剪切屈服型新型混合联肢墙足尺节点抗震性能试验研究

为研究含型钢边缘构件新型混合联肢墙体系节点的破坏特征和抗震性能,进行3个剪切屈服型连梁的混合联肢墙足尺节点的低周往复加载试验。观察节点的受力过程及破坏形态,并对试件的破坏机理、滞回性能、承载能力、耗能能力、变形组成、节点区设置面承载板以及连梁跨高比的影响进行分析。试验结果表明:新型混合联肢墙节点滞回曲线呈纺锤形,通过合理设置加劲肋,能够较好地限制局部屈曲,使其剪切屈服耗能,具有良好的抗震性能;节点等效黏滞阻尼系数在0.33以上,延性系数在4.75以上,类似于偏心支撑钢框架耗能梁段的性能;面承载板的设置对节点受力性能影响不大;钢连梁在跨高比1.7到4.3之间时都具有优良的抗震性能,能较好地解决混凝土连梁配筋困难、小跨高比连梁延性不足的问题。成果可供混合联肢墙体系的工程设计参考。     

钢框架梁端腋板加强节点抗震性能研究

选取钢框架中柱节点,设计并制作了3个十字形非对称腋板加强型节点进行滞回性能试验研究和ANSYS有限元分析。研究结果表明:3个非对称腋板加强节点试验试件均出现明显的塑性铰,滞回曲线饱满,骨架曲线具有明显的弹性、弹塑性、塑性发展过程;有限元结果表明:低周往复荷载作用下节点等效黏滞阻尼系数随腋板高度增大而减小、随腋板长度增加而增大,且随梁水平夹角增大,等效黏滞阻尼系数变化规律为先增加后减小,腋板水平夹角为30°左右时等效黏滞阻尼系数最大,耗能能力最强,有限元计算与试验结果取得了较好一致性;非对称腋板与对称腋板加强型节点相比,两类节点的延性系数、耗能能力等抗震性能相差不大,对称腋板加强型节点塑性铰处的外移机制更有效,塑性变形更为充分。     

火灾后型钢混凝土柱抗震性能试验及参数分析

进行型钢混凝土柱试件温度场和火灾后抗震性能试验,考虑受火时间、轴压比、栓钉、含钢率等参数的影响,对火灾后型钢混凝土柱试件的滞回曲线的形状、刚度、延性和阻尼系数等特性进行系统的试验研究和参数分析。研究表明:火灾后柱试件出现受弯破坏;滞回环总体上呈梭形,耗能能力较好,滞回环有轻微的捏拢效应;随受火时间增加,试件等效刚度降低,随轴压比增加,等效刚度增加,栓钉和含钢率对等效刚度影响较小;随水平位移增加,试件等效黏滞阻尼系数增加;受火时间和栓钉对试件的等效黏滞阻尼系数影响较小;含钢率越大,等效黏滞阻尼系数越大。     

外加强环不等高H型钢梁-方钢管柱节点抗震性能试验研究

通过对7个外加强环不等高H型钢梁-方钢管柱节点进行低周循环往复加载试验,研究节点域受剪承载力、滞回性能、变形能力和破坏模式。研究结果表明：试件的破坏形式有两种,分别为整体节点域的剪切破坏和局部节点域的剪切破坏;梁截面高度比和柱截面宽厚比是影响试件节点域承载力和剪切变形的主要因素;与此同时,随梁截面高度比和柱截面宽厚比的增加,节点域的耗能能力逐步增强;外加强环几何构造对节点域承载力和剪切变形也有一定影响,在框架柱端部弯矩增大系数较低的情况下,外加强环几何尺寸的增加对节点耗能能力有提高作用;节点域进入塑性阶段之前,各试件节点域的承载力无明显退化,从屈服到最终破坏,节点域承载力出现显著退化,承载力退化系数在0.89~0.96之间。不等高梁外加强环节点具有较好的变形能力和耗能能力,所有试件处于极限状态时的等效黏滞阻尼系数均在0.30～0.58之间。     

肋板加强型节点空间钢框架抗震性能研究

针对肋板加强型节点和普通节点空间钢框架的抗震性能,采用ANSYS有限元分析软件对比分析了两种钢框架的破坏形态、承载力、滞回性能、变形能力、耗能能力以及退化性能.研究结果表明,肋板加强型节点可使梁端塑性铰外移至远离梁柱连接焊缝的梁上,避免梁端应力集中导致焊缝发生脆性破坏;肋板加强节点钢框架的极限承载力、等效黏滞阻尼系数与普通钢框架相比有明显提高,进入屈服阶段后由于应力重分布及肋板参与耗能,其刚度及承载力退化速度明显低于普通节点钢框架,肋板加强节点钢框架具有明确的梁铰延性破坏机制,抗震性能更好,推荐在强震区使用.     

波纹钢板组合框架节点抗震性能试验研究

基于波纹钢-钢管混凝土组合柱与U形外包波纹钢-混凝土组合梁，以“强节点弱构件”的设计原则提出了一种施工便捷、传力明确的节点连接方式。对中节点试件进行了低周往复加载下的拟静力试验，分析了节点的破坏形态、滞回曲线、耗能能力、延性、梁端塑性铰区以及节点核心区关键部位钢材的应变变化，通过有限元软件对节点进行模拟，并与试验进行对比发现二者吻合较好。研究表明：试件最终破坏的位置为梁端理想塑性铰区，节点核心区域未发生明显破坏，实现了塑性铰的外移；试件滞回曲线饱满，等效黏滞阻尼系数为0.206,延性系数为3.67,说明试件具有较好的耗能能力以及延性。节点域钢材各位置应变分布均匀，传力效果良好，节点核心区未屈服，梁下翼缘塑性铰区应变达到屈服应变，节点工作性能良好，能有效传递弯矩以及剪力。     

位移放大型黏滞阻尼伸臂桁架减震效果及动力试验研究

为提高黏滞阻尼伸臂桁架在地震作用下的耗能效率,设计了一种带位移放大装置的黏滞阻尼伸臂桁架。对分别设置传统型和位移放大型黏滞阻尼伸臂桁架的超高层结构进行有限元分析,对比了结构的地震响应及阻尼器的工作状态。通过动力荷载试验,考察两种黏滞阻尼伸臂桁架的滞回性能,对比阻尼器的位移及耗能,研究位移放大系数的变化规律,分析伸臂桁架刚度对黏滞阻尼伸臂桁架工作效率的影响。结果表明：相比传统型黏滞阻尼伸臂桁架,采用位移放大型黏滞阻尼伸臂桁架可将阻尼器的耗能效率提高至原来的1.5~1.8倍,使结构获得更好的减震效果;位移放大型黏滞阻尼伸臂桁架滞回曲线光滑、对称、饱满,具有良好的工作性能,且能有效放大阻尼器的工作位移并增大耗能;提出了黏滞阻尼伸臂桁架的位移放大系数的计算式,计算值与试验值吻合较好;为保证黏滞阻尼伸臂桁架的工作效率,建议伸臂桁架的刚度比取值不小于9。     

装配式高强钢筋混凝土框架节点滞回性能试验研究

为研究装配式带钢连接件混凝土柱-预埋工字钢混凝土梁连接节点的滞回性能,设计2个装配式高强钢筋混凝土框架节点和1个现浇高强钢筋混凝土框架节点,进行低周往复加载试验,对比分析其滞回性能、刚度退化、骨架曲线、承载力退化和耗能能力等。结果表明:与现浇高强钢筋混凝土框架节点试件相比,带钢连接件混凝土柱-预埋工字钢混凝土梁连接节点试件的滞回曲线更为饱满,刚度退化得到有效减缓,承载力降低系数增加,各主要阶段的等效黏滞阻尼系数和总等效黏滞阻尼系数增加,耗能能力得到提高,承载能力和变形能力也得到提高;预制柱中采用带水平连接板的方钢管连接件在改善装配式混凝土框架节点滞回性能方面效果更佳。     

梁端翼缘削弱型节点空间钢框架抗震性能试验研究

为研究梁端翼缘削弱型节点钢框架的抗震性能,设计钢框架试验加载装置,进行1∶3缩尺比例的2榀2层1跨梁端翼缘削弱型节点空间钢框架的低周往复荷载试验,研究其受力特点及破坏形态,对模型框架结构的荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、承载力退化、塑性耗能能力等抗震性能进行分析。试验结果表明:空间钢框架的8个梁端翼缘削弱型节点塑性铰均外移至圆弧削弱区域,所有节点的梁柱连接焊缝均未出现裂缝,荷载-位移滞回曲线饱满,破坏时结构位移延性系数介于3.05~3.82之间,等效黏滞阻尼系数介于0.34~0.41之间,弹塑性极限位移层间转角介于0.035 5~0.044 5 rad之间。钢框架梁柱连接采用圆弧削弱型节点可使梁端应力平缓过渡,避免梁柱连接焊缝处产生应力集中现象,钢框架塑性内力重分布后对圆弧削弱型节点的耗能性能没有明显影响。圆弧削弱型节点在钢框架中表现出较好的延性性能,提高了钢框架整体结构的抗震性能及塑性耗能能力。     

采用不同黏滞液的间隙式黏滞阻尼器力学性能试验研究

设计并加工了3个结构参数相同、但采用三种不同黏滞液的间隙式黏滞阻尼器,并对该3个黏滞阻尼器进行不同加载频率下的低周往复试验和抗疲劳性能试验。根据试验结果,分析了黏滞阻尼器的滞回性能,得到了相应的等效耗能系数、阻尼系数及阻尼指数。研究结果表明,间隙式黏滞阻尼器滞回曲线饱满,在小位移阶段便可有效耗能;阻尼系数随着黏滞液运动黏度增加而增大,阻尼指数随黏度增加而减小。该3个黏滞阻尼器历经30次往复循环加载,阻尼力均未出现衰减,具有较好的抗疲劳性能; Maxwell模型与该黏滞阻尼器的试验结果吻合良好。     

阻尼砌体填充墙框架结构抗震性能试验研究

通过对阻尼砌体填充墙框架、空框架和普通砌体填充墙框架的低周反复加载试验,对比研究阻尼砌体填充墙框架结构的滞回性能、承载能力、变形能力、延性、刚度退化、耗能性能和破坏特征等。结果表明：阻尼砌体填充墙通过砌体单元往复剪切阻尼层参与结构的滞回耗能,具有良好的耗能效果,阻尼砌体填充墙框架结构滞回曲线饱满,耗能能力强,等效黏滞阻尼系数在0.1以上;阻尼砌体填充墙能为框架提供一定的抗侧力和抗侧刚度,但其对框架提供的抗侧刚度和约束效应较普通砌体填充墙大为削弱,避免了框架柱产生剪切破坏;阻尼砌体填充墙框架结构的承载力衰减速率和刚度退化速率明显较普通填充墙框架结构缓慢,极限层间位移角与空框架的基本相同,具有良好的延性和变形能力。     

壁式钢管混凝土柱-钢梁嵌入式双侧板节点抗震性能研究及设计建议

以壁式钢管混凝土柱-钢梁嵌入式双侧板节点为研究对象,进行两个足尺试件的拟静力试验,分析节点的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线,并研究节点承载力、延性、耗能能力和刚度退化等指标。试验结果表明：试件破坏模式分别为侧板外梁端形成塑性铰、节点核心区侧板开裂及轻微鼓曲;试件滞回曲线稳定饱满,曲线呈现梭形,试件延性系数为3.11～3.53,等效黏滞阻尼系数大于0.4,具有良好的耗能能力;刚度退化较稳定,具备较好的抗侧能力。在验证有限元模型合理的基础上,通过有限元变参分析此类节点的滞回性能,结果表明：增加侧板厚度或侧板外伸长度可提高嵌入式双侧板节点的承载力及延性。最后结合试验和有限元变参分析结果,针对此类节点提出设计建议。     

钢结构仿古建筑阻尼节点动力加载试验及有限元分析

按照1∶2.6的比例设计并制作了2个附设黏滞阻尼器的钢结构仿古建筑阻尼节点试件和1个无阻尼器的节点试件。通过周期性动力加载试验研究其抗震性能,分析了黏滞阻尼器对钢结构仿古建筑梁-柱节点试件的滞回曲线、骨架曲线、承载力和刚度退化、延性以及耗能能力等指标的影响。研究结果表明:钢结构仿古建筑阻尼节点试件的峰值荷载较无阻尼试件的有所提高,其滞回曲线更加饱满,耗能能力更好。基于试验研究,运用有限元分析软件ABAQUS对附设黏滞阻尼器的钢结构仿古建筑阻尼节点试件周期性动力加载试验进行了模拟,有限元计算结果与试验结果吻合较好。试件耗能能力随阻尼系数的增大而增大,提高相同阻尼系数,试件滞回耗能的增加量基本相同。     

传统木结构典型榫卯节点基于摩擦机理特性的低周反复加载试验研究

为研究榫卯节点接触面间的摩擦效应对榫卯节点减震耗能能力的影响,通过改变榫卯节点接触面间的摩擦系数,对3种古建筑中常用的透榫节点、燕尾榫、梁下有枋透榫节点模型进行低周反复荷载试验,并对基于摩擦特性的节点耗能能力的影响进行量化分析。研究结果表明：摩擦对3类节点的破坏形态、承载力及延性影响不大;透榫及梁下有枋透榫节点滞回曲线呈现出典型的反Z形,捏缩效应比较明显,且摩擦系数小的模型滞回环面积明显小于摩擦系数大的模型,燕尾榫节点滞回曲线较为饱满,未出现明显捏缩效应,摩擦系数改变对燕尾榫节点滞回环面积影响较小;摩擦对透榫及梁下有枋透榫节点初始刚度影响较大;透榫节点摩擦系数为0.38时的等效黏滞阻尼系数是摩擦系数为0.20时的2倍多,梁下有枋节点摩擦系数为0.38时的等效黏滞阻尼系数是摩擦系数为0.20时的1.4倍,摩擦对燕尾榫节点等效黏滞阻尼系数的影响主要体现在对节点耗能能力达到峰值的发挥速度上。     

胶合木梁-柱摩擦型节点滞回性能研究

将摩擦型连接和形状记忆合金（SMA）板引入重型胶合木结构,提出了胶合木梁-柱摩擦型节点并研究了其滞回性能。分别以钢材和木材作为摩擦板材料,设计并制作了3个1∶2缩尺节点,开展了水平低周反复加载试验,获取了节点的典型破损模式和弯矩-转角滞回曲线,对比了节点的弹性转动刚度、峰值弯矩、耗能能力和残余变形。基于胶合木梁-柱摩擦型节点的工作机理建立了节点弯矩-转角滞回模型。结果表明：摩擦型节点主要发生SMA板受拉断裂,节点连接区域木材基本保持完好。相比普通螺栓钢填板节点,摩擦型节点的弹性转动刚度基本保持不变,峰值弯矩下降2%~17%,但各级位移加载幅值下节点耗能增加64%~278%,等效黏滞阻尼系数基本大于0.2,残余变形减小。采用钢制摩擦板的摩擦型节点残余变形更小,采用木质摩擦板的摩擦型节点的等效黏滞阻尼系数较大。胶合木梁-柱摩擦型节点的弯矩-转角滞回模型与试验滞回曲线吻合良好,表明其可用于工程结构分析。     

再生混凝土空心砌块填充墙-型钢再生混凝土框架结构抗震性能试验研究

通过对4榀1/2.5比例单层单跨再生混凝土空心砌块填充墙-型钢再生混凝土框架结构的抗震性能试验,研究了填充墙砌块强度、轴压比以及墙体拉筋间距等对该结构抗震性能的影响。分析了试件的破坏形态、滞回曲线及骨架曲线、承载力、层间位移角、位移延性、耗能能力以及刚度退化。结果表明：再生混凝土空心砌块填充墙-型钢再生混凝土框架结构中墙体部分先于框架部分破坏,且框架的破坏机制符合“梁铰机制”,滞回曲线较为饱满,耗能能力良好,具有较强的抗倒塌能力;随着填充墙砌块强度的降低,结构承载力下降,位移延性系数增大,初始刚度减小且刚度退化速率降低,结构破坏时层间位移角和等效黏滞阻尼系数增大;增大轴压比使结构承载力提高,位移延性系数下降,初始刚度明显提高且刚度退化速率上升,结构破坏时层间位移角以及等效黏滞阻尼系数均略有降低;减小墙体拉筋间距使结构承载力及位移延性有所提高,初始刚度增加,但刚度退化速率基本不变,结构破坏时层间位移角及等效黏滞阻尼系数均增大。     

黏塑性阻尼墙试验研究

为了解决传统黏滞阻尼墙位移较大时阻尼力较小,且无法为结构提供刚度的问题,设计了一种黏塑性阻尼墙。对传统黏滞阻尼墙和黏塑性阻尼墙的对比试件进行了滞回试验,检验了黏塑性阻尼墙小震下黏滞耗能、大震下黏滞耗能与金属耗能共同作用的特点。分析了螺栓滑移对刚度的影响,证明了黏滞耗能和金属耗能的耗能量相匹配可以有效增大等效阻尼比,降低地震反应。讨论了金属阻尼器工作间隙的影响,建议工作间隙值取为黏塑性阻尼墙高度的1/250,并建议将最大位移为黏塑性阻尼墙高度的1/100处,两种耗能相等时的黏滞系数作为合理黏滞系数。     

Hysteretic performance of frictional glulam beam-to-column connections

将摩擦型连接和形状记忆合金（SMA）板引入重型胶合木结构，提出了胶合木梁-柱摩擦型节点并研究了其滞回性能。分别以钢材和木材作为摩擦板材料，设计并制作了3个1∶2缩尺节点，开展了水平低周反复加载试验，获取了节点的典型破损模式和弯矩-转角滞回曲线，对比了节点的弹性转动刚度、峰值弯矩、耗能能力和残余变形。基于胶合木梁-柱摩擦型节点的工作机理建立了节点弯矩-转角滞回模型。结果表明：摩擦型节点主要发生SMA板受拉断裂，节点连接区域木材基本保持完好。相比普通螺栓钢填板节点，摩擦型节点的弹性转动刚度基本保持不变，峰值弯矩下降2%~17%，但各级位移加载幅值下节点耗能增加64%~278%，等效黏滞阻尼系数基本大于0.2，残余变形减小。采用钢制摩擦板的摩擦型节点残余变形更小，采用木质摩擦板的摩擦型节点的等效黏滞阻尼系数较大。胶合木梁-柱摩擦型节点的弯矩-转角滞回模型与试验滞回曲线吻合良好，表明其可用于工程结构分析。     

带填充墙的悬臂梁拼接钢框架抗震性能研究

为研究悬臂梁段拼接节点对带填充墙钢框架的抗震性能影响,进行了一榀1/2缩尺带砌体填充墙的悬臂梁拼接钢框架的拟静力试验,并进行了ANSYS有限元验证及参数分析。对结构的全阶段加载的破坏模式、应变变化、滞回曲线、位移延性、骨架曲线、割线刚度及其退化规律和等效黏滞阻尼比等进行分析。试验结果表明:该结构的承载力为183 k N,极限位移为11 mm,位移延性系数为1.88,具有良好的承载能力和位移延性;填充墙先于拼接节点发生破坏,在加载过程中对节点具有保护作用;结构的滞回性能良好,其割线刚度没有发生明显退化。有限元分析结果表明:墙体厚度和框架跨度的改变对结构耗能能力均有不同程度的影响,而框架层高的改变对结构耗能能力影响不明显。     

矩形钢管柱与H型钢梁单边螺栓连接节点的抗震性能与恢复力模型研究

为研究矩形钢管柱与H型钢梁单边螺栓连接节点抗震性能,对5个单边高强螺栓连接节点试件和1个常规高强螺栓连接节点试件进行了拟静力试验,研究了矩形钢管柱与H型钢梁单边螺栓连接节点破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、延性、耗能、刚度退化等抗震性能指标,对比了单边高强螺栓与常规高强螺栓连接节点抗震性能的差异性;分析了节点构造参数对单边高强螺栓连接节点抗震性能的影响,根据节点滞回特性和单边高强螺栓受力特点提出了节点恢复力模型。研究结果表明:节点试件的破坏模式中单边高强螺栓均产生滑移现象;节点试件的滞回曲线捏缩严重,滞回曲线呈反S形,且有明显滑移直线段;节点试件初始转动刚度约为常规高强螺栓连接节点的70%,单边高强螺栓滑移使节点具有很大的转动变形能力,节点试件的极限转角为0.06~0.08 rad;节点的受弯承载力与常规高强螺栓连接节点基本一致,单边高强螺栓能够满足节点承载力设计要求;节点试件的等效黏滞阻尼系数为0.15~0.17,等效耗能系数为1.29~1.77,延性系数为1.62~2.26,其耗能和延性性能均低于常规高强螺栓连接节点;通过设置端板加劲肋可有效提高节点试件的抗震性能,设置内隔板对节点试件的抗震性能提高效果不明显;提出的节点恢复力计算模型与节点试件的试验曲线吻合较好。