双功能带缝剪力墙连接键的试验研究

连接键是双功能带缝剪力墙的关键控制元件。本文根据13个钢筋混凝土连接键的受剪试验,对其受力性能和受力阶段进行了研究,分析了影响连接键主要受力性能的参数。根据试验结果和理论分析,提出了连接键开裂、屈服和受剪承载力特征点的有关计算公式。     

竖向缝螺栓连接全装配式联肢复合墙抗震性能试验研究EI北大核心CSCD

课题组前期提出一种竖向缝采用螺栓连接的全装配式联肢复合墙,为进一步明确此类连接方式对墙体抗震性能的影响规律,以连接钢板厚度为变参设计了3榀联肢复合墙试件(PCW-B),通过拟静力试验对比研究各试件的破坏模式、裂缝发展、抗震性能,以及竖向缝在受力过程中的变形规律。试验结果表明:竖缝连接钢板厚度对试件破坏形态无明显影响;提升竖缝板厚可显著增强试件的初始刚度、承载力,但会降低试件延性;当板厚超过6 mm可显著提升试件耗能性能;分析并提出竖缝受剪承载力主要取决于连接件的抗剪和界面摩擦力抗剪两项,其中连接件抗剪贡献因素包括:连接钢板强度、高强螺栓和预埋件处箍筋作用力,并基于此提出竖向接缝受剪承载力计算公式。此公式亦可为其它墙体结构提供理论参考。     

弯剪受力下后锚固群锚承载力计算方法分析

在现有研究理论基础上,针对钢-混凝土后锚固连接钢材破坏时群锚弯剪承载力计算进行分析。采用椭圆型拉剪计算公式并假定所有锚栓均参与受剪,将群锚弯剪受力问题转化为受拉最大那排锚栓的拉剪承载力计算。进行了弯剪受力下的型钢-混凝土后锚固连接件静力和低周反复加载试验,锚固方式采用化学植筋。试验结果表明:受拉最大的钢筋首先达到屈服,且发生在整体锚固破坏前,仅钢筋周围局部混凝土在临近破坏时损坏,可以判断为钢材破坏,破坏前有明显的变形征兆,低周反复加载下后锚固连接承载力较相应的静力时低,建议抗震设计时取承载力折减系数0.8。通过对比分析,该文改进后的群锚弯剪受力方法的计算结果与试验数据吻合较好,可为工程设计提供参考。     

集中荷载作用下预应力高强砼有腹筋T形截面梁受力性能的研究

本文对两根集中荷载作用下预应力高强砼有腹筋T形截面梁进行了受弯和受剪性能的试验,观察和分析了梁的抗剪、抗弯破坏性能的受力特点,与国内现行规范和相关的研究成果进行了比较,试验结果可作为进一步试验研究和设计的参考。     

基于桁架-拱模型理论对碳纤维布加固混凝土柱受剪承载力的分析

根据文献[1]碳纤维布加固混凝土柱受剪性能的试验研究,结果表明碳纤维布的受力机理与箍筋类似。由于碳纤维布无屈服现象,故达到最大荷载时碳纤维布的应力是确定加固后柱受剪承载力的关键参数。本文基于桁架-拱模型理论对碳纤维布的受力进行了分析,推导出碳纤维布应力的计算公式,计算结果与试验结果吻合较好。     

U型FRP加固钢筋混凝土梁受剪剥离性能的有限元分析

采用FRP布对梁进行抗剪加固,可以有效的解决梁因配箍率不足而导致的受剪承载力偏低的问题。根据文献[1]中7根试验梁的参数,针对工程中常用的U型FRP受剪加固形式,建立三维有限元分析模型,采用商业有限元计算软件ANSYS,数值模拟了加载全过程和受剪剥离受力性能,根据试验结果确定了FRP-混凝土界面粘结剥离强度,并建议了合适的裂面剪力传递系数。根据有限元分析结果,作者又进一步研究了U型FRP布的应变分布、分担剪力的贡献、剥离破坏的过程,以及加固量、FRP类型和粘贴面积率对加固梁受剪承载力的影响。在有限元分析的基础上结合试验结果,建议了U型粘贴加固的受剪剥离承载力计算方法。     

薄钢板自攻螺钉连接受剪性能与力学模型研究

对薄钢板自攻螺钉连接开展受剪试验研究,探究了板件厚度与螺钉直径对连接受剪性能的影响。结果表明:自攻螺钉连接常见的失效模式包括板件孔壁承压失效、螺钉拔出失效和螺钉剪切失效三类,且失效模式受螺钉直径与钉帽侧板件厚度之比的影响;连接的受剪承载力与板件厚度和螺钉直径呈正相关关系,连接的初始刚度和延性也与板件厚度和螺钉直径存在规律性相关关系。采用Johnson-Cook损伤本构和线性损伤积累法则定义材料属性,同时考虑螺钉的形貌特征,建立了自攻螺钉连接的精细有限元模型,经试验结果对比验证表明该模型能够比较准确地模拟自攻螺钉连接的受剪性能。采用中国规范GB 50018?2002的自攻螺钉连接受剪承载力计算公式,同时分析了板件压缩刚度和螺钉剪切刚度的影响,并考虑了螺钉的群钉效应修正,提出了三段式的简化力学模型,能较好地预测自攻螺钉连接受剪的荷载-变形关系。     

带竖向接缝的空心模剪力墙受剪性能试验研究及承载力计算

对5个带竖向接缝的空心模剪力墙试件开展了拟静力试验,研究了竖向接缝的连接性能,分析了轴压比、剪跨比、空心模内水平钢筋配筋量等关键参数对竖向接缝连接性能和墙体受剪性能的影响。结果表明:墙体未发生脆性破坏,破坏位移角均大于1/100,延性系数均大于或接近5.0,具有良好的变形能力;正常使用阶段竖向接缝完好,可保证装配单元的有效连接;轴压比由0.15提高至0.25,受剪承载力提高了11.8%,但峰值位移角降低了22.5%;随着剪跨比的提高,受剪承载力显著降低;空心模内水平钢筋配筋量提高56%,受剪承载力提高了11%。提出了四单元计算模型计算墙体的受剪承载力,计算值与实验值相差均小于6.5%,计算结果偏于保守,可用于预测带竖向接缝的空心模剪力墙的受剪承载力。     

碳纤维布加固复合受力钢筋混凝土箱梁抗扭性能的非线性有限元分析

采用有限元方法对碳纤维布加固钢筋混凝土构件进行非线性分析,是对有限的试验研究的有效补充和进一步深入探讨。根据4根碳纤维布加固钢筋混凝土箱梁的试验研究结果,建立了合理的三维有限元模型,对碳纤维布加固钢筋混凝土箱梁在弯剪扭复合受力下的抗扭性能进行了非线性有限元分析。计算得到的扭矩-扭转角关系曲线、钢筋和碳纤维布的应变曲线以及界面粘接单元的恢复力曲线等与试验结果吻合较好,可以较好地模拟碳纤维布加固箱梁的受扭性能。进一步通过对7根数值梁的计算结果分析,提出碳纤维布加固钢筋混凝土箱梁在复合受力下的剪扭相关性符合直线方程。     

装配整体式双向孔空心模板剪力墙受剪性能试验研究

研究了一种新型装配整体式住宅产业化结构构件,即装配整体式双向孔空心模板剪力墙的受剪性能。通过1个钢筋混凝土剪力墙和5个装配整体式双向孔空心模板剪力墙的拟静力试验,研究了其破坏模式和破坏过程,分析了内部接缝、轴压比、剪跨比、水平分布钢筋等参数对其受剪性能的影响。研究表明:装配整体式双向孔空心模板剪力墙的破坏过程和破坏模式与钢筋混凝土剪力墙不同,在水平荷载作用下沿内部接缝出现宏观竖向裂缝,经历整截面墙受力到分缝剪力墙受力的过程,避免了剪切破坏,具有良好的变形能力,但是受剪承载力降低;提高剪跨比,墙体承载力降低,承载力稳定性和变形能力提高;增加轴压比提高墙体的受剪承载力和抗侧刚度;提高水平钢筋配筋率提高墙体的受剪承载力和变形能力。     

不同连接形式PC挂板-剪力墙抗震性能研究

为研究不同连接形式PC挂板-剪力墙体系的抗震性能,进行了4个单层双肢剪力墙足尺试件的拟静力试验。通过对比试件的受力过程和破坏形态,研究PC挂板与剪力墙之间连接构造的受力机理和抗震性能,进而验证PC挂板与剪力墙之间连接构造的合理性。为进一步优化该体系的抗震性能,补充关于新型隔离材料的直剪试验,并采用ABAQUS对带有新型隔离材料的PC挂板-剪力墙进行了对比分析。研究结果表明:带有隔离材料且仅采用限位装置的PC挂板-剪力墙的抗震性能优于其他两种连接形式;新型隔离材料削弱了PC挂板对主体结构抗震性能的影响及减少了PC挂板外叶板裂缝的出现,其结果更为理想。     

钢纤维混凝土预应力连续叠加合板叠合面抗剪性能试验研究

通过九组钢纤维混凝土预应力连续叠加板的系统试验,分析了钢纤维混凝土预应力连续叠合板叠合面的受力性能。在综合分析试验结果的基础上,提出了无筋叠合面钢纤维混凝土预应力连续叠合的叠合面受剪承载力公式。     

建筑结构用再生混凝土水平受力构件研究进展

建筑结构水平构件混凝土用量较大,且对混凝土力学性能要求相对不高,更适合再生混凝土的结构化应用。本文总结分析了国内外学者及笔者所在课题组近年来在再生混凝土材料性能、钢-再生混凝土黏结性能以及钢筋再生混凝土板、梁和钢-再生混凝土组合板、组合梁等水平受力构件力学性能方面的研究成果。结果表明:研究学者针对再生混凝土的材料性能进行了三十余年的试验研究与机理分析,积累了充足的试验数据,并提出了相对可靠的预测模型,为其在建筑结构中的应用奠定了基础;通过对钢筋再生混凝土板与梁的受弯、受剪以及长期性能的试验研究与理论分析,提出了成套的钢筋再生混凝土水平受力构件设计方法,现已纳入了再生混凝土结构技术规程;近十年来,研究学者对钢-再生混凝土组合板与组合梁的受弯、受剪以及长期性能进行了试验研究与有限元分析,发现再生混凝土在组合结构中的应用是可行的,但相关研究尚待深入。未来仍需对再生混凝土水平受力构件设计方法的可靠度进行系统研究,并拓展再生混凝土水平受力构件的疲劳性能、耐久性能及抗火性能等研究。     

高强轻骨料混凝土深受弯构件受剪模型分析

根据集中荷载作用下8根剪跨比0.26~1.04、跨高比为2和3的LC40级高强轻骨料混凝土简支深受弯构件受剪性能试验结果,重点分析了该类混凝土深受弯构件的破坏过程与破坏形态。在试验研究的基础上,建立了基于软化拉-压杆模型计算理论的高强轻骨料混凝土深受弯构件受剪承载力计算模型,并应用该模型完成了22组该类构件受剪承载力试验计算与我国GB50010-2010、ACI318-08、CSA和EC2等现有规范计算结果及软化拉-压杆模型计算结果的对比分析。分析表明:高强轻骨料混凝土深受弯构件破坏形态分为剪切破坏和弯剪破坏两种,剪跨比λ≤1,其受剪承载力基本由混凝土斜压杆控制,软化拉-压杆模型计算结果接近试验值,与现行规范计算结果相当,但软化拉-压杆模型有明确的力学模型,能够合理反映深受弯构件受力机理。     

压弯剪作用下钢筋混凝土柱荷载-变形分析

为研究不同破坏模式下钢筋混凝土柱的受力机理及性能,该文提出能够考虑压弯剪相互作用的钢筋混凝土柱荷载-变形分析模型。以修正压力场理论及传统纤维截面分析法为基础,将柱受力过程分为弯曲控制及剪切控制两个阶段,分别对控制截面受拉区和受压区进行分析,同时考虑了纵筋受压屈曲及P-Δ效应的影响,进而得到柱水平受剪承载力及其变形。最后,为验证模型的有效性,对所收集的拟静力试验柱进行了模拟。结果表明,压弯剪作用下钢筋混凝柱会表现出弯曲、弯剪及剪切三种不同的破坏模式,其荷载-变形性能差异较大,采用该文所提模型所得计算曲线与试验结果吻合较好,该模型能够被用于钢筋混凝土柱抗震性能分析。     

型钢混凝土深梁受剪性能及承载能力研究EI北大核心CSCD

为了研究型钢混凝土深梁的受剪机理,以剪跨比、型钢截面高度比、翼缘宽度比为影响因素,设计7个试件进行了跨中集中荷载作用下的抗剪性能试验,对受力过程、荷载-位移曲线、破坏形态、受剪承载力等进行了比较分析,基于修正压力场理论提出了型钢混凝土深梁受剪承载力计算模型。结果表明:剪跨比是型钢混凝土深梁破坏形态主要影响因素,较大翼缘宽度比的试件具有更高的受剪承载力;基于修正压力场理论的计算模型能够综合考虑剪跨比和翼缘宽度比的影响,模型计算值与试验结果吻合较好。     

薄壁钢板自冲铆接受剪性能及承载力计算方法研究

为将机械工程领域中效率与自冲化程度高的自冲铆接应用于冷弯薄壁型钢结构，对51组薄壁钢板自冲铆接进行了受剪性能试验。研究了钢板厚度、厚度比及铆钉长度对其受剪性能和破坏机理的影响规律，拟合出了钢板组合厚度与铆钉长度间的经验公式；分析了现有自冲铆接受剪强度计算方法和各国规范中自攻螺钉连接受剪承载力计算方法的适用性；基于试验和分析结果，提出了薄壁钢板自冲铆接受剪承载力计算方法。结果表明:钢板厚度和板厚比分别是影响受剪性能与破坏机理的关键因素，铆钉长度对受剪性能影响较大且存在较优长度，其可通过拟合出的经验公式快速确定；针对不同破坏模式提出的自冲铆接受剪承载力计算方法，与现有方法相比更适用于设计，且其精度更高、稳定性更好。     

实腹式型钢混凝土梁疲劳破坏模式与机理研究

国内外以往研究揭示了实腹式型钢混凝土(SRC)梁在静力荷载作用下具有正截面受弯破坏与斜截面受剪破坏两种模式。该文旨在通过试验研究实腹式SRC梁在疲劳荷载作用下的破坏模式、受力性能和机理。共进行了50根SRC梁的疲劳试验,试件设计考虑了含钢率、配筋率、剪跨比、混凝土强度、设置栓钉连接件与否等参数的变化,剪跨比覆盖到1.0~4.2的范围。为了与SRC梁内部钢梁的疲劳性能进行对比,又开展了8根纯钢梁的疲劳试验。该文阐述了SRC梁各组件的疲劳破坏过程,比较了纯弯段和剪跨段的受力行为。结果表明:剪跨比从1.0变化到4.2,正截面受弯疲劳破坏都是实腹式SRC梁的绝对主导破坏模式,是其抗疲劳设计的关键问题,而斜截面受剪疲劳破坏模式很难呈现。纯钢梁受剪疲劳强度远比其张开型的正截面受弯疲劳强度高的特性,同样体现在SRC梁内部钢梁的疲劳性能上。内部钢梁正截面受弯疲劳破坏是整个SRC梁疲劳破坏的标志,改善钢梁疲劳强度的构造措施对提升SRC梁的疲劳性能具有重要意义。     

竖向混合结构转换柱构件抗剪承载力研究

竖向混合结构转换柱型钢在柱中截断,导致转换柱内力传递畸变。该文利用ABAQUS有限元软件,建立了考虑混凝土不同约束效应的转换柱精细有限元模型,通过模拟结果与试验结果对比,验证了该方法的正确性。根据转换柱的受力和变形特性,研究了转换柱的反弯点位置变化情况。随后根据转换柱不同破坏模式下构件受力特点,研究了转换柱的受剪承载力公式,并与参考文献中的试验结果进行了对比分析。最后对现有规范中转换柱抗剪能力公式的安全性和合理性进行了研究,并采用精细有限元模型对修正公式进行了验证,结果表明:现有规范计算的抗剪承载力偏于不安全,需要根据转换柱的受力及变形特性进行合理的修正。     

钢框架端板连接半刚性节点受力性能分析

为研究不同构造对钢框架端板连接半刚性节点受力性能的影响,采用通用有限元软件ABAQUS建立非线性有限元模型,对单元选取,螺栓受力行为、材料本构以及接触模型等方面进行详细说明;结合国内外已有的钢框架端板连接半刚性节点拟静力试验,对比分析有限元分析和试验结果,深入探讨了钢框架端板连接半刚性节点的受力性能。试验和有限元分析结...