轻型装配式框架-变形可控地聚物墙抗震性能

为研究轻型装配式框架-变形可控地聚物混凝土墙的抗震性能,进行了1个轻型装配式框架和3个不同连接方式的轻型装配式框架-地聚物混凝土墙足尺模型的低周反复荷载试验,主要研究连接方式对结构承载力、延性、耗能、破坏特征、损伤演化规律等的影响,验证各装配化部件间连接效果.研究表明:轻型装配式框架各部件间连接可靠,具有良好的抗震性能;地聚物混凝土墙具有与普通混凝土墙相似的损伤演化规律;地聚物混凝土墙与框架间通过变形可控连接,提高了框架-地聚物混凝土墙的变形能力和延性;地震作用下轻型装配式框架-变形可控型地聚物混凝土墙具有多道抗震防线,可满足地震区低多层建筑的抗震设防要求.     

骨式钢框架梁柱连接节点显著屈服转角的研究

在骨式钢框架结构基于滞回耗能的性态设计方法中,骨式连接节点显著屈服转角确定的是否精确直接影响结构整体滞回耗能确定的合理性.为了系统研究骨式连接节点显著屈服转角的量化方法及变化规律,采用ABAQUS有限元程序分析骨式连接节点在单向荷载作用下钢梁腹板厚度、钢梁翼缘厚度、钢梁高度、钢梁宽度、钢材强度等参数对节点显著屈服转角的影响,并采用通用弯矩法、等能量法、FEMA273法对骨式连接节点的显著屈服转角进行了计算.结果表明,钢梁腹板厚度、钢梁翼缘厚度、钢梁高度、钢梁宽度对骨式连接节点显著屈服转角影响较小,而钢梁的钢材强度对骨式连接节点的显著屈服转角影响较大.通用弯矩法及等能量法确定的骨式连接节点的显著屈服转角数值较大,FEMA273法确定的显著屈服转角最小,但同骨架曲线的拐点数值最为接近,建议具有明显拐点的骨式连接节点的显著屈服点可按FEMA273法确定.     

端部带拉筋方钢管混凝土柱-钢混凝土组合梁框架结构抗震性能试验研究

“柱铰”是造成结构垮塌的主要因素。采取必要的结构构造措施在不增大结构刚度的基础上避免“柱铰”的形成是一个亟待思考与解决的课题。为提高钢管混凝土组合框架结构在地震荷载作用下的抗震性能,提出了一种柱端带拉筋方钢管混凝土柱-钢混凝土组合梁框架结构体系。通过对普通及端部带拉筋方钢管混凝土组合平面框架结构进行水平低周反复荷载试验,研究了柱端拉筋与梁柱抗弯承载力比对组合框架结构滞回性能、变形能力和破坏模式的影响。研究结果表明：两类组合框架结构均具有较好的抗震性能和耗能能力;试件的破坏模式主要有钢管局部屈曲、混凝土板开裂和钢管撕裂等;端部带拉筋方钢管混凝土组合框架结构的承载力与耗能能力优于普通方钢管混凝土组合框架结构;柱端拉筋能延缓结构塑性铰的出现,提高结构抗震耗能性。研究成果可为钢-混组合结构体系在抗震设防高烈度地区和城市人口密集区域的推广应用提供参考。     

考虑损伤累积的圆钢管本构模型力学行为特点与数值分析

由于单层网壳结构主要以圆钢管为主,因此圆钢管本构模型更适用于研究单层网壳结构的力学行为。为探究材料损伤累积对单层网壳结构动力响应的影响,本文以圆钢管考虑损伤累积的本构模型为研究对象,通过与Prandtl-Reuss材料本构模型在屈服准则、弹性刚度矩阵、弹塑性刚度矩阵、加载准则、流动法则及应力跌落等方面的对比,分析其力学行为特点,给出其数值积分格式,并基于有限元软件ANSYS开发了考虑损伤累积的用户材料子程序,采用该子程序研究了单层网壳在强震作用下的动力响应。结果表明：Prandtl-Reuss材料模型高估了单层网壳结构的抗震性能,考虑材料损伤累积的结构失效时,结构动力极限荷载相比于P-R模型降低了12.24%,绝大多数杆件全截面屈服,形成大量塑性区带;损伤累积效应一方面会降低结构的动力极限荷载,扩大损伤分布,加深损伤程度,加速结构破坏进程,另一方面也将造成结构的失效模式由动力失稳向强度破坏转变。本文基于有限元软件ANSYS开发的考虑圆钢管损伤累积的材料子程序具有较高的计算精度,且其数值积分策略及用户材料子程序有效、可行,能够为单层网壳结构的抗震性能提供更加精确的分析与工程设计。     

人工消能塑性铰构造低周往复试验研究

为提高装配式钢筋混凝土框架结构的抗震性能,针对震后梁、柱构件损伤严重等问题,提出了一种新型框架梁端构造——人工消能塑性铰,即在框架梁端通过预埋机械铰实现梁、柱构件铰接,同时安装附加钢板承载并耗能.设计制作了8组不同截面形式和构造的附加钢板试件,并对装有不同附加钢板的人工消能塑性铰构造进行低周往复荷载试验,研究该构造的破...     

高强配筋剪力墙框剪结构的地震行为研究

在框剪结构的剪力墙中配置高强钢筋可以显著提高其安全储备,使剪力墙在框架之后屈服,并改变地震剪力的分配规律。本文利用MSC.Marc 2005以及清华大学在MSC.Marc基础上开发的混凝土纤维模型程序THUFIBER和适用于剪力墙结构非线性分析的分层壳墙单元模型,对高强配筋及普通配筋的两个8层钢筋混凝土框剪结构进行了静力推覆分析和三种实际地震波作用下的动力时程分析,重点研究了高强钢筋对框剪结构抗震性能控制的效果。研究结果表明,剪力墙中采用高强钢筋配筋后,改变了剪力墙和框架的刚度退化规律,提高了剪力墙的屈服强度,且同时具有较好的极限变形能力,可以有效提高整个结构的安全储备,对结构抗震是有利的。     

冷弯薄壁型钢墙体-楼板节点抗震性能试验研究

开展考虑不同构造、轴压比、墙架柱截面类型及覆板蒙皮作用的7个试件的抗震试验,可得如下结论. 1）覆板后节点破坏由墙-楼板连接处的自攻螺钉失效导致,防止该区域的自攻螺钉失效是连接成败的关键. 2）覆板后规程推荐节点承载力、耗能能力明显提高,但受截面高度、轴压比的影响均较大. 3）覆板后角钢加强型节点承载力及耗能能力均降低,且受截面高度的影响大;2 mm 厚角钢试件在加载初期发生两肢间夹角的拉大与减小,破坏时螺钉全部从墙架柱拉脱;4 mm 厚角钢试件楼层梁与角钢间的自攻螺钉过早发生失效,造成角钢厚度增加,承载力降低. 4）获得节点的恢复力骨架曲线特征值,为结构基于简化力学模型抗震计算提供基础数据.     

钢框架内填预制钢筋混凝土剪力墙试验研究

为改进钢框架内填预制钢筋混凝土剪力墙的抗震性能,将耳板装置引入钢框架与内填墙的连接中。通过2个2层单跨钢框架内填预制钢筋混凝土剪力墙1/3模型试件的循环荷载试验,考察耳板连接装置的可靠性和内填墙裂缝的开展与结构变形能力,分析结构的破坏机理、滞回性能、刚度退化、变形及延性等,并对钢框架内填预制混凝土剪力墙体系与现浇混凝土剪力墙体系和带竖缝混凝土剪力墙体系进行对比。研究结果表明:抗剪连接件(U形筋)在梁柱节点上下耳板的帮助下未发生破坏,耳板连接装置具有可靠的工作性能;合理设计的钢框架内填预制钢筋混凝土剪力墙结构具有良好的延性。     

钢管混凝土框架-整体装配式填充墙抗震性能

为消除填充墙对框架的不利影响,充分发挥钢管混凝土框架变形能力强、延性好的优势,采用在钢管混凝土框架柱与填充墙间预留缝隙,填充墙与型钢梁间柔性连接的构造措施。为验证该种连接的可靠性,研究钢管混凝土柱框架-整体装配式填充墙的抗震性能及相互作用机理,进行了1个足尺单榀两跨两层框架填充墙模型的低周反复荷载试验。基于试验,分析了填充墙的损伤演化过程、钢管混凝土柱框架和连接件的变形及结构整体的抗震性能。研究表明:钢管混凝土柱框架-整体装配式填充墙滞回曲线饱满,耗能能力强;加载点极限移位角达1/41时,整体结构仍具有稳定的承载力,延性较好;装配式填充墙板-框架间的柔性连接,削弱了框架传递给填充墙板的荷载,延缓和减轻了整体装配式填充墙板损伤;填充墙板与装配式钢框架整体连接可靠,发挥了框架变形能力强、延性好的优势;整体结构后期承载能力稳定,具有良好的抗震性能和安全储备。     

钢材的低周疲劳特性及双曲面本构模型的改进

为合理评估钢结构的地震损伤,研究结构钢的塑性变形与低周疲劳之间的耦合关系以及循环软化特性.通过对Q345qC钢材进行高应变反复加载试验,获得了相应的低周疲劳破坏和循环软化特性.通过研究承载力下降与塑性耗能密度之间的关系及对边界面进行缩放和移动,将循环软化特征引入材料的本构关系模型.在此基础上,采用改进后的本构关系模型对钢桥墩进行了反复荷载作用下的力学行为分析,讨论了循环软化对构件承载能力的影响.结果表明:Q345钢材具有较好的延性和较强的抗低周疲劳性能,试验未发现钢材塑性变形与低周疲劳之间存在明显的相关性;循环软化特征在较大的塑性应变状态下表现得更明显,修正后的双曲面本构关系模型可以较好地模拟钢材循环软化行为;考虑材料循环软化效应后,钢桥墩在反复荷载或地震作用下的承载力略有降低.     

钢支撑束柱抗震性能试验研究

通过试验和有限元理论对比研究了钢支撑束柱的抗震性能和破坏特性。试验模型采用2层钢支撑束柱构件,其中钢支撑为长肢相并的双角钢支撑。试验共分为3组,1组为单调加载试验,另外2组为滞回性能试验。另对钢支撑束柱的抗震性能进行了有限元理论分析,经试验结果验证,得到了钢支撑束柱试件的抗侧承载力、刚度及滞回性能。研究表明,钢支撑束柱的承载力、刚度主要来自钢支撑,而束柱外框架部分的贡献很小。钢支撑束柱的破坏只发生在钢支撑中,外框架部分没有任何损坏。     

预制钢骨混凝土柱—钢梁组合节点试验研究

针对装配式混凝土结构中梁柱节点连接构造复杂、施工效率低等问题,设计开发了一种预制钢骨混凝土柱—钢梁组合节点,通过拟静力试验,研究不同梁端连接方式对新型节点抗震性能的影响。结果表明：不同梁端连接方式的节点试件均为梁端受弯破坏,破坏位置在翼缘连接板处,实现了节点域附近塑性铰外移的效果;翼缘连接板和混凝土的应变受梁端连接方式的影响较大,钢梁腹板、H型钢骨和纵向钢筋的应变受到的影响相对较小;栓焊混合节点和螺栓节点属于半刚性连接,焊接节点属于刚性连接;各试件的滞回性能良好,承载力和刚度退化性能稳定,延性系数在4.03~11.84之间,等效黏滞阻尼系数在0.24~0.36之间。该类型节点具有良好的承载能力和抗震性能,能满足现有抗震设计要求。     

半刚接钢框架-钢板剪力墙结构滞回性能的有限元分析

为研究半刚接钢框架钢板剪力墙结构（Partially-restrained Steel Frame-Steel Plate ShearWall）的抗震性能,利用经试验验证的双向等效拉杆模型分析了低周往复荷载作用下梁柱半刚性连接对强、弱框架SPSW结构滞回性能、承载力、刚度、耗能能力的影响。分析结果表明：SPSW结构的滞回曲线具有双重特征,当周边钢框架较强时,滞回曲线趋于饱满;当内填剪力墙板较强时,滞回曲线趋于捏缩。随着节点抗弯承载力的增加,强、弱框架的SPSW结构的滞回性能趋于饱满,耗能能力增强,水平承载力呈增大趋势,但对强框架SPSW结构的影响程度大于弱框架SPSW结构。节点抗弯承载力对强框架SPSW结构的抗侧刚度影响较大,对弱框架SPSW结构抗侧刚度影响相对较小。     

高性能水泥复合砂浆钢筋网加固震损RC框架节点抗震性能试验研究

对1个对比框架节点和4个HPFL(high performance ferrocement laminates)加固法加固的震损程度不同的钢筋混凝土框架节点进行了拟静力加载试验,同时利用ANSYS进行有限元数值模拟分析,研究了HPFL对不同震损情况下的钢筋混凝土框架节点进行加固后抗震性能的改善情况,如破坏形式、耗能能力...     

Experimental study on seismic behaviors of steel-concrete composite frames

Steel-concrete composite frames are seeing increased use in earthquake region because of their excellent structural characteristics, including high strength, stiffness, and good ductility. However, there exist gaps in the knowledge of seismic behavior and the design provisions for these structures. In order to better understand the seismic behaviors of composite frame systems, eight steel-concrete composite frames were designed. These composite frames were composed of steel-concrete composite beams and concrete filled steel tube columns. The axial compression ratio of column, slenderness ratio and linear stiffness ratio of beam to column were selected as main design parameters. The low reversed cyclic loading tests of composite frame system were carried out. Based on test results, the seismic behaviors of composite frames such as failure mode, hysteresis curve, strength degradation, rigidity degradation, ductility and energy dissipation were studied. Known from the test phenomenon, the main cause of damage is the out-of-plane deformation of steel beam and the yielding destruction of column heel. The hysteretic loops of composite frame appear a spindle shape and no obvious pinch phenomenon. The results demonstrate that this type of composite frame has favorable seismic behaviors. Furthermore, the effects of design parameters on seismic behaviors were also discussed. The results of the experiment show that the different design parameter has different influence rule on seismic behaviors of composite frame.     

钢材强度对梁柱组合节点性能影响的有限元分析

随着高层钢框架结构梁柱构件逐渐向高强材料、组合受力方向发展,在梁柱组合节点中,钢材强度对节点性能和混凝土楼板组合作用的发挥有显著影响。基于对组合节点的有限元分析,着重比较了在钢材强度提高时,组合作用对节点承载力的影响程度和影响方式的变化。分析结果表明,组合节点的弹塑性极限承载力会随着钢材强度提高而提高,延性有一定的降低,混凝土楼板组合作用的影响相应减小,节点以正弯矩侧混凝土被压溃为失效标志。     

低屈强比高强钢箱形柱抗震性能试验研究

钢结构的材料高强化是发展趋势,目前高强钢存在屈强比过高的问题,限制了高强钢在建筑结构中的抗震设计应用。对低合金高强度结构钢进行材性改良,研发出一种新型低屈强比Q620E高强钢。对此新型高强钢的抗震性能进行试验研究,根据壁板宽厚比等级设计截面尺寸不同的箱形截面柱,对轴压比为0.2和0.35的高强钢箱形柱进行低周往复加载试验。通过观察试件的破坏模式、提取滞回曲线和骨架曲线,从承载力、延性、耗能性能与损伤发展等方面对钢柱的抗震性能进行分析,并与Q690D普通高强钢柱抗震性能进行比较。试验结果表明,低屈强比高强钢柱具有良好的滞回性能和塑性变形能力;壁板宽厚比对构件承载力及延性影响显著;壁板宽厚比越大则刚度下降越快、损伤发展不连续;相较于Q690D普通高强钢,Q620E新型钢在力学性能与构件抗震方面均体现出较大的优势,可考虑在高强钢建筑结构中拓展应用。     

钢框架抗震性能试验研究和数值分析

通过对狗骨式刚性连接钢框架在低周往复荷载作用下的试验,研究了该类型结构的破坏形态、变形特点、荷载-位移滞回曲线、结构耗能性能等,分析了狗骨式刚性连接钢框架的受力特点及抗震性能.同时对狗骨式刚性连接钢框架进行了有限元分析,其结果与试验吻合较好.进一步说明通过合理的设计狗骨截面,能使其对框架的抗震性能起到保险丝的作用.     

采用分离模量分析钢管混凝土框架结构的抗震性能

基于一榀两跨3层钢管混凝土柱-钢梁框架结构模型的抗震性能试验,建立了反复荷载作用下的刚度退化规律。选用合理的反复荷载作用下钢材和钢管约束混凝土材料的本构模型,考虑钢与混凝土的粘结滑移作用以及节点加强等因素的影响,应用钢管混凝土分离模量理论,采用APDL(ANSYS Parametric Design Language)参数化程序设计语言编制的命令流,对钢管混凝土框架在反复荷载作用下的抗震性能进行了非线性有限元分析。计算结果与模型试验结果吻合较好,并讨论了套箍系数对框架结构抗震性能的影响。     

大型火电厂纵向消能支撑框架结构1/8比例模型拟静力试验研究

对一6层7跨的大型火电厂主厂房纵向消能支撑框架体系1/8比例模型进行了拟静力地震反应试验,较详细介绍了模型的设计过程,介绍了水平加载和竖向加载情况及测试内容和方法,研究和比较了地震作用下三种情况的破坏过程、塑性铰出现的顺序及滞回性能,计算了耗能系数.试验结果表明,消能支撑框架体系具有较好的抗震性能,耗能系数达到5.25,耗能效果优于普通框架.试验分析还表明,消能支撑框架模型结构的破坏主要集中在底层,即底层是模型结构的薄弱层.故建议在今后的研究和应用中,应对结构的刚度分布和消能支撑的性能分布进行优化,以使结构的塑性发展比较均衡,抗震性能更为优越.最后对这种模型结构的抗震性能进行了评价,并提出了设计建议.