新型墙板内置无黏结支撑钢框架滞回性能试验研究

通过墙板内置无黏结支撑钢框架结构的拟静力试验研究,考察了墙板内置支撑的构造、支撑与钢框架的连接、梁柱节点形式与节点区加强方式等对其滞回性能的影响。试验表明,总体上,采用组合墙板和组装墙板的两种新型墙板内置支撑均具有良好的延性,墙板无破坏时支撑的轴向累积非弹性变形能力均满足要求。钢板支撑端部焊接加劲肋后再与钢框架直接焊接连接是可行的,梁柱节点刚接时加强梁端的构造使钢框架和支撑均有稳定的受力性能。梁柱铰接节点因承受面内弯矩而使角钢出现裂纹并受拉断裂。支撑和钢框架分别在层间侧移角约1/355和1/75时进入屈服。总体上,梁柱铰接和刚接的结构在破坏前骨架曲线分别呈双折线和三折线。梁柱刚接的结构中,钢梁翼缘在侧移角约1/50时出现局部屈曲,并在随后更大幅值加载下出现裂纹和受拉断裂。试件最终因局部钢构件的断裂而破坏,破坏时侧移角远大于1/50,破坏前结构的滞回性能较稳定。     

人字形无黏结内藏钢板支撑剪力墙拟静力试验研究

通过对6个人字形无黏结内藏钢板支撑剪力墙试件的拟静力试验研究,对无黏结材料及支撑与墙板的间隙、墙板内钢筋配置、墙板端部加强构造以及钢板支撑周围有效宽度范围内采用普通混凝土,其余部分采用轻骨料混凝土的有效宽度墙板等因素对试件滞回性能的影响进行考察。试验结果表明,无黏结材料的均匀包裹、支撑与墙板间留有较小的间隙以及沿支撑轴向加密纵横向钢筋和拉结筋等构造措施,可以显著提高墙板局部抗弯和抗冲切承载力,改善试件的延性和耗能能力。支撑受压失稳时呈多波微幅弯曲变形状态,随压力增大,失稳半波数增多,支撑对墙板的局部冲切作用随之增大,使墙板局部弯曲或冲切破坏。直至破坏前,试件滞回曲线饱满稳定,骨架曲线基本呈现两折线的形式。试验还表明,当其他构造相同时,采用有效宽度墙板的试件和整个墙板均由普通混凝土制成的试件的滞回性能几乎相同,但前者自重轻,有利于墙板的安装和结构抗震。     

波折钢板剪力墙滞回性能与内嵌墙板优化选型

相比普通平钢板墙，梯形波折钢板剪力墙在合理设计下具有更优越的滞回性能，其中内嵌波折墙板的优化选型是抗侧力体系的设计关键。为此，通过低周往复加载试验研究了梯形波折钢板剪力墙的抗侧受力变形过程及破坏形态，并验证了有限元方法的可行性。为了得到典型波折墙板的抗侧机制影响因素，研究了墙板屈服点、高(宽)厚比、波长、波形及波折角度等对内嵌墙板滞回性能的影响，在数值算例基础上，提出了墙板的滞回优化选型表及设计建议。试验研究发现，梯形波折钢板墙试件在内嵌墙板屈曲后其水平荷载仍可继续增加，具有良好延性变形能力。数值分析结果表明：当波折墙板的几何尺寸设计不当时，表现出不稳定的屈曲后承载能力、较差的延性和耗能能力，应在初步选型设计中予以避免；由于往复加载下的累积面外残余变形，波折墙板在往复加载下的承载力和延性显著低于单向推覆下的；降低钢材屈服点，选用最优波长和临界波形比，合适的波折方向以及增加波折角度，能够有效提高往复加载下的抗侧承载能力。提出了滞回性能优化选型建议，能够实现波折墙板面内剪切屈服的抗侧机制，使内嵌波折墙板达到良好的抗侧承载力、延性和耗能能力。     

钢板混凝土组合剪力墙拉弯性能研究

在地震作用下超高层建筑核心筒底部墙体会承受较大的轴向拉力,为此采用Marc有限元软件建立钢板混凝土组合剪力墙弹塑性有限元分析模型,对钢板混凝土组合剪力墙拉弯受力状态下的抗震性能进行了深入研究。提出拉弯构件轴拉比的定义方法,考察轴拉比大小对钢板混凝土组合剪力墙抗侧刚度、滞回曲线、等效黏滞阻尼系数、位移延性系数、变形能力以及承载力的影响。在拉弯受力时,钢板混凝土组合剪力墙达到极限变形时承载力下降不明显,滞回曲线饱满,变形能力较强;轴拉比越大,承载能力越低,位移延性系数越小;当轴拉比大于0.2时,初始抗侧刚度下降50%以上。随着水平往复荷载逐渐增大,抗侧刚度不断降低。所完成的钢板混凝土组合剪力墙在低周往复荷载下的缩尺模型试验结果表明,拉弯受力破坏时,试件表面出现多条水平贯通裂缝,最终根部钢筋拉断,承载力和极限变形能力与弹塑性有限元分析结果吻合良好。钢板混凝土组合剪力墙具有良好的承载力与变形性能,是解决超高层建筑墙体在地震作用下承受轴向拉力的有效形式。     

组装式防屈曲支撑整体稳定性研究

组装式防屈曲支撑通过内置钢板支撑承受轴向荷载,外部组装的约束构件为钢板支撑提供侧向约束,该种支撑可用于有抗震要求的中心支撑钢框架结构中.轴向受压的组装式防屈曲支撑的屈曲分析表明,可结合整个支撑的屈曲临界力、支撑长度和约束构件的抗弯刚度等,得到支撑的计算长度系数.非线性分析表明,约束构件的钢管外边缘屈服时的支撑轴向承载力...     

钢框架-无黏结内藏钢板支撑剪力墙双重体系抗震性能分析

通过对钢框架-无黏结内藏钢板支撑剪力墙(支撑墙板)双重抗侧力体系抗震设计的探讨和抗震性能分析,考察钢框架部分抗侧承载力的调整对结构抗震性能的影响。时程分析表明:总体上,随框架的调整加强,结构层间侧移及构件的塑性发展程度减小,人字形支撑承受的楼层重力减小,有益于支撑墙板的受力,拉、压支撑的滞回曲线关于原点较对称,但结构用钢量和楼层剪力增大。推覆分析表明:结构最大层间侧移角达1/50时,调整加强的框架塑性发展减幅不明显。综合分析结果,建议双重体系设计中框架的调整加强,宜按照删除支撑后的框架能独立承担结构底部总剪力的25%来进行。     

带自复位耗能支撑钢板剪力墙低周往复荷载试验研究

为解决现有钢板剪力墙对边缘梁柱附加弯矩大、震后留有较大残余变形等问题,设计并加工由两根自复位耗能支撑和一片两边连接钢墙板组成的带自复位耗能支撑钢板剪力墙(SPSW-SCEDB)试件,并对其在低周往复荷载作用下的承载力、耗能能力及自复位能力进行试验研究,分析墙板与支撑之间的协同作用关系。研究结果表明：SPSW-SCEDB呈现饱满的旗形滞回曲线,墙板与自复位耗能支撑以并联关系共同承担水平荷载,消耗输入能量;加载位移较小时,SPSW-SCEDB承载能力主要由墙板提供,随着加载位移的增大,自复位耗能支撑的承载力贡献逐渐增大并超过墙板的承载力;SPSW-SCEDB的耗能主要由墙板提供,自复位耗能支撑为系统提供补充耗能,系统的耗能能力相较于其墙板单独加载时的耗能能力有所削弱;当自复位耗能支撑的设计剩余恢复力大于墙板的受压承载力时,SPSW-SCEDB的残余变形角小于0.2%,具有良好的自复位能力。     

轻质脱硫石膏改性材料填充冷弯型钢组合墙体抗震性能试验研究

为研究轻质脱硫石膏改性材料填充冷弯型钢组合墙体的抗震性能,对5片轻质脱硫石膏改性材料填充冷弯型钢组合墙体的足尺试件进行低周反复加载试验。研究该类墙体的破坏机理、承载力及抗侧刚度、滞回性能、延性及变形、耗能性能等。试验结果表明：填充墙体内填石膏分块形成斜向受压带,发挥其抗侧力功能,最终以各块填充物与墙架立柱之间的黏结滑移破坏以及轻质石膏块角部的受压破坏为主要破坏特征;较空腔墙体,填充墙体的受剪承载力和抗侧刚度均有大幅度提高,受剪承载力提高了55%~88%,抗侧刚度提高了142%~217%;随着填充材料强度的提高,墙体的抗侧刚度和受剪承载力逐步提高,但其提高幅度低于材料强度的提高幅度。     

钢棒防屈曲支撑受力性能研究

研发了一种钢棒防屈曲支撑(简称SBBRB),使得钢棒不仅能承受拉力,也可承受压力,从而提高钢棒的受力性能。通过对SBBRB足尺试件进行低周往复加载试验,研究其受力性能、破坏形态和耗能能力,并对支撑的应变和位移历程进行了全过程监测;采用ABAQUS分析软件建立了钢棒防屈曲支撑的有限元模型,并对试验工况进行模拟。研究结果表明:通过将钢棒内置于钢管套筒内,可使钢棒能够承受压力,试验得到的SBBRB受压极限承载力是钢棒受压临界荷载计算值的10倍左右;合理设计的SBBRB的钢棒屈服段在受拉和受压状态下均能充分屈服而不会发生支撑构件的屈曲破坏,具有较好的延性以及稳定的累积滞回耗能特性,在破坏之前滞回曲线始终饱满和稳定;可以通过监测钢棒受力,预先采取措施,从而保证结构安全;ABAQUS有限元分析结果与SBBRB试件按照预定加载制度进行加载的试验滞回曲线吻合较好,可为后续相关研究提供参考。     

内嵌钢板混凝土组合连梁抗震性能试验研究

为改善传统高层建筑剪力墙连梁的抗震性能,设计并制作3个内嵌钢板混凝土组合(SPC)连梁和1个交叉斜筋钢筋混凝土连梁试件并进行低周往复加载试验。试件变化参数包括连梁纵筋配筋率和配板形式。对比分析各连梁的破坏过程、滞回性能、耗能能力、强刚度退化、承载力、延性以及变形能力等。结果表明,连梁试件发生弯剪和弯曲两种破坏模式;增大连梁纵筋配筋率在提高承载力的同时降低了试件的延性变形;在配板率相同情况下,钢板形式由单钢板改变为拉结双层钢板,连梁受力性能相似,当单层钢板厚度较大时可采用双层钢板设计方案;钢板的设置可有效提高试件的承载力与延性,较好改善滞回曲线的捏拢效应,同时参与连梁端部塑性铰区的抗弯,提供较大的抵抗弯矩,钢板的受压作用也可提高塑性铰的转动能力。与交叉配筋钢筋混凝土连梁相比,利用钢板良好的承载力和延性变形能力,内嵌钢板混凝土组合连梁具有稳定的滞回性能和耗能能力且施工简单,其综合抗震性能优于传统配筋混凝土连梁。     

Tests of hysteretic behavior for unbonded steel plate brace encased in reinforced concrete panel

Quasi-static tests for ten pieces of the unbonded steel plate brace encased in reinforced concrete panel, which is referred to as the panel buckling-restrained brace (panel BRB), have been carried out. The effects of some constructional details, such as unbonded material, clearance between the panel and the brace, configuration of the steel bar and the edge reinforcement, effective width of the panel, etc., on the hysteretic behavior of the panel BRBs are examined. The results indicate that the panel BRBs with evener unbonded materials, smaller clearance and additional steel bars and ties along the encased braces exhibit better ductility and energy dissipation capacity than the others. The brace under compression appears to exhibit small amplitude flexural buckling with multiple waves, and its ultimate axial force exceeds its yield load capacity significantly due to strain hardening and frictional action. All specimens of panel BRB exhibit a stable performance under the quasi-static loading until local failure of the panel occurs by either flexure or punching shear. The results also reveal that, with the same construction details mentioned above, the hysteretic behavior of the specimens with the effective width panel almost matches that of the specimens with normal weight concrete panel, however, the former kind of panel BRB would be advantageous in the aseismic performance of the buildings because of its lighter weight.     

钢板装配式屈曲约束支撑RC框架平面#br# 外力学性能试验研究

框架平面外方向的层间侧移在一定程度上影响框架中屈曲约束支撑抗震性能的发挥。为了研究框架平面外的层间侧移作用下,节点板加边肋和屈曲约束支撑端部加强对带屈曲约束支撑钢筋混凝土框架平面外方向力学性能的影响,对3榀安装了钢板装配式屈曲约束支撑的钢筋混凝土框架试件在平面外方向进行拟静力试验。研究了带钢板装配式屈曲约束支撑的钢筋混凝土框架平面外力学性能,节点板加边肋和BRB端部加强对其自身在平面外方向的受力与变形特征。结果表明：钢板装配式屈曲约束支撑对钢筋混凝土框架平面外方向的承载能力影响很小;框架平面外变形引起屈曲约束支撑轴向变形非常微小;在框架平面外层间位侧移作用下,带节点板的BRB呈“C”形的变形模式,节点板加边肋与屈曲约束支撑端部加强的设计能减小BRB轴力对其在平面外方向变形的影响。     

开孔钢板装配式屈曲约束支撑钢框架抗震性能试验研究

为研究开孔钢板装配式屈曲约束支撑（buckling-restrained brace,BRB）钢框架的抗震性能及框架平面外变形对其抗震性能的影响,对两个相同设计的单层单跨单斜式开孔钢板装配式BRB钢框架分别就是否考虑框架平面外变形情况下进行了拟静力试验,并对相同设计的开孔钢板装配式BRB构件进行了拟静力试验。结果表明：不考虑框架平面外变形和考虑框架平面外变形10mm的开孔钢板装配式BRB钢框架均表现出良好的滞回耗能性能,滞回曲线饱满且基本对称,满足GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》最大弹塑性层间位移角1/50的限值要求;框架平面外变形10mm对开孔钢板装配式BRB钢框架平面内抗震性能影响很小,其弹性水平刚度、层间屈服剪力和层间最大剪力受框架平面外变形的影响略为降低,变化范围均在5%以内;框架平面外变形10mm对BRB轴向变形的影响很小,框架中开孔钢板装配式BRB和开孔钢板装配式BRB构件均具有良好的滞回性能,约在1/720层间位移角时先于钢框架进入屈服状态,发挥耗能作用,其滞回曲线饱满,延性良好,累积塑性变形能力系数均大于600,完全满足ANSI /AISC 341-10中要求的大于200的要求。     

双阶屈服屈曲约束支撑框架小震参数分析

为了弥补常规屈曲约束支撑在多遇地震作用下处于弹性状态,不能发挥消能减震作用的不足,提出了一种将金属套管阻尼器与屈曲约束支撑组合形成的双阶屈服屈曲约束支撑,经试验验证其具有良好、稳定的小震及中大震下的滞回特性。在小震作用下,金属套管阻尼器屈服消能,屈曲约束芯板保持弹性承载。借助有限元软件ETABS建立了一系列双阶屈服屈曲约束支撑框架模型,通过改变支撑与框架刚度比、阻尼器与芯板的轴向刚度关系以及套管阻尼器的屈服比例,对各模型进行小震作用下的动力弹塑性分析,将各模型基底剪力和最大层间位移角与相应的常规屈曲约束支撑框架的分析结果进行对比。结果表明:双阶屈服屈曲约束支撑与支撑芯板的轴向弹性刚度比取2左右,阻尼器屈服比例取0.3左右时,可取得较好的减震效果; 双阶屈服屈曲约束支撑的参数取值改变,对降低结构地震响应的影响趋势不因支撑与框架刚度比不同而改变; 当支撑刚度贡献较大时,相较常规屈曲约束支撑,双阶屈服屈曲约束支撑的设置能降低结构的层间位移角,若要同时降低基底剪力,阻尼器屈服比例不宜高于0.3。     

不同构造钢板装配式屈曲约束支撑性能试验研究

设计5个钢板装配式屈曲约束支撑（Buckling-Restrained Brace, BRB）试件,对其进行低周反复试验,研究无黏结材料、约束比和加载制度等对其力学性能的影响。结果表明：无黏结材料能有效减小外约束单元与核心单元之间的摩擦力,设置无黏结材料的屈曲约束支撑滞回曲线对称、饱满,耗能性能稳定,有较强的抗疲劳能力;设置无黏结材料钢板装配式屈曲约束支撑等效黏滞阻尼比曲线呈现两阶段双线性的特征;约束比小于1的钢板装配式屈曲约束支撑发生整体屈曲失稳;先压后拉和先拉后压的加载方式对屈曲约束支撑滞回性能基本没有影响;基于屈曲约束支撑先于主体结构屈服和不发生因塑性能力不足而提前破坏的设计原则,工程设计中建议屈曲约束支撑延性系数μmax＞13,累积塑性变形CPD＞1200。     

Local buckling restraint condition for core plates in buckling restrained braces

Buckling Restrained Braces (BRBs) are commonly used as bracing elements in seismic zones. A key limit state governing BRB design is to prevent flexural buckling. However, when the wall thickness of the steel tube restrainer is relatively small compared to the cross-section of the core plate, the restraint conditions against the local buckling of the core plate can be critical for the stability and strength of the BRB. In this study, cyclic loading tests and numerical analyses of BRBs were carried out using various tube restrainer configurations to investigate the influence of local buckling of the restrainer on BRB strength and ductility.     

脱层材料与槽接式挫屈束制支撑的性能研究

挫屈束制支撑耐震性能优劣与否与脱层材料性能有密切关系,首先提出了一种估算脱层不完全因子的方法,利用4组分别使用不同脱层材料的挫屈束制支撑进行构件试验;研究结果表明以黏性橡胶作为脱层材料具有可靠性、经济性与优良的施工性。特别介绍了地震工程研究中心近期所研发的槽接式挫屈束制支撑,并通过3组实尺寸构件试验验证了其耐震性能;测试构件包含一组长度为12.5m,最大抗压强度超过16800kN,核心消能段应变量达3.5%的构件。试验结果表明,新研发的槽接式挫屈束制支撑经济效益极高,迟滞消能行为良好稳定,具有优良的耐震性能,各组试体于试验停止前所累积的总非线性变形量皆超过400倍斜撑屈曲位移量;研究亦显示,非线性结构分析软件PISA3D可准确预测其受力与变形反应。     

屈曲约束支撑与钢框架节点板连接的抗震性能#br# 试验与分析研究

屈曲约束支撑作为耗能减震构件,其与钢框架连接形成屈曲约束支撑钢框架结构体系。然而目前对于屈曲约束支撑与节点板不同连接形式的抗震性能和破坏模式尚缺乏研究。为了获悉不同连接形式对屈曲约束支撑钢框架结构抗震性能和破坏机理的影响,进行5榀屈曲约束支撑与钢框架节点板连接试件的水平低周往复荷载试验,观察试验现象和破坏特征,考察屈曲约束支撑与节点板两端采用销轴连接、螺栓连接、焊接连接和混合连接对钢结构抗震性能的影响,研究屈曲约束支撑与钢框架节点板连接试件的滞回曲线、骨架曲线、延性系数、刚度退化、耗能能力等抗震性能指标,探讨屈曲约束支撑与钢框架节点板转动变形和关键部位的应变规律,分析结构的破坏模式和各构件屈服顺序。结果表明：屈曲约束支撑的芯板先于梁、柱和节点板屈服,试件滞回曲线饱满,表现出良好的抗震性能和延性。文章研究成果以期为屈曲约束支撑钢框架结构设计和应用提供科学依据。