带可更换部件的联肢剪力墙抗震性能研究

钢筋混凝土联肢剪力墙结构在地震作用下,钢筋混凝土连梁和剪力墙的墙脚常遭到严重破坏,修复困难。为此,提出了一种带有可更换连梁和可更换墙脚部件的可恢复功能联肢剪力墙,介绍了带可更换部件的联肢剪力墙的设计方法。为了研究带可更换部件的联肢剪力墙的抗震性能和破坏模式,以一片10层联肢剪力墙为例,对带有可更换部件的联肢剪力墙和传统联肢剪力墙进行了地震反应时程对比分析。计算结果表明,在地震作用下,可更换连梁和可更换墙脚部件先后屈服,破坏集中在可更换部件上,带可更换部件的联肢剪力墙的抗震性能显著提高。     

基于OpenSEES的带可更换构件的剪力墙结构的建模及参数分析

基于OpenSEES软件,针对剪力墙墙肢、可更换连梁和可更换剪力墙墙脚支座提出了相应的数值计算模型,与试验结果对比验证了数值模型的准确性。同时,针对一实际的三层联肢剪力墙结构,采用相应的数值模型进行建模分析,对比了带有不同可更换构件的剪力墙结构的抗震性能,重点研究了不同尺寸的可更换墙脚支座对于剪力墙结构性能的影响。结果表明,可更换墙脚支座的长度不超过单片墙长度的0.15倍时,以及高度不超过单层剪力墙高度的0.1倍时,剪力墙的强度和刚度不会降低太多,且延性更好。另外,相对于普通剪力墙和只配置有可更换连梁的剪力墙来说同时配置有可更换连梁和可更换墙脚支座的剪力墙其承载力和刚度有所下降,但是滞回耗能性能得到了一定提高。     

附加黏弹性可更换连梁的剪力墙结构抗震性能分析

为了减轻钢筋混凝土联肢剪力墙结构的损伤破坏,尽快恢复连梁的使用功能,提出将钢筋混凝土连梁跨中截断安装黏弹性剪切耗能型阻尼器,使其在小震、中震、大震作用下均可耗能以减轻对剪力墙结构的损伤破坏,震后可对阻尼器进行更换以恢复连梁的使用功能。基于ABAQUS有限元软件,以一榀12层联肢剪力墙为例,利用时程分析方法,得到联肢剪力墙结构的基底剪力、墙肢损伤、层间位移和顶点加速度等性能指标,通过对比分析安装阻尼器前后联肢剪力墙结构的地震响应指标,结果表明,附加黏弹性剪切耗能型可更换连梁的剪力墙结构可以有效控制结构的地震响应,减轻剪力墙的损伤破坏,实现震后功能的快速恢复。     

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。     

美国组合联肢剪力墙抗震设计方法探讨

基于美国加州建筑规范及其引用的相关设计规程和ASCE组合结构委员会的建议,介绍了由钢筋混凝土剪力墙与钢连梁组合而成的组合联肢剪力墙的抗震设计方法。该方法包括：基于中震的水平地震作用计算、合理耦连比的选择、中震及大震水平作用下钢连梁与剪力墙的抗震性能目标、基于先钢连梁屈服后剪力墙屈服的预定屈服机制的构件设计与验算等。据此,建议我国组合联肢剪力墙的第一阶段抗震设计应基于中震水平而不是小震水平。建议方法可供完善我国组合联肢剪力墙结构抗震设计参考。     

短肢剪力墙结构抗震性能及改善方法研究

短肢剪力墙结构由于布置灵活,能充分发挥墙肢的承载力,从而节约材料,特别适用于高层住宅建筑,但短肢剪力墙结构抗震性能较差。采用Nosa CAD软件对短肢剪力墙结构进行弹塑性时程分析,研究其在7度罕遇地震作用下的抗震性能,并通过提高墙身配筋率及采用耗能连梁改善结构抗震性能。分析结果表明:在罕遇地震作用下,提高墙身配筋率能明显减轻剪力墙的损伤;采用耗能连梁,结构基本动力特征几乎不变,耗能连梁可以耗散结构部分能量,大幅减少结构中屈服和压碎梁的数量,且耗能连梁的损伤集中于可更换的连梁阻尼器部位,便于震后修复更换。     

螺栓钢板加固RC连梁联肢剪力墙抗震性能研究

连梁是剪力墙结构和框架剪力墙结构的第一道防线,如何通过提高连梁抗震性能进而提高既有结构整体抗震性能具有重要的研究意义。前期试验研究表明,带有钢板屈曲约束装置的RC连梁螺栓钢板加固法(LRSP加固法)可有效提升连梁的抗震性能,但这种方法对联肢剪力墙结构整体性能的提升尚不明确。为了研究LRSP连梁加固方法对整体结构抗震性能的影响,本文基于已开展的LRSP加固连梁的试验研究,提出了适用于加固前后连梁的宏观模型。结合剪力墙精细模型,提出了适用于联肢剪力墙结构的组合式模拟方法,揭示了采用LRSP方法加固前后联肢剪力墙结构的地震损伤机理。结果表明,LRSP加固方法可有效提高连梁的延性和耗能能力,从而提升结构的耗能能力,控制结构位移,减小结构损伤,显著提升联肢剪力墙的抗震性能。     

带自复位耗能连梁的剪力墙结构的抗震性能

为了减小强地震作用下钢筋混凝土联肢剪力墙的连梁结构损伤,实现震后结构功能的快速恢复,提出了一种兼具自复位和耗能功能的新型自复位耗能连梁。新型自复位耗能连梁在跨中安装了由形状记忆合金绞线和粘弹性耗能单元并联而成的新型复合自复位阻尼器。以一榀10层双肢剪力墙结构为例,对连梁跨中分别安装该新型自复位阻尼器的联肢剪力墙、粘弹性阻尼器的联肢剪力墙和普通钢筋混凝土连梁的联肢剪力墙进行了动力时程分析,对比分析了不同阻尼器对联肢剪力墙结构的减震效果。结果表明:地震作用下,结构变形和耗能都集中在连梁阻尼器上,但新型自复位连梁阻尼器对结构地震响应的控制效果要优于粘弹性阻尼器,新型复合连梁阻尼器在地震过程中表现出较好的自复位及耗能能力。     

新型跨中截断式可更换钢连梁设计与抗震分析

提出一种新型跨中截断式可更换耗能钢连梁的设计方案,利用有限元分析软件ABAQUS建立了新型跨中截断式可更换钢连梁的非线性有限元模型,并将设有新型钢连梁阻尼器的联肢剪力墙结构与传统钢筋混凝土连梁-剪力墙结构的变形云图、滞回曲线、骨架曲线以及层间位移作了对比分析。分析结果表明:设有新型阻尼器连梁的联肢剪力墙结构滞回曲线最外环所包含的面积大致为传统混凝土连梁-剪力墙结构的1.886倍,提高了结构的抗震性能,且具有较传统混凝土连梁-剪力墙结构更大的极限承载力和抗侧刚度,并具有震后灵活更换的优点。     

钢连梁-钢板混凝土组合剪力墙组合件抗震性能试验研究

为进一步提高联肢剪力墙结构的抗震性能,提出了一种改进型钢连梁-钢板混凝土组合剪力墙混合结构.通过对5个1/2缩尺连梁-墙肢组合件的低周往复加载试验,研究了钢连梁跨高比和加劲肋布置等因素对组合件抗震性能的影响.研究表明:组合件塑性变形均集中在易更换的钢连梁上,墙肢和节点部位损伤程度较低,有利于实现结构罕遇地震作用后的功能...     

考虑几何参数影响的联肢剪力墙抗震性能研究

耦联比是反映联肢剪力墙墙肢与连梁的耦合作用程度的重要参数。然而,耦联比与结构体系的非线性特征高度相关,导致在结构初步设计阶段难以确定。因此,有必要引入在初步设计阶段即可方便确定的其他参数。本研究采用连梁跨高比和墙肢高宽比来代替耦联比,设计了9个联肢剪力墙原型结构,利用增量动力分析方法,研究了连梁跨高比和墙肢高宽比对钢筋混凝土联肢剪力墙地震易损性特征和极限承载力的影响。采用双因子二次响应面法进一步揭示了连梁跨高比和墙肢高宽比的组合对联肢剪力墙整体性能的影响,得到响应变量的最优值,并利用曲线拟合找出连梁跨高比和墙肢高宽比最优关系。结果表明,连梁跨高比和墙肢高宽比可以有效地作为耦联比的补充,在初步设计阶段作为衡量钢筋混凝土联肢剪力墙的整体抗震性能的参数。     

地震作用下钢筋混凝土联肢剪力墙的应力分析

应用有限元分析软件ANSYS,分析了某钢筋混凝土联肢剪力墙在水平地震作用下的应力分布情况,研究得出:位于整片墙体底部及中部的洞口边角处表现出了明显的应力集中,控制连梁的跨高比,不仅可以避免连梁本身发生剪切破坏,而且可使其两侧墙肢仍具有较强的抗震能力。     

带螺栓连接的组合钢板联肢剪力墙抗震性能试验研究

为了研究带螺栓连接的组合钢板联肢剪力墙结构的抗震性能,对1个1∶4缩尺的5层带螺栓连接的组合钢板联肢剪力墙试件进行了恒定轴压力下的水平低周往复加载试验,分析试件在循环荷载作用下的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、耗能能力等,得到结构的受力特征和破坏机理。研究结果表明:剪力墙墙肢以弯曲破坏为主,钢连梁以剪切破坏为主;滞回曲线无明显的捏缩效应;试件的承载力略高于理论承载力;平均延性系数为2.39,破坏时的位移角介于1.88%～1.94%之间;结构体系通过钢连梁的剪切变形和墙肢底部的塑性铰变形来耗散能量,能够明显改善带螺栓连接的组合钢板联肢剪力墙的抗震性能,实现了连梁-墙肢双重设防机制。     

FRC连梁联肢剪力墙数值模拟及设计方法

运用有限元软件ABAQUS建立剪力墙数值模型,分别对2个对称双肢剪力墙试件和2个塑性铰区采用纤维增强混凝土(FRC)的悬臂剪力墙试件在低周反复荷载作用下的抗震性能进行数值计算,计算结果与试验结果比较吻合,表明该模型可较准确地分析FRC连梁联肢剪力墙构件在低周反复荷载作用下的抗震性能.利用所建立的数值模型,讨论了联肢墙中用FRC连梁替代普通混凝土连梁的优越性,并探讨了耦合率对FRC连梁联肢剪力墙抗震性能的影响.结果表明,用FRC替代普通混凝土作为连梁基体,可以显著提高联肢剪力墙结构的耗能能力和延性,增大其初始刚度,减缓刚度退化程度;随着联肢剪力墙耦合率的增加,联肢剪力墙的刚度和承载力提高,但当耦合率过大时,形成强连梁体系,结构的延性和耗能能力将显著下降.     

设置钢板混凝土连梁的混合联肢剪力墙结构抗震性能控制方法

设置钢板混凝土连梁的混合联肢剪力墙是将传统的钢筋混凝土联肢剪力墙中的混凝土连梁用钢板混凝土(PRC)连梁代替而形成的一种新型结构体系,联肢剪力墙结构抗震性能控制是目前尚未很好解决的问题之一。通过对国内外PRC连梁已有试验数据回归分析,提出了PRC连梁基于不同位移要求的所需配钢特征值计算式。以连续化方法的解析解为基础,以联肢剪力墙合理耦联率、层间位移角限值和PRC连梁的延性需求为约束条件,提出了该混合联肢剪力墙抗震性能控制方法。分析结果表明,设置PRC连梁的混合联肢剪力墙的抗震性能控制,宜根据结构整体位移延性需求及目标耦联率,确定PRC连梁的截面尺寸、剪力需求和内嵌钢板截面尺寸,以实现预期的屈服机制。     

联肢剪力墙钢板组合连梁抗震性能研究

连梁作为联肢剪力墙中的重要构件,能够通过塑性变形消耗地震输入的能量,降低剪力墙肢的损伤程度,是联肢墙结构多重抗震防线设计的关键。相较于传统的钢筋混凝土连梁,在连梁中内嵌钢板更能够提高连梁的延性,获得更好的受力性能,是近年来联肢剪力墙连梁研究的热点之一。以组合连梁内嵌钢板的配钢率及其与墙肢的连接方式作为试验变量,一共设计并制作了三个组合连梁试件,通过伪静力试验研究了各试件在模拟地震作用下的力学性能,并采用DIANA软件对试验的试件建模分析,将有限元分析结果与试验结果相比较,发现二者吻合较好。     

双连梁联肢剪力墙地震波作用下的抗震性能分析

采用ABAQUS有限元软件,建立了在整体开洞率一致情况下双连梁连梁间距离不同的两种双连梁联肢剪力墙模型,对比分析了两种模型在地震波作用下的受力情况及抗震性能。结果说明,连梁间间距较大的双连梁联肢剪力墙的抗震性能更优。     

连梁内设置竖向变形阻尼器的耗能剪力墙体系减震分析与设计

将钢筋混凝土联肢剪力墙在连梁跨中开缝,在缝中设置沿竖向变形的钢阻尼器,从而形成耗能联肢剪力墙体系。在强震作用下,耗能剪力墙中的阻尼器一方面适当削弱联肢剪力墙刚度以降低地震作用,另一方面阻尼器屈服后可耗散部分地震能量,从而减小墙肢及连梁的塑性损伤。将阻尼器与连梁组合为等效连梁,运用等效连续化方法对耗能剪力墙体系的刚度特性与阻尼特性进行了简化分析,对耗能剪力墙体系的减震机理进行了论证,并推导出体系关键参数的计算式。以阻尼器延性系数和联肢墙耦合比为设计控制指标,提出了该耗能剪力墙体系基于性能/需求的设计方法。设计实例表明：所提出设计方法简便可行;在参数设计合理的情况下,建议的耗能剪力墙体系具备良好的减震效果。     

高烈度区联肢墙抗震优化设计方法

近年来,由于大量超高层建筑的兴建,联肢剪力墙结构体系被广泛采用。其中混合联肢剪力墙由于结合了钢和混凝土材料的优点,抗震性能较传统的联肢剪力墙有了明显改善,已成为近年来的研究重点。对国内外混合联肢剪力墙的试验研究以及分析等进行了综述,详细回顾了过去几十年混合联肢墙(包括钢连梁联肢墙,可更换连梁联肢墙以及钢桁架连梁联肢墙)的发展,并对混合联肢剪力墙的进一步研究和设计做了展望。     

承载-消能双功能钢连梁在高层框剪结构中的设计与应用

剪力墙结构和框架-核心筒混合结构体系是目前高层建筑中普遍采用的结构形式。连接墙肢与墙肢的连梁以及框架柱与墙肢之间的深梁,常存在跨度小、截面大的特点。采用钢筋混凝土设计该类型梁,会导致连梁破坏严重,震后修复困难。结合某医院建筑,设计了一种承载-消能双功能钢连梁,既在多遇地震阶段提供刚度及阻尼,同时满足连梁对剪力墙的耦合结构作用。通过时程分析,研究了设有双功能钢连梁的高层框剪结构抗震性能。分析结果表明,多遇地震阶段可提供0.5%附加阻尼比,而罕遇地震阶段,双功能钢连梁可有效保护主体构件降低结构损伤。