钢框架-预制混凝土抗侧力墙结构抗震性能试验研究

为研究钢框架-装配式混凝土抗侧力墙结构体系(SPW体系)的抗震性能,对2榀足尺钢框架-预制钢筋混凝土抗侧力墙结构进行低周反复荷载作用下的试验,研究结构的破坏形态、滞回性能、延性及变形以及耗能性能等.试验结果表明:该结构体系为一种典型的双重抗侧力体系,加载过程呈现出明显的两阶段受力状态,抗侧力墙作为结构抗震的第一道防线,在加载前期承担主要的水平荷载,随着墙体退出工作,钢框架成为结构抗震的第二道防线;加载后期,由于抗侧力墙顶部连接发生破坏,钢框架承担所有的水平剪力和倾覆弯矩作用.     

基于纤维模型的钢框架-混凝土抗侧力墙板装配式结构抗震性能分析

为研究钢框架-预制混凝土抗侧力墙板装配式结构体系(SPW体系)的抗震性能,对2榀钢框架-预制混凝土抗侧力墙板结构足尺试件进行拟静力荷载作用下的试验研究。试验结果表明:该结构体系为一种典型的双重抗侧力体系,加载过程呈现出明显的两阶段性,抗侧力墙板为结构体系的第一道防线,钢框架为结构的第二道防线;基于纤维单元,利用CANNY软件建立SPW体系的有限元模型,在验证模型正确性的基础上,分析了框架柱刚度、框架梁刚度、墙体高宽比和墙体内置型钢含钢率等因素对SPW体系墙抗震性能的影响,分析结果表明:结构体系的塑性耗能性能主要是由抗侧力墙和框架梁端的耗能决定的;随着墙体高宽比的减小,结构的耗能性能和延性变差。增大墙体内置型钢含钢率有助于提高结构的耗能性能。     

钢框架-型钢混凝土抗侧力墙装配式结构抗震性能试验研究

为研究钢框架-型钢混凝土抗侧力墙装配式结构体系(SPW体系)的抗震性能,对1榀由钢框架和预制型钢混凝土抗侧力墙组成的SPW结构足尺试件进行水平低周反复荷载作用下的试验研究,考察装配式构造的可靠性,分析结构的破坏机理、滞回性能、刚度退化、延性及变形、耗能性能和协同工作机理等。试验结果表明:SPW体系具有可靠的整体性能;结构体系开裂荷载对应的层间位移角为1/400,极限荷载对应的层间位移角超过1/50,位移延性系数在3.1~3.3之间;墙体开裂之前,抗侧力墙体承担约60%的水平剪力,并呈逐步减小趋势,钢框架承担70%~85%的倾覆弯矩。     

纤维混凝土可更换式墙板填充钢框架结构抗震性能试验研究

为研究纤维混凝土可更换式墙板填充钢框架结构体系的受力性能,对1榀钢框架-预制纤维混凝土抗侧力墙板结构足尺试件进行低周反复荷载作用下的试验研究,待纤维混凝土墙板破坏后更换新的墙板重新加载,测试可更换式结构构造的可靠性,研究结构的破坏机理、滞回性能、延性及变形和耗能性能等。试验结果表明:该结构体系为一种典型的双重抗侧力体系,加载过程呈现出明显的两阶段性,抗侧力墙板先于钢框架破坏,为结构体系的第1道抗震防线,钢框架为结构的第2道抗震防线;抗侧力墙板失效时结构处于可修复水平,更换墙板后结构仍保持相同的抗侧力水平。     

多高层钢框架-预制混凝土抗侧力墙装配式结构竖向受力性能研究

对1榀由钢框架和预制混凝土抗侧力墙组成的足尺试件进行了竖向加载试验,考察该装配式结构在施工和使用阶段竖向荷载的分配关系以及框架梁挠度的变化规律。在试验研究基础上,采用ABAQUS有限元软件建立与验证试验模型,并以实际工程为背景,建立6层和12层单跨钢框架-预制混凝土抗侧力墙装配式结构模型,模拟分析了多高层结构在三种施工方案下的竖向受力性能以及框架梁的变形规律。研究结果表明:采用先逐层安装预制构件,后逐层终拧高强螺栓的施工顺序,能够保证抗侧力墙体仅承担使用阶段的竖向活荷载,大幅度降低了墙体的轴压比。在使用阶段,随着楼层层数的增多,框架柱竖向荷载分担率升高,而抗侧力墙体竖向荷载分担率降低,两者之间的差值逐渐增大。     

钢框架-预制混凝土抗侧力墙装配式结构竖向受力性能研究

为了研究装配式钢框架-预制混凝土抗侧力墙结构的竖向受力性能,对1榀由钢框架和预制混凝土抗侧力墙组成的足尺模型进行竖向荷载作用下的试验研究,考察施工阶段和使用阶段的竖向荷载在钢框架和抗侧力墙体之间的分配关系以及框架梁挠度的变化规律,并利用ABAQUS有限元分析软件进行影响因素分析。结果表明:施工安装阶段,框架柱承担大部分竖向荷载,而抗侧力墙体承担的竖向荷载较少;使用阶段,框架柱和抗侧力墙体共同承担竖向荷载,框架柱、抗侧力墙体竖向荷载分担率分别为32%、68%;施工安装阶段,采用较小的预紧力和自下而上的螺栓终拧顺序能使墙体承担较小的竖向荷载;使用阶段,随着墙宽梁跨比的增大,抗侧力墙体竖向荷载分担率提高,抗侧力墙体的非居中布置会使两端框架柱承担的竖向荷载分配不均。     

半刚接钢框架内填不同构造措施钢筋混凝土墙子结构抗震性能试验研究

为研究半刚接钢框架内填RC墙结构的抗震性能,提出了一种考虑内填墙边界条件的子结构模型,进行了3榀1/3缩尺的3层单跨半刚接钢框架内填RC墙子结构的低周往复加载试验,研究了不同构造内填RC墙对结构抗震性能的影响,得到了试件的滞回曲线、骨架曲线、位移延性系数、刚度退化、耗能能力及水平剪力分配。试验结果表明:内填贯通竖缝RC墙及暗竖缝RC墙试件的滞回曲线饱满,耗能能力强,但水平承载力及抗侧刚度略低,破坏模式均为缝间墙的弯曲破坏;内填实体RC墙试件的滞回曲线捏缩明显,耗能能力较弱,但水平承载力及抗侧刚度较高,破坏模式为内填墙的剪切破坏;内填墙降低了地震作用下周边框架节点转动能力,半刚性节点的最终塑性转角不超过0.025 rad,可避免钢框架节点失效导致的脆性破坏。内填墙承担约80%的水平荷载,但随着水平荷载的增大逐渐降低。     

钢框架-型钢混凝土抗侧力墙结构抗震性能有限元分析

为了研究钢框架-抗侧力结构在楼面荷载作用下的抗震性能,采用ABAQUS有限元软件建立单层单跨壳-实体非线性有限元模型,考虑了混凝土与钢材的塑性损伤以及加载的随动强化准则,在验证有限元模型的基础上,考察抗侧力墙体沿竖向布置方式、抗侧力墙体高宽比以及抗侧力墙体布置位置对结构体系抗震性能的影响。研究结果表明:在建造钢框架-型钢混凝土抗侧力墙结构房屋时,建议选用宽度为1 200mm的型钢混凝土抗侧力墙体,且沿竖向连续布置,并可根据门窗洞口的布置,灵活调整墙体的位置。     

半刚性框架-防屈曲钢板墙结构的抗震性能试验研究

为研究半刚性框架-防屈曲钢板墙结构的抗震性能和传力机理,通过一榀1∶3比例单跨双层的半刚性框架-预制混凝土板防屈曲钢板墙的低周往复荷载试验研究,研究节点刚度与防屈曲墙体的相互影响效果,获得承载力、刚度、耗能和节点转动能力等指标。试验结果表明:该种结构具有优越的耗能能力,节点刚度退化小,墙板的设置显著降低节点区自身的延性和应力要求,半刚性框架和墙板协同工作良好;防屈曲构件的设置可改善钢板的实际受力,提高墙体的承载力及刚度,有效克服滞回曲线的"捏缩"现象,避免薄板墙的噪音及震颤,半刚性框架承担25%的水平剪力,试件面内呈弯剪破坏模式。研究为该种结构体系的工程应用和理论分析提供依据。     

钢框架内填预制钢筋混凝土剪力墙试验研究

为改进钢框架内填预制钢筋混凝土剪力墙的抗震性能,将耳板装置引入钢框架与内填墙的连接中.通过2个2层单跨钢框架内填预制钢筋混凝土剪力墙1/3模型试件的循环荷载试验,考察耳板连接装置的可靠性和内填墙裂缝的开展与结构变形能力,分析结构的破坏机理、滞回性能、刚度退化、变形及延性等,并对钢框架内填预制混凝土剪力墙体系与现浇混凝土剪力墙体系和带竖缝混凝土剪力墙体系进行对比.研究结果表明:抗剪连接件(U形筋)在梁柱节点上下耳板的帮助下未发生破坏,耳板连接装置具有可靠的工作性能;合理设计的钢框架内填预制钢筋混凝土剪力墙结构具有良好的延性.     

带填充墙钢框架结构抗侧力性能试验及理论研究

介绍了7榀钢框架及带填充墙钢框架结构的水平静力及低周反复加载试验。通过测试有墙和无墙钢框架试验模型在侧向力作用下的变形全过程,得到了墙体对钢框架结构强度和刚度的影响,了解了节点的破坏特征及墙体本身的工作性能,得到了有墙及无墙钢框架结构的滞回性能。试验中发现,填充墙体和钢框架之间的连接性能很好,墙体和框架可以共同工作。通过参数分析,给出了结构抗震弹性层间角位移的建议取值为1/350。在理论分析的基础上,提出了填充墙框架体系抗侧刚度简化公式,得到了试验结果的验证。     

钢筋混凝土深梁填充钢框架的恢复力模型

为了提高钢结构初始刚度和抗震性能,实现结构刚度可在一定范围内渐变,可把深梁作为一种新型抗侧力结构形式。本文介绍这种新型的高层抗震加固结构体系—钢筋混凝土深梁。通过水平低周反复荷载模型试验,得到内填钢筋混凝土深梁钢框架结构的滞回曲线。试验结果显示:试件的滞回曲线饱满且骨架曲线有明显的塑性流动阶段和荷载下降阶段,证明内填混凝土深梁钢框架结构抗震性能良好;试验过程中,首先钢筋混凝土深梁破坏退出工作,随后钢框架发生破坏。因此,钢筋混凝土深梁可作为结构抗震设防的第一道防线,钢框架作为结构的第二道防线。同时,利用得到的试验数据进行回归分析,建立该结构恢复力模型,可用于填充钢筋混凝土深梁结构的弹塑性反应分析。     

钢板墙束柱受力性能试验研究及理论分析

对3个1/2缩尺钢板墙束柱试件分别进行单调和往复加载拟静力试验,研究其在水平荷载作用下的破坏机理、抗侧刚度、受剪承载力及滞回性能;对钢板墙束柱试件建立有限元分析模型,并按照试验加载制度进行数值模拟分析,得到了钢板墙束柱试件的力学性能;在试验和有限元分析的基础上,提出了钢板墙束柱的抗侧刚度及受剪承载力理论计算式。试验、分析及计算结果表明,单调荷载作用下钢板墙束柱试件抗侧性能稳定,层间位移角达到1/50时,加载后期试件承载力不下降,延性性能好;往复荷载作用下钢板墙束柱试件的滞回性能稳定,层间位移角达到1/50时承载力没有降低,滞回曲线平滑、饱满;钢板墙束柱的抗侧刚度及受剪承载力的理论计算结果与试验及有限元分析结果很接近。     

钢板墙束柱受力性能试验研究及理论分析

对3个1/2缩尺钢板墙束柱试件分别进行单调和往复加载拟静力试验,研究其在水平荷载作用下的破坏机理、抗侧刚度、受剪承载力及滞回性能;对钢板墙束柱试件建立有限元分析模型,并按照试验加载制度进行数值模拟分析,得到了钢板墙束柱试件的力学性能;在试验和有限元分析的基础上,提出了钢板墙束柱的抗侧刚度及受剪承载力理论计算式。试验、分析及计算结果表明,单调荷载作用下钢板墙束柱试件抗侧性能稳定,层间位移角达到1/50时,加载后期试件承载力不下降,延性性能好;往复荷载作用下钢板墙束柱试件的滞回性能稳定,层间位移角达到1/50时承载力没有降低,滞回曲线平滑、饱满;钢板墙束柱的抗侧刚度及受剪承载力的理论计算结果与试验及有限元分析结果很接近。     

钢框架双钢板内填混凝土剪力墙有限元分析

钢框架双钢板内填混凝土组合剪力墙是一种新型的双重抗侧力结构体系。应用ABAQUS有限元软件,对试件进行有限元模拟,分析试件的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线来研究钢框架-双钢板内填混凝土组合剪力墙的受力性能;简单概述了钢框架双钢板内填混凝土组合剪力墙的影响因素。结果表明:试件的耗能能力较强,承载力高,抗震性能较好。     

水平荷载作用下钢框架预制混凝土抗侧力墙体装配式结构的简化计算方法

为研究水平荷载作用下钢框架 预制混凝土抗侧力墙装配式结构体系（SPW体系）内力和位移的简化计算方法,提出了结构体系的简化计算模型,根据弹性理论建立结构体系的平衡微分方程,提出反映结构侧向刚度的参数λ,结合边界条件求解了在均布侧向荷载、倒三角侧向荷载和顶部集中侧向荷载作用下结构体系的内力与侧向位移计算公式,采用有限元法对简化计算方法的可靠性进行了验证,并进行了误差分析。研究结果表明:有限元分析值与简化计算值较为接近,简化计算方法能够较为准确地计算SPW体系在水平荷载作用下的内力和位移,可靠性较好。     

钢框架-钢板剪力墙结构滞回性能试验研究

将钢板剪力墙作为抗侧力体系嵌入半刚性钢框架中,形成半刚性钢框架-钢板剪力墙结构(SFSW)。为研究SFSW的滞回性能,对一榀1/3比例两层单跨试件进行循环加载试验,分析结构的承载力、延性、耗能和破坏机理。基于塑性原理,提出了结构水平极限承载力的简化计算方法。结果表明:结构侧向承载力高、延性及耗能良好;结构拥有理想的内力传递途径与分配方式,钢板剪力墙承担大部分水平荷载,钢框架承担大部分倾覆弯矩;钢板剪力墙的过早屈曲使结构刚度弱化、耗能能力下降;提出的塑性简化计算方法可以用于估计结构水平极限承载力。     

反复荷载作用下DP型烧结多孔砖墙体受力性能试验研究

为系统研究DP型烧结多孔砖砌体结构的受力性能,对烧结多孔砖横墙和开洞纵墙(共9片)进行低周反复荷载试验。研究了墙体的破坏特征、滞回特性、骨架曲线、刚度退化、耗能能力和延性等,分析了垂直压应力、水平配筋、洞口大小等对墙体受力性能的影响。试验结果表明:DP型烧结多孔砖墙体主要发生剪切破坏,横墙试件滞回曲线饱满,纵墙试件滞回曲线出现捏拢现象;墙体试件的刚度退化较为平稳,耗能能力较强,位移延性系数均大于2.0;增大垂直压应力,试件承受的荷载提高而延性降低;增加水平配筋,试件承受的荷载和变形能力均得以提高。基于试验结果,对现行规范GB 50003—2011墙体受剪承载力计算式中的墙体约束系数进行修正,提出烧结多孔砖墙体受剪承载力的计算式,理论计算值和试验结果符合较好。     

半刚接钢框架-方钢管龙骨隔墙体系性能研究

通过设计6个半刚接钢框架-方钢管龙骨隔墙试件,并对其进行低周往复加载,得到滞回曲线及骨架曲线。分析各个试件的破坏过程、承载能力、抗侧刚度、延性和耗能能力,研究该结构体系的抗侧力性能。结果表明:适当减小方钢管间距可以提高结构的承载能力、抗侧刚度和耗能能力;增大方钢管截面尺寸可以显著提高结构的承载能力;OSB板对结构的承载能力和抗侧刚度贡献很大,而结构的耗能能力和延性主要由半刚接钢框架和方钢管骨架提供。根据刚度叠加原理,提出结构抗侧刚度简化计算式。     

装配式轻钢框架-带暗支撑轻墙体组合结构抗震性能试验研究

为适应装配式低层住宅结构的发展,研发了装配式轻型钢管再生混凝土框架-带暗支撑单排配筋再生混凝土薄墙体组合结构（简称“装配式轻钢框架-轻墙体组合结构”）,该结构由预制轻钢框架与轻墙体共同受力,暗支撑的设置可提高墙体的抗剪性能。通过6个装配式轻钢框架-轻墙体组合结构试件的拟静力试验,分析了轻墙体分布钢筋间距、暗支撑设置对试件损伤演化过程、滞回特性、承载力、延性、刚度、残余变形率和耗能性能的影响。结果表明：装配式轻钢框架-轻墙体组合结构具有良好的协同工作性能,加载过程中,体现出两道抗震防线,即轻墙体为第一道抗震防线,轻钢框架为第二道抗震防线;结构中轻墙体为剪切破坏,轻钢框架的梁和柱为弯曲破坏,轻墙体的存在明显减缓了轻钢框架侧向位移的发展,连接梁和柱的强化型节点可靠连接。同时,轻墙体分布钢筋间距减小及设置暗支撑均可显著提高组合结构整体的延性和耗能能力,并明显延缓墙体的破坏程度。