可更换加劲肋角钢自复位柱脚抗震性能试验研究

为了解决震后受损柱脚残余变形大、可恢复性能差的问题，提出了一种采用可更换加劲肋角钢的自复位柱脚，该柱脚由钢柱、钢连接件、腹板摩擦装置、可更换加劲肋角钢和无黏结钢绞线拼装而成，并由钢绞线提供复位力，通过腹板摩擦装置与加劲肋角钢塑性变形进行耗能。完成了6组共10个自复位柱脚的低周反复加载拟静力试验，对破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、耗能、承载力与刚度退化以及残余变形与自复位能力的研究，并结合实测应变结果分析轴压比、可更换加劲肋角钢厚度、震后是否更换受损加劲肋角钢对柱脚抗震性能的影响。研究结果表明：该种柱脚的抗震性能优异，且在较大轴压比下表现出更高的承载力和耗能能力，但较大的竖向荷载会加剧残余变形与预应力的损失，导致柱脚的复位能力变差；增加可更换加劲肋角钢的厚度可增加柱脚的初期刚度和承载力；柱脚在震后不更换受损加劲肋角钢的情况下仍具有良好的承载力，可抵抗较大等级的余震作用；柱脚在震后更换受损加劲肋角钢的情况下，整体抗震性能基本可恢复至震前水平。该可更换加劲肋角钢的自复位柱脚经合理设计与控制，可以很好地实现“小震弹性，中震复位，大震更换”设计目标，为抗震设计提供参考。     

震损可更换组合柱抗震性能试验研究

为适应现代建筑工业化和震后结构性能快速恢复的需要，提出了一种适用于钢筋混凝土（RC）装配结构的震损可更换组合柱。进行了8个足尺可更换组合柱试件的低周往复荷载试验，研究了可替换构造和轴压比等因素对试件抗震性能的影响。研究表明：按照“强柱弱消能件”原则设计的所有试件，塑性变形均集中于可更换消能部件上，在经历了3次1/50位移角幅值作用后，仍可实现试件的损伤部件原位替换；最大位移角不超过1/50时，替换前后试件的抗震性能无明显差异，说明两种可替换构造均可实现试件的震损后性能恢复；所有试件均具有良好的延性和滞回耗能性能。采用加强型消能件构造的试件耗能性能最好；试件设计轴压比从0.3提高到0.5，其承载力和耗能能力均有显著提高，同时延性没有明显降低；核心方钢管锚固于地梁的可替换构造B与核心方钢管未锚固于地梁的构造A相比具有更高的承载能力，同时损伤部件的替换也更容易实现，但对连接螺栓的强度要求也更高。     

震后可恢复功能摇摆柱抗震性能试验研究

为实现地震后结构性能快速恢复,针对设置开缝钢板阻尼器的震后可恢复功能摇摆(ERR)柱技术,采用增加螺栓数量以减小连接板与钢板阻尼器端部局部滑移的方法对该技术予以改进.为进一步研究改进后ERR柱的受力特性及性能可恢复性,完成了 8个足尺试件的低周往复加载试验,主要研究轴压比、钢板阻尼板厚度和阻尼器数量等对试件抗震性能的影...     

附加抗侧耗能装置的可恢复功能装配式柱脚节点抗震性能试验研究

基于塑性损伤控制、耗能元件可更换以及抗侧刚度分离等设计理念,提出了一种附加抗侧耗能装置的可恢复功能装配式柱脚节点,由底部铰接方钢管柱与抗侧耗能装置通过高强螺栓群拼装而成。为考察柱脚节点的抗震性能、震后修复性能以及低周疲劳性能,对3个边柱柱脚节点和1个中柱柱脚节点进行拟静力试验研究,获得了滞回曲线、骨架曲线、应力变化曲线、延性及耗能能力等性能指标。研究结果表明：柱脚节点具备良好的承载能力、耗能能力、抗震性能及震后修复性能,可以将结构的塑性损伤集中于抗侧耗能装置处,震后只需更换柱脚的抗侧耗能装置及高强螺栓即可恢复节点的使用功能;修复后的柱脚节点具备与原节点相似的力学性能,为多次修复提供了可能性;同时,柱脚节点经过30次循环低周疲劳加载后性能稳定,附加抗侧耗能装置可以作为位移相关型阻尼器使用;中柱柱脚节点的抗震性能相较边柱柱脚节点更佳,但应保证方钢管柱节点域处的焊缝质量。     

可更换耗能连接组件的装配式混凝土柱脚抗震性能试验研究

为使装配式混凝土结构在强震作用下达到损伤集中的效果,增强装配式混凝土结构的震后可修复性,提出一种可更换耗能连接组件(REDC)的装配式混凝土柱脚。设计并制作了1个足尺REDC装配式混凝土柱脚,通过改变柱设计轴压比、REDC核心耗能钢板厚度等参数,开展了4个工况下的拟静力试验。研究结果表明：加载过程中柱脚始终表现出稳定的滞回特性和较高的延性,低轴压比(n=0.3)下呈饱满的梭形滞回环,高轴压比(n=0.8)下滞回环有一定捏缩;除高轴压比下柱底钢套筒局部区域竖向压应变接近屈服应变外,柱脚始终保持完好,塑性变形集中于REDC核心耗能钢板内;混凝土柱身处于微损伤状态,表现为柱脚卸载至初始位置后可闭合的水平向弯曲裂缝;核心耗能钢板断裂前,在5%水平位移角下经历了至少25次加载循环,表现出良好的低周疲劳性能;核心耗能钢板的失效模式为疲劳断裂,断裂位置均位于屈服段中部或屈服段与过渡段交界处。REDC核心耗能钢板的实测变形量与理论计算结果基本一致,验证了理论分析的准确性,可用于该种装配式混凝土柱脚设计。     

外张拉式自复位方钢管混凝土柱脚抗震性能试验研究

外张拉式自复位方钢管混凝土柱脚是一种便于钢绞线张拉和耗能部件更换的自复位柱脚节点。根据钢绞线与防屈曲钢板(BRS板)布置方式的不同,将自复位柱脚分为Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型,以适应平面和空间复位模式。通过3个3/4比例的Ⅰ型自复位柱脚的低周往复荷载试验,研究初始预应力、轴压比对柱脚承载能力、自复位性能和抗震性能等的影响。结果表明:在竖向荷载和水平往复荷载的共同作用下,外张拉式自复位方钢管混凝土柱脚的滞回曲线为典型的"双旗帜"形,该柱脚具有良好的自复位能力和耗能能力;加载至4%侧移角时,柱和钢绞线仍保持弹性,仅BRS板进入塑性状态,因此通过更换BRS板可以实现震后的快速修复;增大轴压比和钢绞线初始预应力,可有效提高柱脚的承载力,增大自复位能力,变形能力和耗能能力减小。所提出的自复位柱脚弯矩计算式,计算结果与试验结果吻合较好。     

新型全装配式钢骨混凝土组合柱抗震性能研究北大核心CSCD

为研究新型全装配式钢骨混凝土组合柱的抗震性能,采用ABAQUS软件对新型装配式组合柱进行了数值分析,基于试验研究结果,验证了有限元分析的可靠性。通过建立6个不同参数变量的有限元模型,研究了连接模块核心方钢管板厚与轴压比对其抗震性能的影响规律。结果表明:各试件的破坏模式主要集中在连接模块和柱脚处,并形成塑性铰,位移延性系数均值为2.98,极限位移角均值为1/17,表现出良好的变形能力;随着轴压比的增大,模型的水平承载力、刚度及同级加载位移角下的耗能能力均明显提高,但延性降低;方钢管板厚的差异对模型的抗震性能影响较小。虽然新型全装配式钢骨混凝土组合柱的抗震性能因模型设计参数的不同而有所差异,但总体上表现出良好的抗震性能。     

新型卷边钢板组合截面PEC柱(弱轴)滞回性能足尺试验研究

基于薄壁钢板组合截面PEC柱的研究成果,为更好满足受压构件双向等刚度原则和进一步改善薄壁钢板组合截面PEC柱的力学性能,提出采用翼缘卷边和设置外拉结板条的新型卷边钢板组合截面PEC柱。对变化拉结板条间距的3个卷边钢板组合截面PEC柱(弱轴)足尺试件在恒定轴压下进行水平循环荷载的滞回性能试验。观察记录了各试件加载过程中钢板组合截面翼缘局部屈曲和混凝土裂缝开展与压溃现象,得到试件的荷载-位移滞回曲线。根据试验结果分析试件的承载力、抗侧刚度、构件抗震延性与耗能、变形规律和破坏模式等力学性能。结果表明:试验卷边PEC柱试件充分发挥了薄板局部屈曲后性能,具有良好的变形能力与耗散地震能的双重功效;构件的破坏模式为柱脚部位卷边钢板组合截面翼缘局部屈曲区域不断增加,柱脚混凝土压溃面积加大和拉结板条屈服。研究进一步丰富了PEC柱研究成果,为PEC组合柱设计规范的制订和工程应用提供了理论依据。     

Experimental study on seismic behavior of precast concrete column base with replaceable energy dissipation connectors

为使装配式混凝土结构在强震作用下达到损伤集中的效果，增强装配式混凝土结构的震后可修复性，提出一种可更换耗能连接组件(REDC)的装配式混凝土柱脚。设计并制作了1个足尺REDC装配式混凝土柱脚，通过改变柱设计轴压比、REDC核心耗能钢板厚度等参数，开展了4个工况下的拟静力试验。研究结果表明：加载过程中柱脚始终表现出稳定的滞回特性和较高的延性，低轴压比(n=0.3)下呈饱满的梭形滞回环，高轴压比(n=0.8)下滞回环有一定捏缩；除高轴压比下柱底钢套筒局部区域竖向压应变接近屈服应变外，柱脚始终保持完好，塑性变形集中于REDC核心耗能钢板内；混凝土柱身处于微损伤状态，表现为柱脚卸载至初始位置后可闭合的水平向弯曲裂缝；核心耗能钢板断裂前，在5%水平位移角下经历了至少25次加载循环，表现出良好的低周疲劳性能；核心耗能钢板的失效模式为疲劳断裂，断裂位置均位于屈服段中部或屈服段与过渡段交界处。REDC核心耗能钢板的实测变形量与理论计算结果基本一致，验证了理论分析的准确性，可用于该种装配式混凝土柱脚设计。     

基于UHPC壳的装配式混凝土梁柱连接抗震性能研究

为提高装配式混凝土框架梁柱连接的抗震性能、减小施工难度、便于震后修复,提出一种基于UHPC壳的装配式混凝土梁柱连接。为研究该连接的抗震性能和预制UHPC壳长度带来的影响,开展2个足尺预制试件的低周反复荷载试验,与现浇对比试件进行对比,详细考察试件破坏模式,分析滞回曲线、骨架曲线、强度和延性、强度退化和刚度退化规律、耗能能力、塑性铰长度等。研究表明,基于UHPC壳的装配式混凝土梁柱连接试件抗震性能良好;预制UHPC壳的设置,减缓了梁端下部混凝土的损伤,有利于震后修复,梁端上部叠合层混凝土破坏程度相对于现浇试件略为严重;较长的预制UHPC壳更加有利于降低预制试件的混凝土损伤,提高试件的极限变形能力和延性。论文为该类新型节点抗震性能研究提供了宝贵的试验数据。     

螺旋筋约束增强空腹式型钢混凝土柱滞回性能试验研究

为了研究螺旋筋约束增强空腹式型钢混凝土柱的滞回性能,以轴压比、配箍率、配钢形式以及截面形式为变化参数,设计10个试件（其中空腹式型钢混凝土柱对比试件1个,复合螺旋箍筋混凝土柱对比试件1个）进行低周反复加载试验。观察试件的破坏形态,获取各试件的滞回曲线和骨架曲线。分析试件的极限承载力、层间位移角、延性、耗能、强度衰减和刚度退化等抗震性能指标,以及各变化参数对其抗震性能的影响。结果表明：螺旋筋约束增强空腹式型钢混凝土柱主要表现为弯曲破坏和黏结破坏;相比空腹式型钢混凝土柱和复合螺旋箍筋混凝土柱,螺旋筋约束增强空腹式型钢混凝土柱的滞回曲线更为饱满,承载力、延性和耗能均有提高;随着轴压比的增大,其承载力、刚度和耗能能力提高,但延性和变形能力降低,强度衰减和刚度退化现象更为严重;随着螺旋箍筋配箍率的增大,承载力、刚度、延性、耗能能力和变形能力逐渐提高;相同总含钢量下,增大螺旋筋配箍率比增大型钢间接配钢率对其延性和耗能能力的提高更显著,对其承载力则相反;三种截面形式中,Ⅲ类截面试件表现出最优的抗震性能。     

高强混凝土多重复合芯柱抗震性能试验研究

以某地铁站房工程为背景,设计并制作了8个高强混凝土多重复合芯柱试件,选取轴压比、箍筋形式、配箍率为变量,进行低周反复荷载试验研究,分析其破坏过程及形态,系统研究该类多重复合芯柱的滞回性能、骨架曲线、变形能力、刚度退化和耗能能力,应用Park-Ang损伤模型对该类新型混凝土柱的损伤演化规律进行分析,基于性能化设计理念给出高强混凝土多重复合芯柱的损伤指数与破坏程度的对应关系。研究结果表明：高强混凝土多重复合芯柱发生弯剪破坏和剪切破坏;随轴压比增大,峰值荷载增大,但变形性能和延性降低,承载力衰减和刚度退化加快,耗能能力明显减弱;随配箍率增大,芯柱试件滞回环面积增大,延性提高,承载力衰减和刚度退化减缓,耗能能力显著增强;配箍形式对芯柱试件耗能能力影响较大,其中试件C-SC-100和C-DC-100的滞回性能、变形性能、耗能能力明显改善,表明外螺旋内圆和内外双圆箍筋的配箍方式增强了核心区混凝土的约束,从而提高该类芯柱的抗震性能;层间位移角1/50时,各试件损伤指数D为0.17～0.35,均未发生严重破坏,表明该类多重复合芯柱抗震性能较好,复合芯柱最终破坏时的层间位移角为1/29～1/21,且损伤指数均大于1。     

部分预制装配型钢混凝土柱抗震性能试验研究

为充分发挥型钢混凝土结构受力性能及预制装配结构施工性能方面的优势，提出了部分预制装配型钢混凝土实心柱(PPSRC柱)和空心柱(HPSRC柱)，结合2个系列10个柱试件的拟静力试验，对两种柱的抗震性能进行了研究。通过对试件的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、耗能能力及变形能力、承载力及刚度退化的研究，并结合各试件的实测应变结果，对柱截面形式、轴压力、配箍率和现浇混凝土强度对PPSRC柱和HPSRC柱抗震性能的影响进行了分析。研究结果表明：PPSRC柱试件的最终破坏形态分为弯曲破坏与弯剪破坏，HPSRC柱试件均发生弯剪破坏，所提出的高强高性能预制混凝土外壳能够很好地与型钢及现浇混凝土协同工作，主要受力方向型钢与外部混凝土之间未发现明显的黏结裂缝；由于内部混凝土的存在，PPSRC柱相比于HPSRC柱拥有更好的耗能及变形能力；轴压力较低、配箍率较大的试件表现出更好的耗能能力及变形能力。通过对两种柱试件的受弯承载力分析可知，中低轴压比的PPSRC柱与HPSRC柱拥有相近的受弯承载力，在同一结构中HPSRC柱可与PPSRC柱沿竖向混合使用，以有效避免柱变截面处的刚度及承载力突变带来的影响。     

壁式钢管混凝土柱抗震性能试验研究

通过3个截面高宽比为3.0的壁式钢管混凝土柱足尺试件在高轴压比下的低周反复加载试验和有限元分析,研究壁式钢管混凝土柱的破坏模式、滞回行为、承载能力、变形性能和能量耗散能力。结果表明：试件的破坏模式为压弯破坏,破坏区域钢板受压鼓曲、钢管纵向焊缝涨裂、混凝土压溃;试件滞回曲线稳定饱满,无明显捏拢现象;纵向隔板能够约束钢管壁板平面外变形,提高钢板局部屈曲强度;试件破坏时位移延性系数大于3.0,等效黏滞阻尼系数大于0.4,减小钢管壁板宽厚比可有效增加试件耗能能力。设计轴压比为0.54～0.69时,壁式钢管混凝土柱屈服位移角大于0.005rad,极限位移角大于0.02rad,具有良好的变形性能和耗能能力。建立的精细有限元模型可准确预测壁式钢管混凝土柱在恒定轴力和反复水平力下的滞回行为。有限元分析表明,轴压比对壁式钢管混凝土柱的极限位移影响显著,提高含钢率可有效增加其承载力和变形性能。     

设置带削弱段连接板的钢柱脚抗震性能有限元研究

在非线性分析平台OpenSEEs上,根据设置带削弱段连接板的钢柱脚构造形式及受力特征,以模拟关键部件的力学特征为主,建立可反映柱脚节点在弯矩与轴向力耦合作用下受力性能的简化模型,并通过试验数据验证简化模型的有效性。在此基础上,以连接板削弱段的宽厚比和横截面面积,以及轴压比为参数,建立了9个有限元模型,研究柱脚节点的抗震性能和滞回特征。结果表明：柱脚节点的受弯承载力与连接板削弱段宽厚比无关;当连接板削弱段横截面面积扩大至原来的4倍时,受弯承载力提高至原来的2.3倍;当轴压比由0.2(轴压)变为-0.2(轴拉)时,受弯承载力降低了66.9%。柱脚节点的耗能能力受轴压比的影响较小;当连接板削弱段宽厚比减小为原来的一半时,耗能能力提高了23.5%;当连接板削弱段横截面面积增加为原来的4倍时,耗能能力提高至原来的4.2倍;柱脚节点的自复位能力与连接板削弱段宽厚比无关,与连接板削弱段横截面面积成反比,而与轴压比成正比。综上可知,在恒定的轴压比下,可通过减小连接板削弱段的宽厚比来提高柱脚节点的耗能能力,通过调整连接板削弱段的横截面面积平衡柱脚节点的耗能能力与自复位能力。     

HRB600级钢筋高强混凝土柱抗震性能试验研究

为研究HRB600级钢筋高强混凝土柱的抗震性能,进行9根截面尺寸为600mm×600mm的高强混凝土柱在工程实际轴压比条件下的低周反复荷载试验,主要设计变化参数为钢筋等级、箍筋间距、混凝土强度和轴压比。对比分析各试件的破坏形态、滞回性能、承载力、延性、刚度退化和耗能能力,基于试验建立HRB600级钢筋高强混凝土柱的恢复力模型。结果表明：各试件的破坏形态相似,均为延性弯曲破坏,柱底出现塑性铰,纵筋屈曲,混凝土保护层脱落;HRB600级钢筋高强混凝土柱不仅具有较好的滞回性能以及变形与耗能能力,且震后可恢复性能相对较好;高强混凝土柱设计中,HRB600级钢筋与C80混凝土匹配应用效果较优;合理配置箍筋,可使HRB600级钢筋高强混凝土柱在高轴压比条件下的延性系数大于4.0;文章基于足尺构件试验建立的恢复力模型,以期可为相关工程结构抗震弹塑性分析提供参考。     

带肋薄壁复式钢管混凝土柱的抗震性能研究

带肋薄壁复式钢管混凝土柱具有较好的耐火性能和经济性,同时钢管混凝土构件多用于地震频发区域,因此有必要研究其抗震性能。以轴压比和内管外径为主要参数,进行了6根带肋薄壁复式钢管混凝土压弯柱的低周反复加载试验。试验结果表明:该类组合柱的滞回曲线饱满,具有良好的抗震性能,其承载能力和耗能能力明显高于带肋薄壁钢管混凝土对比柱;该类柱均为面内压弯破坏;随着轴压比的增大,试件的延性、累积耗能随之减小,后期刚度退化加剧;随着内管外径的增大,试件的承载力、延性和耗能能力提高,但内管外径对刚度退化的影响较小。建立了带肋薄壁复式钢管混凝土柱的有限元模型,并利用试验结果检验了模型的准确性。基于该模型开展参数分析,结果表明钢管屈服强度、外部混凝土强度、轴压比、径宽比、径厚比和长细比等参数对该类构件的承载力影响较显著。最后基于参数分析,建议了荷载-挠度恢复力模型。     

钢板笼混凝土短柱抗震性能试验研究

地震作用下的建筑物或构筑物的混凝土短柱易发生脆性破坏,引起结构的严重破坏甚至倒塌;钢板笼混凝土(PCS)是混凝土结构体系的一个重要补充,研究PCS短柱的抗震性能对PCS结构体系的科学研究和工程运用具有重要的参考意义.通过对7个PCS短柱以及1个RC短柱对比件进行低周反复荷载试验,研究板厚、轴压比和横向钢板条间距对试件的...     

Analysis on axial compressive performance of embedded circular steel tube totally-recycle concrete composite columns

为研究全再生混凝土柱内配钢管后的轴压力学性能,设计5个内置钢管全再生混凝土组合柱试件和3个对比试件进行试验,分析体积配箍率和钢管面积比对试件承载力、延性和损伤性能的影响规律以及内配钢管后的组合效应。研究表明：钢管混凝土柱达到峰值荷载时刻滞后于中空钢筋混凝土柱,即在管外混凝土达到极限状态后,核心钢管混凝土逐渐发挥作用;随着体积配箍率的增加,组合柱的承载力和延性整体呈增长趋势,累积损伤增长变慢;提高钢管面积比,组合柱承载力降低,延性增强,提前进入损伤状态,但后期损伤发展缓慢;CECS 188:2005的计算结果与试验结果吻合良好,该规程可用于内置钢管全再生混凝土组合柱轴压承载力设计。