双钢板混凝土组合剪力墙试验研究及结构弹塑性时程分析

以16个不同参数的带约束拉杆的双钢板混凝土组合剪力墙滞回加载试验为基础,研究了不同高宽比、轴压比以及不同约束拉杆间距的组合剪力墙破坏模式,得到了试件的滞回曲线、承载力、骨架曲线以及位移延性等抗震性能参数,并通过数值计算其与普通钢筋混凝土剪力墙的对比,分析得出组合剪力墙具有比普通剪力墙更好的承载力和延性。同时采用ABAQUS有限元软件对双钢板混凝土组合剪力墙结构和普通混凝土剪力墙结构进行不同地震作用水平的弹塑性时程分析,对比了二者的层间位移角及构件的塑性耗能,结果表明较之普通混凝土剪力墙,组合剪力墙可以有效的减小结构的层间位移角,降低剪力墙的塑性耗能,提高连梁的耗能比例,对结构抗震更为有利。     

PRC连梁-混合联肢剪力墙抗震性能分析

PRC连梁-混合联肢剪力墙是将传统的钢筋混凝土联肢剪力墙中的混凝土连梁用钢板-混凝土组合（PRC）连梁代替而形成的一种新型结构体系,对其抗震性能尚缺乏系统研究。该文在对PRC小跨高比连梁构件研究成果的基础上,设计出了PRC连梁-混合联肢剪力墙的BS基本模型试件,利用有限元软件对PRC连梁-混合联肢剪力墙抗震性能进行数值模拟,研究了连梁内嵌钢板部分、连梁钢筋部分和混凝土部分的应力分布情况,分析了结构的塑性铰发展规律。研究了耦联率、连梁截面尺寸、单面墙肢高宽比、楼层总高度和楼板作用等参数对该种新型结构体系抗震性能的影响,建议适合于高烈度抗震设防区PRC连梁-混合联肢剪力墙合理耦联率的取值范围为40%~60%。     

考虑面外变形的装配式塑性铰支剪力墙抗震性能试验研究

塑性铰支墙可用于替代传统RC剪力墙的底部加强区域,形成稳定的墙底塑性耗能区。通过设置只承担水平剪力和竖向荷载的抗剪组件和只承担弯矩的抗弯组件实现剪力墙弯剪解耦设计的目的。该文在已提出基于"弯剪分离"思想的塑性铰支墙的基础上展开了考虑面外变形的装配式塑性铰支墙体的抗震性能试验研究。该文介绍了两片1/3缩尺的墙体试件的拟静力试验,两个试件分别采用装配式混凝土剪力墙和装配式钢板剪力墙。试验结果表明:该文提出的装配式塑性铰支墙的连接方式是合理有效的,且该墙体试件在存在面外变形的情况下仍具有良好的抗震性能。     

延性纤维混凝土剪力墙抗震性能试验研究

该文为改善高性能混凝土剪力墙的抗震性能,提出在剪力墙塑性铰区采用延性纤维混凝土(DFRC),设计了4片剪跨比为2.1的剪力墙试件,并进行了拟静力试验。通过改变DFRC区高度、轴压比和约束箍筋数量,研究其破坏机理、耗能能力及变形性能。结果表明:1) 塑性铰区采用DFRC的剪力墙试件弹性阶段变长,剪力墙屈服后承载力降低缓慢;2) DFRC可有效控制剪力墙塑性铰区的弯剪斜裂缝的宽度,防止塑性铰区发生剪切破坏;3) DFRC区高度增大,剪力墙的变形和耗能能力明显提高,DFRC区约束箍筋数量增加,试件变形和耗能能力提高;4) 塑性铰区采用DFRC的剪力墙试件,塑性铰区损伤程度明显降低,对减轻剪力墙的地震破坏程度具有重要作用。     

高阻尼混凝土带钢板暗支撑双肢剪力墙抗震性能试验研究

该文完成了2个四层1:4缩尺高阻尼混凝土带钢板暗支撑双肢剪力墙低周反复加载试验,详细分析了该剪力墙结构的承载力、延性、耗能、破坏机制和破坏特征等,并与高阻尼混凝土带混合暗支撑双肢剪力墙进行了对比分析。利用有限元分析软件ABAQUS对试验模型进行了模拟,并分析了双肢剪力墙相对含钢率对高阻尼混凝土带钢板暗支撑双肢剪力墙承载力的影响。结果表明:与高阻尼混凝土带混合暗支撑相比,带钢板暗支撑的高阻尼混凝土双肢剪力极限承载力和耗能能力均有一定程度的提高,剪力墙连梁剪跨比越小,高阻尼混凝土剪力墙的抗震性能越好,当墙肢及连梁含钢率分别在2.5%和3%以下时,墙肢及连梁含钢率对双肢剪力墙的极限承载力有较大影响。     

水平接缝设置聚苯板的预制填充墙对剪力墙抗震性能影响研究

为研究水平接缝设置聚苯板的预制填充墙对剪力墙抗震性能影响，完成了4个尺寸相同的剪力墙试件拟静力试验，其中3个试件两侧为现浇剪力墙、中间为水平接缝设置聚苯板的预制填充墙，1个试件为用作对比的整体现浇剪力墙。试验结果表明：4个试件的破坏形态都是整墙正截面受压破坏，但中间为预制填充墙的试件，其两侧现浇墙与预制填充墙结合面开裂、竖向裂缝贯通墙高，中间预制填充墙裂缝明显较少，且现浇墙两端均设置约束边缘构件的试件中间预制填充墙的裂缝更少。试件的极限位移角为1/83～1/50。与现浇剪力墙相比，中间为预制填充墙的剪力墙试件屈服刚度降低了19.4%～61.6%，峰值刚度降低了37.8%～55.6%，表明水平接缝设置聚苯板的预制填充墙可以有效降低刚度。中间为预制填充墙的剪力墙试件的峰值水平力试验值小于现浇剪力墙，其偏心受压承载力仍可按整墙计算，但不计入预制填充墙的竖向分布钢筋。采用有限元分析程序ABAQUS，对试件进行非线性数值模拟及参数分析。结果表明：随着预制填充墙中水平接缝设置的聚苯板厚度增加，水平承载力及刚度降低，变形能力有所提高；随着两侧现浇剪力墙长度减小，水平承载力及刚度降低，变形能力显著提高...     

预制ECC管混凝土桥墩拟静力试验研究

该文提出了一种以预制ECC管作为浇筑模板的ECC管混凝土桥墩。为研究该桥墩抗震性能,设计并制作了1个普通钢筋混凝土桥墩试件(RC)和3个预制ECC管混凝土桥墩试件(ECC1~ECC3),其中:试件ECC1为基准试件;试件ECC2在加载过程中减小了轴压比;试件ECC3在塑性铰区预制ECC管内浇筑了ECC。通过拟静力试验得到了上述试件的开裂过程、破坏形态以及水平力-位移滞回曲线等试验结果。通过分析各试件极限承载能力、累计耗能、延性系数、刚度退化以及残余位移等抗震性能指标,对比了预制ECC管混凝土桥墩与普通钢筋混凝土桥墩抗震性能的差别,得到了轴压比和塑性铰区截面形式对预制ECC管混凝土桥墩抗震性能的影响。研究结果表明:墩身外侧ECC管有效防止了塑性铰区混凝土剥落后钢筋屈曲,明显改善了桥墩破坏形态,提升了桥墩变形能力,降低了桥墩的损伤程度;与普通钢筋混凝土桥墩相比,预制ECC管混凝土桥墩的滞回曲线更加饱满,累计滞回耗能更大,具有更好的耗能能力,其峰值荷载和延性系数分别比普通钢筋混凝土桥墩的高出了16.66%和42.15%;对于ECC管混凝土桥墩,当轴压比降低后,ECC管壁出现的裂缝数量减少,其耗能和承载力降低,但延性变形能力增强,刚度退化也有所减缓;塑性铰区采用全截面ECC,即在ECC管内浇筑ECC,能提升预制ECC管混凝土桥墩的耗能能力、承载能力和延性变形能力,但裂缝的发展和分布几乎没影响。     

带剪切连梁的双柱式桥墩抗震性能分析方法与试验验证

在带剪切连梁的双柱式桥墩拟静力试验研究基础上,该文建立了带剪切连梁的双柱式桥墩的集中塑性铰和纤维单元分析方法并进行了抗震性能分析,比较分析了各模型的墩柱剪力-位移滞回曲线及其骨架曲线与耗能能力、剪切连梁滞回曲线及其耗能能力等性能参数。结果表明:采用集中塑性铰和纤维单元分析方法预测的抗震性能与试验结果吻合较好,且两种分析方法能合理反映桥墩最大荷载后的强度下降、刚度退化和耗能水平下降等现象,表明该方法是分析带剪切连梁的双柱式桥墩抗震性能的有效可靠方法。     

内嵌钢板及边缘框架相互作用对带连梁低屈服点钢板剪力墙结构受力性能的影响

为满足快速发展的高层建筑结构对抗震性能及空间灵活性的要求,将高耗能能力、高延性的低屈服点钢材与带连梁钢板剪力墙组合成新型带连梁低屈服点钢板剪力墙结构体系。采用有限元软件ABAQUS建立带连梁钢板剪力墙结构模型,结合国内外已有的典型试验结果验证数值方法的有效性。在此基础上,设计5个不同耦合度的低屈服点钢板剪力墙结构模型进行单调和循环加载,对比分析其损伤机制、承载性能及滞回耗能能力,探讨内嵌钢板与边缘框架的相互作用对结构及构件受力性能的影响,给出设计建议。结果表明:带连梁低屈服点钢板剪力墙结构内嵌钢板与边缘框架相互作用能够有效提高整体结构承载力、承载效率以及耗能能力。综合考虑材料利用率、承载能力及耗能能力,建议连梁耦合度控制在0.45以内。随着连梁耦合度的提高,边缘框架分担剪力多至60%,内部框架柱的轴力显著减小,连梁转角不断减小。因此,在带连梁低屈服点钢板剪力墙结构设计过程中应充分考虑内嵌钢板与边缘框架的相互作用,适当减小内嵌钢板设计厚度及边缘框架截面尺寸,提高材料利用率及设计经济性。同时,与纯框架抗侧性能相比,内嵌钢板与边缘框架的相互作用有效提高了边缘框架的初始抗侧刚度及承载力。     

方钢管混凝土框架内置两侧开洞薄钢板剪力墙的抗震性能研究

分别对单跨2层1/3比例的方钢管混凝土框架内置两侧开洞薄钢板剪力墙和未开洞薄钢板剪力墙进行了低周反复荷载试验,对比分析了方钢管混凝土框架内置薄钢板剪力墙的受力机理和破坏机制。采用有限元软件ABAQUS对试验试件进行了非线性数值分析,并将数值分析结果与试验结果进行对比,研究其抗震性能。结果表明:方钢管混凝土框架内置两侧开洞和未开洞薄钢板剪力墙均具有较高的承载力、良好的耗能能力和刚度,破坏机制符合“弱板强框架”的抗震理念,基本达到双重抗震设防目标。利用有限元足尺模型研究了钢板剪力墙开洞率、轴压比对结构抗震性能的影响,结果表明:开洞率的增大使结构承载力和耗能能力减小,但对刚度退化影响较小;轴压比对结构承载力、滞回耗能和刚度退化等影响很小。     

装配式混凝土剪力墙结构空间模型抗震性能试验

对装配式混凝土剪力墙结构底部四层1/2比例空间模型进行了低周反复荷载试验。根据试验结果及试件原型静力弹塑性分析结果对比分析认为:装配式混凝土剪力墙结构抗震性能满足我国抗震设防要求,同时,由于填充墙效应及局部现浇带的有效约束,结构承载力及刚度得到提高,且有较大安全余度,可应用于实际工程;装配式混凝土剪力墙结构由于采用与剪力墙板整体预制的钢筋混凝土填充墙,设计时应充分考虑填充墙对主体结构强度和刚度的影响;装配式混凝土剪力墙结构弹性强度及刚度较现浇剪力墙结构有明显提高,但同时造成其在弹塑性阶段表现复杂,有必要建立其精细化弹塑性模型进行地震作用下的详细分析。     

装配整体式网格剪力墙压弯承载力计算方法

通过6榀装配整体式网格剪力墙试件的低周反复荷载试验,研究了预制墙板竖向钢筋连接方式、竖向接缝形式,布筋方式对墙体抗震性能及压弯承载力的影响,试验结果表明:6榀墙体均发生以竖向边缘构架破坏为主的弯曲型破坏;预制墙板竖向钢筋采用预埋件焊接时,能有效提升墙体的承载力;预制墙板竖向接缝形式对墙体的承载力影响不大;井字形布筋墙体的承载力及延性略大于其他类型布筋墙体。基于平截面假定,充分考虑预制墙板可靠连接钢筋作用,忽略未连接钢筋作用,建立墙体在开裂、屈服、峰值、极限状态弯矩-曲率计算方法,并对影响其各阶段承载力计算公式的因素进行分析。结果表明,所建立的弯矩-曲率计算公式能较为准确地描述装配整体式网格剪力墙各阶段的荷载-变形关系,计算值与试验结果吻合较好。     

轻钢龙骨框格密肋复合墙体抗震性能试验研究

轻钢龙骨框格密肋复合墙是在普通RC 密肋复合墙的基础上,以轻钢龙骨代替肋梁肋柱中钢筋龙骨而形成的一种改进型密肋复合墙,为使密肋结构在大开间、中高层建筑结构中的应用成为可能,对轻钢龙骨框格密肋复合墙体抗震性能开展试验与理论研究十分必要。设计进行了1/2 比例轻钢龙骨密肋复合墙体与标准RC 复合墙体的低周反复荷载试验,对比研究改进前后密肋复合墙在破坏形态、承载力、刚度、延性等主要抗震性能方面的差异。试验结果表明,轻钢龙骨复合墙与普通RC复合墙均呈整体剪切型破坏,遵循砌块-框格-外框的破坏顺序;在用钢量增加17%的条件下,前者屈服荷载较后者提高了54.3%,极限荷载提高了53.1%,刚度及耗能性能亦明显优于后者;延性方面两者表现基本一致。该文研究工作为轻钢龙骨框格密肋复合墙在密肋结构中的应用提供了试验数据与基础。     

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。     

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。     

联肢剪力墙非线性分析模型研究及数值模拟验证

联肢剪力墙体系由于连梁的存在使得其在地震作用下的非线性行为与实体剪力墙结构相比变得更为复杂。该文改进了基于修正力插值单元（MFBFE）的柔度矩阵,将其作为该体系墙肢和连梁的非线性分析单元;建议了一种对角斜筋配筋方式连梁截面的剪切滞回模型（DCBHShear）,其骨架曲线采用三折线型,包括开裂点、屈服点、极限点公式的确定,卸载、再加载刚度的变化通过剪切位移延性和刚度折减系数控制,捏拢影响由捏拢系数控制。在OpenSees中的单元类和单轴材料类开发改进的MFBFE单元和DCBShear模型,并结合实体剪力墙截面的剪切滞回模型（SWShear）和OpenSees中已有的单轴材料Steel02、Concrete02分别对两个四层1∶3缩尺的联肢剪力墙试件建模和非线性分析,给出了OpenSees框架下改进后的MFBFE单元调用这些单轴材料的实现方式。分析结果与试验结果对比显示该方法成功预测了两个试件的初始刚度、峰值力以及滞回耗能,具有较高的精度。     

钢板-高延性混凝土组合低矮剪力墙抗震性能试验研究

为提高低矮剪力墙的抗震性能,提出外包钢板-高延性混凝土(HDC)组合低矮剪力墙。设计了1片HDC低矮剪力墙、2片内置钢板-HDC组合低矮剪力墙和2片外包钢板-HDC组合低矮剪力墙,通过拟静力试验,研究了轴压比、配钢形式对试件破坏形态、滞回性能、承载能力、变形能力、耗能能力和刚度退化的影响。试验结果表明:HDC低矮剪力墙发生剪切破坏,内置钢板-HDC组合低矮剪力墙发生弯剪破坏,外包钢板-HDC组合低矮剪力墙发生弯曲破坏;与HDC低矮剪力墙相比,钢板-HDC组合低矮剪力墙的变形能力和承载力明显提高;钢板-HDC组合低矮剪力墙的峰值荷载和刚度受轴压比的影响较小;轴压比从0.5变到0.7时,内置钢板-HDC组合低矮剪力墙的变形能力降低,外包钢板-HDC组合低矮剪力墙的变形能力没有降低;提出钢板-HDC组合低矮剪力墙受弯承载力计算公式,其计算值与试验值吻合较好。