超高层盒式筒中筒内筒剪力墙损伤分析

为探析盒式筒中筒结构内筒剪力墙在罕遇地震下的塑性损伤情况,采用ABAQUS软件对某盒式筒中筒结构进行了弹塑性时程分析,从内筒剪力墙受拉损伤、受压损伤的角度,探究该体系的抗震性能。研究表明:剪力墙连梁增强了结构耗能能力,起到了抗震设防第一防线的作用;设计时应注意剪力墙刚度与连梁刚度的相对大小,避免连梁刚度太大引起的区段墙体地震力集中;结构底部剪力墙塑性损伤最为严重,设计时应适当提高此区段墙厚和配筋。     

海口双子塔-南塔核心筒设计与研究

为了提高结构抗震性能,海口双子塔-南塔核心筒在底部范围、伸臂桁架相关范围、顶部范围采用钢板混凝土剪力墙,探讨了型钢钢板对核心筒剪力墙的影响,伸臂桁架设置位置对墙肢拉应力的影响。通过对结构进行地震作用下的等效弹性分析,确定剪力墙墙肢内的型钢截面尺寸、钢板截面尺寸及配筋面积;通过对结构进行动力弹塑性时程分析,研究在罕遇地震作用下的剪力墙塑性损伤、剪力墙内型钢与钢筋的应力状态。结果表明,钢板混凝土剪力墙与普通混凝土剪力墙相比,墙肢厚度减小,墙肢拉应力满足要求;设置伸臂桁架能有效降低底部墙肢拉应力;在罕遇地震作用下墙体边缘构件型钢和纵筋、钢板均为弹性状态,部分连梁钢板达到屈服,连梁纵筋接近屈服。配置了型钢和钢板的剪力墙满足各项设计要求。     

海南海花岛飞机楼(WG8栋型)超限高层罕遇地震作用反应分析与设计

海南海花岛飞机楼(WG8栋型)为钢筋混凝土剪力墙结构的超限高层建筑。对超限高层飞机楼的超限项进行了分析,并对其在罕遇地震作用下进行了规范谱罕遇地震反应分析和动力弹塑性时程反应分析。分析结果表明:等效大震作用下,剪力墙能够保证抗剪截面及抗剪、正截面不屈服的性能目标;弹塑性时程作用下,层间位移角满足规范要求;具有相当比例框架梁及连梁形成塑性铰耗能,剪力墙钢筋应变基本处于第一应变状态,剪力墙损伤程度较小,形成了"强墙肢弱连梁"机制;阳台转角梁在协调各墙肢变形的同时承受了较大竖向荷载,应适当加强其抗弯抗剪配筋,使之发挥耗能构件的同时仍具备一定的竖向承载能力。     

粘滞阻尼墙在框架剪力墙结构中的应用与设计

某医疗建筑病房楼采用的结构体系为附加粘滞阻尼墙的混凝土框架–剪力墙结构.采用动力弹塑性时程分析法能够准确模拟附加粘滞阻尼墙元件的混凝土框架–剪力墙结构的动力响应.基于粘滞阻尼墙的非线性特性,在多遇地震作用下,以考虑附加阻尼比的反应谱法进行结构设计,在罕遇地震作用下采用弹塑性时程分析的方法评估结构的抗震性能.结果表明,采用粘滞阻尼墙,主体结构地震反应降低,抗震性能显著提高.     

钢板组合剪力墙轴心受拉性能研究

当结构的高宽比较大时,在设防与罕遇地震作用下高烈度区的超高层结构的核心筒剪力墙可能承受倾覆力矩引起的巨大拉力,垂直于地震作用方向的核心筒翼墙受力状态接近于轴心受拉。由于混凝土抗拉强度较小,常采用钢板组合剪力墙来抵抗较大的墙肢拉力。采用非线性有限元法,对钢板组合剪力墙在轴心受拉作用下的开裂荷载、刚度变化、滞回性能与受拉承载力进行了较为全面的研究,表明混凝土对构件的轴拉承载力与刚度具有一定贡献。给出了钢板组合剪力墙在轴心受拉状态下最大裂缝宽度的计算方法,分析了墙体含钢率以及型钢、钢筋布置方式对裂缝宽度的影响。钢板组合剪力墙轴心受拉缩尺模型试验结果表明,有限元数值分析与模型试验吻合良好。在此基础上,提出了钢板组合剪力墙受拉状态下的设计建议。     

某超高层结构大震静、动力弹塑性分析对比

文章以某B级高度超高层框架核心筒结构为工程背景,基于MIDAS软件对结构体系进行了静、动力弹塑性分析,以获得地震作用下结构的变形和塑形发展情况,为结构设计提供指导。计算结果表明:罕遇地震下,结构在静力弹塑性分析中塑性发展程度较为显著,结构刚度下降较多,地震输入能量大多被进入塑性阶段的构件耗散(大部分连梁屈服,部分框架梁屈服,少量剪力墙屈服)。而在动力时程分析中结构连梁最先出现塑形铰,随着地震峰值加速度的增大,结构中的部分框架梁进入塑形阶段并参与耗能。罕遇地震作用下,框架柱顶部少数楼层塑性变形超过开裂水准,但未进入屈服状态。     

部分包覆组合剪力墙结构弹塑性时程分析

为研究部分包覆组合剪力墙(PEC剪力墙)结构的抗震性能,设计了一幢18层装配式PEC剪力墙高层住宅模型,编写Python程序实现弹性模型到弹塑性模型的自动转化,并利用ABAQUS软件进行地震作用下动力弹塑性时程分析。结果表明:罕遇地震作用下,纵向楼层的连梁逐渐进入屈服状态,塑性得到充分发展,横向楼层的连梁和框架梁基本未出现屈服;底部加强区采用提高钢板厚度等措施,保证了连梁先于墙肢出现屈服,少量墙肢混凝土出现受压损伤现象,累积损伤符合预期;墙肢内配置的型钢在整个时程作用中并未屈服。结构X向最大弹塑性层间位移角为1/112,发生在第14层; Y向最大层间弹塑性位移角为1/156,发生在第10层,两个方向位移角均小于1/70,满足结构对弹塑性层间位移角的限值要求,具有良好的抗震性能。     

设防烈度地震下双层球面网壳的弹塑性响应分析

借助25个不同跨度、不同矢跨比、不同下部结构、不同支座连接条件的结构模型,考察双层球面网壳在设防烈度地震下的弹塑性动力响应性能.该25个模型的网壳杆件截面均根据非抗震设计工况的满应力优化设计确定,并满足多遇地震作用的验算.所有模型的结构分析均考虑上下部结构的共同工作,网壳杆单元采用了能够同时考虑受拉屈服和受压屈曲的等效弹塑性滞回模型.设防烈度地震下结构的弹塑性动力响应采用非线性时程法计算,地震波采用由规范反应谱生成的三向人工波.根据计算结果,统计了25个模型在7度、8度设防烈度地震下网壳塑性变形杆件的分布、塑性应变大小和结构残余变形,并对主要的影响因素进行了分析.研究表明,中小跨度双层球面网壳在7、8度中震作用下均未出现塑性变形杆件;大跨度双层球面网壳在中震作用下会出现一定数量的塑性变形杆件,其分布区域与下部结构刚度有关,但大多出现在中间圈层;矢跨比和下部结构的对称性是影响塑性变形杆件数量和塑性应变大小的两个主要因素.     

采用强化弹塑性模型的钢筋混凝土结构抗震性能设计谱方法

建筑结构的常规抗震设计,是按多遇地震作用对结构进行承载力及弹性侧移计算。为了保证结构的抗震性能,须验算结构在设防地震及罕遇地震作用下的承载力及弹塑性侧移。本文采用振型分解反应谱法,其中等效单自由度体系采用强化弹塑性模型,模型主要参数由常规抗震设计确定,屈服后刚度及阻尼比按模型强化段进行调整,利用规范的地震反应谱,进行结构的弹塑性反应分析。二层钢筋混凝土框架结构算例计算结果表明,采用本文提出的设计谱方法与弹塑性时程分析方法的计算结果基本相当,而计算则大为简化。按本文方法所得设防地震及罕遇地震作用下的结构地震响应可用于结构承载力验算,所得侧移可用于结构侧移控制及变形能力设计。     

深圳平安金融中心塔楼动力弹塑性分析

深圳平安金融中心主塔楼地上118层,塔尖高度660m,结构高度597m。将主塔楼ETABS模型转为SAP2000模型后,采用自行研制的SAPTRANS软件,将SAP2000模型导出的数据库转换为ABAQUS整体结构分析模型,经过模态分析表明结果与ETABS模型分析结果相近。考虑5组天然波、2组人工波、7度罕遇地震作用下14个工况,分析结构的弹性和弹塑性时程反应,得到结构在地震作用下的变形、内力和损伤情况。分析结果表明：罕遇地震作用下弹性分析和弹塑性分析结果相比,后者反映了结构在地震作用过程中构件塑性发展导致的结构刚度的变化;考虑了材料的弹塑性,结构最大层间位移角满足1/100的限值要求,连梁出现不同程度的损伤,大部分剪力墙混凝土受压损伤因子较小,外伸臂桁架及空间桁架钢构件未出现屈服,钢板剪力墙中钢板未出现塑性铰,结构满足大震不倒的设防要求。图15表10参5     

钢筋混凝土剪力墙轴拉试验和轴拉刚度理论分析

文章完成截面纵筋率为17%、25%的钢筋混凝土剪力墙轴拉试验。试验结果表明：剪力墙轴拉刚度在混凝土开裂前由钢筋和混凝土共同提供,并随轴拉力的增加逐渐下降;在混凝土开裂时轴拉刚度迅速下降;在开裂后混凝土退出工作,轴拉刚度逐渐趋于截面纵筋刚度。基于试验结果,完成剪力墙的轴拉受力特性和刚度变化特征的理论分析,提出能够描述钢筋混凝土剪力墙轴拉刚度变化特征的二阶段计算方法：在混凝土开裂前及开裂时根据混凝土本构模型获得的受拉弹性模量进行计算,在开裂后则引入纵向受拉钢筋应变不均匀系数进行计算。由此得到的理论值与试验结果更为吻合,更能反映剪力墙在轴拉阶段的受力和刚度变化特征。     

偏心受拉钢筋混凝土剪力墙受剪性能试验研究

对4个偏心受拉钢筋混凝土剪力墙试件进行了静力试验研究,研究发现：对于小剪跨比试件,轴拉力可以改善试件延性,同时降低剪力墙的受剪承载力和侧向刚度;提高剪力墙中的竖向分布钢筋配筋率可提高偏心受拉剪力墙的斜截面受剪承载力。GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》中偏心受拉剪力墙斜截面受剪承载力计算公式可满足工程设计安全要求,但是该公式中未考虑竖向分布钢筋的贡献,对于竖向分布钢筋配筋率较高的剪力墙计算结果偏保守。提出了考虑竖向分布钢筋贡献的偏心受拉剪力墙斜截面受剪承载力计算式,同时,提出了偏心受拉剪力墙的设计建议,以期为实际工程设计提供参考。     

多连梁剪力墙抗震性能研究

针对剪力墙结构设计中容易出现连梁剪压比不足的问题,提出多连梁的设计理念,通过设置多个连梁代替传统单连梁的方式,可以有效增大连梁的抗剪面积与跨高比,明显改善结构的抗震性能。确定多连梁截面尺寸的基本原则是结构的侧向刚度与单连梁保持不变。对剪力墙结构在多遇地震作用下进行了详细分析,全面比较了多连梁与单连梁对结构动力特性、层间位移角、侧向刚度和构件内力的影响以及对改善连梁剪压比的作用。对剪力墙结构进行了在罕遇地震作用下的弹塑性时程分析,研究了多连梁剪力墙结构对最大层间位移角、塑性铰分布、抗剪承载力及结构非线性耗能能力的改善效果;采用非线性有限元法对连梁在往复地震作用下的抗震性能进行了研究。结果表明:由于多连梁跨高比大,其破坏形态从剪切破坏转化为弯曲破坏,构件的延性显著增大。     

保温砌模混凝土网格墙抗震性能试验研究

介绍了8片剪跨比为1.96～3.06的保温砌模混凝土网格墙和1片实体墙在轴力和往复水平力作用下的试验,以及3片网格墙的轴压试验。结果表明,剪跨比较大的保温砌模网格墙在轴力和往复水平力共同作用下,墙端纵筋受拉屈服,边缘混凝土压碎,墙的中下部连梁剪切破坏;破坏时裂缝较分散;极限位移角大于1/100,位移延性系数大于3;截面长的网格墙的弹性刚度、屈服时的割线刚度和正截面承载力大,墙端组合柱对提高刚度和正截面承载力有显著作用;一般层高的网格墙在重力荷载作用下不会发生平面外失稳破坏。有限元计算表明,网格墙在轴力和水平力作用下的正应力分布与实体墙总体上一致;可按现行规范有地震作用组合的剪力墙正截面承载力公式计算网格墙的承载力。工程算例表明,保温砌模现浇承重墙体系可以满足8度抗震设防的9层住宅承载力要求和抗震墙结构小震时的层间位移角要求。在研究的基础上,提出了保温砌模现浇承重墙体系的抗震设计建议。     

中等剪跨比RC剪力墙拉-弯-剪受力性能试验研究

为研究中等剪跨比钢筋混凝土(RC)剪力墙的拉-弯-剪受力性能，对4个RC剪力墙开展了在恒定轴拉力和往复水平力作用下的拟静力试验。RC墙剪跨比为1.5，尺寸和配筋均相同，仅轴拉力变化。结果表明：RC墙分别发生了剪切破坏、弯曲-剪切破坏和弯曲破坏；轴拉力致使RC墙的水平承载力降低，竖向钢筋平均拉应力比ns从0.20增大到0.80时，RC墙峰值荷载降低了约55%；中等剪跨比RC墙弯曲-剪切耦合效应明显，墙底部截面弯曲屈服后，塑性铰区的剪切变形也表现出显著的非线性；轴拉力和往复水平力作用下墙体发生显著的轴向伸长，引起墙体受剪承载力退化，竖向钢筋平均拉应力比ns=0.40的RC墙，其受力由弯曲机制向剪切机制转变，出现了弯曲-剪切破坏，基于转动角软化桁架模型和轴向伸长的实测数据，定量计算了该类墙体的受剪承载力退化，揭示了弯曲-剪切破坏机理。最后，验证了美国ACI 318—14和中国JGJ 3—2010中RC墙正截面拉弯承载力计算方法和公式的适用性。     

中等剪跨比RC剪力墙拉-弯-剪受力性能试验研究

为研究中等剪跨比钢筋混凝土(RC)剪力墙的拉-弯-剪受力性能,对4个RC剪力墙开展了在恒定轴拉力和往复水平力作用下的拟静力试验。RC墙剪跨比为1.5,尺寸和配筋均相同,仅轴拉力变化。结果表明：RC墙分别发生了剪切破坏、弯曲-剪切破坏和弯曲破坏;轴拉力致使RC墙的水平承载力降低,竖向钢筋平均拉应力比ns从0.20增大到0.80时,RC墙峰值荷载降低了约55%;中等剪跨比RC墙弯曲-剪切耦合效应明显,墙底部截面弯曲屈服后,塑性铰区的剪切变形也表现出显著的非线性;轴拉力和往复水平力作用下墙体发生显著的轴向伸长,引起墙体受剪承载力退化,竖向钢筋平均拉应力比ns=0.40的RC墙,其受力由弯曲机制向剪切机制转变,出现了弯曲-剪切破坏,基于转动角软化桁架模型和轴向伸长的实测数据,定量计算了该类墙体的受剪承载力退化,揭示了弯曲-剪切破坏机理。最后,验证了美国ACI 318—14和中国JGJ 3—2010中RC墙正截面拉弯承载力计算方法和公式的适用性。     

带构造边缘构件的L形双面叠合剪力墙抗震性能试验研究

为研究装配整体式叠合剪力墙结构体系中带构造边缘构件的L形截面双面叠合剪力墙的抗震性能,开展了轴压比为0.2的1片L形双面叠合剪力墙足尺试件和1片现浇剪力墙足尺对比试件的拟静力抗震试验,根据试验数据对比分析了试件的各项抗震性能指标。结果表明:叠合剪力墙与现浇剪力墙均呈现典型的弯剪破坏特征; 极限破坏时,L形剪力墙腹板墙肢构造边缘构件的底部区域混凝土被压碎,纵筋屈服或被拉断; 叠合剪力墙翼缘受拉时的正向受弯承载力比现浇墙低14.6%,翼缘受压时的反向受弯承载力比现浇墙低9.2%; 正向加载时,叠合剪力墙的初始刚度比现浇墙大,屈服后刚度退化速度快; 反向加载时,叠合剪力墙的初始刚度及刚度退化规律与现浇墙基本一致; L形现浇构造边缘构件与叠合墙板交界处采用的另设钢筋搭接连接方式具有良好的传力性能; L形双面叠合剪力墙的抗震性能与现浇墙相比有一定差距,建议提高构造边缘构件的配筋率。     

钢筋混凝土剪力墙结构软化壳模型研究及程序实现

剪力作用下钢筋混凝土发生软化,严重影响剪力墙的受剪能力,为考虑复杂受力条件下钢筋混凝土剪力墙的力学行为,在软化膜模型和滞回软化膜模型的基础上,结合一阶剪切变形理论建立了能够进行三维受力分析的“软化壳模型”,并在有限元分析平台OpenSEES中编制模型程序。与已有试验结果对比表明：在纯剪、纯扭作用下的程序分析结果与试验数据吻合良好,验证了模型的合理性。此外,通过对2011年新西兰地震时发生破坏的一片钢筋混凝土剪力墙进行分析,结果显示,该模型能够预测钢筋混凝土剪力墙在弯矩 剪力共同作用下刚度和承载力退化的现象。     

预制混凝土空心模剪力墙受力性能试验研究

通过1个钢筋混凝土剪力墙试件和5个横向孔洞为矩形的预制混凝土空心模剪力墙试件的拟静力试验,研究了采用纵向孔洞为圆形、横向孔洞为矩形的空心模构造的预制混凝土空心模剪力墙试件的受力性能。结果表明：该预制混凝土空心模剪力墙沿竖向分布钢筋位置出现竖向裂缝,避免了脆性破坏发生,位移延性系数为3.87~6.47,变形性能良好;现浇与预制混凝土结合面是墙体受力的薄弱部位,降低了墙体的受剪承载力,对高轴压比试件尤为显著;空心模剪力墙在正常使用阶段的刚度与现浇混凝土剪力墙相似,在设计计算时无需对刚度进行折减;提高轴压比和减小剪跨比能够增加墙体的初始刚度,但加快了后期刚度退化速率;降低水平钢筋配筋量对墙体的受剪承载力和变形能力影响较小,但降低了开裂荷载,增加了裂缝宽度。     

钢管高强混凝土剪力墙受拉性能试验研究

通过对7个钢管高强混凝土剪力墙的受拉性能试验和有限元分析,研究了墙中钢管的直径和数量、竖向分布筋配筋率、墙身混凝土强度等参数对其受拉承载力和刚度的影响。试验结果表明：墙体混凝土强度对受拉刚度影响较大,对受拉承载力影响甚微;受拉承载力主要由钢管混凝土和竖向分布钢筋承担,剪力墙受拉屈服后具有很长的强化阶段,变形和耗能能力强。基于试验结果,提出钢管高强混凝土剪力墙轴心受拉承载力的计算公式,其计算结果与试验结果吻合良好。