摩擦部分自复位连接组合框架层间抗震修复性试验研究

为研究摩擦部分自复位连接组合框架中间层的抗震修复性,设计1榀1∶2缩尺比例PEC柱-钢梁摩擦部分自复位组合框架中间层子结构试件进行修复前后的两次抗震试验。根据试验现象和实测数据,对试件滞回性能、水平抗侧刚度退化规律、自复位功效、耗能能力等抗震性能进行了对比分析。分析结果显示：摩擦部分自复位连接可通过摩擦T形件螺栓长圆孔合理设置以实现“设计地震水平下发挥自复位连接性能和大震设计水平转化为承压型”传力模式,进而发挥主体构件材料耗能自复位性能设计理念;摩擦耗能T形件对穿螺栓和预拉杆将梁端受拉侧拉力转为对节点区混凝土的压力,实现了节点区混凝土压力带传力,且节点区加强盖板设置使得节点区混凝土处于三向受压状态,提高了混凝土强度,更好满足了“强节点”的抗震要求;在设计地震水平下,修复前后试件层间残余侧移最大值分别为0.11%和0.13%,满足了自复位结构侧移限值0.3%要求,基本实现完全复位,而在罕遇地震水平下,修复前后试件承载力均呈增长趋势,且其层间残余侧移最大值分别为0.42%和0.44%,仍小于小震层间侧移限值0.5%,试件仍具有良好的自复位功效;摩擦部分自复位连接仅通过简单修复,即可实现受力发展进程、刚度退化规律、自复位功效和损伤耗能演化机理的基本恢复,具有良好的抗震可修复性。     

新型卷边PEC柱-钢梁摩擦耗能T形件连接组合框架抗震性能数值模拟

针对1榀两层单跨新型卷边PEC柱-钢梁摩擦耗能T形件连接组合框架子结构试验试件,采用有限元商业软件ABAQUS对其在拟静力荷载下的抗震性能进行数值模拟。基于模拟结果,分析试件结构滞回特征、水平抗侧刚度、节点连接力学性能、耗能机理、层间传力模式和破坏机构等抗震性能。结果显示:试件具有较高的承载能力和较大的水平抗侧刚度,且上下层初水平抗侧刚度差异随着加载的进行而逐渐趋向一致;试件主要通过摩擦、PEC柱脚混凝土压溃与钢构架屈服和T形件端部截面屈服耗能,且各层耗能较为均匀,试件结构较好实现了"小震利用摩擦耗能、中大震通过结构主体构件屈服耗能"的性态设计目标;试件层间水平剪力由PEC柱平均承担,且侧移表现为剪切型变形模式;试件结构破坏机构为摩擦耗能T形件端部梁截面和PEC柱脚处形成塑性铰的塑性破坏机构,试件结构具有良好的抗震延性。     

新型PEC柱（弱轴）-钢梁节点BRS耗能板部分自复位连接抗震性能研究

为了更好满足梁柱连接的抗震性能需求,提出采用T形件预拉对穿高强螺栓,并且在梁有限长度范,内设置预拉杆实现连接部分自复位和BRS板加以辅助耗能的PEC柱弱轴-钢梁节点部分自复位连接形式,并对其进行低周循环荷载试验研究和利用有限元软件ABAQUS 6.11进行模拟,对比分析其滞回性能、自复位功效、耗能能力,验证了有限元模型的合理性.研究结果显示：预拉对穿螺栓的设置使节点域充分实现了混凝土斜压带传力,降低了对钢柱腹板的抗剪要求;试件在达到中震下梁柱连接转动限值0.02 rad时,主体构件梁、柱仍处于弹性状态;在整个加载过程中连接节点BRS板耗能充分,且残余转角均小于小震层间侧移角限值0.005 rad,表明新型卷边PEC柱-钢梁中节点部分自复位连接具有较优的自复位效果和耗能能力.     

角钢耗能自复位混凝土框架节点的耗能性能

提出角钢耗能自复位混凝土框架设计方法，建立节点的有限元数值模型，并试验验证其有效性。对抗弯承载力比φdes预应力筋不同的节点进行模拟分析，研究其在地震作用下的自复位性能、耗能能力和材料损伤等性能指标。为提高该类节点耗能能力，通过改变角钢竖肢螺杆标距做进一步研究。结果表明：角钢耗能节点具有良好的自复位性能，但耗能能力不足；减小抗弯承载力比φdes，自复位能力降低、残余变形加大，但耗能能力增强。与混合连接节点相比，应适当降低节点抗弯承载力比φdes的最低取值，以弥补其耗能能力的不足。角钢竖肢塑性变形是节点的主要耗能方式，且集中在竖肢的螺栓孔高度和竖肢转角位置；减小竖肢螺杆标距，且保持材料其他参数不变，将导致抗弯承载力比φdes减小、截面抗弯承载力提高，节点耗能能力将随之增强。     

预应力混凝土框架边节点抗震性能试验

预应力混凝土框架结构在地震作用下的反应与普通钢筋混凝土结构相比存在着差异,且受力复杂,难以通过理论分析得到其抗震性能.结合实际工程,通过框架节点试验模型在低周反复加载作用下的拟静力试验,研究了后张有粘结预应力混凝土框架边节点的破坏形态、滞回特性、骨架曲线、刚度退化、破坏时应变等.研究结果表明:水平地震作用下有粘结预应力混凝土框架边节点模型的位移滞回曲线由梭形变化到反S形,存在捏拢现象;位移延性系数能达到4.0以上,耗能能力较强,结构具有较好的抗震性能;建议通过加大柱截面和增强柱端抗剪钢筋来实现强剪弱弯.     

锈蚀框架边节点抗震性能试验研究

从探索老化钢筋混凝土结构抗震性能角度出发，利用人工气候环境加速锈蚀实验技术对常规钢筋混凝土框架结构边节点模型试件进行加速锈蚀，然后通过施加周期往复加栽的方法模拟地震作用对加速锈蚀后试件及未锈蚀控制试件进行对比试验．基于试验结果，初步探讨了混凝土中钢筋锈蚀对梁柱节点抗震性能的影响，认识到锈蚀钢筋不但减弱其自身截面和力学性能，而且促成钢筋和混凝土间黏结性能退化以及构件有效截面削弱，从而表现出构件整体抗震性能退化．     

外包钢混凝土框架现浇边节点抗震性能试验研究

通过三件外包钢混凝土框架边节点的试验，以柱轴压比，梁角钢布置形式及配钢率等为主要参数，研究了现浇外包钢混凝土框架边节点在高轴压比条件下的节点抗震性能和角钢受力特点，在分析的基础上给出了此类节点抗剪承载力计算公式。     

T形钢管混凝土组合柱-钢筋混凝土梁外伸端板连接节点抗震性能试验研究

为了研究T形钢管混凝土组合柱-钢筋混凝土梁外伸端板连接节点的抗震性能,按1:2的比例设计并制作了9个试件进行低周往复荷载试验。观察了试件的受力过程和破坏形态,得到了试件的滞回曲线和骨架曲线,分析了节点的荷载特征值、延性、耗能性能和刚度退化。试验结果表明：此类节点滞回曲线饱满,延性系数均大于3.48,粘滞阻尼系数均大于1.5,具有良好的抗震性能。加长牛腿长度能提高节点的初始刚度和极限荷载;增加端板厚度和设置加劲肋,节点的极限荷载和耗能性能提高,且加劲肋对薄端板的影响比厚端板显著;增大螺栓直径能提高初始刚度,但对节点承载力影响有限。     

PEC柱(弱轴)-削弱截面钢梁端板连接组合框架抗震试验研究

设计制作了1榀卷边PEC柱（弱轴）-削弱截面钢梁端板连接组合框架结构底部两层单跨1∶2缩尺模型试件,并对其进行拟静力抗震试验研究。结合试验过程现象记录和实测数据整理,对试件滞回特性、刚度退化、节点连接性能、抗震延性与耗能能力、损伤发展进程和破坏模式等进行分析。结果表明：采取卷边措施有效改善了常规PEC柱弱轴方向的抗侧刚度;梁端削弱截面实现了梁端塑性铰形成位置远离节点区,试件滞回曲线较为饱满,且在梁与端板焊缝存在缺陷条件下,其整体侧移、延性系数和等效黏滞阻尼比仍达到3.77%（推）/3.37%（拉）、2.94（推）/3.23（拉）和0.281,即试件变形、抗震延性与耗能能力良好;端板预拉对穿螺栓和节点加强板设置使得节点区形成混凝土斜压带传力模式,改善了节点区剪切性能;试件破坏模式为梁端削弱截面和PEC柱脚形成塑性铰的理想塑性机构,变形与耗能能力发挥充分。     

具自复位摩擦阻尼器的桥梁隔震性能研究

目前桥梁隔震技术的应用越来越广泛,但这一技术不可避免地会引起震后桥梁上下部结构之间残余位移过大的问题。为有效降低上部结构的惯性力传递至桥墩,使其具有良好的隔震能力,同时减小上部结构复位时的阻尼,增强其自复位能力,降低震后桥梁的修复费用,提出由一种新型自复位摩擦阻尼器和聚四氟乙烯滑板支座代替传统的隔震支座。该阻尼器当活塞向远离平衡位置方向移动时,具有较为稳定的摩擦力使其具有较好的耗能能力;当活塞向平衡位置方向移动时,不具有摩擦力,减小了摩擦力对复位力的消耗,提高了其自复位能力。采用柔性拉索将此阻尼器与桥梁的上下部结构相连,保证阻尼器只受拉且可实现上部结构相对桥墩的往复运动,形成自复位隔震桥梁体系。为验证该隔震桥梁体系的效果,利用OpenSees建立一座4跨连续梁桥模型,分别配置非隔震桥梁支座、铅芯橡胶支座和自复位摩擦阻尼器与聚四氟乙烯滑板支座联合工作的隔震体系,在横桥向输入地震动记录进行时程分析,考察3种桥梁结构的墩顶位移、墩梁相对位移和桥墩内力。结果表明：在相同地震作用下,自复位隔震桥梁体系相对于非隔震桥梁墩顶位移降低为原来的1/8,墩底剪力和墩底弯矩降为原来的约1/3;与配置铅芯橡胶支座的隔震桥梁体系相比,自复位隔震桥梁体系基本没有墩梁相对残余位移。以上说明提出的自复位摩擦阻尼器及具自复位摩擦阻尼器的桥梁隔震体系有较好的隔震和自复位能力。     

现浇混凝土消能减震框架抗震性能试验研究

抵抗地震荷载时实现“强节点弱构件”的破坏模式是框架结构可发挥其良好抗震性能的前提条件,为确保“强节点弱构件”破坏模式的实现提出了加装扇形铅黏弹阻尼器（SLVD）保护节点区的消能减震技术方案。为研究加装SLVD对框架节点区的保护效果及对整体结构抗震性能的影响,设计并制作尺寸、材料及配筋完全相同的二层二跨普通现浇混凝土框架试件和加装SLVD的现浇混凝土消能减震框架试件各一榀。通过拟静力试验,对比分析两种框架的破坏模式、滞回性能、骨架曲线、强度和刚度退化、耗能特性等变化情况。试验结果表明：普通现浇框架的节点区发生严重剪切破坏,现浇混凝土消能减震框架节点区没有发生严重破坏;SLVD起到良好的耗能保护作用,延缓并控制了节点核心区裂缝的出现与开展,减轻了整体结构的损伤;SLVD在框架中起到“耗能腋撑”作用,提高了框架结构的承载能力、抗侧刚度和耗能能力;加装SLVD改变了框架结构节点区附近的内力分布及传力路径,减小了传递到节点区的剪力与弯矩,但同时改变了梁柱构件的内力分布,在消能减震子结构设计时应予以考虑。节点区加装SLVD有利于框架结构“强节点弱构件”抗震设计理念的实现,现浇混凝土消能减震框架的抗震性能优于普通现浇混凝土框架。     

盒式连接全装配式复合墙体抗震性能试验研究

为加大装配式复合结构在低多层建筑的适用性,本文在装配整体式复合结构的基础上进一步优化墙板边界连接构造,提出一种新型的全装配式复合墙结构。对结构中采用盒式连接水平缝的全装配式复合墙体进行拟静力试验,深入研究了该类墙体的破坏模式、滞回特性、承载能力、延性性能、刚度退化规律和耗能能力等抗震性能指标,并对比分析了不同盒式连接件构造Wall shoes（WPC）、集成钢筋式（IPC）、分布钢筋式（DPC）对墙体基本力学性能的影响。研究结果表明：全装配式复合墙体是一种轻质、高强、节能、抗震性能良好的结构受力构件,试件中的填充体、中部肋格、边肋柱依次发挥作用,并得到墙体3个阶段的受力特点。相比DPC试件,IPC的屈服荷载和峰值荷载分别提升6%和10%,WPC分别提升2%和5%;试件的位移延性系数均大于3.3,符合钢筋混凝土结构抗震设计要求;各试件的刚度退化规律基本相同,其中,DPC试件的刚度退化速率最快;各试件的累积耗能均呈累积增长趋势,IPC累积耗能是WPC累积耗能的1.08倍,是DPC累计耗能的1.13倍。3种不同形式盒式连接构造均具有可靠的连接性能,集成钢筋式盒式连接综合抗震性能表现最优,其生产及安装方式也更为简单高效,适合运用于实际工程。     

高强钢筋高强混凝土框架梁柱节点抗震性能试验研究

目的研究通过在高强混凝土框架梁柱节点中配置高强度钢筋来提高其抗震能力．方法通过6个缩尺模型的框架节点在低周反复荷载下的试验，研究混凝土强度等级、轴压比、配箍率及箍筋强度等因素对高强混凝土框架节点抗震性能的影响，重点研究了高强箍筋的抗剪作用．结果明确了配有高强度钢筋的高强混土框架节点的破坏机理．试验表明混凝土强度、节点核芯区配箍率、轴压比等因素对节点抗震性能有重要的影响．结论在框架梁柱节点内配置一定数量的高强钢筋不仅可以提高节点的承载力，而且可以明显改善节点的延性性能：框架梁柱节点在反复荷载下的位移延性比超过3．0，实测功比指数最小值为27．24，说明配置高强钢筋的框架梁柱节点破坏时具有良好的吸收和耗散地震能量的能力。能够满足结构抗震要求．     

新型PEC柱-钢梁端板连接组合框架层间抗震机理试验研究

良好的抗倒塌性能是维系结构在大震下的必要整体性、实现“大震不倒”抗震设防水准的关键所在。为研究新型卷边PEC柱-钢梁外伸端板连接组合框架结构的层间抗震机理,按1:2缩尺设计了1榀组合框架层间子结构模型试件并进行水平低周往复荷载试验。基于试验现象和测试数据,分析了试件结构的破坏过程与破坏模式、滞回特性、刚度退化、耗能能力、变形模式等抗震性能。研究结果表明：试件结构最终破坏模式为端板附近梁截面充分屈服形成塑性铰的理想塑性破坏机构;试件整体与层间位移延性系数μu=3.74和最大等效黏滞阻尼系(ζeq)max=0.325,具有良好抗震延性和耗能能力;试件结构整体性好、水平抗侧刚度沿高度分布均匀,水平位移分布规律表现为理想的倒三角弯剪型变形模式;试件结构整体与层间侧移和节点转角均超过大震层间侧移限值1/30,即试件结构具有良好的抗倒塌能力。     

工业化混凝土框架SPC节点抗震性能试验

为研究新型工业化型钢连接混凝土梁柱节点（简称SPC节点）的抗震性能和破坏机理,分别设计制作了一榀SPC中节点及对应的现浇节点,进行了低周往复加载试验。观察了试验现象和破坏特征,对比了节点的滞回曲线、骨架曲线、延性系数、能量耗散指标、强度和刚度循环退化系数、核心区剪切变形、弯矩转角曲线、纵筋应变、型钢应变、节点箍筋应变等。研究表明:相对于现浇节点,SPC节点裂缝数量相当,但其型钢削弱RBS段有效控制了混凝土裂缝宽度;SPC节点的等效屈服荷载略高于现浇节点,但峰值荷载和延性系数得到显著增大;SPC节点的能量耗散系数随位移增加而快速持续增长,强震耗能的优势显著;SPC节点的循环加载强度和刚度退化相比现浇节点更小,具有更稳定的抗震性能。此外,SPC节点的核心区剪切刚度、梁端弯矩承载力和转动能力,均优于现浇节点。最后,文中提出了节点设计建议以供参考。