预制减震墙板加固震损框架抗震性能试验研究

本文中提出先对震损框架进行局部修复,再采用预制减震墙板进行加固的预制减震墙板加固震损框架的方法,设计制作震损修复框架(RBF)、预制减震墙板加固震损框架(DWF)以及预制普通墙板加固震损框架(CWF)3榀足尺试件,对其进行拟静力加载试验,对比研究3个试件的滞回性能、承载能力、破坏形态以及延性等抗震性能。结果表明：对震损框架进行局部修复,再采用预制减震墙板对其进行抗震加固可提高震损修复框架的抗侧刚度、承载能力和屈服后的变形能力;预制减震墙板加固震损框架(DWF)滞回曲线稳定、饱满,其承载力衰减缓慢,具有良好的持续抵抗外荷载的能力,不改变震损修复框架结构的受力和破坏特征,其变形能力满足GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》罕遇地震作用下1/50层间位移角的要求,具有良好的抗倒塌能力;预制减震墙板单元与框架间的拉结筋构造措施提高了结构的整体性,保证了预制减震墙板既定的摩擦滑移耗能机制的有效实现。     

喷射混杂玄武岩-碳纤维复合材料加固震损混凝土框架柱试验研究

通过对3根模型比为1/2的钢筋混凝土框架柱试件在低周水平往复荷载作用下的抗震试验,研究喷射混杂玄武岩-碳纤维增强复合材料加固震损钢筋混凝土框架柱的抗震性能及加固效果。试验结果表明:震损至纵筋屈服的框架柱经喷射加固后,其极限承载力基本可恢复到震损前框架柱的极限承载力,位移延性系数和循环累积耗能则分别提高了7.43%和22%,且软化阶段刚度退化速度明显慢于未加固框架柱。震损至极限破坏的框架柱经喷射加固后,其峰值荷载和循环累积耗能分别降低了11.9%和39%,而位移延性系数略有提高;虽然因预损程度严重,其初始刚度明显低于未加固框架柱和震损屈服后加固框架柱,但因喷射纤维增强材料FRP加固层的拉结约束作用,其刚度退化速度仍能与未加固框架柱和震损屈服后加固框架柱基本持平。喷射混杂纤维复合材料可以有效恢复甚至改善震损框架柱的抗震性能,抗震加固效果良好。喷射加固方法可以对地震区已震损框架柱进行快速加固,有效防止框架结构在地震余震中发生倒塌等严重破坏。     

单跨多层混凝土框架教学楼减震加固方案研究

由于抗震规范新增限制单跨框架使用范围的规定,现有单跨多层混凝土框架结构若需继续使用,则应进行抗震加固改造。本文采用防屈曲支撑(BRB)消能减震技术对某典型单跨多层混凝土框架进行减震加固。通过对原结构和BRB加固结构进行弹性和非线性对比分析,证明该减震加固方案可行。     

消能支撑加固底部框架砌体房屋的弹塑性地震反应分析

本文采用弹塑性时程分析方法,对底部框架多层砌体房屋在不同烈度罕遇地震作用下进行了抗震性能评估;研究了在底部框架内增设消能外包混凝土无粘结钢支撑对房屋抗震性能的影响;对增设消能支撑加固方案和增设抗震墙加固方案进行了对比分析。分析结果表明,在底层框架砌体房屋的底层增设消能支撑可显著降低底层框架的最大层间位移,控制结构的塑性损伤,提高结构的抗震性能。增设消能支撑加固方案与增设抗震墙加固方案相比,结构加固更合理、更易实施。     

基于变形和能量双参数损伤的消能摇摆架-框架结构抗震性能分析

为研究消能摇摆架对钢筋混凝土(RC)框架结构的损伤控制作用及其应用于工程抗震加固的可行性,对一栋五层设计有消能摇摆架-框架的RC混凝土框架结构,与设计有屈曲约束支撑加固的消能减震结构、设计有摇摆墙加固的抗震结构和基础隔震结构进行抗震性能对比,通过分析在近场脉冲地震动、近场无脉冲地震动和远场地震动作用下各结构的位移、耗能情况,计算各结构的楼层损伤指数。分析结果表明:消能摇摆架能够有效抑制RC框架结构层间变形发展,减少结构耗能,降低RC框架结构的损伤,可用于结构的抗震加固。     

消能减震加固措施在多层装配式框架中的应用

预制装配式结构较多地应用于早期的建筑,具有整体性较差的缺点。本文以一个未考虑抗震设防的预制装配式混凝土多层框架结构为工程实例,说明了采用消能减震技术进行抗震加固的分析方法,文中采用层串模型、杆系模型分别对原结构、加固结构在小震、大震作用下的抗震性能和减震效果进行了对比分析,分析表明,增加合适的耗能减震系统,可以大大提高该类结构的抗震性能。     

增大截面法加固震损钢筋混凝土框架的抗震性能试验研究

为研究已震损及未损钢筋混凝土框架采用增大截面法加固后的抗震性能,按照1/2缩尺制作4榀两层双跨钢筋混凝土框架模型,其中1榀为原型对比框架,1榀直接加固,另外2榀进行不同程度的预损后采用增大截面法进行加固,对所有框架模型进行低周反复破坏试验。试验结果表明,经过对震损及未损钢筋混凝土框架采用增大截面法进行合理和可靠的加固,框架结构的承载力有较大程度的提高,并且具有良好的延性变形和耗能性能,震损程度对加固框架的刚度、强度退化以及耗能性能未产生明显影响。对于混凝土框架结构而言,无论从承载力、延性、耗能及对震损的加固修复等各方面来看,采用钢筋混凝土增大截面法是一种非常有效的抗震加固方法,可以满足"小震不坏、中震可修、大震不倒"的抗震要求。     

震损型钢混凝土柱-型钢混凝土梁框架结构外包钢套加固试验研究

为研究震损型钢混凝土柱-型钢混凝土梁框架结构经外包钢套加固后的抗震性能,按1/3缩尺设计并制作了4榀两跨三层框架结构模型,并对其进行了拟静力加载破坏试验。试验结果表明:外包钢套加固震损试件在水平往复荷载作用下均呈现梁铰破坏机制,但其节点混凝土压碎严重,加固设计时应予以加强。与未加固试件相比,受中度损伤试件经加固修复,其极限荷载平均值提高了14.64%,破坏位移平均值提高了19.24%;受重度损伤试件经加固修复,其极限荷载平均值提高了10.19%,破坏位移平均值提高了18.92%。试件在重度损伤范围内,经外包钢套加固修复,震损型钢混凝土柱-型钢混凝土梁框架结构恢复并超过受损前的抗震性能。     

震损钢筋混凝土结构减震加固研究进展

震损钢筋混凝土结构如何考虑损伤影响以进行减震加固设计是值得研究的问题。本文介绍了国内外相关建筑加固与减震设计的系列标准规范,基于震损结构的各种加固工况探讨了减震加固技术的适用范围,概括了国内外有关消能减震加固技术的发展及其应用于震损结构加固的研究现状,简述了灾后震损结构进行减震加固的几种设计方法,并列出了部分典型的减震加固工程实例。最后,在已有研究的基础上,指出了现阶段震损结构减震加固研究中仍存在的一些问题。     

双肢消能摇摆柱受力机理及应用于混凝土框架的减震性能

针对钢筋混凝土框架结构在强震作用下出现薄弱层破坏的问题,提出了能够防止框架结构发生薄弱层破坏的消能减震构件,即双肢消能摇摆柱。在构件层面,通过分析受力机理,提出了双肢消能摇摆柱在侧向荷载作用下的弹性理论分析模型和弹塑性等效分析模型,并采用足尺试验结果及精细有限元分析结果对所提模型进行了验证,表明双肢消能摇摆柱具有良好的滞回耗能及刚度连续特性。在结构体系层面,通过纯混凝土框架与双肢消能摇摆柱 框架的动力弹塑性时程响应结果对比,表明利用双肢消能摇摆柱可较好地减轻混凝土框架结构的最大地震层间位移响应,并抑制混凝土框架结构的层间变形集中,从而防止潜在的地震作用下混凝土框架结构的薄弱层破坏。     

足尺震损钢筋混凝土柱耐火性能试验研究

地震次生火灾具有发生概率高、灾害破坏力强、损失巨大和机理复杂等特点,为分析震后火灾环境下钢筋混凝土柱构件的抗火性能,以钢筋混凝土柱的裂缝、混凝土剥落和残余变形作为地震损伤形式,设计了7根带有预制损伤的足尺钢筋混凝土方形截面柱,进行明火试验,研究不同几何损伤形式及损伤程度对混凝土柱的火灾破坏特征、截面温度场分布、竖向变形过程及耐火极限等性能影响规律。试验结果表明,预制损伤混凝土柱构件的火灾破坏程度明显大于无损伤混凝土柱,其中混凝土剥落对震损柱内部温度场及耐火性能的影响最大。根据足尺混凝土柱的耐火试验结果,采用ABAQUS有限元软件分析震损混凝土柱的温度场分布与耐火极限,结果表明：当试件端部产生保护层剥落时,剥落区轴向等温线向柱中心凹陷,整体呈“瓶颈”状;轴压比与剥落厚度对震损混凝土柱耐火极限有较大影响;残余变形小于GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》中的弹塑性层间位移角1/50时,残余变形对震损混凝土柱的耐火极限影响有限。通过拟合得到了混凝土柱的轴压比、残余层间位移角、剥落厚度与其耐火极限之间的量化关系式,关系式计算结果与试验结果吻合较好。     

残损木柱受力性能退化试验研究与有限元分析

梁、柱等构件存在腐朽等局部残损是现存古建筑木结构的普遍状况,其显著地降低了木结构受力性能。为研究残损木柱受力性能退化规律,采用局部去除腐朽木材的方法模拟木柱上的局部残损,对4根不同残损程度的矩形木柱进行了轴心受压试验,得到了残损木柱的荷载-侧移、荷载-应变关系曲线,分析了残损木柱的破坏模式、承载力及刚度退化规律。试验结果表明,随着残损程度增加,残损木柱逐渐由轴压破坏变为偏压破坏,受压承载力显著降低。采用ABAQUS有限元软件对4种不同残损程度的木柱受压性能进行了模拟分析,模拟结果与试验结果吻合较好。在此基础上,分析了残损区域深度、长度等因素对木柱受力性能退化的影响规律。分析结果表明：随着损伤区域深度的增大,承载力降低幅值随之增大;随着损伤区域长度的增大,承载力降低趋于缓和。     

Shaking table collapse test on exterior corridor RC frame with infill walls

为研究外廊式RC框架结构体系中填充墙对结构抗地震倒塌性能的影响，以汶川地震中倒塌的漩口中学教学楼为原型，进行了一个缩尺比例为1∶4的外廊式框架结构模型振动台试验，得到了结构地震倒塌的全过程现象和破坏倒塌机制。试验结果表明：模型结构在振动台上的倒塌始于结构底层教室侧纵向框架柱的破坏，该侧框架柱破坏位置集中在柱端和半高填充墙位置处，形成明显塑性铰；之后，纵向另外两榀框架柱相继失效，造成结构底层率先倒塌，继而产生更大范围的逐层连续倒塌，与实际震害的倒塌模式基本一致。进一步利用ABAQUS有限元软件，建立了有无填充墙外廊式框架结构的数值模型，进行了底层柱剪力和塑性铰分布情况分析，结果表明，半高填充墙对柱的约束效应对结构损伤分布和破坏机制产生较大影响，建议在设计中应考虑填充墙的刚度，避免半高填充墙与柱的硬连接布置。     

填充墙外廊式RC框架结构倒塌振动台试验研究

为研究外廊式RC框架结构体系中填充墙对结构抗地震倒塌性能的影响,以汶川地震中倒塌的漩口中学教学楼为原型,进行了一个缩尺比例为1∶4的外廊式框架结构模型振动台试验,得到了结构地震倒塌的全过程现象和破坏倒塌机制。试验结果表明：模型结构在振动台上的倒塌始于结构底层教室侧纵向框架柱的破坏,该侧框架柱破坏位置集中在柱端和半高填充墙位置处,形成明显塑性铰;之后,纵向另外两榀框架柱相继失效,造成结构底层率先倒塌,继而产生更大范围的逐层连续倒塌,与实际震害的倒塌模式基本一致。进一步利用ABAQUS有限元软件,建立了有无填充墙外廊式框架结构的数值模型,进行了底层柱剪力和塑性铰分布情况分析,结果表明,半高填充墙对柱的约束效应对结构损伤分布和破坏机制产生较大影响,建议在设计中应考虑填充墙的刚度,避免半高填充墙与柱的硬连接布置。     

汶川地震钢筋混凝土框架结构震害及对策

汶川大地震造成了部分钢筋混土框架结构的严重破坏和倒塌,震害包括结构的整体倒塌、部分倒塌、薄弱层倒塌、底层柱的柱顶和柱底的弯曲破坏、短柱的剪切破坏、框架梁端的弯曲破坏等等;此外原先抗震设计时不被注意的楼梯出现受拉破坏,有的甚至被拉断;填充墙是框架结构破坏严重的非结构构件。框架结构这些震害产生的原因多种多样,如实际地震影响烈度大大超过设计设防烈度、建筑的施工质量问题、设计不合理（刚度突变,强梁弱柱）,等等。在对倒塌破坏的框架的震害进行深入分析后,本文提出了解决框架结构抗倒塌的方法：加强柱的抗震设计、适当布置抗震墙、采用隔震或消能减震技术。楼梯设计时应考虑地震下楼梯受力情况,采用刚性连接时,要求计算出楼梯地震效应,并进行配筋;楼梯一端与结构采用滑动连接时,可消除楼梯地震作用下的内力,设计时可不考虑地震影响;加强结构填充墙抗震性能,确保罕遇地震下不致倒塌伤人。     

考虑剪切变形RC框架结构非线性分析

在钢筋混凝土桥梁和高层建筑结构中,由于柱轴压比的限制,在结构中经常形成短柱,地震时易发生脆性剪切破坏而导致结构破坏甚至倒塌.本文基于考虑弹塑性剪切变形的梁柱单元,建立了含短柱框架结构整体非线性分析的计算模型,编制了程序,在截面刚度矩阵中,剪切变形和轴向、弯曲变形不耦合,但是剪切和弯曲力在单元层面耦合.对钢筋混凝土框架结构的静力加载程序试验结果表明,改进后的纤维模型能够较好地描述钢筋混凝土框架整体结构在压、弯、剪荷载共同作用下的非线性性能.     

单层厂房隔震结构弹塑性地震反应分析

由混凝土柱、预应力混凝土屋架或钢屋架组成的横向排架结构是常见的横向受力体系。通过在混凝土柱顶屋架支座处放入隔震器可使混凝土柱的地震反应减小。输入天然地震波对普通结构和隔震结构的弹塑性地震反应进行了计算。结果表明，在地震荷载作用下，隔震结构混凝土柱的水平位移和内力可显著减小。     

混凝土框架结构抗震分析的塑性损伤模型

地震作用下,结构会遭受损伤.为了对结构进行损伤评估,本文基于经典塑性模型与连续损伤模型,根据广义应力空间塑性力学确定塑性变形的演化法则,建立了一种塑性损伤模型,用来进行混凝土框架结构的抗震分析,将塑性损伤的本构关系运用于在两端具有塑性铰的梁模型,模拟框架结构的梁柱.同时该模型的损伤指数可以确定结构各单元和整体的地震时性...     

消除或改善短柱的抗震措施

随着大跨度和超高层结构的发展以及建筑错层、转换层、设备层和地下车库结构的需要,短柱的出现不可避免.结构中短柱的剪切破坏是造成结构破坏,甚至引起结构倒塌的主要原因.本文介绍了钢筋砼短柱判别方法,并分别从构件材料性能、抗震构造措施、非传统柱截面形式、约束混凝土柱、抗震结构体系5个方面采取措施,来增强钢筋砼短柱的延性和抗剪承...     

BFRP约束损伤钢筋混凝土圆柱轴压力学性能研究

为了研究钢筋、玄武岩增强复合材料(BFRP)包裹层数及预损伤对BFRP约束钢筋混凝土(RC)圆柱轴压力学性能的影响,对22个直径242mm、高726mm的混凝土圆柱(包括20个RC圆柱以及2个素混凝土圆柱)开展轴压试验。试验结果表明:纵筋对BFRP约束RC圆柱的极限强度有较明显贡献,箍筋对BFRP约束RC圆柱极限强度和极限应变均有较明显贡献;BFRP约束可有效改善损伤RC圆柱的极限强度和极限应变,但无法恢复RC圆柱因损伤而降低的初始刚度;损伤会降低BFRP约束RC圆柱的极限强度和初始刚度,且降低的程度随着损伤水平的增加而增加。最后,提出了BFRP约束损伤RC圆柱强度模型及极限应变模型,模型预测值与试验值吻合较好。