钢筋混凝土短肢剪力墙抗震性能试验及应用

短肢剪力墙结构体系广泛应用于10~25层的住宅工程中,然而现行的设计规范少有关于短肢墙的具体条文.针对短肢剪力墙结构体系理论研究落后于实际应用的情况,通过对6片1∶2单层短肢墙试体的低周反复荷载试验,研究了在低周反复荷载作用下钢筋混凝土短肢剪力墙的整体工作性能、破坏形态及延性.结果表明试件的最终破坏均是由连梁失效引起,连梁是短肢剪力墙结构的薄弱部位;带翼墙短肢墙结构的受力性能优于无翼墙结构.将试验研究成果用于指导某工程中短肢剪力墙的选型,并提出了设计建议.     

短肢剪力墙节点扭转性能的有限元分析

由于混凝土塑性变形的影响,短肢剪力墙节点在受到扭转作用加剧时,与按弹性理论计算的结果相差较大。因此,利用ANSYS有限元计算软件,模拟在水平低周反复荷载作用下的T型短肢剪力墙节点,通过分析其结构变形、裂缝和混凝土应力情况等研究节点的扭转性能。研究结果表明:在梁端施加水平作用力可以对节点造成扭转破坏,且梁与墙连接处因出现应力集中而最先出现裂缝,裂缝出现后因部分混凝土退出工作,节点的受力性能发生质的改变;在一定范围内,适当增加轴压比可以提高短肢剪力墙节点的耗能能力,增加其延性;对于容易受到扭转作用的短肢剪力墙节点,可以适当加强节点配筋布置以承受全部的外扭作用,避免节点被过早破坏。     

短肢剪力墙结构弹塑性静力性能仿真分析

利用大型通用有限元软件ANSYS,对单层和高层短肢剪力墙结构体系,从弹性到混凝土开裂直至破坏的全过程进行了仿真分析.揭示了单层单跨和高层连肢短肢剪力墙结构裂缝开展和破坏过程,分析了影响短肢剪力墙受力的各种因素:墙肢截面高厚比、混凝土强度等级、连梁跨高比、轴压比和结构层数等对短肢剪力墙承载能力和变形能力的影响.仿真试验结果表明:不同结构参数对短肢剪力墙弹塑性受力性能均会产生不同程度的影响,适当地调整设计参数可以优化结构的弹塑性性能.短肢剪力墙截面高厚比在6.5左右时,承载能力和变形能力较高;高层短肢剪力墙结构荷载-侧移曲线为弯剪型,连梁的屈服先于墙肢的屈服,属于强肢弱梁型结构.     

短肢剪力墙结构扭转效应有限元分析

利用ANSYS有限元分析软件,建立三层短肢剪力墙空间结构有限元模型,通过改变控制参数和受力条件,研究轴压比、荷载偏心距和节点区箍筋配筋率对短肢剪力墙结构抗扭承载能力的影响,并将计算结果与一个结构模型试验结果进行对比。计算结果表明:当轴压比小于等于0.5时,短肢剪力墙结构抗扭承载能力随轴压比增加而增大,当轴压比超过0.5以后,结构抗扭承载能力随轴压比增加而降低;荷载偏心距增大,扭转效应加强,结构承载能力降低,扭矩增加加速了连梁端部受拉破坏,外边缘结构的连梁端部受到弯剪扭复合作用,是结构抗震的薄弱位置,建议加强配筋;适当增加节点区水平箍筋配筋率能有效提高结构抗扭承载能力。     

连梁设计对剪力墙结构设计的核心影响

钢筋混凝土剪力墙结构的主要构件是连梁和墙肢,连梁的结构设计直接受建筑门窗洞口大小取值的影响,连梁的几何只寸,刚度,跨高比大小对墙肢的受力及整个剪力墙结构的抗震受力性能影响很大,本文从几个核心影响因素分析连粱设计在剪力墙结构设计中的核心作用。     

CTRM加固震损短肢剪力墙连梁抗弯性能研究

制作了2个缩尺比例为1:3的“T”字型带连梁短肢剪力墙试验模型,先对两模型施加低周往复荷载,使连梁在端部发生不同程度的预损,即在节点处连梁产生不同程度的弯曲破坏,在不卸除墙体轴力的情况下,用碳纤维网增强的高性能复合砂浆（CTRM）对梁根部破坏部位进行抗弯加固,再施加低周往复荷载,探究加固后短肢剪力墙连梁的抗弯承载力、抗裂性、刚度、延性及耗能能力。试验研究结果表明：采用CTRM加固震损短肢剪力墙连梁是一种有效的加固方法,与原结构相比,加固层使震损的梁端或墙梁节点处抗震性能得到了恢复甚至提升,且震损程度越轻,提升越明显。最后对加固前后的试验模型进行了有限元分析,有限元分析结果与试验结果较符合,说明所建模型较为可靠。     

单排配筋剪力墙节点抗震试验及承载力分析

为了研究单排配筋混凝土剪力墙结构中带有不同边缘构造配筋的墙肢与连梁节点抗震性能,进行了4个墙肢与连梁节点的低周反复荷载试验.在试验研究基础上,分析了其承载力、延性、刚度、滞回特性、耗能能力、破坏特征等,并建立了单排配筋剪力墙连梁承载力计算模型,计算所得承载力与试验结果符合较好.研究结果表明,单排配筋混凝土剪力墙节点经过合理的配筋及构造措施能满足多层住宅结构抗震设计要求.     

剪力墙结构中强连梁最优位置及数量的确定方法

已有的试验研究表明带强连梁的双肢剪力墙结构比普通双肢剪力墙结构有更好的抗震性能,但这种结构中强连梁的最优位置和设置数量尚没有合理的确定方法.在均匀剪力墙结构的若干假定下,将弱连梁的约束作用归并于墙肢,墙肢刚度用等效刚度表达;将带强连梁和弱连梁的双肢剪力墙简化为仅带强连梁的双肢剪力墙.根据每根强连梁处强连梁与墙肢转角相等的变形协调方程,求出每根强连梁的约束弯矩;用单位荷载法求出了结构顶点位移;按强连梁使结构顶点位移减小量最大来确定其最优位置.分析结果表明,强连梁的最优位置与其设置数量n之间的关系可近似表示为i/(n 1),i=1—n,而强连梁的设置数量n以使结构顶点位移满足使用要求来确定.方法简单实用,可供初步设计时参考应用.     

竖向荷载作用下短肢剪力墙结构承载能力试验研究

短肢剪力墙结构是现今运用较普遍的抗侧力结构,为了研究这种抗侧力能力较好的结构在竖向荷载作用下的承载能力,以一个实际的短肢剪力墙工程结构为背景,选取靠近顶层附近的三层结构进行简化,结合结构模型试验的相似性原理,按照1:4的缩尺比例制作了一个三层两跨短肢剪力墙结构试验模型。通过在试验模型第二层楼板施加竖向均布荷载的试验表明,短肢剪力墙结构具有良好的承载性能,竖向荷载作用下墙肢整体受弯,连梁端部和墙板连接处为短肢剪力墙结构的薄弱区。结合试验结果阐述了短肢剪力墙中L型和T型截面在压弯复合作用下受力性能和破坏机理。     

短肢剪力墙结构设计

近些年，在住宅建筑中越来越多地采用了钢筋混凝土短肢剪力墙结构，笔着重对小墙肢剪力墙和连梁的设计要点及构造进行分析，论述了现阶段应用较广泛的短肢剪力墙结构的性能及特点，提出了简易可行的判别设计方法，同时，在结构体系的设计中结合规范提出了一些看法．通过对框架结构、剪力墙结构和短肢剪力墙结构进行比较分析，得出短肢剪力墙结构的优缺点．     

飞机荷载桥梁装配式主梁横向新型连接方案及其静动力性能分析

针对既有装配式主梁铰缝连接强度弱、湿连接施工复杂等问题,充分考虑飞机荷载桥梁荷载集度大、空间受力显著等特点,提出一种剪力键和横向预应力筋混合连接的装配式主梁新型连接方案。该方案通过剪力键与键槽实现相邻主梁拼接,采用横向预应力筋为接缝界面提供压应力储备,具有结构整体性好、施工方便等优点。以某机场滑行道桥为对象,基于ABAQUS平台建立新型连接装配式主梁的非线性数值模型,开展静、动力学性能分析以验证方案的可靠性,揭示了剪力键位置、数量、高度及初始预应力对主梁力学行为和抗震性能的影响规律。结果表明：飞机静载作用下,该方案能够满足规范对于主梁挠度限值的要求且具有可观的安全储备。增设跨中剪力键及增加其数量可显著降低主梁跨中挠度和弯矩,相较于仅设置梁端剪力键,加设3道跨中剪力键可使静载下响应分别降低19.92%、23.35%,使地震下响应分别降低17.29%、40.12%。剪力键倾角和高度对主梁受力影响较小,增大横向预应力筋初始张拉力可有效提高主梁接缝界面的预压应力,静载、地震下的最大增幅分别为45.31%、46.51%。研究成果可为飞机荷载桥梁的主梁拼装提供重要的技术支撑,并可拓展应用于重载公路、铁路桥梁。     

碳纤维布不同加固方式对木梁承载力影响试验研究

为研究碳纤维布(CFRP)对矩形木梁的加固效果,采用CFRP包裹9根矩形木梁进行抗弯、抗剪性能的试验。本文分析不同CFRP加固层数、不同加固方式对木梁承载力性能的影响,获得了试件的破坏形态、极限承载力、荷载-挠度关系和应变分布等。结果表明：加固梁在变形过程中符合平截面假定,CFRP改变了木梁的脆性破坏模式,其受压区有明显的塑性变形段,提高了木梁的抗弯、抗剪性能,极限承载力提高最高为为55.1%,试件的刚度和延性也同时得到改善,采用CFRP加固增强木梁性能的方法是行之有效的。     

半刚接钢框架-钢板剪力墙结构滞回性能的有限元分析

为研究半刚接钢框架钢板剪力墙结构（Partially-restrained Steel Frame-Steel Plate ShearWall）的抗震性能,利用经试验验证的双向等效拉杆模型分析了低周往复荷载作用下梁柱半刚性连接对强、弱框架SPSW结构滞回性能、承载力、刚度、耗能能力的影响。分析结果表明：SPSW结构的滞回曲线具有双重特征,当周边钢框架较强时,滞回曲线趋于饱满;当内填剪力墙板较强时,滞回曲线趋于捏缩。随着节点抗弯承载力的增加,强、弱框架的SPSW结构的滞回性能趋于饱满,耗能能力增强,水平承载力呈增大趋势,但对强框架SPSW结构的影响程度大于弱框架SPSW结构。节点抗弯承载力对强框架SPSW结构的抗侧刚度影响较大,对弱框架SPSW结构抗侧刚度影响相对较小。     

多孔剪力墙有限元分析

应用ANSYS有限元分析软件对多孔剪力墙在竖向荷载作用下的力学性能进行了数值模拟分析,并对多孔剪力墙同整截面剪力墙的截面应力分布进行了比较分析,得到了多孔剪力墙墙肢和连梁截面应力分布规律.     

Theoretical analysis on bending behavior of functionally graded composite beam crack-controlled by ultrahigh toughness cementitious composites

Ultrahigh toughness cementitious composites (UHTCC) obviously show strain hardening property under tensile or bending loading. The failure pattern of the UHTCC components exhibits multiple fine cracks under uniaxial tensile loading with prominent tensile strain capacity in excess of 3%, with merely 60 μm average crack width even corresponding to the ultimate tensile strain state. The approach adopted is based on the concept of functionally-graded concrete, where part of the concrete, which surrounds the main longitudinal reinforcement in a RC (reinforced concrete) member, is strategically replaced with UHTCC with excellent crack-controlling ability. Investigations on bending behavior of functionally-graded composite beam crack controlled by UHTCC has been carried out, including theo- retical analysis, experimental research on long composite beams without web reinforcement, validation and comparison between experimental and theoretical results, and analysis on crack control. In addition to improving bearing capacity, the results indicate that functionally-graded composite beams using UHTCC has been found to be very effective in preventing corrosion-induced damage compared with RC beams. Therefore, durability and service life of the structure could be enhanced. This paper discusses the development of internal force and crack propagation during loading process, and presents analysis of the internal force in different stages, moment-curvature relationship from loading to damage and calculation of mid-span deflection and ductility index. In the end, the theoretical formulae have been validated by experimental results.     

钢桁架连梁-联肢剪力墙耗能机理及抗震性能试验研究

对设置全钢桁架连梁和设置钢筋混凝土、钢桁架混合连梁的双层联肢剪力墙平面结构进行了拟动力试验和低周反复荷载试验,研究了不同工况地震波作用下剪力墙的时程响应,以及其破坏机理、承载力、滞回延性性能、耗能机理、刚度及强度退化机理。试验结果表明：全部设置钢桁架连梁的剪力墙的刚度分布合理,耗能机理及刚度强度退化机理符合联肢剪力墙抗震设计的要求。大震时,在保证较高耗能能力的同时能够维持较高的承载力和刚度,持续约束墙肢,抗震性能优于混凝土连梁联肢剪力墙体系,是一种较理想的连梁设置方案。     

新型轻钢龙骨体系桁架梁承载力试验研究

根据12根无比钢桁架梁的承载力试验，获得了典型桁架梁在竖向荷载作用下的极限承载能力、破坏模态及抗弯刚度。无比钢桁架梁的极限承载力和竖向抗弯刚度均较小，跨中弯矩一应变基本呈直线关系。在进行设计时，应加密布置，加大受压上弦杆的截面型号，放宽梁刚度的限制数值。该体系的破坏一般经历局部破坏和整体失稳2个阶段：前者包括V型连接件局部屈曲和自攻螺丝被剪坏2种情况，可分别通过增加V型连接件的数量或自攻螺丝的直径或数量加以解决。