装配式开孔加劲钢板组合剪力墙抗震性能研究

为解决钢板组合剪力墙与建筑中的非结构部分连接问题，使钢板组合剪力墙在工程应用中更具有普适性，对一种采用内凹冲压件焊接对拉螺杆为连接件的开孔加劲双钢板组合剪力墙抗震性能进行研究。对9个开孔加劲钢板组合剪力墙进行拟静力试验，分析开孔布置形式、设置暗柱、轴压比等参数对构件承载力、延性、耗能等方面的影响。试验结果表明：开孔加劲钢板组合剪力墙均表现出压弯破坏模式，滞回曲线较为饱满，具有良好的延性和耗能能力；不同的开孔布置形式对墙体的承载力影响较小、对墙体延性影响较大；设置暗柱能够有效提高构件的承载力和延性；当轴压比由0.3增大到0.4,开孔加劲钢板组合剪力墙延性降低，但提高轴压比对其承载力影响不大。在试验研究基础上，对退化三线型恢复力模型进行改进，建立开孔加劲钢板组合剪力墙的骨架曲线和恢复力模型，由此模型得到的骨架曲线、滞回曲线和试验的吻合较好。     

内置轻钢桁架混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

将冷弯薄壁型钢桁架配置在普通钢筋混凝土剪力墙中代替钢筋而形成轻钢桁架混凝土组合剪力墙。为研究该类墙体的抗震性能,对两组共6个内置轻钢桁架混凝土组合剪力墙进行拟静力试验,研究轴压比和斜撑体积配钢率对其滞回性能、变形性能、刚度退化以及耗能能力的影响。对比了低矮剪力墙和中高剪力墙的位移延性和耗能能力。结果表明：轴压比对该类剪力墙的变形能力和耗能能力均不利,应予以控制;斜撑体积配钢率对提高低矮墙的延性、耗能能力效果明显,但对承载力的提高作用较小;对中高剪力墙,斜撑体积配钢率的增加,对其耗能能力不利。     

轻钢泡沫混凝土剪力墙轴压比影响研究

轻钢泡沫混凝土剪力墙是一种新型节能建筑结构,具有轻质高强、抗震性能好和绿色环保等优点。为深入研究和分析轻钢泡沫混凝土剪力墙的抗震性能,利用ABAQUS软件对其建立有限元模型,对不同轴压比的轻钢泡沫混凝土剪力墙进行非线性分析,考察不同轴压比下轻钢泡沫混凝土剪力墙的承载能力及变形能力的变化。有限元分析表明:在规范给定的剪力墙轴压比限值内,随着轴压比在一定范围内的增大,轻钢泡沫混凝土墙体的损伤区域逐渐向上扩展,墙体的承载能力增强,变形能力下降。     

轻钢泡沫混凝土组合墙体偏心受压承载力计算研究

通过对5块轻钢泡沫混凝土组合墙体偏心受压承载力试验,分别对有无泡沫混凝土、有无拉条、自攻螺钉间距对立柱在偏心荷载作用下稳定承载力进行了研究。通过试验发现:内部填充泡沫混凝土后,轻钢立柱不再发生整体弯曲屈曲,只发生局部屈曲,中间立柱的极限承载力比空心墙体的可以提高81%;对于内部填充泡沫混凝土的组合墙体,以螺钉间距300mm为基准,螺钉间距为400mm的中间立柱极限承载力降低3.88%左右,螺钉间距为200mm的中间立柱极限承载力提高6.91%左右;拉条对中间立柱极限承载力提高1.55%。参考《冷弯薄壁型钢结构技术规范》,给出了不同参数下轻钢泡沫混凝土组合墙体在偏心受压条件下的计算长度建议值和偏心受压承载力计算公式。     

异形截面轻钢EPS混凝土剪力墙抗震性能试验研究

轻钢EPS混凝土剪力墙由轻钢骨架和EPS混凝土组合而成。为研究异形截面轻钢EPS混凝土剪力墙的抗震性能,分别对轴压比为0.4、剪跨比为1.5的T形、L形和一字形剪力墙进行拟静力试验,研究其在水平往复荷载作用下的破坏机理、滞回性能、延性以及耗能能力等。试验结果表明:T形、L形剪力墙的破坏形式为腹板墙斜裂缝和竖向裂缝贯通的剪切破坏;腹板墙与翼缘墙没有出现脱离现象,说明腹板墙与翼缘墙的连接可靠;与一字形剪力墙相比,T形和L形剪力墙的极限承载力分别提高了13.6%和16.1%,说明翼缘墙对构件抗侧承载力的提高具有一定贡献;T形和L形墙体的延性系数分别为8.65和6.37,表现出良好的变形能力。     

K型斜撑轻钢墙体骨架拟动力试验数值模拟分析

为分析轻钢结构墙体骨架在地震下的动力响应,对一面带有K型斜撑的墙体骨架进行拟动力试验,并用有限元软件ABAQUS对其进行拟动力试验模拟,与试验结果进行对比分析,验证模型的有效性,同时考虑不同的5种斜撑布置形式和3种墙体类型在地震下的响应,分析了斜撑数量和布置形式对墙体抗震性能的影响及不同类型的墙体在地震下的响应。结果表明:WCS-2比WCS-1杆件数量少6根,抗侧刚度下降了50. 49%; WCS-3比WCS-1杆件数量少8根,抗侧刚度下降了62. 38%;相比WCS-2、WCS-5的布置形式,WCS-4的抗侧刚度较大,布置形式更优;带门的墙体比带窗的墙体在多遇地震下的抗震性能要好,且此类墙体破坏位置集中在门窗洞口和中间一排节点杆件交接处,这些位置是此类墙体的最薄弱区域,在设计和安装时应有所加强。     

轻钢-泡沫混凝土组合墙体变形性能试验

设计制作6片组合墙体试件进行拟静力试验研究,探讨型钢含钢率及泡沫混凝土密度改变对组合墙体变形性能的影响.设计3种型钢含钢率和2种泡沫混凝土密度,进行不同密度的泡沫混凝土配合比设计.在C型钢骨架及墙体泡沫混凝土表面观测点处布置应变片测量墙体变形情况;在墙体侧边沿加载方向设置位移计测量其整体变形情况.研究C型钢骨架的应变变化规律和墙体的荷载-侧移曲线变化情况,结果表明泡沫混凝土密度的改变对墙体的变形性能影响很小;型钢含钢率增加,墙体的变形能力增强.     

轻钢-泡沫混凝土组合墙体变形性能试验

设计制作6片组合墙体试件进行拟静力试验研究,探讨型钢含钢率及泡沫混凝土密度改变对组合墙体变形性能的影响.设计3种型钢含钢率和2种泡沫混凝土密度,进行不同密度的泡沫混凝土配合比设计.在C型钢骨架及墙体泡沫混凝土表面观测点处布置应变片测量墙体变形情况;在墙体侧边沿加载方向设置位移计测量其整体变形情况.研究C型钢骨架的应变变化规律和墙体的荷载-侧移曲线变化情况,结果表明泡沫混凝土密度的改变对墙体的变形性能影响很小;型钢含钢率增加,墙体的变形能力增强.     

多腔式双钢板组合剪力墙抗震性能对比试验

为了研究多腔式双钢板混凝土组合剪力墙的抗震性能,本文制作了6片抗震试验构件,进行水平低周反复加载的分组对比试验,观察破坏形态,获取滞回曲线和骨架曲线。进行了钢筋混凝土剪力墙与多腔式双钢板组合剪力墙对比试验分析,开展了钢管混凝土框架-多腔式双钢板组合剪力墙结构体系的抗震试验。研究表明：多腔式双钢板组合剪力墙具有承载力高、结构刚度大、延性好和耗能能力强的优点,滞回曲线饱满,其极限水平位移角约为1/36左右;多腔式双钢板组合剪力墙与钢管混凝土框架两者具有良好的延性匹配性,协同工作,优势互补,钢管混凝土框架作为抗震二道防线可以有效地参与工作。     

轻钢泡沫混凝土墙体裂缝控制试验研究

轻钢泡沫混凝土复合墙体具有轻质、保温、隔声和防火等优良性能,但墙体易收缩开裂。为提高轻钢泡沫混凝土墙体的抗裂性能,对泡沫混凝土材料增加了构造措施和施工措施的轻钢泡沫混凝土墙体构件进行了试验研究。研究表明,在满足施工性能的基础上减少水胶比、添加纤维和轻骨料对减少泡沫混凝土收缩效果明显;采取在轻钢骨架两侧设置铁丝网或收口网、洒水覆膜养护和延长养护时间等措施,可有效控制墙体裂缝。     

轻钢泡沫混凝土组合墙体轴心受压承载力计算研究

通过对5块轻钢泡沫混凝土组合墙体进行轴心受压承载力试验,分别对有无泡沫混凝土、有无拉条、自攻螺钉间距对立柱在竖向荷载作用下稳定承载力的影响进行了研究。试验发现:内部填充泡沫混凝土后,轻钢立柱不再发生整体弯曲屈曲,只发生局部屈曲;轻钢立柱的极限承载力与空心墙体相比可以提高75%;对于内部填充泡沫混凝土墙体,以螺钉间距300 mm为基准,螺钉间距400 mm的中间立柱极限承载力降低3.58%左右,螺钉间距200 mm的中间立柱极限承载力提高5.99%左右;拉条对承载力的提高不明显。参考GB 50018—2002《冷弯薄壁型钢结构技术规范》和美国《冷成型钢结构设计规范》,给出了不同参数下轻钢泡沫混凝土组合墙体在轴心受压条件下的计算长度建议值和竖向承载力计算式。     

轻钢与泡沫混凝土组合楼板分析

根据工程实际运用与需求,结合近年来组合结构中型钢混凝土的发展过程及研究现状,综合考虑泡沫混凝土与轻钢两种材料的优缺点,提出了轻钢与泡沫混凝土组合楼板。把轻钢与泡沫混凝土单向板作为基本研究对象,对其特点进行分析归纳,并利用有限元软件ABAQUS对轻钢与泡沫混凝土单向板与普通钢筋混凝土单向板对比分析,得到两种构件的荷载-扰度曲线,比较两者作为承重构件的承载能力以及塑性变形能力,为轻钢与泡沫混凝土组合楼板在实际工程中的应用提供依据,并在建筑行业领域中进一步发展新型组合结构形式。     

预制保温带暗斜撑钢筋混凝土剪力墙抗震性能试验研究

提出预制保温带暗斜撑钢筋混凝土剪力墙,墙体内部预留4个三角形空心区域,在其内填充保温板,沿墙体对角线方向设置斜向钢筋。进行剪跨比分别为1.0、1.5及2.0的保温暗斜撑混凝土剪力墙试件的低周反复荷载试验,分析了不同试件的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、承载能力、变形能力、刚度退化及耗能能力;为与同尺寸普通钢筋混凝土剪力墙的抗震性能开展对比分析研究,进行了剪跨比为1.5的普通混凝土剪力墙试件的拟静力试验;并采用ABAQUS有限元分析软件对试件抗震性能进行数值模拟分析。结果表明,对于剪跨比相同的保温暗斜撑剪力墙和普通剪力墙,前者的承载力略有降低,但延缓了裂缝的开展,延性得到改善,耗能能力显著提升,抗震性能较优;对于保温暗斜撑剪力墙,随着剪跨比的增大,承载力降低,变形能力增强,刚度退化减缓,耗能能力增加;有限元模型可以较好地模拟试件的抗震性能。     

双钢板混凝土组合剪力墙斜截面承载力计算方法

分析24片以剪切破坏为主的双钢板混凝土组合剪力墙的低周反复加载试验结果表明,剪切破坏以腹部混凝土斜压杆压碎或表面钢板拉断为破坏特征,无轴压力作用时,墙体腹部混凝土形成45°交叉斜裂缝,表面钢板发生45°剪切屈曲;轴压力可提高墙体的斜截面承载力;当剪跨比小于0.85时,随剪跨比减小,墙体受剪承载力增大,当剪跨比大于0.85时,剪跨比的变化对墙体受剪承载力影响不大.在此基础上,提出了该类组合剪力墙斜截面承载力计算的交叉斜杆模型,即当墙体达到极限状态时,钢板可视为45°分布式斜拉杆,混凝土可视为45°分布式斜压杆,拉压杆相互垂直.进而推导了组合剪力墙斜截面承载力的计算公式,并通过拟合试验结果,考虑轴压力对组合剪力墙斜截面承载力的影响.公式计算结果与试验结果吻合良好.     

双钢板-混凝土组合剪力墙压弯承载力数值模型及简化计算公式

基于双钢板-混凝土组合剪力墙构件材料的单轴本构关系,研发了分析组合剪力墙压弯性能的弹塑性数值模型,对构件的弯矩-曲率曲线以及压弯相关关系曲线进行分析,并对压弯承载力进行计算,该模型计算结果与有限元分析结果、试验结果吻合良好。基于该模型对组合剪力墙中部墙体承担弯矩比例进行统计,结果表明,组合剪力墙中部墙体在受弯过程中承担比例较大,设计中不可忽略。对组合剪力墙压弯承载力进行数值计算和参数分析,研究了极限状态下影响压弯承载力关键因素,并基于关键参数提出计算该类组合剪力墙极限状态压弯承载力的简化计算公式,将该简化公式计算结果与数值结果进行对比,并与文献中组合剪力墙试验进行对比验证,计算精度较高,该公式可用于双钢板-组合剪力墙压弯承载力设计。     

配置斜筋的单排配筋混凝土低矮剪力墙动力性能试验研究

在单排配筋混凝土低矮剪力墙的墙体或底部配置斜筋,可限制墙体斜裂缝开展,提高剪力墙的基底抗剪切滑移能力,改善其抗震性能。为了解不同斜筋布置形式对其动力性能与地震损伤破坏机理的影响,进行了3个不同配筋形式的混凝土低矮剪力墙模型振动台试验,包括1个普通单排配筋混凝土剪力墙,1个墙体内配置45°斜筋的单排配筋混凝土剪力墙,1个墙体底部配置45°斜筋的单排配筋混凝土剪力墙。在试验基础上,分析了3个剪力墙模型在弹性、开裂及弹塑性损伤破坏等不同受力阶段的自振特性与地震反应,比较了其破坏形态和加速度、位移时程反应。研究结果表明,配置斜筋能有效地提高单排配筋混凝土低矮剪力墙的抗震能力。     

不同支撑形式的型钢混凝土剪力墙抗震性能试验研究

型钢混凝土剪力墙具有强度高、刚度大、稳定性好等优点,广泛应用在高层建筑中。为研究不同支撑形式对型钢混凝土剪力墙抗震性能的影响,进行了3个1/3缩尺的型钢混凝土剪力墙(型钢支撑布置形式分别为X型、AC1型和AC2型)和1个普通混凝土剪力墙对比试件在低周反复荷载作用下的试验研究,得到了其破坏过程的变化规律和破坏模式,分析了不同型钢支撑类型对剪力墙抗剪承载能力、裂缝开展、刚度、延性及耗能的影响规律。试验研究表明:型钢支撑对剪力墙的承载能力、刚度、延性及耗能性能均有较大幅度提高。试验研究表明:AC1型、AC2型和X型型钢支撑的剪力墙极限承载能力较普通混凝土剪力墙分别提升了71.9%、64.6%和49.4%,其延性系数分别提高了19.3%、5.0%和14.5%;型钢混凝土剪力墙的刚度退化速率与普通混凝土剪力墙相比更加缓慢,而且中后期刚度明显优于普通混凝土剪力墙;型钢混凝土剪力墙的塑性区范围较普通混凝土显著增加,试验获得的滞回曲线也更加饱满。     

Experimental study on seismic behavior of steel column and steel plate RC composite wall coupled structure

钢柱与钢板混凝土组合剪力墙耦合结构体系是由钢板混凝土组合剪力墙及其两侧的钢柱通过钢连梁连接而成。该体系能够拓展“连梁-墙肢”耦合体系的应用范围，两侧钢柱“拉-压”力偶参与承担倾覆力矩，使得单肢墙体亦能获得双重抗震设防机制的保护。为研究钢柱与钢板混凝土剪力墙耦合结构体系的双重抗震机制，设计并制作一个耦连比0.45、缩尺比1/4的5层钢柱与钢板混凝土剪力墙耦合结构试件，对其进行低周往复加载试验，从滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、延性、损伤特征等方面研究了该结构的抗震性能。基于ABAQUS有限元分析软件，对试验进行模拟。试验与分析结果表明：钢柱与钢板混凝土组合剪力墙耦合结构的顶层钢连梁及墙体分别在顶层侧向位移为21、65 mm时达到屈服状态，当顶层侧向位移为102 mm时，墙体底部形成塑性铰耗能，钢柱与钢板混凝土组合剪力墙达到预定的屈服顺序和破坏模式，实现了钢连梁 单肢剪力墙的双重抗震防线，发挥了联肢剪力墙的耦合机制。     

低周往复荷载作用下轻钢龙骨泡沫混凝土组合墙体性能试验研究

通过对2.8 m×2.4 m(高×宽)轻钢龙骨泡沫混凝土组合墙体足尺试件进行低周往复加载试验,分析试件受力过程和破坏模式,对墙体延性和承载力进行研究,确定墙体屈服荷载、最大荷载、破坏荷载、侧移刚度等强度和刚度性能指标,并与两侧挂板的轻钢龙骨墙体进行对比分析。研究结果表明:组合墙体屈服始于墙体下导轨的抗拔件位置,最终破坏是由于墙体立柱与下导轨焊缝被拉断或下导轨焊缝附近金属撕裂破坏;泡沫混凝土的存在显著提高了轻钢龙骨墙体的抗剪承载力;与两侧挂板的轻钢龙骨墙体相比,轻钢龙骨泡沫混凝土组合墙体的抗侧移刚度和抗剪承载力都优势明显,并具有良好的延性。     

天津富力中心公寓塔楼超限高层结构设计

天津富力中心是小白楼地区门户性地标建筑,地下4层,地上双塔,高约200m。其中公寓塔楼地上54层,采用带钢斜撑的框架-核芯筒结构体系,X向主要由剪力墙筒体作为抗侧力体系,Y向由钢斜撑框架与剪力墙筒体共同形成抗侧力体系,钢斜撑框架由矩形钢管混凝土柱、矩形钢管斜撑、H型钢-混凝土梁组成;作为超限高层,X、Y两个方向采取了不同的抗侧力结构型式,并采用了长宽比超过2的矩形钢管混凝土柱,对结构体系和结构构件的设计进行详尽介绍。