后加混凝土-砌体组合墙体抗震性能试验研究

根据某实际工程,设计1∶2缩尺的纵向和横向两种组合墙体试件进行低周反复荷载试验。针对后加混凝土构件-砌体组合墙体的承载力、延性、滞回特性、耗能能力及破坏模式、混凝土构件的应变和钢筋的应变发展过程等进行研究。结果表明:拉结(剪切)钢筋+植筋的连接节点具有可靠的连接性能,可以保证既有砌体结构与后加混凝土构件的协同工作;后加混凝土-砌体组合墙体具有更高的承载力及变形能力;通过等效黏滞阻尼系数对比分析可知,后加混凝土墙体提高了砌体墙的耗能能力;提出了后加混凝土-砌体组合墙体受剪承载力计算式,且与试验结果吻合较好。     

不同方式连接下钢柱-一体式预制混凝土墙组合构件抗震性能试验研究

钢框架与内部混凝土墙形成的组合构件具有优越的抗震性能。为进一步分析钢柱-一体式预制混凝土墙不同方式连接（梁柱刚接与柱边焊接、梁柱刚接与柱边不焊、梁柱铰接与柱边焊接、梁柱铰接与柱边不焊）时的抗震性能,分别对4个不同连接形式的钢柱-一体式预制混凝土墙的1/2缩尺模型进行了低周往复加载试验。得到了该类构件的滞回曲线及骨架曲线,并通过分析各构件的试验现象、承载力、刚度、耗能能力、延性及应变和变形,得出了不同连接形式对该类构件抗震性能及受力机理的影响。试验结果表明：钢柱 一体式预制混凝土墙体呈现三道防线特征,其中混凝土墙板为第一道防线,内斜撑为第二道防线,边框为第三道防线。柱边焊接对构件的承载力、刚度及边框与内墙组合作用的影响最为明显;内支撑对构件的刚度贡献最为显著且对边框与内部墙板组合作用的发挥具有关键作用。节点铰接且柱边不焊的构件位移延性系数可达2.83,可按1/20作为其弹塑性最大层间位移角限值,其他连接方式的构件位移延性系数在1.22～1.53之间,建议按1/100作为其弹塑性层间位移角限值。按位移控制进行设计的结构推荐采用节点铰接且柱边不焊的构件,而按承载力控制进行设计的结构推荐采用节点刚接且柱边焊接的构件。     

榫式节能砌块墙体抗震性能试验研究

对榫式节能砌块墙体试件进行水平低周反复荷载试验,考察榫式节能砌块墙体的裂缝开展过程与破坏形态,分析榫式节能砌块墙体的破坏机理,研究榫式节能砌块墙体水平承载力、滞回特性、骨架曲线、刚度退化、延性等抗震性能。试验结果得出,榫式节能砌块墙体滞回曲线比较饱满,刚度退化呈波浪形式逐渐递减,延性系数较高,等效粘滞阻尼系数较大且呈递增趋势,榫式复合节能砌块墙体表现出良好的抗震性能,试验研究结果可为榫式节能砌块墙体设计提供参考依据。     

加固后钢筋混凝土框架结构抗震性能试验研究

为研究不同加固方式对混凝土框架结构抗震性能的影响,通过对6榀采用钢支撑和剪力墙加固的单层、单榀混凝土框架试件进行低周反复荷载试验,对比分析不同加固方式下框架结构的水平极限承载力、累积滞回耗能、变形能力和破坏方式等抗震性能。结果表明:采用弱钢支撑加固的混凝土框架试件水平极限承载力和初始抗侧刚度得到一定程度的提高,其水平承载力达到峰值后缓慢下降,试件具有良好的变形能力和耗能能力;采用强钢支撑和混凝土剪力墙加固的混凝土框架试件水平极限承载力和初始抗侧刚度均得到较大程度的提高,由于剪力墙以及强钢支撑加固试件的外框架发生破坏,水平承载力达到峰值后迅速下降,试件变形能力和耗能能力较弱。因此采用强钢支撑加固混凝土框架时,应同时对框架构件进行加固以避免水平荷载作用下构件先于支撑发生破坏,加固后结构不仅具有较高的水平极限承载力和初始抗侧刚度,也具有较好的耗能和变形能力。     

预应力砌体抗震性能的试验研究

本文通过8片不同类型的预应力混凝土小型空心砌块砌体的水平低周反复荷载试验以及2片普通混凝土小型空心砌块砌体的对比试验,研究了预应力砌体破坏形态、滞回特性、延性、刚度退化曲线等抗震性能,明确了预应力、窗洞以及构造措施对混凝土小型空心砌块墙体的开裂荷载、极限荷载和变形性能的影响。研究结果表明,预应力延缓了混凝土小型空心砌块墙体的开裂,提高了结构的开裂荷载和极限荷载;预应力改变了墙体破坏时的裂缝分布形状,裂缝密而细,几乎布满墙体全部灰缝,主裂缝不明显;预应力提高了墙体的刚度、延性和耗能能力;在窗洞底部现浇水平配筋混凝土条带能有效地抑制裂缝的产生和发展,并能提高墙体的变形和耗能能力。     

构造柱约束的混凝土小砌块墙体抗震性能的试验研究

通过对4片不同构造形式的混凝土小砌块足尺墙片在低周反复荷载作用下的恢复力试验,观测墙体在荷载作用下开裂和破坏的发展过程,研究了不同构造措施和不同结构类型的墙体的破坏形态、钢筋应变及墙体变形能力,得到墙体的开裂荷载和极限荷载。试验表明:墙体的开裂位移非常小,即使墙体能承受较大的水平荷载也很容易开裂;构造柱约束小砌块墙体能有效地提高墙体的承载力和抗震性能,增强变形能力,防止开洞墙体的脆性破坏;加水平钢丝网片和配筋带可以进一步提高墙体的延性。试验还表明墙体在开洞后极限承载力下降较多,需要有相应的加强措施,以提高其延性和抗震能力。     

钢骨混凝土柱-钢桁梁组合节点抗震性能试验研究

结合中国科学技术新馆工程对钢骨混凝土柱-钢桁梁组合节点进行抗震性能试验研究。根据两组四个试件的低周往复试验结果,对节点的强度、刚度、延性、耗能能力和变形性能进行综合评估,结果表明钢骨混凝土柱-钢桁梁组合节点具有良好的承载能力、延性、耗能能力和变形恢复能力,抗震性能优越。同时,还讨论了不同破坏模式对节点抗震性能的影响以及栓钉布置对钢骨和混凝土协同工作的影响,结果表明梁端弯曲破坏模式的抗震性能优于节点区剪切破坏模式,钢骨混凝土柱是否布置栓钉对钢骨和混凝土之间的协同工作影响不大。试验研究为中国科学技术新馆工程整体结构弹塑性时程分析提供依据,是结构整体抗震性能评估的重要基础,研究结论可为钢骨混凝土柱-钢桁梁组合节点在工程中的应用提供参考。     

不同竖向接缝干式连接的全装配式复合墙体抗震性能试验研究

为探索更加高效、合理的墙体连接方式,设计3榀竖向接缝分别采用螺栓连接、盒式连接和U形钢板连接等干式连接,水平接缝均采用M16高强螺栓连接的一字型全装配式复合墙体试件以及1榀无竖向接缝装配式复合墙体试件,通过低周往复加载试验,对比研究不同竖向接缝连接方式全装配式复合墙体试件的破坏形态、破坏过程、滞回特性、位移延性系数、刚度退化、耗能能力以及竖向接缝的相对变形等性能。结果表明:3种竖向接缝的连接件均未破坏,符合"强节点、弱构件"的抗震设计理念,各复合墙体试件破坏过程基本相同,破坏形态均为剪切破坏,极限位移角均大于1/55,位移延性系数大于4.1。对于3种竖向接缝连接试件,采用螺栓连接的全装配式复合墙体试件承载力最大,变形能力、初始刚度和累积耗能能力居中,破坏时竖缝预埋件与周边混凝土截面部分开裂,竖缝损伤不严重;采用盒式连接的试件初始刚度最大,承载力居中但变形能力最小,累积耗能能力最弱,破坏时竖缝连接件周边混凝土破碎严重;而采用U形钢板连接的试件承载力与初始刚度最小,但其变形能力最好、累积滞回耗能能力最佳,破坏时U形钢板底部发生轻微塑性变形,竖缝连接件周边混凝土损伤最小。     

用增设钢筋混凝土墙提高砌体结构抗震性能的试验研究

目前大量既有多层砌体结构住宅面临增设电梯、成套改造等功能性改造的需求,利用功能性改造时后加的混凝土墙提高既有多层砌体结构的抗震性能是一种有益的探索。文中提出了三种后加混凝土墙与砌体墙的连接方式,并进行了7个后加混凝土-砌体组合墙体试件及其对比试件的低周反复加载试验,研究了其破坏模式、滞回性能、承载能力、变形能力、耗能与延性等。试验结果表明：三种连接方式均能有效保证后加混凝土墙与砌体墙的协同工作,其中植筋连接方式最为简便实用;后加混凝土墙不对称布置时,正、反两个方向的刚度退化过程不同但承载能力和变形能力无明显差异;增设混凝土墙后砌体墙的承载能力、变形和耗能能力大幅度提升,刚度退化明显改善;组合墙体中后加混凝土墙和砌体墙的抗剪能力均能充分发挥。基于黏性界面模拟砂浆层的分离式三维实体有限元分析方法能够较好地模拟组合墙体试件的骨架曲线和破坏形态。根据试验结论提出的受剪承载力计算公式与试验结果吻合良好。     

配筋圆钢管自密实混凝土柱抗震性能试验研究

通过7根配筋圆钢管自密实混凝土柱和1根圆钢管自密实混凝土对比柱的低周反复荷载试验,研究了纵筋配筋率、轴压比和钢管壁厚对配筋圆钢管自密实混凝土柱的承载力、延性、耗能能力和性能退化规律的影响。试验结果表明:配筋圆钢管自密实混凝土试件的滞回曲线饱满,表现出良好的抗震性能,在加载中后期,配筋试件的纵筋屈服,强度得到发挥,配筋圆钢管自密实混凝土试件的承载力和延性较普通圆钢管自密实混凝土试件均有不同程度提高,同时,耗能性能提高,且纵筋配筋率越大,配筋圆钢管自密实混凝土试件的承载力和延性也越大。轴压比和钢管壁厚对配筋圆钢管自密实混凝土柱抗震性能的影响规律与普通圆钢管混凝土柱相同。     

钢筋混凝土开洞叠合剪力墙抗震性能试验研究

通过对4片钢筋混凝土开洞叠合剪力墙和2片普通钢筋混凝土开洞剪力墙进行抗震性能试验研究,对比研究了试件的受力全过程、开裂部位、裂缝发展情况以及破坏形态,分析了试件的承载能力、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、延性性能、耗能能力等。研究结果表明：钢筋混凝土开洞叠合剪力墙的受力性能基本和普通钢筋混凝土开洞剪力墙相同,具有较好的抗震性能;保温层外侧的预制钢筋混凝土板能够协同参与受力,与普通钢筋混凝土开洞剪力墙相比,其承载力可提高约7%,并可有效降低其刚度退化;剪式支架能使钢筋混凝土开洞叠合剪力墙的预制部分与现浇混凝土形成整体,共同参与工作。     

钢筋混凝土水平拼接叠合剪力墙抗震性能试验研究

通过对3片钢筋混凝土水平拼接叠合剪力墙、1片钢筋混凝土整体叠合剪力墙和1片钢筋混凝土全现浇剪力墙进行抗震性能试验研究,对比研究了试件的裂缝发展情况及破坏形态,分析了试件的承载能力、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、延性性能、耗能性能等。研究结果表明：水平拼接叠合剪力墙与整体叠合剪力墙以及全现浇剪力墙的受力过程、破坏模式基本相同,抗震性能指标相近,具有较好的抗震性能;水平拼接节点构造合理,水平拼接叠合剪力墙的承载能力不低于整体叠合剪力墙;剪式支架能使钢筋混凝土叠合剪力墙的预制部分与现浇混凝土形成整体,协同工作承受外部荷载。     

高延性混凝土加固钢筋混凝土柱抗震性能试验研究

为研究高延性混凝土（HDC）加固混凝土柱的受力性能,设计了8个RC柱,采用HDC和高性能复合砂浆进行加固,通过低周反复荷载试验,研究其破坏形态、变形和耗能能力。试验结果表明：采用HDC围套加固混凝土柱,可对核心区混凝土形成较好的约束作用,破坏形态由脆性破坏向延性破坏转变,加固柱的承载力、延性和耗能能力都得到显著提高;HDC加固层能与混凝土较好地协调工作,可充分发挥HDC的高耐损伤能力,其加固效果明显优于高性能复合砂浆钢筋网加固;在HDC加固层配置钢筋网,可提高加固层对内部混凝土的约束作用,进一步提高加固柱的延性和耗能能力,但对其承载力的贡献较小;采用HDC围套式加固混凝土柱,可减轻竖向构件的损伤程度,提高其抗震性能。     

带约束拉杆双层钢板内填混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

提出一种带约束拉杆双层钢板内填混凝土组合剪力墙,通过对6个剪跨比为2.0、轴压比为0.6的此类剪力墙试件的低周往复加载试验,研究试件的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、承载力退化、刚度退化、位移延性系数和耗能等抗震性能。结果表明：带约束拉杆双层钢板内填混凝土组合剪力墙抗震性能良好,6个试件的屈服位移角平均值为1/147,极限位移角平均值为1/48,位移延性系数平均值为3.57;减小约束拉杆间距和采用梅花式布置约束拉杆的方式,能更好地对钢板和混凝土提供约束,延缓钢板局部屈曲,增大混凝土的极限变形能力,提高剪力墙承载力、延性和耗能能力,减缓承载力退化和刚度退化,改善剪力墙抗震性能。     

装配式型钢斜交密肋复合墙抗震性能试验研究

与传统的密肋复合墙相比,装配式型钢斜交密肋复合墙是用型钢代替钢筋作为墙体肋格内的骨架,并采用斜交肋格形式形成的一种改进型密肋复合墙。为了验证该类墙体的抗震性能,进行了4个1/2比例密肋复合墙体试件的拟静力试验,基于试验分别对不同肋格骨架材料和不同肋格形式的密肋复合墙在低周往复荷载下的破坏模式、滞回特性、受剪承载力、变形能力、刚度退化和耗能能力等进行对比分析。研究结果表明：各试件破坏基本遵照“砌块-肋格-边框柱”三道抗震防线的路径,破坏形态为整体剪切破坏;采用型钢骨架和斜交肋格均能大幅提高密肋复合墙的受剪承载力和抗侧刚度,同时也能够使墙体具有良好的耗能能力;型钢斜交密肋复合墙和传统密肋复合墙的变形能力基本一致。研究为装配式密肋复合板结构的进一步优化设计与推广应用提供了试验及理论基础。     

钢筋混凝土T型叠合梁抗震性能试验研究

研究了由倒T型预制梁、预制板和现浇板组成的钢筋混凝土T型叠合梁。开展了低周反复荷载下叠合梁与现浇对比梁的足尺模型试验,对其破坏形态、滞回曲线、位移延性、刚度退化与耗能等进行了较系统的研究。研究表明:低周反复荷载下叠合梁与现浇梁均发生了受弯破坏;峰值荷载下,叠合梁中实测的预制梁与预制板之间和靠近腹板侧预制板与现浇板之间的滑移分别为0.5mm和0.2mm;叠合梁与现浇梁的滞回曲线前期均较饱满,后期表现出一定的捏拢,但总体耗能均较好;反复荷载下叠合梁的刚度退化主要发生在开裂至屈服阶段,屈服后其刚度退化较缓慢;叠合梁的正、负弯矩截面受弯承载力分别较现浇梁的低9%和3%左右;叠合梁的正、反向位移延性分别比现浇对比梁约低6%和14%,但2个试件的位移延性系数均大于4.8。此外,还对低周反复荷载下与单调荷载下试件的受力性能进行了对比与分析。