Experiment and calculation on seismic behavior of RC composite core walls with concealed steel truss

To improve the seismic performance of reinforced concrete core walls, reinforced concrete composite core walls with concealed steel truss were proposed and systemically investigated. Two 1/6 scale core wall specimens, including a normal reinforced concrete core wall and a reinforced concrete composite core wall with concealed steel truss, were designed. The experimental study on seismic performance under cyclic loading was carried out. The load-carrying capacity, stiffness, ductility, hysteretic behavior and energy dissipation of the core walls were discussed. The test results showed that the seismic performance of core walls is improved greatly by the concealed steel truss. The calculated results were found to agree well with the actual measured ones. __________ Translated from Journal of Beijing University of Technology, 2008, 34 (4): 379–386 [译自: 北京工业大学学报]     

不同钢—混凝土组合剪力墙抗震性能对比分析

钢—混凝土组合剪力墙中钢板的布置形式是影响其抗震性能的一个主要因素。通过对两组内置钢板混凝土组合剪力墙和内藏钢桁架混凝土组合剪力墙试验的模拟,确定计算模型的建立方法,并选取两片相同含钢率的内置钢板混凝土组合剪力墙和内藏钢桁架混凝土组合剪力墙进行在侧向低周反复荷载作用下的计算分析,对比了两片剪力墙的承载力、刚度及其退化过程、延性、耗能特性及滞回特性。研究结果表明:在相同含钢率的条件下,内藏钢桁架混凝土组合剪力墙与内置钢板混凝土组合剪力墙相比,承载力、延性、耗能能力均有较明显提高。     

内置钢板与内置钢桁架混凝土组合剪力墙抗震性能对比研究

通过对2组内置钢板混凝土组合剪力墙和内置钢桁架混凝土组合剪力墙拟静力试验的模拟,确定计算模型的建立方法,并选取2片相同含钢率的内置钢板混凝土组合剪力墙和内置钢桁架混凝土组合剪力墙模型进行侧向低周反复荷载作用下的计算分析,对比了2片剪力墙模型的承载力、刚度及其退化过程、延性、耗能及滞回特性,并选取实际工程为算例,对采用两种组合剪力墙的整体结构从抗侧刚度、破坏模式、层间位移角、位移时程及塑性发展等方面进行了抗震性能的对比。研究结果表明：对于构件层次,随着墙体高宽比的增大,内置钢板混凝土组合剪力墙的承载力、耗能能力及延性逐渐优于内置钢桁架混凝土组合剪力墙;对于结构层次,当墙体高宽比较大时,采用内置钢板混凝土组合剪力墙结构的抗震性能要优于采用内置钢桁架混凝土组合剪力墙的结构。     

Experimental study on seismic behavior of mid-rise RC shear wall with concealed truss

In this paper, mid-rise shear wall with concealed truss was proposed. This new composite shear wall includes two kinds of composition: one is the composition of two bearing systems, including truss and shear wall, and the other is the composition of two materials, including steel and concrete. Therefore, it is a double composite shear wall. The experimental study on the seismic behavior of six 1/3 scale mid-rise shear walls, including an ordinary mid-rise shear wall, a mid-rise shear wall with steel frame, and four mid-rise shear wall with concealed truss made of different materials, was studied. Based on the experimental study, the stiffness and its attenuation, bearing capacity, ductility, hysteretic property, energy dissipation, and failure phenomena of each shear wall were contrastively analyzed. The formulas of bearing capacity and stiffness were established. The results obtained from the formulas and those from experiment are in good agreement. Some suggestions for seismic design of shear wall are given in this paper. The experimental results show that the seismic behavior of the mid-rise shear wall with steel frame and that of every truss with different materials is obviously improved.     

Experimental study on seismic behavior of mid-rise RC shear wall with concealed truss

In this paper, mid-rise shear wall with concealed truss was proposed. This new composite shear wall includes two kinds of composition: one is the composition of two bearing systems, including truss and shear wall, and the other is the composition of two materials, including steel and concrete. Therefore, it is a double composite shear wall. The experimental study on the seismic behavior of six 1/3 scale mid-rise shear walls, including an ordinary mid-rise shear wall, a mid-rise shear wall with steel frame, and four mid-rise shear wall with concealed truss made of different materials, was studied. Based on the experimental study, the stiffness and its attenuation, bearing capacity, ductility, hysteretic property, energy dissipation, and failure phenomena of each shear wall were contrastively analyzed. The formulas of bearing capacity and stiffness were established. The results obtained from the formulas and those from experiment are in good agreement. Some suggestions for seismic design of shear wall are given in this paper. The experimental results show that the seismic behavior of the mid-rise shear wall with steel frame and that of every truss with different materials is obviously improved.     

钢筋混凝土带暗支撑筒体抗震性能试验研究

钢筋混凝土筒体是高层建筑中最主要的抗侧力体系,目前对钢筋混凝土筒体的试验研究较少,且提高筒体抗震性能的措施研究方面更少。在暗支撑剪力墙研究的基础上,本文进一步提出了钢筋混凝土带暗支撑筒体,通过1个1/6缩尺的带暗支撑筒体与1个普通筒体的低周反复荷载试验,对比分析破坏特征、承载力、刚度、延性、滞回特性、耗能能力及钢筋应变。试验表明,与普通核心筒体相比,带暗支撑筒体的抗震耗能能力显著提高,抗震性能明显改善。     

钢-混凝土组合框架-核心筒结构设计研究

本文介绍了8度抗震设防区的北京LG大厦塔楼钢-混凝土组合框架-核心筒结构的设计研究和相应的节点构造。核心筒是整个结构的主要抗侧力构件,为了改善核心筒剪力墙的延性,设计中在核心筒四大角及纵横墙交点处设置钢骨柱。同时,为了提高承托楼面桁架的剪力墙联系梁的非弹性变形能力,沿核心筒y向联系梁内设置了型钢,与钢骨柱组成暗框架,加强了核心筒的整体性。弹塑性动力时程分析结果表明了这种结构体系具有较好的抗震性能,计算结果与模型的振动台试验结果非常吻合。振动台试验结果表明,在8度罕遇地震作用下,核心筒边缘构件和底部框架柱均没有发现钢筋压屈、混凝土崩落现象;核心筒与外围框架两者间能很好地协同工作;核心筒内的暗钢柱提高了楼面钢梁端部锚固能力,钢梁与混凝土墙之间的连接没有发现破坏现象,但值得注意的是梁端测得的应变较大,这种现象反映了梁(桁架)的端部即便是接“铰接”处理,仍然存在地震作用产生的约束弯矩,设计中应给予足够的重视。计算分析和试     

钢桁架混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

采用型钢桁架代替钢筋配置在剪力墙中形成钢桁架混凝土组合剪力墙（以下简称“桁架剪力墙”）,该剪力墙兼具钢结构延性好和混凝土结构受剪承载力高的优点,且能够克服钢结构耐腐蚀、耐火性能较差的缺点,其通过钢桁架替代钢筋更有利于装配化施工。对4个剪跨比为1.65的钢桁架剪力墙进行拟静力试验,通过试验得到的滞回曲线、骨架曲线和刚度退化曲线等,研究了不同轴压比（0.21和0.26）和不同抗剪键（短钢筋抗剪、短钢筋和栓钉共同抗剪）对剪力墙抗震性能的影响。采用有限元软件ABAQUS对钢桁架剪力墙进行参数分析,进一步考察了轴压比（0.2、0.3和0.4）、桁架竖杆含钢率（1.43％、2.09％和2.71％）和腹杆含钢率（1.37％、2.02％和2.64％）对其受剪性能的影响,并提出剪力墙受剪承载力计算公式。研究结果表明：当轴压比大于0.3时,随着轴压比的提升,剪力墙的受剪承载力有下降的趋势;钢桁架设置抗剪键对于剪力墙的受剪承载力影响不大,但能提高剪力墙的刚度和耗能能力;钢桁架竖杆含钢率对剪力墙受剪承载力有较大提升作用,而桁架腹杆含钢率对剪力墙受剪承载力的提升作用较小。计算钢桁架-混凝土剪力墙的受剪承载力时,可不考虑腹杆受压时平面外的失稳问题。     

圆钢管混凝土边框多重组合低矮剪力墙的抗震性能

为了解钢管混凝土边框内藏钢桁架剪力墙这种新型多重组合剪力墙的抗震性能,进行了3个剪跨比为1.0的低矮剪力墙低周反复荷载试验,包括1个普通混凝土剪力墙、1个圆钢管混凝土边框剪力墙和1个圆钢管混凝土边框内藏钢桁架剪力墙;对比分析了3个低矮剪力墙的实测承载力、延性、刚度及其退化过程、滞回特性、耗能能力及破坏特征;使用简化力学模型计算了各剪力墙的承载力,计算结果与试验结果吻合较好。结果表明:圆钢管混凝土边框内藏钢桁架低矮剪力墙的抗震性能比普通混凝土低矮剪力墙显著提高,比圆钢管混凝土边框低矮剪力墙明显提高。     

内藏钢桁架组合中高剪力墙的抗震性能

为了研究内藏钢桁架组合中高剪力墙的抗震性能,进行了6个1/3缩尺的中高剪力墙低周反复荷载试验,其中包括2个普通混凝土剪力墙、2个内藏钢框架混凝土剪力墙和2个内藏钢桁架混凝土剪力墙,轴压比分别是0.2、0.5。在试验研究基础上,对比分析了两种轴压比下各剪力墙的承载力、刚度、延性、滞回特性、耗能能力及破坏特征。试验及分析表明:在不同轴压比下,内藏钢桁架混凝土组合中高剪力墙的抗震性能比普通混凝土中高剪力墙的抗震性能显著提高;高轴压比下各剪力墙的承载力比低轴压比下相应剪力墙的承载力明显提高,但其延性及耗能能力降低。     

低剪跨比双钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

为研究低剪跨比双钢板-混凝土组合剪力墙的抗震性能,完成了2片低剪跨比双钢板-混凝土组合剪力墙和1片低剪跨比钢筋混凝土剪力墙试验,研究了高轴压比剪力墙在低周往复荷载作用下的变形能力、破坏模式,得到了试件滞回曲线、骨架曲线、承载力、位移延性系数、刚度退化、承载力退化和耗能能力等,分析了不同形式连接件对抗震性能的影响。试验结果表明：与钢筋混凝土剪力墙相比,低剪跨比双钢板-混凝土组合剪力墙受剪承载力显著提高,具有良好的延性和耗能能力,抗震性能良好。     

大连国际会议中心支撑筒设计与试验研究

大连国际会议中心工程以平面分布不规则的14个筒体为整个工程结构水平和竖向主要支承构件。由于结构形式的特殊性,筒体受力形式有别于传统高层建筑结构中的核心筒。为满足抗震设计及结构连接构造的需要,工程采用内藏带斜支撑型钢桁架混凝土组合筒体,并针对受力特点采取必要的构造措施。为深入研究该筒体性能,结合工程实际进行了缩尺筒体模型抗震试验研究,包括刚度及其退化过程、承载力、延性、抗震耗能能力及破坏特征、构造措施有效性等。根据试验结果,针对试验中薄弱部位采取进一步加强措施,提高筒体抗震能力。研究表明,内藏带斜支撑型钢桁架混凝土组合筒体具有很高的承载能力;内藏钢框架可明显提高筒体承载力、延性,阻止刚度退化;筒体不规则洞口形成薄弱部位,虽然采取若干措施,支撑筒整体承载力仍然有较明显的降低,因此应尽量减少短墙开洞,同一截面处不应开多个洞口。     

内置轻钢桁架混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

将冷弯薄壁型钢桁架配置在普通钢筋混凝土剪力墙中代替钢筋而形成轻钢桁架混凝土组合剪力墙。为研究该类墙体的抗震性能,对两组共6个内置轻钢桁架混凝土组合剪力墙进行拟静力试验,研究轴压比和斜撑体积配钢率对其滞回性能、变形性能、刚度退化以及耗能能力的影响。对比了低矮剪力墙和中高剪力墙的位移延性和耗能能力。结果表明：轴压比对该类剪力墙的变形能力和耗能能力均不利,应予以控制;斜撑体积配钢率对提高低矮墙的延性、耗能能力效果明显,但对承载力的提高作用较小;对中高剪力墙,斜撑体积配钢率的增加,对其耗能能力不利。     

广州珠江新城东塔罕遇地震作用弹塑性分析

广州珠江新城东塔为高530 m的复杂超高层建筑,设计采用了劲性钢筋混凝土核心筒+外围巨型框架+钢伸臂桁架的结构抗侧力体系。运用ABAQUS与BEPTA程序,考虑结构几何非线性,采用显式积分的方法,对该结构进行罕遇地震作用下的弹塑性时程分析,以检验结构在罕遇地震作用下的抗震性能。研究结果表明：通过在顶部收进较大的核心筒剪力墙内埋设钢板加强,错洞墙剪力墙内埋设钢骨桁架加强,与剪力墙连接的环桁架在剪力墙内贯通后,在罕遇地震作用下结构的层间位移角满足规范要求;首层剪力墙和巨型柱均具有较高的受拉承载力;各主承重构件均未出现明显损坏,结构抗震性能较好。     

联肢钢板-混凝土组合剪力墙性能化设计方法及静力弹塑性分析

为代替传统的钢筋混凝土剪力墙,充分发挥组合剪力墙结构体系的良好抗震性能,使其易于满足9度抗震设防的设计要求,同时控制墙肢的厚度,以便获取更大的建筑使用面积,钢板-混凝土组合剪力墙被设计应用于9度区高层建筑结构中.根据LEELATAVIWAT等提出的塑性设计方法,并结合对应的内力调整措施,对基于能量平衡的组合联肢剪力墙结...     

植筋连接的后加混凝土-砌体组合墙体抗震性能试验研究

为满足砌体结构综合改造和提高结构抗震性能两个方面的实际工程需求,将原有砌体结构适当外扩,对外扩部分采用钢筋混凝土构件,从而形成后加钢筋混凝土-既有砌体的组合结构,而植筋连接能否保证新增混凝土构件与既有砌体构件的有效协同工作,是提高既有砌体结构抗震性能的关键。在已完成的小比例模型墙体水平低周反复荷载试验的基础上,设计了4片近足尺比例的纵向组合墙体模型,按照实际施工情况采用完全植筋的连接方式,进行水平低周反复荷载试验,对组合墙体的承载力、延性、滞回特性、耗能能力及破坏模式、混凝土构件的应变和钢筋的应变等进行分析。结果表明：纵向组合墙体具有良好的承载力、变形能力与协同工作能力,达到了原有墙体抗震加固的目标,说明完全植筋连接效果良好。     

普利中心结构设计和分析

普利中心主塔楼为总高度300 m的超限高层,采用钢管混凝土柱框架+型钢混凝土核心筒+环带桁架+等效伸臂的混合结构体系。介绍该工程地基基础的设计、结构体系的特点、抗震性能化设计原则和方法、整体弹性计算结果以及罕遇地震作用下的动力弹塑性分析结果。着重阐述设计中的一些关键问题,包括核心筒的剪力墙、外围钢管混凝土钢框架、仅设置环带桁架的加强层、全楼层角部全刚接钢框梁形成的等效伸臂等。     

钢骨混凝土柱-钢桁梁组合节点抗震性能试验研究

结合中国科学技术新馆工程对钢骨混凝土柱-钢桁梁组合节点进行抗震性能试验研究。根据两组四个试件的低周往复试验结果,对节点的强度、刚度、延性、耗能能力和变形性能进行综合评估,结果表明钢骨混凝土柱-钢桁梁组合节点具有良好的承载能力、延性、耗能能力和变形恢复能力,抗震性能优越。同时,还讨论了不同破坏模式对节点抗震性能的影响以及栓钉布置对钢骨和混凝土协同工作的影响,结果表明梁端弯曲破坏模式的抗震性能优于节点区剪切破坏模式,钢骨混凝土柱是否布置栓钉对钢骨和混凝土之间的协同工作影响不大。试验研究为中国科学技术新馆工程整体结构弹塑性时程分析提供依据,是结构整体抗震性能评估的重要基础,研究结论可为钢骨混凝土柱-钢桁梁组合节点在工程中的应用提供参考。     

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。     

Seismic performance analysis and evaluation of tall structures using grille-type steel plate composite shear walls

Grille-type steel plate composite (GSPC) shear wall is an innovative wall system consisting of concrete cores, steel faceplates, steel tie plates, and steel channels with more advantages than conventional reinforced concrete (RC) walls, including better ductility, higher bearing capacity, and easy-modular characteristics. This paper mainly discusses the seismic performance and damage resistance of GSPC walls to the entire structure from the aspect of the structural level. Three nonlinear numerical models of high-rise structures with different structural heights and types were established by PERFORM-3D software to study the influence of GSPC walls on the change in structural internal forces and deformations compared with RC walls. One of these structures was selected to conduct the seismic fragility analysis based on the incremental dynamic analysis and to assess the structure's seismic performance with GSPC walls. Finally, the seismic damage prediction method was used to evaluate the damage levels of the GSPC wall structure. Results indicate that the structures with GSPC walls suffer more significant seismic forces than those with RC walls, although they experience lesser structural deformations. Moreover, GSPC walls can effectively improve the structure's collapse and seismic damage resistance.