不同轴压比下叠合板式剪力墙结构抗震性能分析

叠合板式剪力墙结构是一种新型的装配式结构,它吸收了现浇混凝土结构与预制混凝土结构的优点,已经在国内中低层建筑中推广应用。目前的研究只是针对低轴压比下的抗震性能,将其推广应用于高层建筑中必然要开展高轴压比下抗震性能的研究。首先从理论上推导了在高轴压比下叠合板式剪力墙的极限承载力,结果表明叠合板式剪力墙由于预制层中混凝土强度等级高于现浇层的混凝土,在高轴压比下叠合剪力墙的极限承载力达到甚至超过了现浇整体剪力墙。基于OpenSEES采用两种不同模型对叠合板式剪力墙在不同轴压比下的受力性能进行模拟。第一种是多垂直杆单元模型,第二种是模型是纤维截面模型。模拟结果验证了理论推导的正确性,边缘构件预制的叠合剪力墙的极限承载力在高轴压比下要高于边缘构件现浇的叠合剪力墙,而且边缘构件预制的叠合剪力墙施工更加方便。因此预制边缘构件的叠合剪力墙推广价值更大。     

水平拼缝部位增强叠合板式剪力墙抗震性能试验研究

叠合板式剪力墙在水平拼缝部位采用"等钢筋面积"连接时,水平地震作用下的弹塑性变形模式以"摇摆变形"为主,无法达到"等同现浇"的要求。为改善这一状况,提出在水平拼缝部位采用"强连接"的方式,即通过提高水平拼缝抗弯承载力,使构件的塑性部位转移至墙板内部,从而使其抗震性能更接近现浇混凝土剪力墙。该文进行了3个采用"强连接"的叠合板式剪力墙试件以及1个作为对比的现浇混凝土剪力墙试件的拟静力试验,研究了不同轴压比下水平拼缝弯矩超强系数对叠合板式剪力墙抗震性能的影响。结果表明:采用"强连接"叠合板式剪力墙试件的塑性变形出现在墙板内部基础插筋顶部附近和水平拼缝处两个部位,试件变形模式接近现浇混凝土构件,不再以摇摆变形为主;水平拼缝部位弯矩超强程度较大的试件,水平拼缝部位基础插筋屈服也相对较晚;相同轴压比的"强连接"叠合板式剪力墙试件延性和刚度退化情况与现浇混凝土试件相当,耗能能力高于现浇混凝土试件。     

双面叠合混凝土剪力墙平面内和平面外抗震性能研究

双面叠合混凝土剪力墙由两侧预制混凝土板和中间后浇混凝土叠合层组成,具有整体性较好、大量节省模板和支撑、便于工业化生产、经济性好等优点,应用前景广阔。该文开展了剪力墙足尺模型的高轴压比下平面内和低轴压比下平面外低周反复荷载试验,对双面叠合剪力墙的抗震性能进行了研究与探讨。研究表明:双面叠合剪力墙在平面内和平面外低周反复荷载下的破坏形态与现浇剪力墙相同,均发生受弯破坏; 4片剪力墙滞回曲线特征相似,双面叠合剪力墙的耗能性能好于现浇剪力墙;双面叠合剪力墙的平面内承载力比现浇剪力墙高约5%,平面外承载力低约12%;平面内和平面外加载时双面叠合剪力墙均具有良好的延性,其延性系数分别为2.15和3.83,比现浇剪力墙分别高约25%和20%。双面叠合剪力墙基于规范计算值的抗弯及抗剪安全系数均达到1.1以上,双面叠合剪力墙破坏时其水平接缝处的剪力远小于其接缝抗剪承载力设计值。总体而言,双面叠合剪力墙具有良好的抗震性能,可在抗震设防地区推广应用。     

预制钢筋混凝土叠合剪力墙抗震性能试验研究

为研究预制钢筋混凝土叠合剪力墙的抗震性能,对3片预制钢筋混凝土叠合剪力墙、1片现浇钢筋混凝土剪力墙进行低周反复荷载试验,对比研究了各试件的荷载-位移曲线、骨架曲线、刚度退化规律、延性性能、耗能能力和破坏形态等,探讨了叠合墙体预制部分与现浇部分的协同工作性能,以及不同施工工艺对整体工作性能的影响。研究结果表明:1)墙体破坏以剪切破坏为主;2)预制叠合墙和现浇墙体的承载能力、破坏模式、抗震性能指标均相近;3)预制试件的预制面与现浇面交接处未出现竖向劈裂裂缝,受力变形基本同步,协同工作性能良好;4)不同施工工艺对叠合墙的承载和变形性能无明显影响。     

带斜筋单排配筋低矮剪力墙的抗震性能

为替代粘土砖砌体结构,适应建筑节能发展需求,研发墙体薄、造价低、施工简便、易于推广且抗震性能良好的带斜筋单排配筋混凝土剪力墙多层节能住宅结构。剪力墙中设置斜筋,可提高其抗剪能力并防止基底剪切滑移,有效改善其抗震耗能能力。进行4个一字形截面低矮混凝土剪力墙的低周反复荷载试验,研究不同轴压比下,带斜筋单排配筋低矮混凝土剪力墙的抗震性能,并与不带斜筋的单排配筋混凝土剪力墙进行比较,分析其破坏特征、滞回特性、承载力、延性、刚度和耗能能力。在试验研究基础上,建立其承载力简化计算模型。研究表明:带斜筋单排配筋混凝土低矮剪力墙的抗震性能优于普通单排配筋混凝土剪力墙,能较好地满足抗震设计要求。     

高强混凝土剪力墙非线性分析及抗震性能参数研究

基于4个高强混凝土剪力墙试件在低周往复水平荷载作用下的抗震性能试验结果,利用有限元软件ABAQUS,选用合适的拉、压损伤本构关系以及单元模型,建立高强混凝土剪力墙的有限元模型,模拟其加载全过程和受力性能,模拟滞回曲线与试验滞回曲线吻合较好。在此基础上,采用相同的有限元模型和材料损伤本构关系,分析影响高强混凝土剪力墙抗震性能的主要因素,包括轴压比、约束边缘构件的配箍特征值、混凝土强度和边柱纵筋配筋率,研究影响剪力墙抗震性能参数的限值并给出其范围。     

延性纤维增强混凝土剪力墙非线性分析及 影响其性能参数研究

以4个延性纤维增强混凝土(DFRC)剪力墙荷载作用下的抗震性能试验为基础,利用有限元软件 ABAQUS、DFRC和高强混凝土均选用合适的拉、压损伤本构关系以及单元模型,建立了DFRC剪力墙非线性模型,模拟了加载全过程和受力性能,模拟曲线与试验恢复力曲线吻合较好。在此基础上,采用试验研究和非线性模拟相结合的方法,研究了影响DFRC剪力墙抗震性能的主要因素,包括DFRC区高度、DFRC强度、剪跨比和轴压比,并给出影响剪力墙性能参数的限值及其范围。     

水平接缝连接方式对双面叠合剪力墙抗震性能影响的试验研究

通过对4片采用不同水平接缝连接方式的双面叠合剪力墙和1片全现浇剪力墙试件进行拟静力抗震试验,对比研究了墙体的破坏形态、滞回性能、承载力、位移延性、耗能能力和刚度退化特征。试验结果表明:各双面叠合剪力墙试件的极限破坏形态与现浇剪力墙试件基本相同;部分叠合剪力墙试件的抗震指标与现浇剪力墙对比试件相近,具有较好的抗震性能;水平接缝采用竖向连接钢筋搭接连接与采用竖向连接钢筋约束搭接连接方式的双面叠合剪力墙试件的承载能力更接近于现浇剪力墙试件;采用相同竖向钢筋连接方式的双面叠合剪力墙试件,钢筋搭接区带约束螺旋筋的试件比不带螺旋筋试件的极限变形能力强,但承载力相差不大;采用竖向连接钢筋连接方式且钢筋搭接长度大于等于1.2laE的双面叠合剪力墙试件的抗震性能满足现行相关规范的要求。     

高轴压比下内藏桁架的混凝土组合中高剪力墙抗震性能研究

轴压比是剪力墙抗震设计中一个重要的控制因素,它直接关系到剪力墙的抗震性能。该文进行了5个1/3缩尺的轴压比为0.5的中高剪力墙的抗震性能试验研究。包括:1个普通混凝土剪力墙、1个内藏钢框架混凝土剪力墙、1个内藏钢筋桁架混凝土剪力墙、1个内藏钢框架-钢筋桁架剪力墙及1个内藏钢桁架混凝土剪力墙。在试验研究基础上,对比分析了各剪力墙的承载力、刚度及其衰减过程、延性、滞回特性、耗能能力及破坏特征;建立了承载力计算模型,计算结果与实测结果符合较好。试验表明:内藏钢框架及内藏桁架混凝土剪力墙的抗震性能比普通混凝土剪力墙明显提高。     

带暗支撑剪力墙体系抗震研究及应用 第十三届全国结构工程学术会议特邀报告

提出了钢筋混凝土带暗支撑剪力墙。对不同高宽比、不同暗支撑型式、不同暗支撑倾角和配筋比的带暗支撑低矮、中高剪力墙模型和双肢剪力墙模型进行了低周反复荷载下的抗震性能试验研究。进行了带暗支撑剪力墙结构模型与不带暗支撑剪力墙结构模型的振动台对比试验研究。在试验研究的基础上,建立了带暗支撑剪力墙的力学模型和抗震设计方法,在实际工程应用中取得了良好的效果。     

型钢混凝土框排架混合结构弹塑性地震响应及抗震防线问题研究

型钢混凝土框排架混合结构是一种新型的火电厂主厂房结构体系,合理的剪力墙布置能够使该类结构实现三道抗震防线。采用ABAQUS有限元软件进行8度小震、中震、大震以及9度大震下的弹塑性地震反应分析,获得结构在不同强度地震下的基底剪力、整体侧移、层间侧移角以及结构构件的损伤演化特性。研究结果表明：强震作用下剪力墙首先出现损伤破坏,可以起到第一道抗震防线的作用,有效提高了结构的抗震能力;随着地震作用的增强,结构薄弱部位由煤斗层到运转层再到底部两层下移,且整体侧移曲线由弯剪型向剪切型转变;整体结构的变形性能较好,能够满足“大震不倒”的抗震设防需求。最后,通过计算分析提出适用于不同烈度、不同场地类别下的剪力墙布置数量与抗震构造措施,可供工程设计参考。     

反复荷载下型钢高强混凝土短肢剪力墙受力性能及强度计算

为了揭示型钢高强混凝土短肢剪力墙(SRHCSW)的抗震承载力和变形性能,设计了6个以空腹式配钢的T形截面SRHCSW试件进行反复荷载试验。研究表明:空腹式配钢的SRHCSW的破坏形态为弯曲-剪切破坏和剪切斜压破坏,滞回曲线较饱满,耗能能力较强,但延性较差。依据中国现行抗震规范“三水准”设防目标对SRHCSW进行分析,发现无法较好地满足结构变形的需求,借鉴于已有普通强度型钢混凝土短肢剪力墙的研究成果,提出了改善该结构变形能力的措施。最后基于试验观察得到的破坏机理,建立力学分析模型,推导出SRHCSW的抗裂、抗剪承载力计算公式,计算结果与试验结果吻合较好。     

两层带开洞预制剪力墙抗震性能试验研究与数值模拟分析

为研究带窗洞的预制装配式混凝土剪力墙中窗下墙对结构抗震性能的影响,该文对两个带不同高度窗下墙的两层预制剪力墙试件进行了低周反复荷载试验。在此基础上,提出了带窗下墙预制剪力墙结构的精细有限元数值模拟方法,结合试验结果分析揭示了窗下墙对带开洞预制剪力墙抗震性能的影响。试验和数值模拟分析结果表明,两试件在初始受力阶段,窗下墙与下层连梁作为一根整体连梁共同工作,此后二者逐渐脱开,形成两根并列布置的双连梁;两试件的破坏形态均为墙肢根部和双连梁两端形成塑性铰,最终塑性铰区混凝土被压碎;窗下墙较高的试件W-2承载力和初始刚度均大于W-1,延性和耗能能力则小于W-1;预制剪力墙构件中的窗下墙可显著提高该类构件的刚度、承载力和耗能能力,对带窗下墙的预制剪力墙结构进行抗震设计时应对窗下墙予以考虑。     

窗下墙对自保温暗骨架承重墙抗震性能的影响研究

采用低周往复荷载试验研究窗下墙对自保温暗骨架承重墙抗震性能的影响,结果表明:窗下墙对自保温暗骨架承重墙的滞回曲线、骨架曲线、刚度及其退化、耗能能力等均存在显著影响;试验墙体失效破坏全过程均呈“共同工作、转化过渡和弱框架工作”三阶段特征,恰与我国抗震设防目标相对应;均系延性破坏,对应延性系数分别为3.034、3.545。理论方面:基于等效弹性板模型,分别根据最大拉应力理论和双剪统一强度理论建立了墙体开裂荷载的计算方法;基于抗剪抵抗机构思想提出刚架斜压杆模型,并利用等效刚度法明晰了斜压杆宽度的确定方法,建立了墙体极限荷载计算方法;与实测值的对比表明,所建立的计算方法精度较高。最后,以建立的理论方法为基础,定量评价了窗下墙对墙体抗震承载力的直接和间接作用。研究结果可为带门窗洞口的自保温暗骨架承重墙抗震承载力计算提供方法。     

可恢复功能剪力墙结构研究进展

近年来,可恢复功能结构逐渐成为了抗震工程研究的热点。可恢复功能剪力墙,主要包括：配合框架结构同时使用的摇摆或自复位剪力墙,通过摇摆减轻地震作用的破坏,通过自重或施加预应力使结构复位;应用于剪力墙结构中的可更换剪力墙,通过对破坏部位的更换实现结构功能的快速恢复。介绍了自复位剪力墙结构,摇摆剪力墙结构及可更换剪力墙结构的相关研究进展,对研究领域的成果和不足进行了总结,并指出研究领域中存在的空白。     

剪力墙的型式、设计理论研究进展

该文回顾了近几十年来剪力墙在材料和截面型式上的发展历程。由于剪力墙体系在承载性能、抗震性能以及建筑布局上的优势,其已经越来越多地被应用到多高层建筑和住宅结构中。剪力墙经历了钢筋混凝土、纯钢、钢-混凝土组合的发展历程。随着材料和截面型式的不断更新,剪力墙逐步体现出高性能、装配化的发展方向,符合目前中国住宅建筑的发展需求。该文着重介绍了多种型式的波形钢板剪力墙的受力机理、设计理论研究过程及其在单调荷载作用和水平往复荷载作用下的试验研究成果,并阐述了波形钢板混凝土组合墙的受力机理和装配化加工过程,说明了针对波形钢板混凝土组合墙的截面强度承载力、整体稳定承载力、墙肢稳定承载力和抗震性能等问题的研究过程、试验结果以及设计理论,给出了部分关键设计公式。该文还介绍了《波形钢板组合结构技术规程》的适用范围和编制内容,也简要说明了波形钢板混凝土组合墙-钢管混凝土异形截面柱框架结构体系中异形柱的设计方法。     

盐雾环境下一字型短肢RC剪力墙抗震性能试验

盐雾环境下氯离子侵蚀对既有RC结构抗震性能具有较大影响,采用人工气候实验方法模拟近海盐雾环境对8榀剪跨比为2.14的一字型短肢RC剪力墙进行加速腐蚀,达到预期腐蚀目标后对其进行拟静力加载试验,重点研究盐雾腐蚀程度对剪力墙试件承载力、变形、强度衰减、刚度退化、耗能等指标的影响以及不同设计参数对锈蚀试件抗震性能的影响。试验结果表明:钢筋锈蚀对RC剪力墙抗震性能影响较大,随锈蚀程度增加,试件逐渐以剪切破坏为主的弯剪破坏向以弯曲破坏为主的弯剪破坏转变,试件的承载力不断减小,变形能力变差,强度衰减和刚度退化不断加剧,耗能能力变差;但是,横向分布钢筋减小可以有效改善锈蚀RC剪力墙的变形能力;同时,限制剪力墙的轴压比也可以有效改善锈蚀RC剪力墙试件的抗震性能。     

带暗支撑短肢剪力墙及核心筒抗震研究与应用

提出了钢筋混凝土带暗支撑异形截面短肢剪力墙,提出了带暗支撑核心筒。对不同设计参数、不同受力特点的钢筋混凝土带暗支撑异形截面(一字形、T形、L形、Z形)短肢剪力墙及带暗支撑核心筒模型进行了低周反复荷载下的抗震性能试验研究,较系统地分析了其承载力、刚度、延性、滞回特性及耗能能力。在试验研究的基础上,建立了带暗支撑异形截面短肢剪力墙及核心筒的力学模型,提供了抗震设计方法,在实际工程应用中取得了良好的效果。     

酸雨环境下锈蚀RC剪力墙恢复力模型研究

出于酸雨环境下锈蚀RC剪力墙结构抗震性能评估的需要,该文提出了酸雨环境下RC剪力墙宏观恢复力模型,通过对6榀锈蚀RC剪力墙拟静力试验结果进行回归分析,得到了考虑轴压比与钢筋锈蚀率影响的锈蚀RC剪力墙骨架曲线特征点荷载与位移修正系数计算公式,以循环退化速率来表征构件强度和刚度的退化,确定了基于循环耗能的循环退化指数β_i,并进一步建立了可考虑捏缩效应、屈服强度退化、峰值强度退化、卸载刚度退化及再加载刚度退化的锈蚀RC剪力墙滞回模型。与试验结果对比发现:采用该模拟方法得到的各试件的骨架曲线、滞回曲线以及试件破坏时的累积耗能均与试验结果吻合较好,表明所建立的锈蚀RC剪力墙宏观恢复力模型能较为准确的反应酸雨环境下RC剪力墙结构的力学性能及抗震性能,可为该类结构的抗震性能评估提供理论参考。     

密肋复合墙-剪力墙混合结构水平位移计算方法研究

密肋复合墙-剪力墙混合结构是把密肋复合墙与剪力墙组合起来,形成的一种新型联合抗侧力结构,有效解决了密肋结构在7度及以上地震烈度区建造高度、应用范围受限的问题。本文对水平荷载作用下复合墙-剪力墙结构的位移计算方法进行研究：依据Timoshenko梁基本理论,将密肋复合墙视为弯剪型悬臂墙,同时考虑其弯曲变形和剪切变形,采用变形连续化方法建立了结构体系的位移微分方程,以常见倒三角形荷载为例推导了密肋复合墙弯曲变形、剪切变形和结构总水平位移的解析表达式。算例分析表明：复合墙-剪力墙结构与框剪结构的刚度特征值、位移公式完全相容,后者可视为前者在复合墙抗弯刚度取无穷大时的一种特殊表现形式;结构侧移曲线呈现弯曲变形为主的弯剪型特征,但复合墙的剪切变形在总变形中占有一定比重,不应忽略。研究工作为复合墙-剪力墙结构的内力计算和抗震设计提供了基础。