基于SMA装置的框架-受控摇摆墙结构抗震性能试验研究

该文提出一种新型的框架-受控摇摆墙结构实现形式,由SMA装置代替传统的预应力筋实现摇摆墙体的受控约束,在墙体与基础之间安装V形铰接支座实现墙体的摇摆及提供竖向支撑,并在墙体与框架柱间安装耗能连接件增强摇摆结构的耗能能力。通过一个对比框架试件和一个基于SMA装置的框架-受控摇摆墙试件的低周往复试验,对比研究所提出的新型结构形式的抗震性能、破坏模式和自复位特性。试验结果表明：基于SMA装置的框架-受控摇摆墙结构的刚度和承载能力得到显著提高,提高幅度分别达到150%和103%;耗能连接件有效地发挥延性变形特性,使结构的滞回耗能能力显著提高,提高幅度达到183%,有效地减轻主体结构梁端、柱端以及梁柱节点区的损伤;所研发的SMA装置有效地实现了预设的工作机制,为摇摆墙体的自复位提供了恢复力;摇摆墙、耗能连接件和SMA装置的参数匹配还需进一步深入研究。     

混凝土框架-摇摆墙体系抗震性能研究

框架-摇摆墙为新型受控摇摆体系,可通过墙体有限转动控制结构的侧向变形模式,并使其结构损伤依照预期既定的模式发生与发展,防止局部屈服破坏机制的发生.本文以一个按现行规范设计的10层混凝土框架为例,在其纵向布置4面摇摆墙体,并对其与框架及相同尺寸的框架-剪力墙体系进行静力弹塑性及动力时程分析,以此考察此体系的抗震性能.分析结果表明:框架-摇摆墙较其他两体系可承受较高的地震作用,其主体框架剪力分配与框架体系基本一致,墙体剪力按楼层均匀分配且较小,设计时应予以考虑;在框架体系附加摇摆墙后,其一阶周期变化较小,且由于摇摆墙体的有限转动,主体框架侧向变形受到有效控制,层间变形基本一致,损伤更均匀;框架-摇摆墙体系损伤主要由框架梁承担,耗能分配较为均匀,可改善框架及框架-剪力墙体系局部能量集中现象,易于实现“强柱弱梁”及整体破坏机制,抗震性能更优良.     

装配式摇摆墙-框架结构抗震性能试验研究

为避免罕遇地震作用下传统混凝土摇摆墙的开裂损伤且充分利用装配式结构的便捷性,设计了采用双层钢板混凝土墙的摇摆墙结构体系,在浇筑混凝土时双层钢板可充当摇摆墙构件的外模板。跨越结构上、下层的摇摆墙之间采用高强螺栓连接,摇摆墙在工厂预制后运到施工现场进行安装。选用金属阻尼器作为耗能连接件连接摇摆墙与主体框架结构,同时传递层剪力并耗散地震能量。为研究该装配式摇摆墙-框架结构的抗震性能,设计并制作了一个纯框架和两个摇摆墙-框架,其中两个摇摆墙-框架的区别在于金属阻尼器的安装位置不同。通过拟静力试验分析了其破坏模式及抗震性能。试验结果表明：预制装配式摇摆墙与主体框架结构协同工作性能良好,金属阻尼器耗能效果得到充分利用,结构承载力、耗能能力大幅增加;在水平位移较大时摇摆墙竖向发生刚体位移,对整体结构的抗震性能产生一定影响,后续将采用附加预应力的形式减轻摇摆墙竖向抬升的影响。     

框架-摇摆墙结构体系中连接节点试验研究

框架-摇摆墙结构是一种新型的抗震结构体系,摇摆墙与框架相连的节点构造是实现该结构体系的关键技术之一。为了推广框架-摇摆墙结构的工程应用,针对框架-摇摆墙结构的特殊性能要求设计了连接节点,并进行了试验研究。试验采用带隔震支座的钢框架模拟具有大变形能力的框架,设计制作了2片钢筋混凝土摇摆墙,利用该连接节点将框架和摇摆墙连接起来,形成框架-摇摆墙结构。通过不同加载模式的拟静力试验,验证了连接节点实现摇摆墙转动能力的可行性,并采用变形集中系数DCF评价了采用该连接节点摇摆墙对框架-摇摆墙结构的控制效果。试验结果表明：该连接节点可使摇摆墙在面内和面外均具备0.04 rad的转动能力;摇摆墙可使结构层间位移角趋于一致,对避免结构层间变形集中有良好的控制作用。     

框架-摇摆墙结构简化计算方法研究

框架摇摆墙结构依据框架与摇摆墙连接构件的连接属性可以将其分为框架摇摆墙刚接体系和框架摇摆墙铰接体系。为了进一步提高框架摇摆墙结构的工程实用性,本文依据连续化假设及协同工作原理提出了框架摇摆墙铰接体系和框架摇摆墙刚接体系的内力和位移的简化计算方法,以利于框架摇摆墙结构在初步设计阶段的设计分析,并比较了在摇摆墙截面不同情况下结构的内力分布和位移分布。结果表明,框架摇摆墙铰接体系的顶点位移不随摇摆墙刚度的改变而改变,摇摆墙的作用只是平均各层的层间变形,而刚接体系的顶点位移与摇摆墙的刚度有关,刚接连梁的存在可以增加结构的刚度。     

框架摇摆墙抗震性能研究综述

介绍了框架摇摆墙结构的定义和类型,总结了目前关于框架摇摆墙结构体系的研究方法,阐述了其在地震发生时的损伤机制、抗震性能及连接形式,并结合工程应用情况,提出了框架摇摆墙结构今后的研究方向。     

国内框架-摇摆墙结构体系研究现状与展望

在参阅国内框架-摇摆墙结构体系相关文献基础上,阐述了国内对框架-摇摆墙结构体系的基本理论、墙体设计与运用、摇摆墙连接节点、摇摆墙受控约束等4个方面研究现状并进行了总结分析.最后对框架-摇摆墙结构体系今后的研究方向进行了展望.     

框架-阻尼框筒结构抗震性能模型试验研究

为了验证框架-阻尼框筒结构的抗震性能,通过对1∶2缩尺的两层单跨阻尼墙-框架结构模型开展往复加载试验,研究在循环荷载作用下结构模型的破坏特征、承载力、延性、刚度退化、承载力退化和耗能能力。结果表明：随着位移的增加,阻尼墙最先屈服,然后梁出现塑性铰,最后柱出现塑性铰;整体结构屈服荷载和峰值荷载分别为1 012.5 kN和1 253.7 kN,极限层间位移角为1/31,位移延性系数超过4.13,刚度退化平稳,承载力退化缓慢;阻尼墙在屈服前为结构提供50%刚度,屈服后为结构提供34%～45%的承载力;框架-阻尼框筒结构在多遇地震和罕遇地震作用下的层间位移角限值可分别取1/550和1/50。     

设置碟形弹簧的框架-摇摆墙结构抗震性能试验研究

受控摇摆墙通常采用预应力筋的形式实现,预应力筋基础锚固施工困难,墙体摇摆幅度很小且易与基础发生碰撞。为解决上述问题,研发了一种受控摇摆墙,主要通过基于碟形弹簧的装置实现墙体的受控约束,墙体与主体框架、基础分别采用耗能连接件和V形支撑连接。设计制作了缩尺比为1∶2的对比框架与框架-摇摆墙试件,通过低周往复加载试验研究其抗震性能、破坏模式和自复位特性。结果表明,设置碟形弹簧的框架-摇摆墙较对比框架承载力提高了107. 1%,且具有更好的刚度退化性能与耗能性能,框架结构的变形模式得到改善,使得各层的层间位移趋于均匀。连接件是影响框架-摇摆墙结构耗能及协调层间变形的关键,应进一步研究其改进措施及优化设计。     

内嵌式框架-摇摆墙结构振动台试验研究分析

本文通过对一个内嵌式框架-摇摆墙模型进行模拟地震振动台试验,对结构的动力特性、阻尼比、位移反应和加速度反应进行测试,研究模型结构的破坏机制和抗震性能。研究表明:模型结构具有良好的整体破坏机制,与纯框架结构相比,内嵌式框架-摇摆墙结构的刚度明显加大,所承受的地震作用变大,结构延性和耗能能力显著提高。模型试验的结果对框架-摇摆墙结构的研究具有重要的参考意义。     

Experimental study on seismic performance of prefabricated rocking wall frame structure

为避免罕遇地震作用下传统混凝土摇摆墙的开裂损伤且充分利用装配式结构的便捷性，设计了采用双层钢板混凝土墙的摇摆墙结构体系，在浇筑混凝土时双层钢板可充当摇摆墙构件的外模板。跨越结构上、下层的摇摆墙之间采用高强螺栓连接，摇摆墙在工厂预制后运到施工现场进行安装。选用金属阻尼器作为耗能连接件连接摇摆墙与主体框架结构，同时传递层剪力并耗散地震能量。为研究该装配式摇摆墙-框架结构的抗震性能，设计并制作了一个纯框架和两个摇摆墙-框架，其中两个摇摆墙-框架的区别在于金属阻尼器的安装位置不同。通过拟静力试验分析了其破坏模式及抗震性能。试验结果表明：预制装配式摇摆墙与主体框架结构协同工作性能良好，金属阻尼器耗能效果得到充分利用，结构承载力、耗能能力大幅增加；在水平位移较大时摇摆墙竖向发生刚体位移，对整体结构的抗震性能产生一定影响，后续将采用附加预应力的形式减轻摇摆墙竖向抬升的影响。     

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。     

纯剪荷载作用下帽型冷弯薄壁型钢屈曲约束钢板墙元的抗震性能试验研究

提出了一种帽型冷弯薄壁型钢屈曲约束钢板剪力墙结构抗侧力体系。为了研究该帽型冷弯薄壁型钢屈曲约束钢板剪力墙结构的抗震性能,剥离了钢板剪力墙结构抗侧力体系中梁柱框架刚接对体系抗侧力的贡献,从钢板剪力墙中提取出“墙元”,并保证其为纯剪受力状态,设计了5个帽型冷弯薄壁型钢屈曲约束钢板剪力墙墙元试件,对其进行往复剪切荷载下的拟静力试验。结果表明：帽型冷弯薄壁型钢屈曲约束钢板剪力墙结构承载能力稳定,位移延性系数达到7以上,极限位移角达0.03rad,塑性变形能力较强;帽型冷弯薄壁型钢可以阻断内嵌钢板斜向通长拉力带,使钢板约束覆盖区域处于平面剪切受力变形状态,从而提升结构承载力、刚度和耗能能力,充分发挥钢板的材料性能;外贴OSB装饰板材可以满足建筑功能的适用性,同时强化了整体结构的抗震性能。     

套筒灌浆缺陷对预制混凝土柱抗震性能影响的试验研究

针对目前广泛应用的套筒灌浆连接预制混凝土柱,为了研究套筒灌浆缺陷对其抗震性能的影响,设计了7根预制混凝土柱与1根现浇混凝土柱,在预制混凝土柱一侧套筒内预设了“浆体回落”与“完全不灌浆”两类灌浆缺陷,并开展低周往复荷载试验,分析其破坏形态及滞回特性、承载力、耗能能力等抗震性能。结果表明,混凝土柱发生柱底截面破坏与套筒顶截面破坏两种受弯破坏模式。无缺陷预制混凝土柱与现浇混凝土柱的破坏模式相同,承载力相近。与无缺陷预制混凝土柱相比,带缺陷预制混凝土柱的正向峰值荷载降低了6%~44%、位移延性系数降低了1%~43%、累积总耗能值降低了37%~63%。当缺陷高度超过全灌浆套筒一侧钢筋锚固长度的33%时,灌浆缺陷将对预制混凝土柱的滞回特性、承载力、延性与耗能能力等均产生明显不利影响。     

全装配式钢筋混凝土框架-剪力墙结构抗震性能试验研究

为研究采用预制剪力墙、预制框架的全装配式RC框架-剪力墙结构的抗震性能,对2榀1/2比例两层两跨RC框架-剪力墙结构子结构模型试件（其中1榀为全装配试件PCFW2,1榀为全现浇对比试件RCFW）进行了低周反复荷载试验,分析了结构的破坏机制、破坏形态、塑性铰开展、滞回性能、位移延性、刚度退化和耗能能力等。结果表明：全装配式试件PCFW2与全现浇对比试件RCFW的开裂荷载相当,破坏过程和最终破坏形态基本相同;灌浆套筒、约束浆锚可有效传递钢筋应力;全装配式试件PCFW2整体性良好,其屈服荷载、峰值荷载、极限荷载均略大于全现浇对比试件RCFW的相应值,但相差不超过13.0%,位移延性系数较全现浇试件RCFW的略低。在大部分受力阶段,试件PCFW2耗能优于试件RCFW。建议全装配式框架-剪力墙结构中剪力墙的边柱（或边缘）纵筋,采用灌浆套筒连接,其余部分采用约束浆锚搭接连接,而框架湿节点处的后浇混凝土采用微膨胀混凝土。     

高配筋率边缘约束构件高强混凝土剪力墙抗震性能试验研究

为改善高强混凝土剪力墙的延性,设计了7个不同形式的高配筋率边缘约束构件高强混凝土剪力墙试件（边缘约束构件内的纵筋配筋率约为5%~8%）和1个普通配筋率的高强混凝土剪力墙试件,对其进行低周反复水平荷载作用下的拟静力试验,研究了剪力墙试件的破坏形态、滞回特性、变形能力、截面应变、刚度退化、耗能能力等。试验结果表明：对于剪跨比λ≥2的剪力墙,在高强混凝土剪力墙中设置高配筋率暗柱或端柱,并适当提高水平和竖向分布钢筋的配筋率,可以显著提高高强混凝土剪力墙的抗震性能。     

现浇柱预制梁混凝土框架结构抗震性能试验研究

为研究装配整体式混凝土框架结构的滞回性能、延性和耗能能力等抗震性能,并考察其在罕遇地震作用下进入弹塑性阶段的受力性能,进行了2个1/2比例的2层2跨现浇柱预制梁框架试件的低周反复荷载试验。2个试件分别为对比装配式框架试件和预制梁端底部钢筋带套管的框架试件,试验中结构的最大层间位移角达到1/25。试验结果表明：现浇柱预制梁框架结构具有稳定的滞回性能及良好的延性;整个试验过程中结构刚度退化明显,且刚度退化主要发生在屈服之前;梁端钢筋的套管很好地发挥了作用,套管将接缝处钢筋变形平均到套管中,增大了梁端塑性铰长度,进而提高了结构的变形能力。研究成果可为装配整体式混凝土框架在抗震设防区的推广和应用提供参考。