附设黏滞阻尼器的传统风格建筑混凝土梁-柱节点 动力循环加载性能分析

进行了4个附设黏滞阻尼器及2个未附设黏滞阻尼器的传统风格建筑混凝土梁-柱节点在动力循环荷载作用下的试验研究,获得其荷载-位移滞回曲线,分析其延性、耗能能力等力学性能。结果表明：附设黏滞阻尼器的传统风格建筑混凝土梁-柱节点试件滞回曲线饱满,延性及耗能性能良好。基于试验研究结果,采用ABAQUS软件建立三维有限元模型,对试件进行数值模拟分析,研究附设黏滞阻尼器的传统风格建筑混凝土梁-柱节点的承载力、延性等性能;非线性模拟分析得出的结果与试验实测结果吻合较好。在此基础上对该类构件进行参数分析,研究轴压比、混凝土强度、方钢管屈服强度、阻尼器关键参数等对其力学性能影响。结果表明：随混凝土强度、方钢管屈服强度、阻尼系数提高,试件承载能力逐渐增大;随轴压比及混凝土强度增大,试件的承载力虽有提高,但试件延性逐渐降低;提高方钢管屈服强度,试件延性增大;随着阻尼指数的增大,试件的承载力和位移延性呈现出先上升后下降的特征。表明要提高附设黏滞阻尼器试件的抗震性能,应合理选择黏滞阻尼器的性能参数。     

附设黏滞阻尼器的传统风格建筑混凝土梁柱组合件力学行为分析

为提高传统风格建筑混凝土梁柱组合件的抗震性能,将其与黏滞阻尼器相结合,形成附设黏滞阻尼器的传统风格建筑混凝土梁柱组合件。为研究该类型试件力学行为,设计了两组不同构造形式的6个试件,每组包括附设黏滞阻尼器的梁柱组合件及未附设黏滞阻尼器的对比试件,对其进行动力循环加载试验,获得其荷载-位移曲线,并对其耗能能力、延性性能及刚度变化等抗震性能进行分析。分析结果表明:附设黏滞阻尼器的传统风格建筑混凝土梁柱组合件荷载-位移曲线饱满,位移延性及耗能能力优于对比试件。随着控制位移的增大,黏滞阻尼器阻尼力-位移包围的面积逐渐增大,耗能能力逐渐增加,但在试件屈服点处,黏滞阻尼器耗能能力有明显下降,之后,耗能能力稳步提升。     

采用不同黏滞液的间隙式黏滞阻尼器力学性能试验研究

设计并加工了3个结构参数相同、但采用三种不同黏滞液的间隙式黏滞阻尼器,并对该3个黏滞阻尼器进行不同加载频率下的低周往复试验和抗疲劳性能试验。根据试验结果,分析了黏滞阻尼器的滞回性能,得到了相应的等效耗能系数、阻尼系数及阻尼指数。研究结果表明,间隙式黏滞阻尼器滞回曲线饱满,在小位移阶段便可有效耗能;阻尼系数随着黏滞液运动黏度增加而增大,阻尼指数随黏度增加而减小。该3个黏滞阻尼器历经30次往复循环加载,阻尼力均未出现衰减,具有较好的抗疲劳性能; Maxwell模型与该黏滞阻尼器的试验结果吻合良好。     

钢框架梁端腋板加强节点抗震性能研究

选取钢框架中柱节点,设计并制作了3个十字形非对称腋板加强型节点进行滞回性能试验研究和ANSYS有限元分析。研究结果表明:3个非对称腋板加强节点试验试件均出现明显的塑性铰,滞回曲线饱满,骨架曲线具有明显的弹性、弹塑性、塑性发展过程;有限元结果表明:低周往复荷载作用下节点等效黏滞阻尼系数随腋板高度增大而减小、随腋板长度增加而增大,且随梁水平夹角增大,等效黏滞阻尼系数变化规律为先增加后减小,腋板水平夹角为30°左右时等效黏滞阻尼系数最大,耗能能力最强,有限元计算与试验结果取得了较好一致性;非对称腋板与对称腋板加强型节点相比,两类节点的延性系数、耗能能力等抗震性能相差不大,对称腋板加强型节点塑性铰处的外移机制更有效,塑性变形更为充分。     

黏弹性阻尼器增强传统木结构半榫节点试验研究

为研究传统木结构半榫节点在改变木材种类、改变榫头宽度以及是否安装黏弹性阻尼器情况下的耗能能力,用松木和杉木制作了12个不同榫头宽度的半榫节点试件(6个未安装黏弹性阻尼器的节点试件和6个安装黏弹性阻尼器的节点试件),进行低周反复加载试验,并将6个未安装新型阻尼器的节点试件的试验结果与6个安装黏弹性阻尼器的节点试件的试验结果进行对比分析。研究结果表明:各半榫节点滞回曲线均呈反"Z"形,且捏缩效应明显,其中宽松节点滞回曲线产生较大的滑移;榫头宽度对半榫节点的骨架曲线斜率有较大影响,且增强后半榫节点推迟进入屈服阶段;紧密节点初始刚度最大,随加载的继续,各节点刚度下降后趋于平稳,增强后节点负向加载时刚度显著提高;安装黏弹性阻尼器的节点榫头拔榫量减小,同时节点的刚度、承载力和耗能能力得到有效增强。     

装配式高强钢筋混凝土框架节点滞回性能试验研究

为研究装配式带钢连接件混凝土柱-预埋工字钢混凝土梁连接节点的滞回性能,设计2个装配式高强钢筋混凝土框架节点和1个现浇高强钢筋混凝土框架节点,进行低周往复加载试验,对比分析其滞回性能、刚度退化、骨架曲线、承载力退化和耗能能力等。结果表明:与现浇高强钢筋混凝土框架节点试件相比,带钢连接件混凝土柱-预埋工字钢混凝土梁连接节点试件的滞回曲线更为饱满,刚度退化得到有效减缓,承载力降低系数增加,各主要阶段的等效黏滞阻尼系数和总等效黏滞阻尼系数增加,耗能能力得到提高,承载能力和变形能力也得到提高;预制柱中采用带水平连接板的方钢管连接件在改善装配式混凝土框架节点滞回性能方面效果更佳。     

壁式钢管混凝土柱-钢梁嵌入式双侧板节点抗震性能研究及设计建议

以壁式钢管混凝土柱-钢梁嵌入式双侧板节点为研究对象,进行两个足尺试件的拟静力试验,分析节点的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线,并研究节点承载力、延性、耗能能力和刚度退化等指标。试验结果表明：试件破坏模式分别为侧板外梁端形成塑性铰、节点核心区侧板开裂及轻微鼓曲;试件滞回曲线稳定饱满,曲线呈现梭形,试件延性系数为3.11～3.53,等效黏滞阻尼系数大于0.4,具有良好的耗能能力;刚度退化较稳定,具备较好的抗侧能力。在验证有限元模型合理的基础上,通过有限元变参分析此类节点的滞回性能,结果表明：增加侧板厚度或侧板外伸长度可提高嵌入式双侧板节点的承载力及延性。最后结合试验和有限元变参分析结果,针对此类节点提出设计建议。     

楼板对装配式混凝土框架节点抗震性能影响试验研究

为了研究阻尼器处开洞楼板对装配式混凝土框架节点区域抗震性能的影响,设计了带楼板的装配式混凝土框架节点试件,并对其进行了低周反复加载试验,研究了试件的破坏特征、承载能力、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、等效黏滞阻尼系数等.试验结果表明:相对于无楼板装配式混凝土框架节点,带楼板的装配式混凝土框架节点试件滞回曲线较饱满,具有良好的耗能效果,增大了试件的刚度,还提高了试件的承载能力;但是由于楼板的存在,增加了梁和阻尼器上部的刚度,使得梁中性轴上移,造成各种抗震性能指标在正负向加载时差别较大,也造成阻尼器下翼缘和上翼缘变形差别较大.为了改善阻尼器上下翼缘受力变形不一致的问题,笔者提出两条改进建议:一是改进阻尼器上下翼缘截面大小,做成上下翼缘截面不一样大小,来匹配受力不一样的问题;二是改变阻尼器在梁高度方向的安装位置,使得梁板中和轴正好位于阻尼器的形心位置.     

仿古建筑钢结构双梁-柱边节点抗震性能试验研究

为研究仿古建筑钢结构双梁 柱边节点的破坏特征和抗震性能,进行了4个比例为1/2的边节点低周反复荷载试验,观察了节点的受力过程及破坏形态,分析了该类节点的荷载-位移滞回曲线、承载能力、变形性能、刚度退化和耗能能力等力学特性。结果表明：仿古建筑钢结构双梁-柱边节点试件在加载过程中形成了上、中、下核心区;节点变形主要发生在下核心区,而中核心区和上核心区的变形很小,始终处于弹性阶段;梁截面形式不同时节点破坏形态有所不同,箱形截面梁节点下核心区出现”X”形的严重扭曲破坏或上部箱形截面柱和内环板连接的焊缝断裂;工形截面梁节点则是阑额上翼缘与节点核心区连接的焊缝断裂;节点的位移延性系数介于1.98～3.61之间,等效黏滞阻尼系数介于 0.227～ 0.387;随着柱轴压比由0.3增大到0.6,节点承载力有所降低。     

局部削弱剪切钢板阻尼器力学性能试验研究

在耗能钢板两侧沿厚度方向以长条形、上下两端圆弧过渡进行局部削弱,削弱条带沿钢板宽度方向均匀分布,形成局部削弱剪切钢板阻尼器。设计3种不同规格试件进行拟静力试验,分析了阻尼器的滞回曲线、骨架曲线、等效黏滞阻尼系数、总累计耗能量、强度退化和刚度退化性能指标,并采用ABAQUS有限元软件进行数值模拟分析及参数化分析。结果表明,局部削弱剪切钢板阻尼器滞回曲线饱满,耗能性能稳定,具有较好的后续承载能力;削弱条带处厚度比削弱条带高度对阻尼器耗能性能的影响大,耗能钢板厚度与削弱条带厚度的比值适当增大可以提高阻尼器耗能能力;数值模拟结果与试验结果吻合较好。     

布置阻尼器的现浇与预制装配式框架梁柱组合体抗震性能试验研究

为研究安装有扇形铅黏弹性阻尼的现浇和预制混凝土框架梁柱组合体试件抗震性能的差异,对这两种梁柱组合体试件进行了低周反复加载试验,对比研究了两者的破坏模式、滞回耗能性能、承载能力、位移延性、承载力退化、节点核心区钢筋应变和受剪承载力.结果表明:扇形铅黏弹性阻尼器改变了预制试件的受力模式,使其梁端塑性铰外移,减缓和控制了节点核心区裂缝开展,保护了节点;减震试件的滞回曲线饱满,塑性变形能力强,刚度和承载力退化曲线也较为平缓,提高节点抗震能力;预制试件抗震性能与现浇试件基本相同,实现了阻尼器改善预制框架节点抗震性能目标.     

不同构造参数对弧形钢棒阻尼器性能的影响分析

为改善框架结构及底框结构梁柱节点的抗震性能,提出一种弧形钢棒阻尼器,介绍其构造和原理。设计12组不同构造参数的弧形钢棒阻尼器,采用ABAQUS软件对其进行有限元分析,研究截面形状、钢棒数量、截面尺寸、跨度、曲率半径对其滞回耗能能力、承载力特性的影响。研究结果表明:圆形截面弧形钢棒阻尼器的初始刚度、耗能量、等效黏滞阻尼系数略小于方形截面弧形钢棒阻尼器,但其屈服位移较小;单棒布置的阻尼器的耗能效果优于双棒布置的阻尼器;随着阻尼器截面尺寸的增大,阻尼器的初始刚度、耗能量、等效黏滞阻尼系数增加明显,屈服位移呈先减小后增加的趋势;随着阻尼器跨度的增大,初始刚度和等效黏滞阻尼系数总体上呈下降趋势,屈服转角呈上升趋势;随着阻尼器曲率半径的减小,阻尼器的耗能量、等效黏滞阻尼系数、初始刚度逐渐减少,但屈服转角逐渐增大。     

扇形铅粘弹性阻尼减震混凝土框架结构节点抗震性能试验对比研究

为研究扇形铅粘弹性阻尼器对混凝土框架结构节点抗震性能的影响,对扇形铅粘弹性阻尼减震混凝土框架节点和混凝土普通框架节点进行了低周反复加载试验,对比研究了两者的破坏模式、滞回耗能性能、承载能力、位移延性、强度退化和梁端受力筋应变等变化。结果表明:扇形铅粘弹性阻尼减震框架节点中由于阻尼器的影响,使其梁端塑性铰外移,减缓和控制了节点核心区裂缝开展,保护了节点。扇形铅粘弹性阻尼减震试件,其滞回曲线相对普通试件饱满,呈"弓形",节点塑性变形能力强,能够吸收大量地震能量。扇形铅粘弹性阻尼器对框架节点的开裂荷载、屈服点位移延性能力、极限承载力及总体滞回耗能能力的提高较为明显,刚度和强度退化曲线也较为平缓。     

位移放大型黏滞阻尼伸臂桁架减震效果及动力试验研究

为提高黏滞阻尼伸臂桁架在地震作用下的耗能效率,设计了一种带位移放大装置的黏滞阻尼伸臂桁架。对分别设置传统型和位移放大型黏滞阻尼伸臂桁架的超高层结构进行有限元分析,对比了结构的地震响应及阻尼器的工作状态。通过动力荷载试验,考察两种黏滞阻尼伸臂桁架的滞回性能,对比阻尼器的位移及耗能,研究位移放大系数的变化规律,分析伸臂桁架刚度对黏滞阻尼伸臂桁架工作效率的影响。结果表明：相比传统型黏滞阻尼伸臂桁架,采用位移放大型黏滞阻尼伸臂桁架可将阻尼器的耗能效率提高至原来的1.5~1.8倍,使结构获得更好的减震效果;位移放大型黏滞阻尼伸臂桁架滞回曲线光滑、对称、饱满,具有良好的工作性能,且能有效放大阻尼器的工作位移并增大耗能;提出了黏滞阻尼伸臂桁架的位移放大系数的计算式,计算值与试验值吻合较好;为保证黏滞阻尼伸臂桁架的工作效率,建议伸臂桁架的刚度比取值不小于9。     

方钢管混凝土柱-H型不等高钢梁框架节点抗震性能试验研究

为了研究方钢管混凝土柱-H型不等高钢梁框架节点的抗震性能,基于现行规范按缩比1∶3设计并制作了4个方钢管混凝土柱-H型不等高钢梁外加强环式框架节点模型,对其进行拟静力加载试验,以梁高差为参数,研究该类节点的滞回曲线、延性、强度与刚度退化、耗能性能。试验结果表明:4个试件的破坏均发生在梁端,节点核心区均没有破坏,满足"强剪弱弯、强节点弱构件"设计要求;所有试件的滞回曲线均有捏缩现象,呈弓形;节点在反向加载时的承载力要高于正向加载时的承载力,且随着梁高差的变化,试件破坏形态有所不同;该类节点强度衰减、刚度退化明显;4个试件的延性系数为3.956～4.388,能量耗散系数为1.383～1.811,等效黏滞阻尼系数为0.220～0.288,说明该类节点具有较强的耗能能力,但随着左右梁高差的增大,耗能能力逐渐降低。     

腹板开椭圆孔耗能支撑滞回性能试验研究

为了研究腹板开椭圆孔耗能支撑的滞回性能,进行了3个支撑试件的低周往复加载试验,研究支撑长细比和耗能腹板长度对这种支撑耗能能力和滞回性能的影响,得到试件的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、延性系数、等效黏滞阻尼比等。试验结果表明：在低周往复荷载作用下,腹板开椭圆孔耗能支撑依靠腹板开孔板件进入塑性耗散能量。耗能支撑滞回曲线饱满,耗能能力强,初始刚度较高。孔间板件断裂破坏导致耗能支撑试件失效,试件呈现延性破坏。试验过程中,中部工字钢保持弹性状态,没有进入塑性。相同长细比下耗能腹板的长度越长,耗能支撑滞回曲线越饱满,变形能力、承载能力和等效黏滞阻尼比越大。建立了ABAQUS有限元分析模型,有限元分析结果与试验结果吻合良好,可以有效模拟腹板开椭圆孔耗能支撑的滞回性能。     

带不等高梁的外传力式矩形钢管柱框架节点抗震性能有限元分析

通过建立6个传统钢管柱框架中柱节点试件和9个外传力式框架中柱节点试件,应用ANSYS对其抗震性能进行非线性有限元分析。对比分析了相邻两梁梁高不等时,两种框架节点模型的破坏形态、滞回性能、承载力、骨架曲线、耗能能力等。分析结果表明:低周往复荷载作用下,外传力节点滞回曲线饱满,该节点等效黏滞阻尼系数随梁高差的增大而增大,随着梁长度减少而增大,随着外传力板宽度增加而增大,具有较强的耗能能力;另外,增设外传力件能使节点域应力得到改善,有效避免梁根部应力发展导致梁柱连接处焊缝过早地发生脆性破坏。     

节点域柱壁加强型方钢管柱-H型钢梁节点抗震性能试验研究

对节点区附近的钢管柱壁进行加厚,设计了一种无横向加劲肋的节点域柱壁加强型方钢管柱-H型钢梁节点.通过5个节点试件的低周反复加载试验,研究了轴压比、节点区柱宽厚比和有无竖向加劲肋对节点试件抗震性能的影响.结果 表明:各试件的滞回曲线形状较为饱满,刚度退化较为平缓,位移延性系数在3.0～4.1之间,等效黏滞阻尼系数在0.27～0.31之间,节点具有较好的塑性变形能力和抗震性能.随着轴压比的增大,节点的承载能力、延性和耗能能力均有所减小;随着节点区柱宽厚比的减小,节点的承载能力、延性和耗能能力均有所提高;节点区柱内设置竖向加劲肋,节点的承载能力显著提高,但延性和耗能能力相对较低.     

仿古建筑方钢管混凝土柱-钢筋混凝土圆柱连接抗震性能试验研究

通过4个仿古建筑方钢管混凝土柱(CFST)与钢筋混凝土圆柱(RC)连接的低周反复加载试验,观察了试件在不同轴压比下的破坏形态,分析了试件的滞回曲线、骨架曲线、变形能力、耗能能力、刚度退化及承载力衰减等。试验结果表明:CFST-RC柱连接的破坏形态以弯曲破坏为主,且有一定的剪切破坏特征,CFST柱及RC柱根部均形成塑性铰,RC柱中、上部出现较为明显的剪切斜裂缝;滞回曲线较为饱满,刚度退化及承载力衰减较慢,破坏时试件的位移延性系数介于4.42~5.54之间,等效黏滞阻尼系数介于0.233~0.311之间,具有良好的变形及耗能性能。在试验设计的轴压比范围内,增大轴压比,试件的峰值荷载和延性提高;当轴压比相同时,随长细比增大,试件的峰值荷载和延性降低。     

新型预制装配式消能减震混凝土框架节点抗震性能试验研究

为了提高预制装配式混凝土框架结构的抗震性能,提出一种由扇形铅黏弹性阻尼器与预制装配式混凝土框架组合而成的新型预制装配式消能减震混凝土框架结构体系。对体系节点进行了设计,并对普通预制装配式梁柱节点试件和新型预制装配式梁柱消能减震节点试件进行了低周反复加载试验,研究了试件的滞回特性、承载能力、位移延性、强度退化和梁端受力筋应变等抗震性能及其破坏特征。结果表明:新型预制装配式梁柱消能减震节点通过扇形铅黏弹性阻尼器的往复剪切变形参与节点的滞回耗能,具有良好的耗能效果,该新型节点滞回曲线饱满,耗能能力强;节点的承载力和位移延性明显提高;扇形铅黏弹性阻尼器增强预制装配式梁柱节点的抗侧力和抗侧刚度,改变节点受力模式,使塑性铰区从梁端后浇区外移至预制梁与阻尼器连接外侧,实现了"强节点弱构件、强剪弱弯"性能要求。