防屈曲偏心支撑加固钢筋混凝土框架结构抗震性能试验研究

结合2榀1/2比例的3层单跨钢筋混凝土框架低周反复加载拟静力试验研究,对采用防屈曲偏心支撑加固的钢筋混凝土框架结构抗震性能开展研究。通过与未加固试件的对比,对采用防屈曲偏心支撑加固的钢筋混凝土框架结构的破坏形态、承载能力、变形能力、延性和耗能能力等抗震性能指标进行了深入分析。研究结果表明:经合理设计,防屈曲偏心支撑加固框架可有效实现预期的塑性铰机制,达到了防屈曲支撑先于框架结构屈服的设计目标,与未加固对比试件相比,采用防屈曲偏心支撑加固混凝土框架抗震性能显著提高,防屈曲偏心支撑加固混凝土框架具有良好承载能力、弹塑性变形能力和耗能能力。     

防屈曲单斜支撑加固钢筋混凝土框架抗震性能试验研究

防屈曲支撑是一种耗能性能良好、减震效果显著的新型支撑。分别对1榀加设防屈曲单斜支撑的钢筋混凝土框架和1榀未设置防屈曲支撑的钢筋混凝土框架进行拟静力试验研究,对两榀框架试件的破坏过程、破坏机理、荷载-侧移滞回曲线、骨架曲线、层间刚度、耗能和等效黏滞阻尼比等试验结果进行分析与比较,考察防屈曲单斜支撑对钢筋混凝土框架抗震性能的改善效果。研究结果表明:防屈曲支撑能有效提高钢筋混凝土框架抗震性能,加设防屈曲支撑的钢筋混凝土框架结构刚度、承载能力、耗能和阻尼比均显著增大,具有良好的抗震性能。     

防屈曲中心支撑加固钢筋混凝土框架结构抗震性能试验研究

分别对1榀加设防屈曲中心支撑的钢筋混凝土框架和1榀未设置防屈曲支撑的钢筋混凝土框架进行拟静力试验研究,对两榀框架试件的破坏过程、破坏机理、荷载-侧移滞回曲线、骨架曲线、层间刚度、耗能和等效黏滞阻尼比等试验结果进行分析和比较,考察防屈曲中心支撑对钢筋混凝土框架抗震性能的改善效果。研究结果表明,防屈曲支撑能有效提高钢筋混凝土框架抗震性能,加设防屈曲支撑的钢筋混凝土框架结构刚度、承载能力、耗能和阻尼比均显著增大,具有良好的抗震性能。     

防屈曲支撑加固震后钢筋混凝土框架抗震性能试验研究

通过对一榀缩尺比例1∶2的单跨三层钢筋混凝土框架进行拟静力试验,并在待试验水平荷载下降到85%以后,在原框架每层分别设置单斜撑布置的防屈曲支撑,以模拟震后加固试件。对加固后的框架再次进行拟静力试验,以考察防屈曲支撑加固震后框架的抗震性能。结合试验研究结果,对比分析了震前纯钢筋混凝土框架和震后采用防屈曲钢支撑加固框架的承载力、刚度、延性、强度退化、刚度退化、滞回曲线、骨架曲线等系列抗震性能指标,验证了防屈曲支撑加固震后钢筋混凝土框架的可行性。     

钢管混凝土减震框架与钢管混凝土框架-剪力墙结构的对比试验研究

设计两榀比例为1:4、梁柱构件尺寸相同的试件:一榀为设置新型三重钢管防屈曲支撑的钢管混凝土减震框架,一榀为普通钢管混凝土框架-剪力墙结构。对两个试件进行反复荷载作用下的抗震性能试验,对比分析两种结构的破坏特征、滞回性能、骨架曲线、强度和刚度退化、耗能能力和关键点应变等抗震性能指标。试验结果表明:钢管混凝土减震框架结构具有与钢管混凝土框架-剪力墙结构相当的承载力,并在变形能力、延性和耗能能力等方面均有明显的提高,对刚度退化和强度退化也有明显的缓解,具有更合理的受力性能和破坏机制,新型三重钢管防屈曲支撑起到良好的耗能减震作用,有效地改善钢管混凝土框架的抗震性能。     

BRB加固震损框架抗震性能试验研究

为研究防屈曲支撑对震后受损框架的加固效果,设计并制作了一榀钢筋混凝土框架(RCF)和一榀震损后经防屈曲支撑加固的框架(BRCF),分别进行拟静力加载,观察试验现象及破坏模式,对比分析两试件的承载力及其退化、刚度、延性、耗能性能等指标。试验结果表明:震后受损框架经防屈曲支撑加固后,极限承载力涨幅为146.7%,初始刚度提高了150%,总耗能量达到了对比试件的4.6倍,并能满足地震下结构大变形的要求,具备良好的抗倒塌能力。     

用附加防屈曲支撑钢筋混凝土框架加固既有钢筋混凝土框架抗震性能试验研究

利用附加防屈曲支撑（BRB）钢筋混凝土框架对既有钢筋混凝土框架结构进行减震加固。设计3榀钢筋混凝土框架,其中2榀为附加设置BRB加固框架的钢筋混凝土框架,另外1榀为纯钢筋混凝土框架以作对比。通过低周反复加载试验,验证所设计的外贴防屈曲支撑钢筋混凝土框架加固既有钢筋混凝土框架的可行性。分析既有及外贴钢筋混凝土框架的开裂、荷载 侧移滞回曲线、骨架曲线、荷载 防屈曲支撑变形曲线,以及等效黏滞阻尼比和等效刚度等特性。结果表明：所设计的附加钢筋混凝土框架、预埋件、连接构造受力可靠,附加设置BRB的钢筋混凝土加固框架具有良好的减震耗能能力;水平荷载-侧移滞回曲线圆润饱满;防屈曲支撑在小层间位移角下可屈服耗能,大位移下不失效,耗能稳定;附加框架能够显著增加既有钢筋混凝土框架结构的阻尼,有效降低地震反应,改善既有框架结构抗震性能。     

摩擦耗能支撑加固震损框架抗震性能试验研究

进行3榀采用摩擦耗能支撑修复震损框架试件和2榀对比框架试件在水平往复荷载作用下的抗震性能试验,重点研究采用一种新型摩擦耗能支撑修复震损框架的效果和摩擦耗能器预紧力对加固试件抗震性能的影响。根据试验结果对试件的破坏特征、强度、刚度和耗能性能等抗震性能指标进行分析。试验结果表明,新型摩擦耗能器在往复荷载作用下滞回曲线接近理想矩形,摩擦耗能支撑工作性能稳定;耗能支撑加固后的震损框架水平承载力和抗侧刚度显著提高;随着摩擦耗能器预紧力增大,加固效果明显提升;耗能支撑加固震损框架的耗能能力可以恢复甚至大幅度提高,且耗能支撑是加固框架的主体耗能部位。研究成果可为震损框架的加固改造提供参考。     

摇摆减震框架结构抗震性能试验研究

摇摆防屈曲支撑-框架新型结构体系是通过将防屈曲支撑框架柱端与基础断开并在柱脚设置耗能阻尼器,以放松支撑框架柱端与基础之间的受拉约束,在强烈地震中允许支撑框架柱端抬起,产生结构摇摆。通过对一榀固接防屈曲支撑-钢筋混凝土框架与两榀摇摆防屈曲支撑-钢筋混凝土框架进行拟静力试验对比研究,得到:摇摆防屈曲支撑结构滞回曲线饱满,耗能能力良好;层间位移角达到1/150时,摇摆柱脚抬起,基底剪力减小,柱脚裂缝数量减少,变形能力增强;摇摆防屈曲支撑结构具有防屈曲支撑、耗能阻尼器、框架梁、柱等多道抗震防线,整体抗震性能好。     

防屈曲支撑加固既有钢筋混凝土框架抗震性能试验研究

本文主要通过反复的低周加载试验,验证防屈曲支撑钢筋混凝土框架加固既有钢筋混凝土框架的可行性。通过对既有钢筋混凝土框架以及防屈曲支撑钢筋混凝土框架的变形曲线以及等效刚度还有等效粘滞阻尼比等特性的分析,表明防屈曲支撑钢筋混凝土加固的减震能力良好,受力可靠,减震耗能能力良好,可以有效地降低地震反应,对既有框架的抗震性能做出很大的提高。     

钢板装配式屈曲约束支撑RC框架平面#br# 外力学性能试验研究

框架平面外方向的层间侧移在一定程度上影响框架中屈曲约束支撑抗震性能的发挥。为了研究框架平面外的层间侧移作用下,节点板加边肋和屈曲约束支撑端部加强对带屈曲约束支撑钢筋混凝土框架平面外方向力学性能的影响,对3榀安装了钢板装配式屈曲约束支撑的钢筋混凝土框架试件在平面外方向进行拟静力试验。研究了带钢板装配式屈曲约束支撑的钢筋混凝土框架平面外力学性能,节点板加边肋和BRB端部加强对其自身在平面外方向的受力与变形特征。结果表明：钢板装配式屈曲约束支撑对钢筋混凝土框架平面外方向的承载能力影响很小;框架平面外变形引起屈曲约束支撑轴向变形非常微小;在框架平面外层间位侧移作用下,带节点板的BRB呈“C”形的变形模式,节点板加边肋与屈曲约束支撑端部加强的设计能减小BRB轴力对其在平面外方向变形的影响。     

Bracing configuration and seismic performance of reinforced concrete frame with brace

Brace has been used to improve structural seismic performance in reinforced concrete (hereafter called RC) frame extensively. However, the reasonable bracing configurations were not highlighted. And the brace buckling was not considered. Bracing configurations and seismic performance of RC frame with brace are studied in this paper. First, optimized bracing configurations of entire structures and 1‐story 1‐span structures are derived by topology optimization using truss‐like material model. Next, the structure models are simulated in OpenSees. Moreover, different bracing configurations are employed. Last, seismic performance and seismic response of RC frame structures with brace are discussed using static nonlinear analysis and dynamic time–history analysis, and brace buckling is considered. The numerical results indicate that more details for manufacturing or constructing can be presented by bracing configuration using truss‐like model. Further, the increase of structural strength and stiffness is more advisable in bracing configuration using topology optimization (hereafter called TPB), which corresponds to optimized result using entire structure than other configurations. The optimized bracing configuration based on 1‐story 1‐span structure is also beneficial within the prescribed conditions. Moreover, the brace buckling can decrease both strength and stiffness, and the buckling can also aggravate the damage extent than the brace without buckling.     

带腋撑梁式转换结构地震易损性分析

针对钢筋混凝土梁式转换结构存在竖向刚度突变不利于抗震的问题,在转换层处设置了钢筋混凝土腋撑,以降低转换结构竖向刚度突变程度,改善其抗震性能。通过对普通与带腋撑钢筋混凝土转换框架结构进行增量动力分析,建立其地震易损性曲线方程,并且研究了腋撑对钢筋混凝土转换框架结构破坏机制的影响。分析结果表明,钢筋混凝土腋撑能有效地减缓转换框架结构地震反应,显著地降低转换框架结构在各个破坏状态下的超越概率。在强烈地震作用下,钢筋混凝土腋撑能有效地避免结构在首层与转换层处形成"层侧移机构"的破坏机制,防止钢筋混凝土转换框架结构发生整体或局部倒塌破坏。     

扇形铅黏弹性阻尼器加固RC框架的抗震性能试验研究

针对钢筋混凝土框架结构梁柱节点震害严重的抗震问题,提出采用扇形铅黏弹性阻尼器加固框架结构的 方法,结合扇形阻尼器型式提出外包箱形钢板和外包U形钢板两种不同的加固连接方式。为研究扇形铅黏弹性阻 尼器加固框架的抗震性能,设计并制作了3榀框架试件,分别为空框架和两榀不同连接的扇形铅黏弹性阻尼器加 固框架,通过低周反复加载试验分析了其滞回性能、承载能力、刚度退化、耗能能力等参数。试验结果表明：采 用扇形铅黏弹性阻尼器加固的框架滞回曲线饱满、耗能能力强、加固效果良好;扇形铅黏弹性阻尼器为框架提供 了一定的抗侧刚度,提高了框架的水平承载能力,延缓了框架塑性铰的产生,使框架具有良好的耗能能力;外包 U形钢板和外包箱形钢板用于扇形铅黏弹性阻尼器与主体结构的连接都是有效的,这两种不同的连接方式对加固 框架的整体抗震性能影响不大。     

柔性连接填充墙RC框架结构抗震性能试验研究

为研究橡胶作为柔性连接材料对填充墙钢筋混凝土（RC）框架结构抗震性能的影响,以填充墙与框架之间的连接方式、砌块类型、柔性连接材料以及砂浆强度为变量,开展了7榀1/2缩尺填充墙RC框架的低周反复加载试验,对比分析各框架的破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、位移延性、刚度退化和耗能能力等抗震性能指标。结果表明：橡胶作为柔性连接材料,通过自身变形耗能能够增大填充墙的变形空间,减弱填充墙与框架之间的相互作用,有效保护墙体和框架,并使结构的耗能能力得到较大改善;柔性连接填充墙RC框架的承载力介于纯框架和刚性连接填充墙RC框架的承载力之间,但刚度退化、位移延性以及耗能能力等抗震性能指标均优于刚性连接填充墙RC框架的;对于柔性连接填充墙RC框架,橡胶的种类对RC框架的抗震性能有一定的影响,但影响不大。     

斜钢板带加固单跨RC框架-内填充墙结构的滞回性能试验研究

为了进一步了解现有中小学校舍中带填充墙的单跨钢筋混凝土框架结构采用钢板带抗震加固后的力学性能,按1/2比例设计制作了三榀试件(其中未加固、加固和后期加固各一榀)并进行了低周反复荷载下的滞回性能试验,得到了试件的荷载-位移滞回曲线和结构的破坏模式。试验结果表明,采用钢板带抗震加固,变形小时其作用不明显。只有当变形较大时作用得到充分发挥,以致增大初始抗侧刚度较少,但大幅提高了承载力,且较好地改善了构件的抗侧刚度衰减规律,从而使得结构具有良好的抗震性能。     

汶川地震典型RC框架结构抗倒塌加固效果分析

以汶川地震震中附近的一栋典型RC框架结构为背景,分别采用普通支撑、防屈曲支撑(BRB)和粘滞阻尼器支撑3种加固方案来提高其抗震能力,并采用基于动力增量分析(IDA)的地震倒塌易损性分析方法,对各种加固方案的抗倒塌能力及其影响参数进行了分析。结果表明:以结构抗倒塌能力为目标,粘滞阻尼器支撑加固方案的效果优于BRB加固方案,而BRB方案的加固效果要优于普通支撑加固方案;相同参数情况下,A型支撑布置方案的加固效果优于X型支撑加固。     

Retrofit of RC frames against progressive collapse using prestressing tendons

This study investigates the effect of prestressing tendons on the progressive collapse performance of a 6‐ and 20‐story reinforced concrete model structures. According to nonlinear static and dynamic analysis results, the analysis model structures turned out to be vulnerable to progressive collapse caused by sudden loss of a first story column. However, the RC structures reinforced by external prestressing tendons along floor girders showed stable behavior against progressive collapse. The retrofit effect increased as the initial tension and cross‐sectional area of tendons increased. The incremental dynamic analyses showed that the seismic performance of the model structure was also enhanced after the retrofit using tendons. Based on analysis results, it was concluded that the retrofit of existing buildings using prestressing tendons could be effective for increasing both progressive collapse resisting capacity and seismic performance of RC framed structures. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

磁流变阻尼智能加固体系的试验研究

提出利用磁流变阻尼器(MRD)对有损伤结构进行智能加固。根据MRD的特点,结合我国抗震设计规范,给出MRD智能加固的三个等级性能目标,对其进行量化,并确定MRD智能加固的设计要点。利用MRD对一有损伤钢筋混凝土框-剪偏心结构进行抗震加固,并进行振动台试验。结果表明,采用MRD智能加固后的结构抗震性能大大提高,优于用被动控制方法加固的结构。