应变分布;次梁的实测承载力与《混凝土结构设计规范》正截面受弯承载力预测值的比值平均为1.37,与“拉 压杆”模型承载力计算值的比值平均为1.09。     

装配整体式混凝土框架结构抗连续倒塌试验研究

节点连接的破坏和失效显著影响装配整体式混凝土框架结构在连续倒塌大变形下的抗力机理、破坏模式和变形能力。为研究装配整体式混凝土框架结构的抗连续倒塌性能,设计了3个1/3缩尺的两跨梁柱子结构试件,开展了拟均布加载下的静力连续倒塌试验和理论计算分析。包含1个现浇对比试件RC和2个采用不同梁柱纵筋连接方式的装配整体式试件PC,即梁钢筋通过机械套筒连接和锚固板锚固、柱钢筋通过半灌浆套筒连接的试件,梁钢筋通过90°弯折锚固、柱钢筋通过约束浆锚连接的试件。试验发现：由于后浇区混凝土强度的提高,装配整体式试件的压拱机制峰值荷载较现浇对比试件分别提高22.9%和20.2%;拟均布加载下,梁最终变形呈曲线,该变形模式下节点需要提供更高的转动能力才能保证梁整体变形满足T/CECS 392—2021《建筑结构抗倒塌设计标准》的挠度要求;在悬链线峰值荷载时相邻跨梁提供的水平约束能有效限制边柱的水平变形和装配式试件的坐浆层滑移。理论计算表明,装配整体式试件的压拱作用的倒塌抗力贡献率低于现浇对比试件,其原因是边柱坐浆层滑移削弱了梁端约束,进而降低了压拱机制承载力。采用能量原理评估了试件的动力倒塌抗力,由于压拱机制下的累积耗能能力较高,装配整体式试件的动力倒塌抗力分别比现浇试件提高了16.8%和18.8%。     

螺栓灌胶节点对螺栓钢板加固钢筋混凝土连梁抗震能力影响的试验

为了提高小跨高比既有连梁的抗震性能,提出了一种新型的螺栓钢板加固法和一种新型的钢板屈曲控制装置。按照1∶2比例制作3个钢筋混凝土连梁试件,通过低周往复荷载试验研究了螺栓灌胶节点对钢板加固钢筋混凝土连梁的影响。结果表明:未采用螺栓钢板法加固的连梁呈现出脆性剪切破坏;采用螺栓钢板法进行普通高强螺栓加固的连梁,其强度和延性并没有提高;采用螺栓钢板法进行螺栓灌胶节点加固的连梁,其强度、延性和耗能能力得到大幅度提高。     

钢筋套筒灌浆连接装配式剪力墙结构三层足尺模型子结构拟动力试验

为研究钢筋套筒灌浆连接装配式剪力墙结构的抗震性能,完成了1个3层足尺模型在不同强度地震作用下的子结构拟动力试验,观察其破坏现象,研究其滞回特性、变形能力、刚度退化和钢筋屈服次序等。结果表明：试验模型的破坏集中在地震作用方向的连梁和窗下墙,连梁以弯曲破坏为主,窗下墙为剪切破坏,首层墙肢出现轻微的弯曲破坏;试验过程中,连梁纵筋、墙肢竖向钢筋及连梁箍筋依次受拉屈服,试验模型实现了“强墙肢弱连梁”及连梁“强剪弱弯”的设计目标;8度多遇、设防和罕遇地震以及9度罕遇地震作用下,试验模型的抗侧刚度分别降低约5％、20％、60％和80％,对应的最大层间位移角分别为1/3341、1/899、1/268和1/111,以层间位移角为参数,结构的破坏程度分别为完好、轻微损坏、中等破坏和倒塌;“预制底板出筋”和“预制底板不出筋”的双向叠合楼板均具有良好的整体性和平面内刚度,均可起到水平刚性隔板作用;墙体一字形截面竖向后浇段采用由2根U形钢筋组成的封闭箍代替普通箍筋具有可行性;预制夹心保温外墙的内、外叶墙之间连接可靠,外叶墙不参与结构受力,结构设计时可不考虑外叶墙的作用。     

后张无黏结预应力干式连接梁柱节点抗震性能试验研究

为研究后张无黏结预应力干式装配梁柱节点在低周往复荷载作用下的抗震性能,对其进行了拟静力试验研究。试验中设计了2个常规现浇梁柱节点和4个装配式梁柱节点,包含中节点和边节点。对比分析了现浇节点和装配节点滞回性能、刚度、承载能力以及变形能力差异。试验结果表明：试验中设计的后张无黏结预应力装配式梁柱节点试件在初始刚度、承载能力、变形能力以及损伤控制等方面均优于传统的现浇节点试件,耗能能力略低;进一步研究了后穿耗能钢筋无黏结段位置对装配节点性能的影响,认为后穿耗能钢筋无黏结段设置在柱外时,装配节点呈现更高的耗能能力和变形能力;装配式节点预应力钢绞线在1/20大位移角下仍能保持弹性,梁柱接触面基本无摩擦滑移,该类装配式节点具有良好的整体性和安全性。     

A unified design approach for plate-reinforced composite coupling beams

Plate-reinforced composite (PRC) coupling beam is fabricated by embedding a vertical steel plate into a conventional reinforced concrete coupling beam to enhance its strength and deformability. Shear studs are welded on the surfaces of the steel plate to transfer forces between the concrete and the steel plate. Extensive experimental studies and numerical simulation have demonstrated the effectiveness and efficiency of this new type of coupling beam in resisting high shear force and large rotational demand from large wind or seismic loading. In this paper, an original and comprehensive design procedure is proposed to aid engineers in designing this new type of beam and to ensure proper beam detailing for desirable performance. The proposed design procedure consists of four main parts, which are (1) estimation of ultimate shear capacity of beam, (2) design of RC component and steel plate, (3) shear stud arrangement in beam span, and (4) design of plate anchorage in wall piers. Using the proposed procedure, the load-carrying capacity of the PRC coupling beams which were previously tested and simulated was evaluated. The results were compared with those from non-linear finite element analyses and experimental studies for validating the design procedure. A worked example is given to illustrate the design of PRC coupling beams using the proposed procedure.