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。     

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。     

混凝土框架梁板结构温度及收缩作用下的基本约束模型

在混凝土结构温度及收缩作用计算中，结构的约束模型是关键．文章根据位移法推导了单层单跨框架、单层两跨框架、两层单跨框架以及根据变形协调条件推导了单块梁板等基本框架梁板结构的约束模型，并据此提出降低这种结构约束的措施：增加梁截面配筋，加大底层柱层高，采用分体柱，减小梁与板的截面面积比．     

内嵌墙板-钢框架抗地表变形试验研究

本文以开放式空腹钢框架、封闭式空腹钢框架及内嵌墙板钢框架三类框架为研究对象,通过物理试验考察框架在水平拉伸地表变形和不均匀沉降作用下结构响应的变化规律。通过对三类框架局部响应和全局响应变化规律的对比研究,分析了水平构件（底梁）和内嵌墙板对框架整体抗地表变形性能的影响规律和机理。分析结果表明,地表变形作用下,底梁与框架的协同工作主要在于底梁为框架提供轴向拉压刚度,而内嵌墙板与框架的协同工作主要在于墙板为框架提供抗侧刚度。由于协同工作机理不同,两种构件在不同的地表变形下对框架响应的影响程度不同,因此在不同地表变形区可通过布置不同的构件改善框架的抗地表变形性能。     

新型阻尼填充墙的构造原理与减震性能研究

阐明新型阻尼填充墙的构造和原理;对阻尼填充墙的基本构成单元、单层单跨的框架阻尼填充墙、框架阻尼填充墙整体结构的减震性能进行综合分析,研究结果表明,阻尼填充墙通过框架柱带动砌体单元往复剪切阻尼层滞回耗能,其耗能性能稳定,耗能效果好;阻尼填充墙能为结构提供一定的抗侧力和抗侧刚度,但其对结构的刚度效应和约束效应较普通填充墙大为削弱,避免造成柱受剪破坏、结构延性及侧向变形能力变差等不利影响;在结构中设置阻尼填充墙,结构周期折减的幅度远小于设置普通填充墙的情况,而且阻尼填充墙耗散输入结构的部分地震能量,减小结构构件的非线性耗能,减轻结构在地震中的破坏,具有良好的减震效果,且墙体自身不破坏.     

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.     

蜂窝式梁-柱钢框架结构抗震性能分析

目的 研究蜂窝式梁-柱钢框架结构的抗震性能,为此类框架结构的抗震设计提供参考.方法 应用有限元法,依据现行规范和规程设计一榀单层单跨(框架I)、一榀两层单跨(框架Ⅱ)蜂窝式梁-柱钢框架结构进行抗震性能分析.分析和研究了节点域剪切变形、P一△效应对框架层间位移的影响.结果 得到蜂窝式梁-柱钢框架结构在恒定竖向荷载和低周反复荷载作用下的受力机理和破坏机制,评价了其耗能能力和延性性能.框架I的耗能能力略好于框架Ⅱ,两个框架的位移延性系数均小于4.0,表明延性均较差.对于蜂窝式梁-柱钢框架结构,在各阶段由节点板域剪切变形所产生的层间位移占框架总位移的比例均在50%以上.结论 蜂窝框架耗能能力较好,但延性相对较差,抗震性能较差.提出了改善框架延性性能的具体方法,从而优化其抗震性能.节点域剪切变形、P-△效应对框架层间位移的影响较大.     

钢框架-砌体填充墙结构三支杆模型有限元分析

分析钢框架结构体系1∶2双层单跨钢框架-填充墙模型的抗震试验结果,对比该试件实体建模的有限元分析结果,提出可用于模拟钢框架和填充墙共同抗侧力机制的框架-墙体三支杆简化力学模型,并按照该受力模型进行有限元建模和水平荷载作用下的结构位移、刚度及内力分析.计算结果表明,与钢框架-填充墙原始模型实体建模的计算结果相比,钢框架-填充墙三支杆模型计算结果与试验结果更加吻合,验证了这一简化计算方法的合理性和实用性.     

钢框架变形分析—考虑节点板域剪切变形影响

应用钢框架节点板域剪切变形的线性模型计算框架的水平位移，据节点板域和梁、柱的刚度矩阵理论分析和实验结果，编制了考虑节点板域剪切变形的框架分析程序，应用此程序计算了单跨３层钢框架结构，与文献９结果进行了对比分析。     

不同跨受火时两层两跨钢框架火灾行为试验

为对不同跨受火时的两榀两层两跨钢框架足尺结构进行试验研究.受火工况有一层两跨梁柱同时受火,节点被保护不受火和一层两跨梁单独受火,节点被保护不受火两种形式.分析宏观试验现象、温度场以及变形情况,得出钢框架各个构件的温度场分布和变形规律,并在此基础上对钢框架的整体变形全过程进行全面分析,考虑了内力重分布的影响.结果表明:钢框架各构件在火灾作用下的破坏特征与单个构件在火灾行为下的破坏特征有所不同;框架柱的变形对不同跨的组合梁挠度变化有着不同的影响,有些影响是有利的,而有些影响却是负面的;内力重分布和造成内力重分布的各种因素所起的作用时时刻刻发生着变化,当两种不同的因素交替起主导作用时,便发生位移拐点现象.     

半刚性节点钢框架-十字加劲钢板剪力墙结构的数值分析

为了研究半刚性节点钢框架-加劲钢板剪力墙结构体系的抗震性能和传力机理,模拟实际框剪结构的底部两层,对一榀单跨两层1/3缩尺半刚性节点钢框架-十字加劲钢板剪力墙结构进行了抗震拟静力试验研究,在试验模型的基础上,建立了非线性有限元模型,并验证了模型的有效性.考虑影响结构抗震性能的4个主要因素:节点刚度、剪力墙厚度、框架柱的刚度、肋板刚度比,进行了4个系列16个有限元模型的变参数分析.结果表明:降低节点刚度有利于提高结构的延性和耗能能力;增加柱的刚度和肋板厚度可提高结构的初始刚度、承载力和延性性能;增加内填墙板的厚度,将降低试件的延性性能;内填墙板在加载初期非常有效,承担70%～85%的水平剪力,研究为该种结构体系的工程应用和理论分析提供依据.     

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。     

短端板节点钢框架内填RC墙结构循环荷载试验研究

通过1榀两层单跨1∶3比例短端板连接的钢框架内填RC墙结构(简称PSRCW)循环荷载试验研究,介绍了PSRCW结构的破坏形态和破坏过程,分析了结构的滞回性能、刚度退化、延性、耗能、节点转动能力等.试验结果表明:PSRCW结构承载力高,抗侧刚度大,但耗能、变形和延性性能一般.在整个试验过程中,试件刚度退化均匀缓慢.试件中与钢梁相连的抗剪栓钉疲劳断裂后,内填墙转为主对角斜压传力.峰值荷载过后,承载力衰减较快,但仍具备较高的残余承载力,可作为第二道抗震防线.短端板节点具有良好的转动能力和抗拉能力,可避免半刚性节点的受拉破坏.     

新型轻钢龙骨组合墙柱体系的轴压屈曲荷载

冷弯薄壁型钢小桁架体系是一种新型的轻钢龙骨结构体系,构成承重骨架的基本单元——冷弯薄壁型钢小桁架,由冷弯薄壁方(矩形)钢管通过标准的V型连接件和自钻螺钉连接形成。这种体系的竖向承重构件为冷弯薄壁型钢小桁架墙柱和覆盖在墙柱两侧的墙板构成的组合墙柱体系。考虑墙板对墙柱的蒙皮支撑效应,建立了双侧有相同墙板材料的墙柱体系在轴向荷载作用下的总势能方程,采用里兹法导出了墙柱体系在2种屈曲模式下的轴压弹性屈曲荷载。采用有限元软件对于墙体进行了屈曲分析,得到的屈曲模式和屈曲荷载与计算结果比较吻合。给出的公式可用于双侧有相同墙板材料的墙柱体系的轴压弹性屈曲荷载计算。     

半刚接钢框架内填RC墙结构抗剪连接件受力性能分析

结合3榀1/3缩尺、2层、单跨半刚接钢框架内填钢筋混凝土剪力墙结构(partially-restrained steel framewith reinforced concrete infill walls,PSRCW)在低周反复荷载作用下的试验研究,对PSRCW试件中3种不同形式的抗剪连接件的滞回性能、变形特征及破坏模式进行了分析.结果表明:滞回曲线呈反S型,具有明显的滑移特征.3种抗剪连接件最终破坏模式均为根部混凝土的压碎破坏.槽钢连接件界面滑移最小,刚度最大;抗剪栓钉界面滑移最大,刚度最小;U型弯筋居中.PSRCW结构中抗剪连接件呈拉剪复合受力,角部连接件尤为明显.根据PSRCW结构中抗剪连接件的受力特征提出了连接件的设计方法.     

型钢混凝土梁式转换节点抗震性能研究

通过对连续型钢混凝土梁式转换层结构模型的两种加载方式下的拟静力试验,对比分析了型钢混凝土转换节点与柱不带轴压力型钢混凝土框架节点的抗震特性,得到了不同于普通框架节点的转换节点的破坏机制、耗能能力、强度退化等.分析得出节点型钢腹板的剪应力方程,利用试验数据可求得腹板上测点的应力值.为了与试验结果相互验证,建立有限元模型,进一步对比分析证明了转换节点在地震力下的受力特性符合节点斜压杆机理.     

考虑填充墙对钢框架结构体系影响的静力非线性分析

目的 研究框架抗震分析中,填充墙对框架结构的影响,为框架结构抗震设计提供参考依据.方法 利用pushover分析方法 对钢框架结构进行分析.结果 预测了结构在横向作用力下的行为;了解了塑性铰出现的先后顺序、塑性铰的分布、结构的薄弱环节、结构的破坏模式;考虑协同作用下.填充墙框架的抗侧能力提高7%～8%.结论 填充墙-框架结构体系的侧移刚度比纯框架有不同程度地提高,在工程设计中应充分考虑这种影响,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.     

填充墙对空间框架非线性地震反应特征的影响

填充墙对钢筋混凝土框架结构的震害有明显影响,已有研究侧重于分析填充墙竖向不规则布置对结构的不利影响。在规则、对称钢筋混凝土典型空间框架的基础上,设计了8种包括平面、竖向不规则在内的填充墙布置方式。在OpenSees平台上,采用基于柔度法的纤维模型模拟柱的双偏压非线性特征,采用等效对角斜支撑压杆模拟填充墙,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,布置方式合理的填充墙可以有效减小空间框架的地震反应;填充墙沿竖向不规则布置将明显加大框架的地震反应,并容易在填充墙减少或取消的楼层形成"层侧移"反应特征;各楼层具有相同的填充墙平面不规则布置方式,能在一定程度上减小框架的地震反应,但会引起塑性变形在未布置填充墙的局部平面位置集中;填充墙平面、竖向布置均不规则,仍将导致塑性变形集在局部楼层集中,由填充墙竖向不规则所导致的塑性变形集中效应会明显超过平面不规则布置对框架非线性地震反应的不利影响。