钢框架-预制混凝土抗侧力墙恢复力模型研究

为研究钢框架-预制混凝土抗侧力墙结构体系("SPW体系")的受力性能,对两榀足尺单跨单层钢框架-预制混凝土抗侧力墙试件进行水平低周反复加载试验,分析钢框架-预制混凝土抗侧力墙试件延性、破坏机理及滞回性能。试验表明:加载前期,抗侧力墙体作为结构第一道防线承担主要水平荷载,随着墙体逐步退出工作,钢框架承担主要水平荷载成为结构第二道防线。根据试件荷载-位移滞回曲线,分析得到钢框架-预制混凝土抗侧力墙试件三折线型骨架曲线计算式,通过分析试验数据,建立了"SPW体系"初始抗侧刚度计算式,提出加载刚度及卸载刚度退化规律,建立钢框架-预制混凝土抗侧力墙试件恢复力模型,可为该结构体系弹塑性分析提供依据。     

不同连接方式预制复合墙板填充墙对框架抗震性能的影响

为研究不同连接方式的预制复合墙板填充墙对钢筋混凝土(RC)框架抗震性能的影响,进行了1榀RC纯框架、1榀普通砌块填充墙RC框架及3榀连接方式不同的复合墙板填充墙RC框架的低周反复加载试验,复合墙板填充墙与框架之间的连接方式分为刚性连接、半柔性连接和柔性连接3种。通过试验分析不同连接方式的墙板填充墙对框架承载力、刚度、延性、耗能能力等的影响。试验结果表明：刚性连接复合墙板填充墙能使RC框架的抗侧刚度、水平承载力大幅提高,同时延性变差;柔性连接和半柔性连接的复合墙板填充墙RC框架的抗侧刚度、水平承载力高于砌块填充墙RC框架的,延性好于砌块填充墙RC框架;加载过程中,半柔性连接的复合墙板填充墙RC框架墙板和框架依次破坏,表现出良好的耗能能力。建议工程应用中复合墙板填充墙与框架之间采用柔性连接或半柔性连接构造方式。     

半刚性连接钢框架-非加劲钢板剪力墙结构性能研究

半刚性连接钢框架-非加劲钢板剪力墙结构弥补了传统抗弯钢框架侧向刚度不足的缺点,为采用更加经济的半刚性节点提供了可能。为研究不同梁柱连接刚度对双体系结构抗震性能的影响,完成了3个单跨两层不同梁柱连接刚度试件的水平低周往复加载试验研究,系统分析了三者的整体性能和破坏模态,拟从承载力、刚度、延性、耗能、整体性能和节点性能六个方面对双体系的节点刚度与墙体的匹配效果进行评价。结果表明:在半刚性框架内设置钢板墙能较大程度提高结构的极限承载力与侧向刚度;结构具有理想的屈服顺序,内填板在加载初期非常有效。屈服区域延伸至整个墙体时,附加荷载将基本上由边缘构件承担,试件破坏主要由内填板的屈服和框架柱的弯扭失稳控制;节点刚度退化小,且内填板的设置缓解了节点区自身的延性要求,梁柱连接形式对试件的抗侧刚度和整体强度的影响不大,降低连接刚度有利于提高试件延性和耗能能力。     

外挂墙板对框架结构内力的影响分析

运用有限元数值分析方法对外挂墙板与主体结构连接方式不同的三个两层两跨框架结构模型进行分析,分析结果表明外挂墙板对框架结构受力性能产生一定影响;外挂墙板与主体框架连接的刚度越大对框架产生的内力影响越大;除柱轴力外,加外挂墙板后同向侧移的加载形式比反向侧移的加载形式对内力的影响程度更大;外挂墙板与主体结构的不同连接形式对框...     

柔性钢框架外挂再生混凝土墙结构抗震性能试验研究

为研究柔性钢框架外挂再生混凝土墙结构的抗震性能,对2个单层单跨1∶3缩尺的柔性钢框架外挂再生混凝土墙试件及1个纯钢框架试件进行了拟静力试验。通过对有无外挂墙板及不同梁柱节点形式的对比,分析了外挂墙板及梁柱节点刚度对结构的承载力、抗侧刚度、延性及耗能能力的影响,并对结构内力及水平荷载分配进行了分析。结果表明:柔性钢框架设置外挂墙板后,结构承载力提高约19%;梁柱连接节点刚度对结构的抗震性能影响不大,两种连接形式下结构承载力仅相差6%;柔性钢框架外挂再生混凝土墙结构具有良好的延性,平均位移延性系数均大于3,建议与"中震可修"相对应的层间位移角限值取1/80~1/100;结构耗能主要由钢框架提供,设置外挂墙板后,对耗能能力的提高幅度约15%~20%;栓焊混合连接结构中钢框架内力分布均匀,梁柱节点整体性能好;平齐端板连接节点在强震下变形能力强,受压区翼缘局部翘曲;结构水平荷载主要由钢框架承担,外挂墙板承担约20%~30%。     

装配式钢框架-减震围护墙的构造与机理研究

针对装配式钢框架结构存在的带门窗洞口围护墙体系易遭受地震破坏以及围护墙的附加刚度和约束效应对结构抗震不利等问题,提出一种开设门窗洞口的减震墙体——减震围护墙。为验证装配式钢框架-减震围护墙的工作机制,采用ABAQUS软件对减震围护墙（开洞）-框架单元、普通围护墙（开洞）-框架单元和减震墙板（未开洞）-框架单元进行建模分析,对比研究不同墙体对框架附加刚度、墙板应力和洞口变形的影响。结果表明：与普通围护墙相比,减震围护墙为框架提供的附加抗侧刚度和水平承载力大大减小,解决了普通围护墙过强的约束作用和附加刚度效应对结构抗震不利问题;在大位移加载工况下,减震围护墙一方面可避免墙体破坏,另一方面可减小或避免门、窗洞口变形,起到保护门、窗部件作用,从而保证地震时逃生和震后开展应急救援工作;减震围护墙对框架的附加作用主要由减震层提供,门窗开洞对框架受力性能影响较小;设置减震围护墙可避免门洞或窗洞洞口角部发生局部破坏;装配式钢框架-减震围护墙的“墙-梁”型连接构造合理可靠,门窗开洞对连接件受力影响较小。     

钢框架-预制混凝土抗侧力墙结构抗震性能试验研究

为研究钢框架-装配式混凝土抗侧力墙结构体系(SPW体系)的抗震性能,对2榀足尺钢框架-预制钢筋混凝土抗侧力墙结构进行低周反复荷载作用下的试验,研究结构的破坏形态、滞回性能、延性及变形以及耗能性能等.试验结果表明:该结构体系为一种典型的双重抗侧力体系,加载过程呈现出明显的两阶段受力状态,抗侧力墙作为结构抗震的第一道防线,在加载前期承担主要的水平荷载,随着墙体退出工作,钢框架成为结构抗震的第二道防线;加载后期,由于抗侧力墙顶部连接发生破坏,钢框架承担所有的水平剪力和倾覆弯矩作用.     

装配式外挂墙板钢框架受力性能有限元分析

提出一种用于钢结构的外挂墙板装配方案,为研究此种装配方案的外挂墙板钢框架的抗侧力性能及抗震性能,采用ABAQUS有限元软件建立装配式外挂墙板钢框架整体模型及对比模型,分别对其进行了单向加载和低周往复加载有限元分析。结果表明:外挂墙板连接节点能够保证外挂墙板与钢框架间的连接,结构在侧向荷载作用下发生较大变形时,能够限制墙板与框架间的传力,保证墙板处于弹性状态,适应框架侧向变形,避免墙板破坏掉落;外挂墙板与连接节点组成的围护体系显著改善了钢框架的受力性能,结构的初始刚度提高了1.18倍,承载力增加了30%以上;该外挂墙板装配方案能够增强结构的抗震性能,在模拟低周往复加载时,外挂墙板钢框架模型最终破坏时总耗能与纯框架模型相比增加90%以上。     

半刚性框架-槽钢十字形约束钢板剪力墙结构抗震性能试验研究

为研究半刚性框架-槽钢十字形约束钢板剪力墙结构的抗震性能,通过一榀1∶3比例单跨3层半刚性框架-槽钢十字形约束钢板剪力墙的拟静力试验,研究半刚性框架与槽钢约束墙体的相互影响,分析结构的承载力、刚度、耗能和节点转动能力等。试验结果表明:该结构具有良好的耗能能力,半刚性框架和墙板协同工作良好,墙板的设置显著降低梁柱节点的延性要求,避免梁柱刚性连接在强震作用下的脆性破坏;槽钢构件的设置可改善钢板的受力性能,提高墙体的承载力和刚度,有效减少滞回曲线的"捏缩"现象,降低薄板墙的噪音及震颤,内填板以小区格内的局部屈曲为主,试件面内呈弯剪破坏模式。     

梁连接下钢框架内嵌墙板破坏形态研究

为研究梁连接方式下钢框架内嵌墙板结构在地震作用下的破坏形态,设计了基于不同连接件形式、连接件数量的四榀钢框架内嵌墙板结构试件和一榀空钢框架试件,进行了低周反复荷载试验并分析了各试件破坏形态。试验结果表明:裂缝主要出现在墙板连接件附近区域;梁连接方式下,节点连接方式不同对结构的抗侧力性能影响不同,节点刚度的相对大小影响其破坏形态;连接件形式不同而数量相同时,钢框架内嵌墙板试件的破坏形态类似。     

带刚性斜撑的冷弯薄壁型钢剪力墙抗侧性能试验研究

对3片足尺镁晶板覆面的带刚性斜撑的冷弯薄壁型钢剪力墙进行水平单调和低周往复加载试验,以测试该种冷弯薄壁型钢剪力墙的抗侧性能.通过试验观测了该种剪力墙的破坏过程,获得了墙体的单调荷载-位移曲线、滞回曲线及骨架曲线,并对结构的延性、耗能能力、抗剪承载力、刚度退化及破坏特征进行分析.试验结果表明:边柱屈曲后墙体的刚度迅速降低,墙板在接缝处以及边柱处逐渐与骨架分离,标志着试件发生破坏.在实际工程中,此种墙体应使用与边柱刚度相适配的抗拔件,采用整面覆板并加强接缝处及边柱上的螺钉连接.最后,将试验结果与其他文献中剪力墙的力学性能进行对比,结果表明,试验墙体在保证具有较高抗侧承载力的情况下仍具有较好的延性及耗能性能.     

带刚性斜撑的冷弯薄壁型钢剪力墙抗侧性能试验研究

对3片足尺镁晶板覆面的带刚性斜撑的冷弯薄壁型钢剪力墙进行水平单调和低周往复加载试验,以测试该种冷弯薄壁型钢剪力墙的抗侧性能.通过试验观测了该种剪力墙的破坏过程,获得了墙体的单调荷载-位移曲线、滞回曲线及骨架曲线,并对结构的延性、耗能能力、抗剪承载力、刚度退化及破坏特征进行分析.试验结果表明:边柱屈曲后墙体的刚度迅速降低,墙板在接缝处以及边柱处逐渐与骨架分离,标志着试件发生破坏.在实际工程中,此种墙体应使用与边柱刚度相适配的抗拔件,采用整面覆板并加强接缝处及边柱上的螺钉连接.最后,将试验结果与其他文献中剪力墙的力学性能进行对比,结果表明,试验墙体在保证具有较高抗侧承载力的情况下仍具有较好的延性及耗能性能.     

新型连接方式内嵌墙板钢框架拟静力试验研究

为了研究基于新型连接方式下内嵌墙板与钢框架结构的地震协同工作性能和破坏机理,对新型连接方式内嵌墙板钢框架、传统L形卡件连接内嵌墙板钢框架及纯钢框架等3种工况进行了拟静力试验,对比分析了3个试件的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线和刚度退化曲线等抗震性能指标。结果表明：内嵌墙板能够提高钢框架的极限承载力、变形能力和刚度,传统L形卡件连接墙板钢框架的抗震承载力是纯框架抗震承载力的1.34倍,新型连接方式墙板钢框架的抗震承载力是传统节点框架抗震承载力的1.42倍。当加载位移为12 mm（层间位移角为1/133）时,采用传统连接的试件中间墙板破坏较为严重且已达到混凝土极限应变,而采用新型连接的试件中间墙板未发现明显损伤,仍处于工作状态。新型连接通过连接节点处的连接件滑动耗能,延缓墙板开裂时间,减轻墙板损伤,增加了内嵌墙板钢框架大震下的耗能储备。     

夹芯墙板覆面冷弯薄壁型钢承重复合墙体受剪试验

为满足多层冷弯薄壁型钢房屋建筑的抗震及防火要求,同时兼顾施工便捷性,提出了夹心墙板覆面的新型冷弯薄壁型钢复合墙体,并完成了11片足尺模型水平加载试验。试验表明： 1） 复合墙体的受剪破坏主要由墙板周边的螺钉连接失效引起,即螺钉将墙板撕裂或螺钉剪断引起,墙板与自攻螺钉之间的连接力学性能成为影响复合墙体受剪性能的主要因素;增大墙板厚度或者采用玻镁板代替石膏板可提高复合墙体抗剪性能,而龙骨立柱的截面尺寸对复合墙体受剪性能影响不明显; 2） 同侧墙板层数的增加对复合墙体受剪承载力及刚度虽有明显提高,但未达到线性叠加程度;夹心墙板的使用有利于墙体蒙皮效应的发挥,相应的墙体受剪性能优于墙体同侧双层墙板覆面时的受剪性能; 3） 蒸压加气混凝土（ALC）板周边与自攻螺钉的连接区域在较低水平荷载作用下出现板材开裂现象,故不宜采取ALC板参与墙体受力的连接方式。研究给出了新型冷弯薄壁型钢复合墙体的受剪承载力及抗剪刚度设计指标,供工程设计参考。     

纤维混凝土可更换式墙板填充钢框架结构抗震性能试验研究

为研究纤维混凝土可更换式墙板填充钢框架结构体系的受力性能,对1榀钢框架-预制纤维混凝土抗侧力墙板结构足尺试件进行低周反复荷载作用下的试验研究,待纤维混凝土墙板破坏后更换新的墙板重新加载,测试可更换式结构构造的可靠性,研究结构的破坏机理、滞回性能、延性及变形和耗能性能等。试验结果表明:该结构体系为一种典型的双重抗侧力体系,加载过程呈现出明显的两阶段性,抗侧力墙板先于钢框架破坏,为结构体系的第1道抗震防线,钢框架为结构的第2道抗震防线;抗侧力墙板失效时结构处于可修复水平,更换墙板后结构仍保持相同的抗侧力水平。     

新型墙板内置无黏结支撑钢框架滞回性能试验研究

通过墙板内置无黏结支撑钢框架结构的拟静力试验研究,考察了墙板内置支撑的构造、支撑与钢框架的连接、梁柱节点形式与节点区加强方式等对其滞回性能的影响。试验表明,总体上,采用组合墙板和组装墙板的两种新型墙板内置支撑均具有良好的延性,墙板无破坏时支撑的轴向累积非弹性变形能力均满足要求。钢板支撑端部焊接加劲肋后再与钢框架直接焊接连接是可行的,梁柱节点刚接时加强梁端的构造使钢框架和支撑均有稳定的受力性能。梁柱铰接节点因承受面内弯矩而使角钢出现裂纹并受拉断裂。支撑和钢框架分别在层间侧移角约1/355和1/75时进入屈服。总体上,梁柱铰接和刚接的结构在破坏前骨架曲线分别呈双折线和三折线。梁柱刚接的结构中,钢梁翼缘在侧移角约1/50时出现局部屈曲,并在随后更大幅值加载下出现裂纹和受拉断裂。试件最终因局部钢构件的断裂而破坏,破坏时侧移角远大于1/50,破坏前结构的滞回性能较稳定。     

装配式混凝土框架-冷弯薄壁型钢复合墙板结构抗震性能试验研究

为研究装配式混凝土框架-冷弯薄壁型钢复合墙板(CTSC墙板)结构的抗震性能和破坏机理,对1榀装配式混凝土纯框架和2榀装配式混凝土框架-CTSC墙板结构进行了低周反复荷载试验。通过分析结构破坏模式、荷载-位移曲线、刚度退化特征、延性、耗能机理以及关键部位应变变化规律,探究了CTSC墙板内嵌式连接和外挂式连接对装配式混凝土框架抗震性能的影响。结果表明：CTSC墙板内嵌或外挂连接均安全可靠,可有效地保证地震作用下装配式混凝土框架与CTSC墙板的协同工作;与纯框架相比,采用内嵌和外挂连接形式时结构的水平承载力分别提高28.3%和15.0%,初始刚度分别提高38.4%和16.8%。基于等效拉压杆原理,提出了装配式混凝土框架内嵌CTSC墙板结构的抗侧刚度简化计算式,并验证了计算结果的准确性。     

内填再生混凝土墙的柔性钢框架结构抗震性能试验研究

将再生粗骨料轻质墙板内填至柔性钢框架结构中,通过对4榀单层单跨1∶3缩尺试件的拟静力试验,分析了结构的破坏模式、承载力、延性及耗能能力,研究了节点刚度对结构性能的影响及再生混凝土墙板作为主要抗侧力构件的可行性,并对结构的内力分配进行了分析。研究结果表明：再生混凝土墙板在增加结构承载力和刚度的同时,能缓解梁柱节点的转动变形,改善节点受力;内置墙板后,结构的承载力提高140%,初始刚度提高330%~360%,位移延性系数为2.44～3.28,层间位移角为0.02rad时,承载力退化系数仍大于0.8,表明该结构具有较高的安全储备;同时,内填取代率100%再生骨料墙板的试件比普通混凝土墙板试件屈服荷载提高22%,而峰值荷载基本一致,表明墙板与柔性钢框架组合后结构的整体性能退化较小,可以作为主要抗侧力构件使用;结构中内填墙板承担的水平剪力较多时,钢框架承担的倾覆弯矩较少。     

装配式拼装型减震墙板框架单元性能试验研究

为研究装配式拼装型减震墙板框架的减震机理与性能,设计4榀单层单跨装配式减震墙板框架、普通墙板框架和空框架模型试件,通过低周反复加载试验对比研究其破坏特征、滞回曲线、刚度退化和耗能能力等。试验结果表明：装配式拼装型减震墙板框架滞回曲线饱满、耗能能力强;拼装型减震墙板所提供的附加抗侧刚度和水平承载力有限,释放对装配式框架的过强约束作用,从而减轻或避免普通填充墙板附加刚度效应所带来的结构抗震不利影响;无论拼装与否,减震墙板通过合理构造与设计均可减小或避免大位移加载工况下墙板自身的破坏;拼装型减震墙板应注意墙板施工精度控制,否则会影响其减震性能,导致不必要的墙板破坏。     

半刚接钢框架-十字加劲钢板剪力墙结构滞回性能研究

对一榀单跨两层半刚接框架-十字加劲钢板剪力墙结构进行水平反复荷载作用下的抗震试验研究,系统分析结构破坏模式和耗能机理,研究节点刚度与加劲墙体的相互影响效果,得到了承载力,延性,刚度和耗能能力等指标。试验结果表明:该种结构具有良好的延性和耗能性能,安全储备高;节点刚度退化小,内填钢板的设置缓解了节点区自身的延性要求,半钢框架和墙板协同工作良好;加劲肋的设置改善了钢板的实际受力,提高墙体的承载力及刚度,减轻了滞回曲线的捏缩现象,减小钢板噪音及震颤。结构破坏模式为加劲肋屈曲,内填钢板以小区格局部屈曲为主,伴随相关屈曲;框架柱脚及梁柱半刚性连接部位形成塑性铰;试件面内呈弯曲破坏模式,研究为该种结构体系的工程应用和理论分析提供依据。