不均匀沉降下内嵌墙板钢框架协同工作试验研究

为研究填充墙体对钢框架抗地表变形性能的影响,针对开放式、封闭式和内嵌墙板3类钢框架,分别进行地表不均匀沉降作用的物理试验,对柱顶侧移、梁柱应变等响应规律展开分析研究,得出底梁和内嵌墙板对框架性能的影响规律及内嵌墙板-底梁-钢框架的协同工作性能。结果表明:开放式框架构件变形最大,封闭式框架次之,内嵌墙板框架最小,而框架整体倾斜变形的顺序则恰好相反;框架梁柱构件各部位变形对柱顶侧移贡献大小顺序为柱底>柱顶>梁边柱端>梁中柱端>梁跨中;框架柱底增设底梁,能一定程度地减小框架构件变形量,但同时其框架整体倾斜变形增大,并不能有效降低框架柱顶侧移的增大速率;内嵌墙板能较大幅度改变框架梁柱内力分布,并有效降低框架柱顶侧移的增大速率。     

内嵌墙板钢框架抗曲率地表变形性能试验研究

针对开放式、封闭式以及内嵌墙板框架分别进行了曲率地表变形作用的物理试验.通过对比分析,研究曲率地表变形作用下底梁和墙板对框架性能的影响规律,结论如下:底梁与墙板增加了框架刚度,从而增大基底反力变化速率,最终沉降差减小;底梁和墙板增加了框架的整体性,构件联系的增加使内力分布更均匀,进而减小了附加应变变化速率;底梁传力效应增大了柱底附加应变变化速率;梁构件是承担曲率变形的主要构件,底梁的设置对框架梁附加应变的影响显著;墙板对构件的联系效应使其对框架柱附加应变的影响显著;由于2种曲率变形加载方向相对于初始框架受力方向存在差异,负曲率变形下底梁和墙板对框架响应影响的显著程度略高于正曲率变形作用.     

填充墙对钢框架在地表变形下作用效应的影响

通过SAP有限元数值模拟,分别对有ALC填充墙板和无墙板的双跨两层钢框架进行在地表变形作用下的结构计算．根据计算结果,对考虑填充墙板与否的两种情况下钢框架柱底变形值大小、柱底轴力以及框架梁跨中弯矩等结构作用效应进行研究,分析填充墙板对钢框架在地表变形下作用效应的影响．结果表明,填充墙对钢框架抗地表变形性能的影响是明显的．     

内嵌围护墙板对钢框架抗侧力性能的影响效应

目前钢结构设计难以考虑围护墙体作用,原因是缺乏围护墙板对钢框架抗侧力性能影响的量化研究．采用有限元软件ANSYS建立带有围护墙板钢框架的精细化有限元模型,考虑了墙板节点刚度、墙板之间的接触与摩擦作用、以及墙板的轻质混凝土材料特性,数值模拟结果与试验结果吻合较好．在此基础上,综合考虑轴压比、跨高比、墙板宽度、墙板厚度及墙板开洞形式等关键参数变化的影响,系统研究了带围护墙板钢框架的抗侧力性能．结果表明:当框架柱轴压比在0～0.6变化时,与空框架相比,内嵌墙板钢框架的承载力及初始刚度增大1.0～2.0倍,且在层高一定、跨高比增大时,增大系数呈线性增大;内嵌墙板宽度宜优先选取600 mm;墙板厚度不同时应采用相应的刚度及承载力增大系数;墙体洞口加固后,其对整体结构影响较小,设计时可忽略不计．     

模块化装配式斜支撑节点钢框架试验研究

为了获得模块化装配式斜支撑节点钢框架结构中框架体系的受力性能、破坏模式及破坏机理,对4个原尺寸的一层两跨单榀框架进行了水平和竖向静力加载试验,研究了装配式斜支撑节点钢框架的承载能力、变形特性、传力机理、破坏形态和机理.通过不同斜撑布置和构件截面尺寸框架的受力性能对比分析,获得了影响其极限承载能力的规律.进行了4个一层两跨单榀框架的实体非线性有限元静力分析,并与试验结果对比.研究结果表明:装配式斜支撑节点钢框架抗侧刚度大,延性性能较好,抵抗水平荷载能力强;结构塑性变形均发生在桁架梁和斜支撑上,符合"强柱弱梁"的抗震设计原则;斜撑对抵抗水平荷载和变形至关重要;与桁架梁交汇处是斜支撑受力薄弱的区域,斜支撑槽形截面开口处最先屈服,但屈服后塑性变形没有进一步发展,斜支撑槽形截面的腹板受力较小.     

半刚性节点框架-钢板剪力墙结构抗震性能试验研究

为研究半刚性节点框架-钢板剪力墙结构的抗震性能,通过一榀1:3比例单跨3层半刚性节点框架-钢板剪力墙的拟静力试验,研究了半刚性框架与墙体的相互影响,探究了结构的破坏顺序和破坏模式,分析了结构的承载力,刚度,耗能能力等抗震性能指标.试验结果表明:该结构具有良好的耗能能力,半刚性节点框架和墙板协同工作良好,结构的破坏顺序为内嵌钢板屈曲、屈服—边缘构件屈服—内嵌钢板撕裂—边缘构件屈曲—节点转动—边缘构件弯扭失稳、节点塑性破坏.     

钢框架与节能复合墙板连接方式的试验研究

钢框架与复合墙板通过一定方式进行连接,形成一种协同作用的结构体系,这种体系具有良好的抗侧力性能。为了研究不同连接方式对结构抗侧力性能及滞回性能产生的影响,设计了墙板与钢框架梁连接方式和柱连接方式两榀足尺模型,并对其进行了水平循环加载试验。研究结果表明：这种结构体系能有效提高结构的极限承载力与抗侧刚度;相比梁连接方式,柱连接方式表现出更好的延性与耗能能力,结构的整体性与可靠性也较好,其抗震性能优于梁连接方式。     

新型高强硅酸盐墙板钢框架抗震性能

为了分析新型高强硅酸盐墙板对钢框架结构抗震性能的影响，开展2榀单层单跨足尺钢框架拟静力试验.将内嵌墙板钢框架试件和纯钢框架试件进行对比，得到在水平低周往复荷载作用下试件的破坏形态和墙板对钢框架结构抗震性能的影响.试验结果表明，新型高强硅酸盐墙板钢框架结构具有良好的抗震性能，通过内嵌墙板增加了钢框架结构的承载能力、延性和耗能能力.采用有限元分析方法对试验进行数值模拟，有限元分析结果与试验吻合较好.对试验的高跨比、轴压比和墙板厚度进行参变分析可知，改变高跨比对结构抗震性能的影响较大，建议高跨比取值为0.50～0.75.轴压比对结构的承载能力影响较大，建议轴压比取值小于0.4.改变墙体厚度对结构的初始刚度影响不大，对结构承载能力有一定的影响.     

带ALC墙板的钢框架结构滞回性能分析

通过对单跨双层两榀纯钢框架和四榀带ALC墙板钢框架在水平静力及反复动力加载的ANSYS模拟,研究了竖排外挂和竖排内嵌ALC墙板对钢框架结构极限承载力、刚度和滞回性能的影响.发现两种连接方式的ALC墙板和钢框架之间连接性能很好,其中内嵌式ALC墙板对于墙体和框架之间共同工作发挥很大作用.通过有限元分析和试验结果比较,发现有限元分析能较好地模拟试验过程,大部分结果与试验结果吻合较好,并对试验结果进行了适当补充,进而提出了一些有益的结论.     

新型砌体复合填充墙钢框架体系试验研究及有限元分析

通过一榀1∶2钢框架模型和一榀1∶2腔砌块复合墙体钢框架模型在低周往复荷载作用下的抗侧力试验,得到钢框架在低周往复荷载作用下的P-Δ滞回性能、刚度关系、延性系数、破坏形式及耗能性能等特性,并对两榀框架的相关特性作了对比分析.在此基础上,利用有限元分析软件对两榀钢框架模型进行非线性有限元分析,得到空腔砌块复合墙体钢框架的顶点荷载位移骨架曲线,刚度退化曲线,框架、墙体在水平荷载下的等效应力云图,其计算结果与试验吻合良好.试验研究和理论分析表明,钢框架结构抗侧刚度较低,空腔砌块复合墙体能显著的提高钢框架的抗侧刚度,两者能很好地协同工作,成为钢结构住宅有效的抗侧力体系.     

密肋复合墙体框格单元结构刚度与承载力分析

简要介绍了高性能混凝土密肋复合墙体框格结构1/2比例模型试验结果.试验表明随着外荷载的增加,填充砌体在某些部位与外围框格分离,形成砌体斜压杆.所有试件均出现角区压碎破坏且在RC构件内部形成塑性铰.填充砌体可明显提高空RC框格结构的侧向刚度与极限承载能力.高宽比对砌体填充RC框格结构的侧向刚度与极限承载能力有很大影响.结合试验结果,对文献建议的多种侧向刚度与承载能力评估方法进行分析与探讨.提出了一种新型砌体填充RC框格结构极限承载能力计算方法.该方法适用于高宽比大于1的结构.计算结果与试验规律一致,吻合较好.     

纤维石膏填充墙-钢筋混凝土框架抗震性能试验研究

纤维石膏复合材料具有诸多良好的物理力学性能,但将其作为填充墙材料的研究却较少。为研究纤维石膏填充墙-钢筋混凝土框架的抗震性能以及填充墙的连接构造措施对钢筋混凝土框架抗震性能的影响,采用1:2的缩尺比例设计了4榀单层单跨的钢筋混凝土框架,其中1榀为空框架,1榀刚性连接的页岩砖填充墙框架,两榀纤维石膏填充墙框架,并且纤维石膏填充墙与框架的连接方式分别采用刚性连接和柔性连接。通过对4榀试件的低周反复荷载作用下的抗震性能试验,分析了各试件的破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、承载能力、变形能力和耗能能力。结果表明：填充墙的存在能提高框架的承载力和耗能能力,与传统页岩砖钢筋混凝土填充墙框架相比,纤维石膏填充墙的框架具有更好的变形能力与耗能能力,而且柔性连接的纤维石膏填充墙框架比刚性连接的纤维石膏填充墙框架具有更好的抗震性能。因此,相比与传统的砌体填充墙,纤维石膏填充墙在实际的工程之中具有更好的实用价值与应用前景。     

钢筋混凝土框格单元结构力学性能试验研究

为研究密肋复合墙板内钢筋混凝土框格单元结构的力学性能,对5个不同相对刚度比的框格单元及3个空框格结构进行了1/2比例模型试验.分析了试件的破坏发展过程,探讨了外围框格构件的影响.结果表明外围框格构件与框内填充砌体相互作用明显.框格单元内形成了砌体压杆传力机制.框格单元结构的承载能力远高于空框格结构,但其变形能力降低.外围框格构件对框格单元结构的力学性能影响显著.相对刚度适度减小时,框格单元结构初始刚度、抗裂能力和极限承载能力提高.     

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。     

填充墙对RC框架结构抗震性能影响及其模型研究

针对填充墙对钢筋混凝土框架结构抗震性能的影响,结合汶川地震,分析了填充墙钢筋混凝土框架结构产生震害的原因.在总结国内外大量关于填充墙对钢筋混凝土框架结构承载能力、刚度、变形等性能影响研究成果的基础上,探讨了建立合理的填充墙模型对研究过程的难易程度及研究结果精确度的重要性,并对此进行了分析,提出了相关建议,为今后填充墙模型研究提供参考.     

组合深梁填充钢框架滞回性能试验

通过1个纯钢框架和2个内填组合深梁的拟静力试验,研究组合深梁对纯钢框架结构的承栽能力、延性、滞回特性和耗能能力的影响。试验显示：加载初期,滞回曲线为直线,刚度保持不变;卸载时没有残余变形;屈服后,试件的滞回曲线饱满;骨架曲线有明显的塑性流动阶段,呈现三折线形;填充深梁试件破坏时的层间位移角分别为1／25和1／22;试验表明组合深梁提高了钢框架的初始刚度、屈服荷载和极限承载能力;钢框架的延性和耗能能力都得到了提高。因此,内填深梁钢框架结构抗震性能良好,可将组合深梁作为结构抗震设防的第一道防线。     

双向地震下RC框架柱端弯矩增强措施的合理取值

双向水平地震动的耦合作用将使塑性变形更多集中于柱端,框架结构在双向地震下的塑性铰分布明显较单向地震作用下更差。严格按中国规范设计了8度0.2g区二级抗震规则空间框架结构,并采用上部各层柱端"强柱弱梁"措施与底层柱下端弯矩增大系数不同取值的多种组合,形成了共7个算例框架。在OpenSees平台上,采用基于柔度法的纤维模型从而更加真实地模拟柱在双向弯曲和变化轴力作用下的非线性反应,对各空间框架进行了罕遇地震下的非线性反应分析。结果表明,在双向水平地震作用下,抗震规范给出的8度二级抗震的"强柱弱梁"措施取值明显偏低,框架部分楼层形成了层侧移柱铰屈服机制。基于梁端实际配筋∑Mbua对上部各柱端进行"强柱弱梁"调整的塑性铰控制效果较好,但底层柱下端非线性损伤过大。将底层柱下端的弯矩增大系数提高为1.8,上部各柱端按∑Mc=1.25∑Mb进行增强可形成较为优化的塑性铰控制效果。     

实心砖填充墙框架结构的地震反应

以填充墙与框架结构共同作用为机理,采用ANSYS软件对砌体填充墙-框架结构体系进行了模态分析和时程分析,探讨了填充墙位置、填充率等对框架结构地震反应的影响及其规律.分析结果表明:填充墙的布置位置及填充率的变化导致结构整体动力性能发生变化,尤其底部填充墙对结构动力性能影响较大.因此建议在工程设计中,应充分考虑填充墙对框架结构动力性能的影响,使框架结构在地震作用下的计算结果更切合实际,以提高结构设计的安全性与经济性.     

外挂微晶发泡板轻钢框架结构振动台试验

为研究外挂微晶发泡板轻钢框架结构在动力作用下的工作性能,进行了1个2层单跨轻钢框架外挂微晶发泡板足尺模型的振动台试验.试验选取了EL-Centro、Taft、张家口人工波3条地震波,地震加速度考虑8度多遇到9度罕遇.通过分析模型结构的自振周期、刚度、楼层加速度以及楼层位移,研究了外挂微晶发泡板轻钢框架结构的振动特性,对微晶发泡板的工程应用给出了建议.试验研究表明:在9度罕遇地震下,轻钢框架结构与外挂墙板龙骨基本无破坏,仅墙板表皮有脱落现象,部分墙板发生平面外扭转;采用微晶发泡板与框架间相对错动的装配连接方式,可一定程度上减小结构的层间位移;墙板开设较大门窗洞时,该方向刚度虽有较大退化,但在9度罕遇地震作用下无倒塌危险,能够满足大震不倒的抗震设防要求;相邻墙体之间的预留缝需要添加柔性材料改善相邻墙体间的撞击挤压现象.