自复位混凝土剪力墙抗震性能研究进展与展望

强震后工程结构功能快速恢复,是近年来可持续发展工程抗震的重要研究领域.由于通过释放墙片节点约束并沿墙高通长布置并后张无黏结预应力筋实现摇摆回复及倾覆控制,地震动下摇摆和界面张合效应可使自复位混凝土剪力墙表现为无震损或低震损及小残余变形,甚至无残余变形.作为可恢复功能结构体系重要组成部分的自复位混凝土剪力墙结构、技术、理论与设计方法正持续发展.在结构体系上,包括受控摇摆单肢墙、混合摇摆单肢墙、竖向连接耗能联肢墙以及连梁耗能联肢墙结构4种自复位剪力墙,均具备明确的自复位能力,但耗能钢筋/部件组装程度导致了不同结构体系的耗能能力差异明显;在设计方法上,传统的基于力的抗震设计方法难以直接应用,应确定相关性态极限状态和控制点并完善残余变形验算,提出基于位移性态的自复位剪力墙抗震设计方法;非线性分析方法上,纤维模型、集中塑性模型、多弹簧模型以及实体有限元模型等均可较精确地进行自复位剪力墙结构的模拟分析,但仍需有针对性考虑相关参数敏感程度.进而,提出开展预应力筋弹性和非弹性受力行为及其摇摆转动中的变形能力与损失,楼屋盖等水平连接对自复位能力和震损影响,强震下预应力筋和耗能元件失效下自复位剪力墙倾覆,多墙片拼装竖向多节点摇摆的自复位剪力墙高阶振型效应与残余变形预测等四方面研究,为自复位混凝土剪力墙结构体系研发与应用提供理论和技术支撑.     

钢筋混凝土框架结构侧向倒塌地震易损性分析

为研究钢筋混凝土框架结构在地震作用下的侧向倒塌易损性,采用多地震动增量动力分析方法,用FEMA准则和结构有限元计算失稳作为结构侧向倒塌能力点的确定准则,分析得到一栋5层3跨钢筋混凝土框架结构的侧向倒塌易损性曲线.结果表明:FEMA准则对结构侧向倒塌定义偏于保守.在大震作用下,结构倒塌风险较小.     

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。     

地震可恢复功能连梁研究综述与展望

连梁是剪力墙结构的重要耗能构件,可恢复功能连梁具有良好的耗能能力,有效降低结构的层间位移,减小主体结构的损伤,震后可进行更换,成为可恢复功能结构的研究热点之一．基于可恢复功能连梁工作原理,从削弱连梁截面、附加耗能装置以及提高连梁自复位能力3个方面,评述了可恢复功能连梁的研究现状,分析了各类可恢复功能连梁的特点．削弱连梁截面的连梁构造简单,施工方便,但震后残余变形较大;附加耗能装置的连梁具有良好的耗能能力,然而较大的阻尼器变形导致其他构件损伤破坏;自复位连梁性能优越,能有效减小残余变形,但伸长效应显著．提出一种新型自复位双连梁设计方案,介绍其构造与优点,为连梁的抗震设计提供参考．     

带自复位耗能连梁的剪力墙结构的抗震性能

为了减小强地震作用下钢筋混凝土联肢剪力墙的连梁结构损伤,实现震后结构功能的快速恢复,提出了一种兼具自复位和耗能功能的新型自复位耗能连梁.新型自复位耗能连梁在跨中安装了由形状记忆合金绞线和粘弹性耗能单元并联而成的新型复合自复位阻尼器.以一榀10层双肢剪力墙结构为例,对连梁跨中分别安装该新型自复位阻尼器的联肢剪力墙、粘弹性...     

近场脉冲型地震动横向激励下附加SCEB双柱式桥墩结构易损性分析

为了研究桥墩结构的震后功能可恢复性,针对附加自复位耗能支撑(self-centering energy dissipation braces, SCEB)双柱式桥墩结构进行基于增量动力分析方法的地震易损性分析,采用最大侧移率和残余侧移率作为性能指标,系统探讨其在近场脉冲型地震动作用下的失效概率.为了对比分析,同时选取60条远场无脉冲型地震动记录对附加SCEB桥墩结构进行了易损性分析.结果表明：在小震作用下,SCEB仅为桥墩结构提供刚度和承载力,在大震作用下还可提供耗能能力,同时可以提供良好的自复位能力;附加SCEB可有效降低桥墩结构在近场脉冲型地震动作用下的失效概率(最大侧移率和残余侧移率),特别是残余侧移率;附加SCEB桥墩结构在近场脉冲型地震动作用下的失效概率大于远场无脉冲型地震动作用下的失效概率.自复位耗能支撑可有效减小桥墩结构的失效概率,提高桥墩结构的抗震性能.     

偏心竖缝耗能预制剪力墙抗震性能试验研究

提出一种新型竖缝耗能预制剪力墙结构,对偏心设置竖向缝的耗能预制剪力墙试件进行低周往复加载试验,分析研究试件的刚度退化、承载力、破坏形态、耗能能力以及延性等力学性能,并将试验结果与现浇剪力墙的试验结果进行对比分析.结果表明:偏心竖缝耗能剪力墙与现浇剪力墙表现为弯剪破坏;与现浇整体剪力墙试件对比,偏心竖缝耗能剪力墙的刚度与承载力相差不大,延性和耗能能力较好,变形能力得到改善.偏心竖缝耗能预制剪力墙具有很好的抗震性能.     

无黏结预应力装配式框架结构地震易损性分析

为研究无黏结预应力装配式框架结构的抗震性能,首先采用有限元软件Open SEES中的梁柱节点单元模拟无黏结预应力梁柱节点,并与试验结果进行验证.然后,按照场地条件选取18条地震动记录,以预应力筋屈服和最大层间位移角作为结构的损伤指标,建立地震需求模型.最后,采用IDA方法对一栋6层无黏结预应力装配式框架结构和现浇框架结构进行易损性分析,得到两种结构的IDA曲线和易损性曲线.研究结果表明:在水平地震作用下,柱截面尺寸和配筋相同、梁截面尺寸和受弯承载力相同时,在防止倒塌性态点处,装配式结构的最大层间位移角和地震动强度指标均小于现浇结构;当地震动强度较小时,装配式框架结构和现浇框架结构的抗倒塌能力接近,但随着地震动强度的增大,在防止倒塌性态点处,装配式框架结构的抗倒塌能力比现浇框架结构弱.     

预制混凝土双板内浇自密实混凝土剪力墙抗震性能

进行了5片预制混凝土双板内浇自密实混凝土剪力墙的抗震性能试验.分析不同轴压比、暗柱及保温层设置情况下,预制双板内浇自密实混凝土剪力墙受力机理,以及裂缝分布、破坏形态、耗能能力、刚度退化趋势.试验结果表明:预制双板内浇自密实混凝土剪力墙具有良好抗震性能,墙体内部桁架钢筋充分保证了预制混凝土双板与现浇自密实混凝土层整体协同工作,增大轴压比和设置暗柱均有利于改善墙体的抗震性能,墙体内设保温层不影响预制双板内浇自密实混凝土剪力墙承载能力.     

半装配式再生混凝土低矮剪力墙抗震性能试验

为研究半装配式单排配筋混凝土剪力墙结构的抗震性能以及再生混凝土在预制剪力墙中的应用效果,设计了4个不同轴压比下工字形半装配式单排配筋普通混凝土和再生混凝土剪力墙试件,试件由底部带预留孔的上层预制剪力墙、带墩头竖向分布钢筋的基础梁、二者之间的坐浆层以及纵横墙交接处的现浇暗柱组成,基础梁顶部伸出的单排竖向墩头钢筋伸入上层预制墙体底部的预留孔中,采用灌浆锚固的方法连接,并进行了低周反复荷载试验,分析了各个试件的破坏特征、承载力、刚度以及耗能等.结果表明:在水平荷载作用下,预制剪力墙与基础梁之间的连接部位出现水平通缝并产生较小滑移,墙身分布着X形交叉斜裂缝;随着轴压比的增大,试件的承载力提高,但延性较差;再生混凝土试件的破坏形态和受力性能与普通混凝土试件相近,再生混凝土可用于工厂预制的结构构件中;半装配式单排配筋混凝土剪力墙构造简单、施工方便,且抗震性能良好,可用于低多层剪力墙结构中.     

预制钢筋混凝土剪力墙结构抗震性能研究综述

为加快建筑工业化进程,预制钢筋混凝土剪力墙结构近年来成为研究重点。对预制混凝土剪力墙结构抗震性能相关内容进行了回顾总结：1)预制剪力墙结构震害情况;2)国内外预制钢筋混凝土大板结构、无粘结后张拉预应力预制混凝土剪力墙结构、预制叠合剪力墙结构研究成果;3)预制钢筋混凝土剪力墙结构的水平接缝、竖向接缝、钢筋连接方式等研究进展。并对预制剪力墙结构国内抗震设计规范进行了简要介绍,就装配式剪力墙结构今后研究重点与待解决问题给出了建议。     

Seismic behavior of precast concrete coupled shear walls with engineered cementitious composite(ECC) in the critical cast-in-place regions

The seismic performance of precast reinforced concrete(RC) coupled shear walls is significantly influenced by coupling beams and the beam-to-wall joints during large deformations into plastic ranges.This study investigated the use of engineered cementitious composite(ECC) in the cast-in-place beam-to-wall joints and the upper regions of the composite coupling beams as an innovative method to improve the seismic performance of precast RC coupled shear walls.Two 1/2-scale precast coupled shear walls were tested under reversed cyclic loading and seismic behavior in terms of failure characteristic,mechanical characteristic value,load-displacement hysteresis curves,load-displacement envelope relationship,stiffness degradation,ductility and energy dissipation capacity were evaluated.Research results show that the substitution of concrete with ECC in the critical cast-in-place regions proved to be an effective method to improve the seismic performance of the two-story spatial of precast RC coupled shear walls.     

型钢混凝土边框内藏开洞钢板组合剪力墙抗震性能

为研究型钢混凝土边框-开洞钢板-混凝土组合剪力墙的抗震性能,进行了5个不同设计参数、不同构造措施剪力墙试件抗震性能比较试验研究.各试件的剪跨比均为1.5,采用低周反复荷载加载.基于试验,对比分析了各试件的承载力、刚度、延性、滞回耗能和破坏特征等.研究表明:与普通钢筋混凝土剪力墙相比,型钢混凝土边框内藏钢板组合剪力墙承载力高、延性好、刚度退化慢、耗能能力强;适当的内藏钢板厚度可改善型钢混凝土边框内藏钢板剪力墙的抗震性能;内藏钢板厚度相同时,设拉结钢筋试件的抗震性能优于焊接栓钉的试件.基于试验提出了型钢混凝土边框内藏钢板剪力墙的承载力计算模型,计算结果与实测值接近.     

装配式混凝土双板短肢剪力墙拟静力试验

为综合评价装配式混凝土双板短肢剪力墙的抗震性能,对2个双板装配式和1个现浇的足尺比例短肢剪力墙试件进行了拟静力试验研究,分析了试件的滞回曲线、骨架曲线、位移延性、承载能力、刚度退化和耗能能力。结果表明：3个试件均发生弯曲破坏;构造改进后的双板装配式剪力墙具有良好的整体工作性能;利用连续矩形螺旋箍筋加强U形筋搭接连接范围混凝土的约束作用,能提高双板装配式短肢剪力墙的刚度和承载能力;双板装配式短肢剪力墙具有与现浇剪力墙相近的位移延性和刚度退化,具有良好的耗能能力。     

CFRP筋钢筋混凝土剪力墙自复位性能试验研究

通过对1片钢筋混凝土剪力墙和4片配有碳纤维增强聚合物(CFRP)筋的剪力墙的低周反复荷载试验,在分析试验中测得的裂缝宽度、裂缝的发展和分布形态、侧向变形的基础上,研究了在钢筋混凝土剪力墙的适当位置部分或全部配置CFRP筋对剪力墙的残余裂缝和残余变形等自复位性能的影响规律。研究结果表明:与普通钢筋混凝土剪力墙相比,配有CFRP筋的剪力墙的开裂荷载较低,裂缝较多,裂缝分布分布范围较广,墙体的最大裂缝宽度、残余裂缝宽度和侧向残余变形分别降低了60%、70%和90%,说明在剪力墙中合理配置CFRP筋能使剪力墙具有优异的自复位性能。     

竖向钢筋混合连接预制剪力墙抗震性能试验

为研究竖向钢筋采用新型混合连接（预制剪力墙边缘构件竖向钢筋采用复合直螺纹套筒连接,竖向分布钢筋采用环筋扣合连接）、端面为通长抗剪槽的预制剪力墙的抗震性能,完成了2个预制剪力墙试件及1个对比现浇剪力墙试件的拟静力试验.试件的剪跨比为1.91,按强剪弱弯设计.试验结果表明:预制墙试件的破坏形态与设计一致,为正截面受压破坏;试验结束时,套筒无可见裂纹,连接的钢筋未发生滑移;预制墙试件与现浇墙试件的抗震性能基本相同,预制墙的抗震性能满足现行规范要求;预制墙试件的正截面受压承载力不小于按现浇剪力墙计算的正截面受压承载力的1.1倍,可采用现行行业标准相关公式计算预制剪力墙的正截面受压承载力;位移角1/100时,预制墙试件与现浇墙试件的墙体变形基本相同,截面竖向变形基本符合平截面假定,水平结合面和竖向结合面均无明显错动,竖向结合面无明显张开,墙体预制与后浇部分有很好的整体性.     

型钢混凝土中高剪力墙的抗震性能

在单调和低周反复荷载作用下进行4榀1/3～1/4缩尺模型的中高混凝土剪力墙的对比试验,包括1榀普通钢筋、1榀内置型钢框架和2榀内置型钢桁架.结果表明,带型钢内置框架剪力墙的耗能能力远优于纯钢筋混凝土剪力墙,斜向支撑使试件的抗震能力进一步提高;与纯钢筋混凝土相比,型钢支撑框架混凝土剪力墙的极限荷载提高约25%,极限位移提高约29%,耗能提高约36%;内置型钢框架和型钢桁架可不同程度地提高普通剪力墙的后期刚度,减小墙体的层间位移,改善墙体的破坏形态.     

斜筋配置对单排配筋低矮墙抗震性能影响试验

在低配筋量的单排配筋混凝土低矮剪力墙中配置斜向钢筋,可限制基底施工缝处水平剪切滑移和墙体斜裂缝开展,提高混凝土低矮剪力墙的抗震耗能能力.为探求带斜筋单排配筋混凝土低矮剪力墙的优化配筋设计方法,进行了5个不同配筋设计的剪力墙模型低周反复荷载试验,对比分析了各模型的破坏特征、滞回性能、承载与变形能力、刚度退化规律、耗能能力及钢筋应变发展规律.试验结果表明:对于单排配筋混凝土低矮剪力墙,斜筋可有效控制其剪切变形,使其抗震性能优于不带斜筋的剪力墙;合理配置斜筋,可明显提高混凝土低矮剪力墙的抗震耗能能力,获得性价比较高的抗震墙.