钢纤维高强预应力混凝土扁梁框架拟动力试验研究

采用MTS伺服加载系统对钢纤维高强无粘结预应力混凝土扁梁框架结构进行拟动力地震反应试验研究。试验采用经过调幅的具有不同地震加速度峰值的ElCentro地震波作为激励进行加载,对两榀钢纤维高强预应力混凝土扁梁框架和一榀用来对比的普通高强混凝土扁梁框架进行拟动力试验,对结构在地震作用下的加速度反应、位移反应、滞回性能、刚度和耗能进行研究,分析钢纤维对无粘结预应力扁梁框架动力性能的影响。试验结果表明,钢纤维扁梁框架结构屈服后,其最大位移反应、最大恢复力反应和阻尼比均比普通混凝土扁梁框架要大,钢纤维可以有效提高扁梁框架在剧烈地震运动作用下的耗能能力,降低结构损伤。钢纤维对高强无粘结预应力扁梁框架的刚度、自振频率和动力放大系数的变化影响不大。     

预压装配式预应力混凝土框架抗震性能试验研究

本文通过对一榀两层两跨预压装配式混凝土框架拟动力和拟静力试验,研究预压装配式混凝土框架的地震反应、刚度退化、滞回性能、耗能能力、位移延性等抗震性能。拟动力试验表明:随着加速度峰值的增大,加载至层间位移角为1/107,试件刚度出现退化,结构呈现塑性性质;拟静力试验表明:低周反复荷载作用下,框架梁端首先出现塑性铰,符合强柱弱梁的要求。框架荷载-位移滞回曲线较为丰满,框架破坏时极限位移角可达1/29,实测位移延性系数在4.0左右,预压装配式混凝土框架具有良好的延性性能和较强的变形恢复能力。     

再生混凝土框架拟动力试验研究和分析

对一榀单跨二层再生混凝土框架进行拟动力试验,采用不同加速度峰值的El Centro地震波激励,研究框架动力性能、受力特点、变形性能等抗震性能。试验表明:再生混凝土框架在多遇地震和设防裂度地震作用下具有足够的强度和刚度,框架处于弹性工作状态,加载至框架屈服,卸载后残余变形较小。采用结构通用有限元分析软件SAP2000对试验框架进行弹塑性动力时程分析,求出其位移响应,并与试验结果进行比较。试验研究和理论分析表明,再生混凝土框架具有良好的抗震性能。     

三层预压装配式预应力混凝土框架抗震性能试验研究

通过对一榀三层预压装配式混凝土框架的拟静力试验,了解框架承载力和破坏模式,得到框架位移滞回曲线、梁端转角滞回曲线,研究预压装配式混凝土框架的破坏机制、刚度退化、滞回性能、耗能能力、梁端转角延性等抗震性能。研究结果表明：在低周反复荷载作用下,框架梁端率先出现塑性铰,梁端截面转角延性系数在3.64至5.62之间;节点在柱轴向压力和水平预应力的共同作用下,核心区处于双向受压状态,节点的抗裂性能、框架整体抗侧刚度和变形恢复能力较好;加载至框架层间位移角为1/42～1/67时,框架承载能力没有出现明显下降,预压装配式框架属“强柱弱梁”型结构。     

预压装配式预应力混凝土框架弹塑性动力时程分析

通过对一榀2层两跨预压装配式预应力混凝土框架进行拟动力试验,采用不同加速度峰值的El Centro地震波激励加载,了解了预压装配式框架的动力性能和变形能力。研究表明,预压装配式预应力结构有着较强的变形恢复能力,加载至框架屈服,卸载后变形基本恢复。采用结构通用有限元分析软件MIDAS/Gen考虑节点半刚性对模型结构进行弹塑性动力分析,求出其位移反应,并与试验结果进行了比较,两者吻合较好。     

有粘结和无粘结预应力混凝土扁梁框架抗震性能试验

通过对一榀有粘结预应力混凝土扁梁框架和一榀无粘结预应力混凝土扁梁框架所进行的拟动力抗震性能试验,分析比较了它们的破坏形态、动力反应、滞回曲线、刚度退化等抗震性能。试验结果表明,有粘结预应力混凝土扁梁框架和无粘结预应力混凝土扁梁框架的各种反应没有显著的差异。无粘结预应力混凝土扁梁框架应当可以满足抗震要求。     

预应力型钢混凝土框架结构竖向反复荷载作用下抗震性能试验研究

通过对1榀柱中内置型钢和1榀梁柱均内置型钢的预应力型钢混凝土框架的竖向反复荷载试验, 研究预应力型钢混凝土框架的破坏机制、滞回特性、延性、刚度和耗能等性能。结果表明：预应力型钢混凝土框架梁是梁铰破坏机制,极限状态时 “拱效应”提高了框架梁的承载能力;预应力型钢混凝土框架梁滞回曲线饱满,变形恢复能力小于普通预应力混凝土框架梁;预应力型钢混凝土框架梁位移延性系数均值为4.8,普通预应力混凝土框架梁的为4.18,均有较好的延性;等效黏滞阻尼系数介于0.258~0.323之间,说明2个试件破坏时截面具有良好的耗能能力;参数分析表明,试件延性系数受含钢率影响不大,随内置型钢截面高度与梁截面高度比值增大而增大。     

预压装配式预应力混凝土框架拟动力抗震性能试验研究

通过对一榀两层两跨预压装配式混凝土框架拟动力试验,着重分析预压装配式混凝土框架在拟动力荷载情况下的破坏机制、刚度退化、耗能性能,以及变形恢复能力,并对结构模型进行了弹塑性动力分析。试验结构在高荷载下梁的滞回曲线趋于丰满,表现出较强的耗能能力。梁端截面具有良好的转动能力,可考虑框架弯矩调幅。预应力的作用使得框架构件有很强...     

环梁连接的RC梁-钢管混凝土柱框架试验研究

介绍了一个采用钢筋混凝土 (RC)环梁连接的 2层 2跨RC梁 -钢管混凝土 (STCC)柱框架的拟动力试验和静力试验。为了研究环梁在地震作用下的破坏形态 ,大部分节点设计成“弱环梁、强框架梁” ,即环梁屈服先于框架梁 ;少量节点设计成“强环梁、弱框架梁” ,即框架梁屈服先于环梁。试验表明 :小震时 ,框架的刚度降低很少 ;中震时 ,刚度降低约 3 0 % ;大震时 ,层间位移角小于 1 10 0 ;即使弱环梁已经破坏、层间位移角达 1 3 4,框架的承载力仍未下降 ;能够实现“强柱弱梁”和实现塑性铰形成于框架梁端的“强连接、弱构件”的抗震设计概念。RC环梁与STCC柱之间局部范围的缝隙不影响框架的整体抗震性能 ;环梁与柱之间几乎无相对竖向滑移。采用RC环梁连接的RC梁 -STCC柱框架具有良好的抗震性能。     

高强螺栓端板连接钢梁-方钢管混凝土框架结构抗震性能研究

通过一榀高强螺栓端板连接的2层1跨半4∶7比例组合梁-方钢管混凝土模型框架的拟动力试验、拟静力试验和静力推覆试验,运用子结构方法,模拟了一榀10层3跨的平面框架,研究了钢管混凝土框架结构的破坏形态、位移响应、滞回特性和耗能等抗震性能。拟动力试验中,多遇烈度地震时,框架刚度降低很小;基本设计烈度地震时,框架刚度降低约13%;罕遇烈度地震时,框架刚度降低20%,框架层间位移角小于2.0%。拟静力试验中,最大层间位移角超过1.6%,部分构件出现初始局部屈曲,框架整体未出现强度退化。在静力推覆试验中,即使层间位移角超过6.0%,框架承载力仍未发生下降。高强螺栓端板连接节点能够满足抗震设计要求,在规范限定的按弹塑性设计的层间位移角限值范围内,经过合理设计的螺栓端板连接可视为刚性连接。试验结果验证采用螺栓连接的钢梁-方钢管混凝土框架具有良好的抗震性能,可在抗震设防区结构中推广使用。     

不同构造措施的砌体填充墙框架结构抗震性能试验研究

为研究设置拉结钢筋、构造柱、水平系梁等不同构造措施的砌体填充墙对框架结构抗震性能的影响,进行了4榀不同构造措施的砌体填充墙框架结构模型和1榀纯框架结构模型在低周反复荷载作用下的对比试验,分析了各试件的破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、位移延性、刚度退化、承载力退化和耗能性能等。结果表明：砌体填充墙有效地提高了框架结构的抗侧刚度和承载力,但具有不同构造措施的砌体填充墙框架结构的初始刚度和承载力基本相同;设置构造柱、水平系梁和同时设置构造柱和水平系梁的砌体填充墙框架结构的位移延性和耗能能力得到明显的改善,且其刚度退化较为缓慢。     

自复位钢筋混凝土框架结构振动台试验研究

为研究自复位钢筋混凝土框架结构的整体抗震性能,设计了一个比例为1/2的两层自复位钢筋混凝土框架结构,通过放松结构与基础间的约束和梁柱间的约束,结构在地震作用下发生摇摆,通过预应力使结构复位,实现自复位效果。通过振动台试验,研究了试验中模型结构在各级水准地震作用下的动力特性、加速度反应、位移反应和节点局部反应,描述了模型结构的破坏位置及过程,分析了模型结构的自复位能力。试验研究表明：自复位钢筋混凝土框架结构具有良好的抗震性能和自复位能力;结构在大震作用下有较好的延性和变形能力,震后基本无残余变形。     

火灾下钢筋混凝土结构热弹塑性变形分析

为了研究钢筋混凝土结构在火灾作用下的力学性能,利用弹塑性理论,根据材料不同的屈服法则,分别给出了钢筋和混凝土材料考虑温度变形和徐变变形热弹塑性问题的增量本构方程。考虑钢筋和混凝土力学性能随温度的变化,编制程序对钢筋混凝土简支板进行了非线性分析,并利用相关文献的试验结果,对本构方程的正确性和适用性进行了验证。对火灾作用下1榀单层单跨钢筋混凝土框架进行了非线性分析,并给出了部分节点位移随受火时间的变化规律。结果表明,钢筋混凝土结构在高温下会产生很大变形,钢筋混凝土框架梁柱节点位移随受火时间变化的曲线并不是呈单调变化趋势,有拐点存在,梁柱节点竖向位移值小于梁跨中节点值。     

预压装配式预应力混凝土框架接合部抗震性能试验研究

本文通过两榀预压装配式预应力混凝土框架梁柱组合体在低周反复荷载下的试验,了解其梁端截面应变分布、破 坏机理和极限承载能力;探讨了全预应力配筋截面延性特征、滞回性能、耗能能力和变形恢复能力。试验表明,反向加载时 存在掀起效应,正截面受弯承载力应予以折减,梁端剪力摩擦作用能够抵抗梁端剪力。高荷载下梁的滞回曲线趋于丰满, 表现出较强的耗能能力;梁端截面具有良好的转动能力,可考虑框架弯矩调幅;预应力的作用使得试件有很强的变形恢复 能力,有利于震后修复。     

预应力自复位装配式混合框架结构抗震性能试验研究

为了提高传统装配式混凝土结构的抗震能力,结合螺栓连接的施工性能、后张预应力筋的复位性能和腹板摩擦装置的耗能性能优势,提出一种预应力自复位装配式混合(SPH）框架结构。SPH框架结构由预应力钢筋混凝土柱和预制预应力钢-混凝土混合梁通过高强螺栓拼装而成,主要通过布置在梁与柱内的后张无黏结预应力筋提供复位力,通过混合梁内的摩擦装置与钢梁段的塑性变形进行耗能。完成了1榀无预应力装配式混合(NPH）框架及2榀SPH框架的低周往复加载试验,分别考虑了预制梁、柱内预应力筋初始预应力、摩擦装置处高强螺栓初始预紧力及柱脚构造措施对该类结构承载能力、复位性能及耗能能力等抗震性能的影响。研究结果表明：采用千斤顶非接触锚具的后张预应力筋方法行之有效;SPH框架相较于NPH框架表现出更好的承载性能、复位效果、变形及耗能能力;SPH框架表现出明显的两阶段特征,即在位移角2.0%以前,结构整体表现为“强复位、低耗能”特点,可以有效控制残余变形,相对自复位率保持在85%左右,在位移角2.0%以后,结构整体表现为“弱复位、强耗能”特点;整个试验过程中SPH框架主体构件损伤不明显,基本实现震后可恢复功能。     

桁架式钢骨混凝土门式框架抗震性能研究

为促进桁架式钢骨混凝土框架结构在抗震设防区的推广和应用,开展了1榀预应力及1榀非预应力桁架式钢骨混凝土门式框架试件在水平低周往复荷载作用下的拟静力试验,考察了试验过程及门式框架试件的破坏形态,研究了门式框架试件的滞回特性、骨架曲线、刚度退化、耗能能力、残余变形等抗震性能指标,分析了梁端、柱脚的弦杆和斜腹杆应变变化规律,得到了门式框架试件的出铰顺序。在此基础上,采用有限元软件ABAQUS,对桁架式钢骨混凝土门式框架试件开展了水平单调荷载作用下的受力性能分析。研究结果表明：两榀门式框架试件的水平荷载-位移滞回曲线均较为饱满,无明显的捏缩现象,呈现良好的抗震性能;施加预应力对框架的延性、耗能能力和变形恢复性能没有明显影响,但可延缓加载过程中裂缝的出现与延伸,并降低梁端和柱脚的损伤;两榀门式框架试件出铰顺序相同,均表现为“先梁端后柱脚”的顺序,达到了“强柱弱梁”的设计目标。有限元分析得到的框架破坏形态、极限荷载和单调加载曲线均与试验结果较为吻合。此外,通过参数分析可见,柱长细比和轴压比是该类门式框架抗震性能的主要影响因素,随着柱长细比的增加,框架承载力和侧向刚度降低、延性增加,而随着轴压比的提高,框架位移减小,延性降低。     

预应力现浇混凝土管式空心楼盖承载性能试验研究

为研究无黏结预应力现浇混凝土管式空心楼盖的受力性能,制作了一个1/4缩尺比例的无黏结预应力现浇混凝土管式空心板柱结构试验模型,通过在试验模型管式空心楼盖上施加竖向均布荷载的试验表明,该楼盖结构具有一定的承载能力,在荷载作用下各区格板发生竖向位移后,表现形状为"碗形",最大挠度发生在管式空心楼盖各区格板的跨中。有限元计算分析结果进一步说明,无黏结预应力现浇混凝土管式空心楼盖由于空心管的平行布置而呈现正交各向异性,在平行布管方向,楼板的连续性遭到破坏,楼板刚度削弱程度较大。在平行布管方向和垂直布管方向,无黏结预应力管式空心楼盖的变形仍可按连续板跨考虑。