带窗间墙扶壁柱砖混结构教学楼抗震性能的试验研究

为了解砖混结构教学楼在窗间墙扶壁柱增强配筋条件下的抗震性能和地震破坏机理,按照1/2的缩尺比例设计制作了1个2层砖混结构试验模型,在窗间墙中设置扶壁柱并增强柱截面的配筋,采用拟静力试验对模型的破坏特点、延性和耗能能力以及窗间墙的破坏模式和纵墙的宏观破坏机制等进行了研究。结果表明,窗间墙扶壁柱配筋率较高时,扶壁柱与两侧砖砌体的协调变形能力差,导致模型的破坏位置集中,模型表现为层间破坏模式,窗间墙发生剪切破坏并出现垮塌,纵墙的宏观破坏具有"强梁弱柱"特征,模型的延性和耗能能力均较差。因此,砖混结构教学楼的抗震设计应合理控制窗间墙中扶壁柱的配筋率。     

基于破坏机制控制的砌体结构教学楼抗震加固设计研究

为改善既有砌体结构教学楼的抗特大地震倒塌能力,提出一种以地震破坏机制控制为目的的结构抗震加固设计思路,采用钢筋网水泥砂浆面层对结构的纵向窗间墙进行三面抗震加固,同时在墙体两端采用竖向钢筋对钢筋网进行可靠锚固,按照1/2的比例设计2个两层缩尺砖砌体子结构试验模型,通过拟静力试验分别对普通窗间墙模型和窗间墙加固模型的宏观破坏机制、承载能力、延性和耗能能力等进行试验研究。结果表明:普通窗间墙模型发生薄弱层机制,模型最终形成倒塌机制;窗间墙三面抗震加固并锚固条件下,模型发生整体型破坏,并最终形成"强柱弱梁"式延性破坏机制,窗间墙形成"摇摆"机制,模型的墙体破坏形态、承载能力、延性和耗能能力等比普通窗间墙模型均得到显著改善,验证了该加固设计方案对于控制结构破坏机制和改善结构抗震性能的有效性。     

多层砌体结构窗下墙破坏模式试验研究

为验证多层砌体结构开洞墙体窗下墙破坏模式震害现象,设计缩尺比例为1:3的三层三跨砌体结构开洞墙体试件,对其进行拟静力低周往复加载试验。分析多层砌体墙体窗下墙破坏模式的破坏特征,研究整体墙及各层墙体的滞回特性、骨架曲线、刚度退化规律、耗能特性、延性与变形特征等抗震性能。试验结果表明：发生窗下墙破坏模式的开洞墙体破坏过程分为裂缝出现、变形发展与强度退化三个阶段;窗下墙作为第一道抗震防线可提前参与整体结构耗能、降低墙体刚度退化速率、增加整体墙的延性和变形能力,其破坏模式相对窗间墙破坏模式更为合理。研究结果揭示了发生窗下墙破坏模式墙体的抗震性能与变形特征,为实现砌体结构合理破坏机制提供依据。     

钢筋套筒灌浆连接装配式剪力墙结构三层足尺模型子结构拟动力试验

为研究钢筋套筒灌浆连接装配式剪力墙结构的抗震性能,完成了1个3层足尺模型在不同强度地震作用下的子结构拟动力试验,观察其破坏现象,研究其滞回特性、变形能力、刚度退化和钢筋屈服次序等。结果表明：试验模型的破坏集中在地震作用方向的连梁和窗下墙,连梁以弯曲破坏为主,窗下墙为剪切破坏,首层墙肢出现轻微的弯曲破坏;试验过程中,连梁纵筋、墙肢竖向钢筋及连梁箍筋依次受拉屈服,试验模型实现了“强墙肢弱连梁”及连梁“强剪弱弯”的设计目标;8度多遇、设防和罕遇地震以及9度罕遇地震作用下,试验模型的抗侧刚度分别降低约5％、20％、60％和80％,对应的最大层间位移角分别为1/3341、1/899、1/268和1/111,以层间位移角为参数,结构的破坏程度分别为完好、轻微损坏、中等破坏和倒塌;“预制底板出筋”和“预制底板不出筋”的双向叠合楼板均具有良好的整体性和平面内刚度,均可起到水平刚性隔板作用;墙体一字形截面竖向后浇段采用由2根U形钢筋组成的封闭箍代替普通箍筋具有可行性;预制夹心保温外墙的内、外叶墙之间连接可靠,外叶墙不参与结构受力,结构设计时可不考虑外叶墙的作用。     

T形钢管混凝土柱-工字钢梁框架顶层边节点抗震性能试验研究

选择T形截面钢管混凝土异形柱-工字钢梁框架顶层边节点为研究对象,按1∶2的缩尺比例设计并制作3个“弱节点”模型和1个“强节点”模型,通过施加恒定轴压比的竖向荷载和低周往复水平荷载,对节点模型进行加载破坏试验,观察节点模型的受力过程和破坏形态,得到水平荷载-柱端位移滞回曲线和骨架曲线,分析节点荷载特征值、延性、耗能以及刚度退化等。试验结果和分析表明：弱节点试件破坏形态主要为节点核心区在剪压复合应力作用下的剪切破坏,随轴压比增大,试件受剪承载力提高,但其延性和耗能能力有所下降;强节点试件破坏形态为钢梁的局部屈曲破坏,节点区基本完好,滞回曲线饱满,延性系数为3.89;合理地设计钢管混凝土异形柱-钢梁框架边节点,可满足抗震延性要求,实现“强柱弱梁,节点更强”的抗震设计目标。     

带竖缝混凝土墙的装配式框架消能子结构抗震性能试验研究

为提高装配式钢筋混凝土框架抗震能力,提出带竖缝混凝土墙的装配式消能减震框架结构体系。通过1个消能子结构试件的低周反复加载试验,考察消能子结构和竖缝混凝土墙设计方法的合理性,分析试件破坏模式、滞回性能、承载力、延性、抗侧刚度及变形特征等。通过有限元分析竖缝混凝土墙的抗震性能,研究带竖缝混凝土墙的装配式框架消能子结构的受力机理。结果表明：罕遇地震作用下,消能子结构中梁柱轻微损伤,梁柱节点及齿槽连接区钢筋基本保持弹性,结构损伤主要集中于竖缝混凝土墙;消能子结构的极限位移角为1/30,位移延性系数为3.25,变形和耗能能力良好;消能子结构弹性抗侧刚度理论值与试验值相对误差为10.4%;竖缝混凝土墙模拟和规范计算得到的极限位移和特征点荷载吻合较好;竖缝混凝土墙对实体墙两端梁截面产生附加阻尼力,缝间墙斜撑作用使其外侧和中间墙肢发生差异性破坏。建议带竖缝混凝土墙的装配式框架消能子结构在多遇和罕遇地震作用下的层间位移角限值分别按1/800和1/100控制;竖缝混凝土墙设计时应考虑斜撑作用,按压弯剪复合受力进行设计,并加强外侧缝间墙墙肢抗剪配筋构造。     

砖混教学楼纵向窗间墙抗震性能试验研究

通过5片砖混教学楼纵向窗间墙试件的拟静力试验,分别对配置不同尺寸和不同配筋率构造柱的窗间墙试件的破坏形态、滞回性能、变形能力等进行了试验分析。研究结果表明,构造柱的尺寸和配筋率对窗间墙的抗震性能影响较大,增大构造柱截面尺寸但保持较低的配筋率可显著改善窗间墙的抗震性能,但构造柱配筋增大到一定程度后反而会降低窗间墙的变形能力。因此,适度增大构造柱尺寸并合理控制配筋率是砖混教学楼纵向窗间墙抗震设计的关键。     

组合节点变形机制和破坏形态的定量评价

节点的变形机制和破坏形态分析是其抗震性能评估的重要内容,但目前缺乏有效的定量评价方法。该文基 于多尺度数值模型,对组合节点变形机制和破坏形态的定量评价方法开展研究。提出采用“变形分量比例图”分 析组合节点的变形机制,该图可根据多尺度模型的位移结果直接计算得到。“变形分量比例图”反映了梁弯曲、 柱弯曲、和节点域剪切三种主要变形分量随层间位移角以及层间位移方向角的变化规律,可直观地揭示组合节点 在任意层间位移方向上的破坏形态。层间位移方向角对空间组合节点的变形机制和破坏形态影响显著,必须利用 “变形分量比例图”全面验算组合节点在任意可能层间位移方向上的破坏形态,并进一步优化设计确保任意可能 地震入射方向上的预期破坏机制。     

双型钢混凝土转换梁柱节点抗震性能试验研究

以广东某高层建筑为工程背景,针对大跨度转换结构,提出了双型钢混凝土转换梁柱节点的构造组合形式,通过对2个转换节点的竖向和水平荷载作用下的低周反复荷载试验,研究了节点的破坏形态、承载能力、刚度、滞回特性、延性、耗能能力及关键位置钢筋和型钢的应变等性能。试验结果表明：转换梁内置双型钢腹板形成的封闭空间对混凝土有约束作用,提高了节点区混凝土的抗剪能力;双型钢混凝土转换梁柱节点的滞回曲线饱满,极限变形能力较强,承载力较高,刚度、延性和耗能能力均较好;被转换柱与双型钢混凝土梁采用“端板螺栓连接”实现了“在被转换柱底部先出现塑性铰”,达到了“强梁强柱,更强节点”和“强转换层,弱框架层”目的。     

配置斜筋单排配筋混凝土双肢剪力墙抗震性能试验研究

在水平地震作用下,低轴压比的单排配筋混凝土剪力墙易在底部施工缝处产生剪切滑移现象,影响其耗能能力,在剪力墙底部配置斜向钢筋可以较好地避免此现象发生。为研究配置斜筋单排配筋混凝土双肢剪力墙的抗震性能,对3个1/2缩尺的单排配筋混凝土双肢剪力墙进行了拟静力试验,研究了在墙肢及连梁中配置斜筋对混凝土双肢剪力墙破坏机制与抗震性能的影响。对比分析了配置斜筋双肢墙与未配置斜筋双肢墙的破坏形态、滞回特性、承载力、延性、刚度和耗能能力。试验结果表明:在墙肢配筋量相同的条件下,在墙肢底部设置适量的斜筋,可提高双肢墙的延性和耗能能力,并对其破坏机制产生影响;在墙肢分布钢筋量不变条件下,在墙肢底部和连梁中增设斜筋,可明显提高双肢墙的延性和耗能能力。     

小开洞砌体墙抗震性能研究

为研究小开洞砌体墙的抗震性能,设计了3片小开洞砌体墙试件和1片无洞口砌体墙试件,并进行了低周往复加载试验;介绍了砌体墙试件的主要破坏过程及破坏机理,对比分析了各片砌体墙承载力、抗侧刚度及延性等抗震性能差异;基于试验建立有限元模型,研究了开洞率及洞口位置对砌体墙抗震性能的影响。结果表明：小开洞砌体墙破坏机理较实体墙发生了显著改变,无洞口墙表现为明显的转动破坏特征,小开洞墙主要表现为典型的脆性剪切破坏;开单个小洞口会削弱砌体墙的水平承载力和抗侧刚度,大幅降低墙体的延性;增加洞口数量或高度可适当提高小开洞砌体墙的抗震性能;随着开洞率的增大,墙体承载力和初始刚度逐渐下降,延性性能表现为先降低后提高的趋势;竖直方向上,洞口越往下,墙体抗震性能越差,水平方向上,洞口宜居中布置。     

冷弯薄壁型钢混凝土剪力墙受剪性能试验研究

通过7个冷弯薄壁型钢混凝土(CTSRC)剪力墙的拟静力水平往复试验,研究了其破坏过程和破坏模式,分析了混凝土强度、剪跨比、轴压比、水平分布筋和竖向型钢量等参数对其受剪性能的影响。试验结果表明：随着水平配筋率、轴压比和混凝土强度的增加受剪承载力提高;随着剪跨比提高,墙体受剪承载力降低;轴压比增加可提高墙体刚度,推迟墙体裂缝的出现,但不利于墙体延性;增加水平配筋可使墙体峰值后的承载力保持稳定。研究表明：CTSRC剪力墙与传统钢筋混凝土剪力墙的破坏特征和受力性能不同,在水平力作用下将出现沿冷弯薄壁型钢的竖向裂缝,经历整体墙到分缝墙的演变,避免了脆性剪切破坏。通过合理设计,CTSRC剪力墙可实现正常使用阶段有较高的刚度、峰值后有较好的延性、破坏时仍具有较高的竖向承载能力的目标。     

N式砌块配筋砌体剪力墙抗震性能试验研究

对4片配筋率相同但灌孔率和砌筑方法（错缝砌筑和同缝砌筑）不同的N式砌块配筋砌体剪力墙进行了低周反复荷载试验,研究了墙体的破坏模式、承载力、滞回特性、延性等抗震性能指标。试验结果表明：相比于普通混凝土小砌块砌体配筋墙体,错缝砌筑和同缝砌筑的N式砌块配筋砌体剪力墙都表现出更高的斜截面承载力,且砌块剪力墙的破坏形态与现浇钢筋混凝土剪力墙相似,破坏时受拉纵筋屈服,角部砌块与灌孔混凝土压碎;墙体的承载力随着竖向荷载的降低而降低,但墙体的延性随着竖向荷载的降低而增大;墙体发生受弯破坏时,裂缝细而多,破坏时裂而不倒,具有良好的承载能力、刚度、延性性能以及耗能能力;墙体抗震性能明显优于普通砌块配筋砌体剪力墙。     

低轴压比下自保温无砂浆配筋砌体剪力墙抗震性能

提出了一种自保温无砂浆配筋砌块砌体剪力墙,解决了传统砌体剪力墙砌筑需要砂浆砌筑和需要做内墙或外墙保温层实现墙体保温的问题。通过3片不同轴压比试件的低周反复荷载试验,研究了不同轴压比下该墙体的抗震性能和破坏机理,以及轴压比对墙体的破坏形态、滞回曲线、承载力、延性、刚度、耗能性能的影响;根据试验现象及分析结果对墙体的施工和设计提出了建议。结果表明:墙体破坏形态与传统配筋砌体剪力墙基本相似,破坏区域主要集中在墙底4皮砌块范围内,墙体在破坏时能够保持较好的整体性;随轴压比增大,墙体承载力增大,破坏模式由弯曲破坏逐渐变为弯剪破坏;墙体承载力试验值与规范计算值吻合较好。     

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。     

后植筋加固砖墙体抗震性能试验研究

针对砌体的加固,提出了采用机械开凿的方法在砌体上开水平槽植入钢筋并以高强灌浆料握裹固定的后植筋加固方法,制作了2片采用后植筋加固的墙体试件和2片未加固的对比墙体试件,进行了低周反复荷载作用下的对比试验,比较2种不同高宽比加固墙体的破坏形态、承载力、延性、刚度退化和耗能等抗震性能。研究结果表明：采用后植筋加固的墙体受剪承载力较对比墙体提高25%,延性和耗能能力也有很大提高。通过分析后植筋加固墙体的受力机理,提出了后植筋加固墙体受剪承载力的计算式。     

环筋扣合锚接连接预制剪力墙抗震性能试验研究

对15个混凝土剪力墙试件进行低周反复荷载试验,研究环筋扣合锚接连接预制剪力墙的抗震性能,考察不同连接形式、不同钢筋配置、不同轴压比等参数影响下剪力墙试件的承载力、滞回特性及破坏机理。试件按纵筋直径和混凝土强度等级的不同分为3组,每组包括2个现浇试件（1个为钢筋贯通连接,1个为纵筋搭接连接）和3个采用环筋扣合锚接连接现浇带的预制试件（其中1个为箍筋加密试件）。试验结果表明：预制剪力墙试件与现浇试件的破坏模式一致,均为压弯破坏;箍筋加密预制剪力墙试件的极限位移角在1/82~1/50之间,其承载力、耗能、延性等性能与全预制试件基本相同,环筋扣合锚接连接剪力墙试件具有良好的抗震性能,可以用于装配式剪力墙结构的建造。     

锈蚀低矮钢筋混凝土剪力墙抗震性能试验研究

模拟近海大气环境对5榀不同设计参数的低矮RC剪力墙试件进行加速锈蚀试验，达到预期锈蚀目标后，对锈蚀试件进行拟静力试验，旨在研究不同水平分布筋间距和不同暗柱纵筋直径对锈蚀低矮RC剪力墙承载力、变形能力及剪切滞回特性等抗震性能的影响。结果表明:沿暗柱纵筋的锈胀裂缝较沿水平分布筋和暗柱箍筋的宽，而水平分布筋和暗柱箍筋的锈蚀率则比暗柱纵筋的大；随着水平分布筋间距的减小，锈蚀试件剪切破坏程度降低，剪切变形减小，而试件承载力、延性和耗能分别有不同程度的提高，其中以延性提高幅度最大；随着暗柱纵筋直径的增大，锈蚀试件受弯能力得到较大提升，剪切破坏程度增加，剪切变形增大，试件承载力、延性和耗能亦分别有不同程度的提高，其中承载力提高最多，延性和耗能提高相对较少。     

短肢剪力墙-砌块组合墙体破坏模式分析

对新型短肢剪力墙-砌块组合墙体各部分的相互作用、受力模式进行了研究,着重分析了砌块墙的破坏形态、导致破坏的原因。分析表明,组合墙的破坏模式为整体弯曲破坏,混凝土墙肢为拉剪破坏;砌块墙的破坏模式以斜压、剪摩破坏为主,伴随局部压碎及剪压-剪摩复合破坏;与普通连梁相比,组合墙连梁还额外承受由砌块墙反作用的剪力,容易产生剪切破坏。