传统风格建筑钢框架抗震性能试验研究

为研究传统风格建筑钢框架抗震性能,按1∶2缩尺比例设计制作了试验模型,并对其进行了拟动力和拟静力试验。介绍了试验模型的设计过程和加载装置及加载制度,给出并对比了不同加载工况下传统风格建筑钢框架的试验现象、位移反应及滞回耗能特性。结果表明:在不同峰值加速度工况作用下传统风格建筑钢框架的位移反应不同,结构滞回曲线饱满,结构具有良好的抗震性能。同时建议类似工程设计中应加强斗拱节点设计,以便延迟框架梁端过早开裂、屈曲,从而提高结构整体抗震性能。     

传统风格建筑钢-混凝土组合框架地震反应和耗能分析

为研究传统风格建筑钢-混凝土组合框架的受力性能,制作了1榀1∶2平面缩尺框架并对其进行拟动力试验研究,对框架施加不同峰值加速度的El Centro地震波。通过分析模型的位移时程曲线、恢复力时程曲线及滞回曲线,探讨此类结构体系在地震作用下的破坏形式和耗能性能。试验结果表明:传统风格建筑钢-混凝土组合框架的穿插枋在水平地震作用下充当第一道抗震防线;位移时程曲线和恢复力时程曲线之间具有较好的协调性,滞回曲线出现一定程度的"捏拢"现象,最后发展成为"反S形",表现出剪切滑移特征。加载结束时,结构的等效黏滞阻尼比为0.065。结构进入弹塑性阶段,累积滞回耗能增幅不大,说明传统风格建筑钢-混凝土组合框架的整体耗能能力有限。     

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     

装配式钢筋混凝土拱桥立柱节点抗震性能研究

对装配式钢筋混凝土拱桥立柱节点作低周反复加载数值模拟,进行了立柱节点足尺试验模型的拟静力试验,得出了模型在不同加载制度下加载点处的荷载与位移,进一步得到了滞回曲线、骨架曲线、能量耗散系数以及耗能滞回面积。经过对比数值模拟结果与拟静力试验数据,发现拟静力试验和数值模拟结果差距在15%以内,试验所得滞回曲线有强度退化的现象,数值模拟得到的滞回曲线相比试验得到的滞回曲线较饱满,具有较高承载力及一定的耗能能力。通过数值模拟与拟静力试验探究了立柱节点的破坏机制,从强度、变形和能量3个方面判断和鉴别出了结构的抗震性能,从而确定了装配式钢筋混凝土拱桥立柱节点的抗震指标和模型参数。     

预压装配式预应力混凝土框架抗震性能试验研究

本文通过对一榀两层两跨预压装配式混凝土框架拟动力和拟静力试验,研究预压装配式混凝土框架的地震反应、刚度退化、滞回性能、耗能能力、位移延性等抗震性能。拟动力试验表明:随着加速度峰值的增大,加载至层间位移角为1/107,试件刚度出现退化,结构呈现塑性性质;拟静力试验表明:低周反复荷载作用下,框架梁端首先出现塑性铰,符合强柱弱梁的要求。框架荷载-位移滞回曲线较为丰满,框架破坏时极限位移角可达1/29,实测位移延性系数在4.0左右,预压装配式混凝土框架具有良好的延性性能和较强的变形恢复能力。     

传统风格建筑RC-CFST组合框架拟动力试验及弹塑性地震反应分析

对一缩尺比为1/2的传统风格建筑钢筋混凝土(RC)-钢管混凝土(CFST)组合框架模型进行El Centro波、Taft波、兰州波及汶川波等地震波作用下的拟动力试验,得到该模型的自振频率以及加速度、位移和应变等动力响应。分析模型结构的破坏过程、恢复力特征曲线及变形能力等抗震性能。研究表明:乳栿为模型结构的第一道抗震防线;随着输入地震波加速度峰值的增加,框架模型的自振频率下降,加速度放大系数逐渐减小,模型结构的恢复力特征曲线呈现出一定程度的"捏缩"效应。由应变分析可知,金柱纵筋先于檐柱纵筋屈服;乳栿和混凝土柱为模型结构的主要耗能构件。基于试验研究结果,采用有限元分析软件SAP2000对试验模型框架进行弹塑性地震反应分析,计算结果与试验实测结果吻合较好。计算分析结果表明:模型框架的出铰顺序依次为乳栿两侧、金柱柱底、檐柱柱底、金柱CFST柱底部及檐柱CFST柱底部。在峰值加速度为0.70g的El Centro波作用下,模型柱架的极限弹塑性层间位移角与规范规定的限值较为接近,表明框架结构具有较高的抗震安全储备。     

配有高强钢筋高强混凝土结构拟动力试验

为研究配有高强钢筋高强混凝土框架结构的耗能性能与抗震能力,对2层2榀1/2比例的模型结构进行了拟动力和拟静力试验,试验采用了经调幅的三种具有不同峰值加速度的地震波进行加载,共11种工况。分析了高强钢筋高强混凝土框架结构在地震作用下的滞回反应和耗能能力,探讨了结构在地震作用下的破坏机理、滞回特性及薄弱环节或部位。试验结果表明,此类结构具有较好的变形和耗能能力,抗震性能较好,所提出的方法能够用于地震区高强混凝土框架结构体系之中。     

传统风格建筑RC-CFST组合框架拟动力#br# 试验及弹塑性地震反应分析

对一缩尺比为1/2的传统风格建筑钢筋混凝土(RC)-钢管混凝土(CFST)组合框架模型进行El Centro波、Taft波、兰州波及汶川波等地震波作用下的拟动力试验,得到该模型的自振频率以及加速度、位移和应变等动力响应。分析模型结构的破坏过程、恢复力特征曲线及变形能力等抗震性能。研究表明：乳栿为模型结构的第一道抗震防线;随着输入地震波加速度峰值的增加,框架模型的自振频率下降,加速度放大系数逐渐减小,模型结构的恢复力特征曲线呈现出一定程度的“捏缩”效应。由应变分析可知,金柱纵筋先于檐柱纵筋屈服;乳栿和混凝土柱为模型结构的主要耗能构件。基于试验研究结果,采用有限元分析软件SAP2000对试验模型框架进行弹塑性地震反应分析,计算结果与试验实测结果吻合较好。计算分析结果表明：模型框架的出铰顺序依次为乳栿两侧、金柱柱底、檐柱柱底、金柱CFST柱底部及檐柱CFST柱底部。在峰值加速度为0.70g的El Centro波作用下,模型柱架的极限弹塑性层间位移角与规范规定的限值较为接近,表明框架结构具有较高的抗震安全储备。     

方钢管混凝土柱-钢梁半刚性框架拟动力试验研究

为进一步研究钢管混凝土柱-钢梁半刚性框架的抗震性能,以缩尺比例1/3的方钢管混凝土柱-钢梁半刚性框架模型为研究对象,模拟地震荷载作用下结构动力性能的试验研究,其中采用不同峰值加速度的El Centro波及Kobe波作为输入地震波分别模拟不同地震作用。通过试验得到钢框架结构各主要构件的应变响应、位移响应、基底剪力、刚度退化和滞回曲线,并用MATLAB软件编制了时程分析程序,对试验框架模型进行弹性时程分析,最后将分析结果与试验结果进行对比分析,两者较为吻合。分析结果表明:随着地震作用的加强,结构刚度逐渐退化,结构基频下降;试验框架模型的滞回曲线比较饱满,表明框架具有很好的延性和耗能能力,抗震性能良好,其破坏模式是钢梁转角过大引起的节点顶部和底部角钢的过大变形,而其他主要构件则表现良好,未受到大的破坏。     

传统风格建筑钢框架结构拟动力试验及弹塑性时程分析

为研究传统风格建筑钢框架结构的抗震性能，按1:2缩尺比设计制作了试验模型，对其进行拟动力试验，得到钢框架结构在弹性和弹塑性阶段的应变分布、加速度反应、位移反应、滞回特性和耗能性能等，并采用有限元分析软件ABAQUS对试验框架进行弹塑性动力时程分析，得到其应力分布及破坏模式。研究表明：当El Centro波、Taft波、兰州人工波和汶川波的加速度峰值为70gal、200gal和400gal时，钢框架结构基本处于弹性阶段，没有出现明显的塑性变形和破坏。当汶川波的加速度峰值达到620gal时，柱Z-1的斗与柱Z-2大跨一侧的拱相继屈服，结构进入弹塑性阶段，此时结构的最大层间位移角为1/203，且骨架曲线仍呈上升趋势，说明该钢框架结构具有较强的抗侧能力和较高的承载力。结构的屈服顺序为斗栱先屈服，然后梁端屈服，最后柱脚屈服，该传统风格建筑钢框架结构的抗震性能优越。     

方套方中空夹层钢管混凝土柱单边螺栓连接节点#br# 拟动力试验分析

为揭示中空夹层钢管混凝土柱单边螺栓连接在地震作用下的动力特性和破坏模式,文章选取典型的中柱节点作为试验模型,进行方套方中空夹层钢管混凝土柱单边螺栓端板连接节点拟动力试验。研究柱截面空心率、端板形式以及采用可拆卸组合楼板对节点动力性能的影响。获得节点在各工况下的动力特性和破坏模式,分析构件最大位移时程曲线、最大加速度时程曲线、柱顶水平荷载-水平位移滞回曲线,获得阻尼比、刚度退化和累积滞回耗能等抗震性能指标的变化规律。试验结果表明,方套方中空夹层钢管混凝土柱单边螺栓端板连接节点具有优越的抗震性能和良好的延性,可以在高烈度地区的多高层装配式钢结构建筑中应用和推广。     

开孔钢板装配式屈曲约束支撑钢框架抗震性能试验研究

为研究开孔钢板装配式屈曲约束支撑（buckling-restrained brace,BRB）钢框架的抗震性能及框架平面外变形对其抗震性能的影响,对两个相同设计的单层单跨单斜式开孔钢板装配式BRB钢框架分别就是否考虑框架平面外变形情况下进行了拟静力试验,并对相同设计的开孔钢板装配式BRB构件进行了拟静力试验。结果表明：不考虑框架平面外变形和考虑框架平面外变形10mm的开孔钢板装配式BRB钢框架均表现出良好的滞回耗能性能,滞回曲线饱满且基本对称,满足GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》最大弹塑性层间位移角1/50的限值要求;框架平面外变形10mm对开孔钢板装配式BRB钢框架平面内抗震性能影响很小,其弹性水平刚度、层间屈服剪力和层间最大剪力受框架平面外变形的影响略为降低,变化范围均在5%以内;框架平面外变形10mm对BRB轴向变形的影响很小,框架中开孔钢板装配式BRB和开孔钢板装配式BRB构件均具有良好的滞回性能,约在1/720层间位移角时先于钢框架进入屈服状态,发挥耗能作用,其滞回曲线饱满,延性良好,累积塑性变形能力系数均大于600,完全满足ANSI /AISC 341-10中要求的大于200的要求。     

开孔钢板装配式屈曲约束支撑钢框架抗震性能试验研究

为研究开孔钢板装配式屈曲约束支撑(buckling-restrained brace,BRB)钢框架的抗震性能及框架平面外变形对其抗震性能的影响,对两个相同设计的单层单跨单斜式开孔钢板装配式BRB钢框架分别就是否考虑框架平面外变形情况下进行了拟静力试验,并对相同设计的开孔钢板装配式BRB构件进行了拟静力试验。结果表明:不考虑框架平面外变形和考虑框架平面外变形10 mm的开孔钢板装配式BRB钢框架均表现出良好的滞回耗能性能,滞回曲线饱满且基本对称,满足GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》最大弹塑性层间位移角1/50的限值要求;框架平面外变形10 mm对开孔钢板装配式BRB钢框架平面内抗震性能影响很小,其弹性水平刚度、层间屈服剪力和层间最大剪力受框架平面外变形的影响略为降低,变化范围均在5%以内;框架平面外变形10 mm对BRB轴向变形的影响很小,框架中开孔钢板装配式BRB和开孔钢板装配式BRB构件均具有良好的滞回性能,约在1/720层间位移角时先于钢框架进入屈服状态,发挥耗能作用,其滞回曲线饱满,延性良好,累积塑性变形能力系数均大于600,完全满足ANSI/AISC 341-10中要求的大于200的要求。     

体外预应力自复位框架拟静力试验研究

为了研究一种新型抗震结构体系—体外预应力自复位框架(External Prestressing Self-centering Frame,EPSCF)结构的变形和耗能特性,设计了1/2比例单层单跨EPSCF结构框架模型,通过拟静力试验得到了相应无控结构和有控结构的荷载位移滞回曲线。模型设计内容包括预应力钢绞线、梁柱铰接节点、柱脚铰接节点以及阻尼器等。试验结果表明,EPSCF无控结构中施加的钢绞线预拉力将在节点处产生摩擦力,使得结构具有一定的耗能能力;EPSCF有控结构的荷载位移滞回曲线呈现饱满的S形,表明阻尼器的设置使得结构耗能能力和位移控制能力大大提高;由EPSCF无控结构的骨架曲线得出的侧向刚度试验值与理论计算结果相差很小,验证了理论公式的正确性。最后,通过对比有限元模拟结果与试验结果,验证了有限元建模的正确性。     

配置600 MPa级钢筋混凝土框架边节点滞回性能试验研究

通过对配置600 MPa级高强钢筋高强混凝土框架梁柱边节点进行拟静力试验研究,对比分析高强钢筋高强混凝土框架梁柱边节点的滞回曲线、承载能力、位移及延性、刚度退化、耗能能力等抗震性能指标。研究结果表明:边节点试件的承载能力随着剪压比和钢筋强度等级的提高而提高,减小边节点剪压比、增加体积配箍率或提高钢筋强度可以改善节点的滞回特性,提高边节点的变形能力、耗能能力、延性性能,减缓边节点的刚度退化,从而提高配置600 MPa级高强钢筋高强混凝土框架梁柱边节点的抗震性能。     

矩形钢管混凝土框架节点的拟静力试验研究

完成了四个矩形钢管混凝土框架节点(外加强环)模型的拟静力试验。研究表明:矩形钢管混凝土框架节点滞回曲线饱满,耗能能力强;达到极限荷载后具有良好的延性和稳定的后期承载能力,位移延性系数在3.5~4.76之间,满足延性节点的要求,具有较好的受力性能和抗震能力。梁柱线刚度比较大的试件具有较高的承载力和弹性阶段刚度,增大轴压比对试件的弹性刚度影响不大,但随着轴压比的增加,试件的后期变形能力有减小的趋势。     

钢管再生混凝土柱-钢筋再生混凝土梁框架抗震性能试验研究

为了研究钢管再生混凝土框架的抗震性能,以100%为再生粗骨料取代率,制作1榀圆钢管再生混凝土柱-钢筋再生混凝土梁框架试件,进行拟静力试验。观察试件受力的全过程和破坏形态,获取滞回曲线、骨架曲线、延性、耗能性能和刚度退化等各项抗震性能指标。试验结果表明:框架在设计方法上满足了"强柱弱梁、强剪弱弯、强节点,弱构件"等抗震设计要求;框架滞回曲线对称,呈现出比较饱满的梭形;框架位移延性系数均大于3,变形性能良好;破坏位移转角大于1/38,抗倒塌能力强;破坏时等效黏滞阻尼系数为0.243,耗能充分。钢管再生混凝土柱-钢筋再生混凝土梁框架表现出良好的抗震性能,可以应用于高烈度抗震设防区的高层建筑之中。     

含不等高箱梁异型节点大型火电主厂房钢框排架结构拟动力试验研究

为研究大型火电厂含异型节点钢框排架主厂房的抗震性能,对缩尺比为1∶10的1 000 MW级火电主厂房钢框排架模型结构进行拟动力试验。输入El Centro波、Taft波和兰州地震波,地震动加速度峰值分别相当于8度多遇地震和7.5、8度设防烈度地震和8、9度罕遇地震,实测了模型结构的应变分布、加速度反应和位移反应。分析了模型结构的滞回特性、加速度放大系数、位移时程曲线以及塑性铰分布。结果表明:含异型节点火电钢框排架主厂房结构总体具有较好的抗震性能,能满足规范"大震不倒"的要求,但由于异型节点处煤斗梁刚度较大且该处承受较大的竖向荷载(煤斗及储煤质量),导致其层间位移分布与无刚度或质量突变的常规钢框架规律不同;异型节点处存在着明显的"强梁弱柱"现象,该类节点大梁底面柱端易产生塑性铰,不利于耗能和抗震。     

腋板加强型节点钢框架抗震性能试验研究

为研究腋板加强型节点空间钢框架抗震性能,对1∶3缩尺腋板加强型节点空间钢框架子结构进行拟静力试验,研究荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、抗侧刚度、层间位移角、承载力退化、塑性耗能等抗震性能。试验结果表明：南、北两榀钢框架滞回曲线饱满对称,骨架曲线呈S型,层间位移角在4.29%~5.99%之间;试验过程中8个腋板加强型梁柱节点连接焊缝均未出现开裂,梁端翼缘及腹板塑性变形显著;腋板加强型节点钢框架在循环往复荷载作用下表现出良好的耗能能力,整体结构耗能较为充分;在等幅荷载作用下,南、北两榀钢框架承载力退化系数呈缓慢增长趋势,结构空间协同工作效应在一定程度上提高了钢框架承载能力。     

再生混凝土框架结构滞回性能研究

以1∶4缩尺的6层再生混凝土空间框架结构模型为研究对象,完成了再生混凝土框架结构试验模型的振动台试验。基于再生混凝土框架结构动力试验,分析了随着台面输入地震波加速度幅值的不断增大再生混凝土框架结构滞回曲线的变化规律以及模型抗侧移刚度的退化规律,评估了输入不同地震波时结构的耗能。通过对试验模型结构整体和各层间滞回曲线分析,提出再生混凝土框架结构整体和层间能力曲线函数模型;通过能力曲线函数模型,对再生混凝土框架结构的位移延性进行评估;基于有限元数值模拟方法,比较分析了再生混凝土框架结构和普通混凝土框架的滞回特性。分析表明,再生混凝土框架结构性能与普通混凝土结构的近似,具有良好的耗能能力、位移延性和变形能力。该研究为再生混凝土结构的抗震优化设计,以及为再生混凝土制品的推广和应用提供了技术支持和理论依据。