半刚接钢框架(柱弱轴)-内填剪力墙结构滞回性能的有限元分析

为了系统研究半刚接钢框架(柱弱轴)-RC剪力墙结构的抗震性能,基于该结构滞回性能所进行的循环荷载下的试验研究,以试验试件作为BASE试件,衍生出剪力墙厚、混凝土等级、水平抗剪钢筋、暗柱和暗梁配箍率以及剪力钉数量5个系列试件。利用自编的非线性有限元程序SRCWNP,对各种试件的滞回性能进行了有限元模拟,分析相关设计参数对结构滞回性能、刚度衰减、耗能性能及破坏模式的影响规律。结果表明:影响SRCW结构体系的承载能力和延性的主要因素是RC剪力墙的厚度和混凝土等级,而改变RC墙体配筋率(包括水平抗剪钢筋和暗柱、暗梁箍筋)和连接面上的剪力钉数量,对结构的整体性、延性和耗能能力有一定程度的影响。研究成果为进一步深入研究及工程设计与应用提供了理论依据。     

基于抗规和隔规的剪力墙隔震结构设计对比研究

隔规与现行的抗规在设计方法和隔震设计关键指标上的规定差别显著,而目前关于两种规范的对比研究还相对较少。以RC剪力墙隔震结构为研究对象,分别采用抗规和隔规进行设计,识别了基于隔规进行RC剪力墙隔震结构设计的控制指标,明确了采用两种规范所设计结构的地震响应和经济性差别。研究结果表明:基于隔规进行隔震结构设计的控制指标是底部剪力比;隔规设计的上部结构地震作用可降低8.86%,上部结构最大层间位移角在中震和大震下分别增大17.80%和19.58%;基于隔规设计时,混凝土和钢筋用量分别降低25%和10%。研究成果可为RC剪力墙隔震结构的设计提供参考。     

设防烈度8度(0.3g)区RC剪力墙结构抗震能力需求分析

实现RC剪力墙结构预期强震破坏模式的能力设计方法的不断改进,一直为工程师所关注。针对我国抗震设防烈度8度0.3g高烈度区RC剪力墙结构,设计了不同高度和整体性系数的结构模型,从而建立了预设延性破坏模式的分析模型。考虑大震变轴力对弯矩和剪力的影响,分析了剪力墙在大震作用的弯矩和剪力的实际需求沿结构高度的分布规律。结果表明,对于位于烈度8度0.3g区的剪力墙结构,考虑大震时轴力的变化对剪力墙受弯和受剪能力的需求影响较大;剪力墙的弯矩和剪力放大系数随结构的高度和整体性系数的增大而增大;现行规范规定的剪力墙受弯和受剪能力调整系数小于实际的需求,剪力墙中下部的弯矩和底部的剪力需求大,建议受弯能力调整沿高度采用三折线,提高剪力墙底部加强区的剪力放大系数或最小构造配筋率。     

基于RC框架-剪力墙结构的抗震设计规范对比

基于RC框架-剪力墙结构对各国抗震设计规范进行了对比,结果认为依照我国现行抗震设计规范设计的框架-剪力墙结构其安全度水准偏低,特别是对中短周期和延性较差结构其安全度较差。对RC框架-剪力墙结构的抗震设计具有一定的参考价值。     

依据规范设计的钢板剪力墙的抗震性能

目前美国钢结构协会(AISC)抗震设计规范纳入了钢板剪力墙(SPSWs)的设计要求。钢板剪力墙由薄钢板中夹着被称为水平边界单元(HBEs)的钢梁和被称为竖直边界单元(VBEs)的钢柱组成。无加劲薄钢板在较低剪力作用下屈曲并发展变形,通过屈服变形达到延性和耗能的目的。HBEs的作用是加劲和提高整体强度,并将屈服局限于薄钢板内。VBEs的作用是促进梁端塑性铰的形成。研究依据规范设计的钢板剪力墙的性能,设计了一系列钢板剪力墙试件,采用不同震级的地面震动反应谱的非线性时程分析对其进行性能研究。研究发现,依据现行规范设计的试件能满足各种地震烈度下最大层间位移的要求,并且在最高地震烈度下最大层间位移比小于5%。由于高阶振型对反应的影响,低层钢板剪力墙的延性要求比高层钢板剪力墙要高。由钢板承担的楼层剪力与由边界框架承担的楼层剪力之比为60%～80%,此比值与板的长宽比和地震烈度无关,而与板的厚度有关。9层或以上钢板剪力墙在低烈度地震下对VBEs的需求比规范计算方法要小很多。     

中美规范RC剪力墙承载力和变形能力对比北大核心CSCD

为研究中美规范关于RC剪力墙设计方法的差异,对比了中美规范RC剪力墙约束边缘构件的相关规定,通过一字形截面RC剪力墙算例,对比分析了剪力墙的承载力和变形性能。对比结果表明,当其他条件相同时,美国规范剪力墙的约束边缘构件长度和体积配箍率均大于中国规范,两国规范剪力墙的正截面承载力均随着墙肢长度的增大而提高,且美国规范剪力墙的提高幅度大于中国规范。随着轴压比的增大,中国规范剪力墙的抗剪承载力逐渐提高,但美国规范剪力墙不变。利用纤维截面分析程序XTRACT对分别按中美规范设计的一字形剪力墙截面进行分析,结果表明,墙肢长度不变时,美国规范剪力墙的曲率延性高于中国规范。整体而言,按美国规范设计的剪力墙弹塑性变形能力更好。     

钢筋混凝土剪力墙构件屈服位移研究

确定剪力墙构件屈服位移是剪力墙基于性能的抗震设计的重要内容。在分析现有剪力墙屈服位移计算公式的基础上,对不同参数的筋混凝土剪力墙结构低周反复荷载作用下的试验数据进行了分析,提出了一种改进的屈服位移计算方法。利用已有的剪力墙试验数据,对改进的屈服位移计算方法进行验证,结果符合较好,可为剪力墙抗震研究提供参考。     

带SRC异形十字边框柱剪力墙抗震性能分析

为研究带SRC异形十字边框柱剪力墙的抗震性能,本文基于开源分析程序Opensees,采用纤维梁单元对缩尺比为1:2.5的模型结构进行静力弹塑性分析和滞回性能分析,采用直接在截面层次上定义非线性剪切恢复力的方法来模拟纤维截面的剪切效应。得到构件的Pushover曲线、滞回曲线、等效粘滞阻尼系数、滞回环面积以及在不同轴压比情况下边框柱、剪力墙承担的剪力分配情况。分析结果表明,剪力墙承担大约75%的剪力,相比于RC剪力墙,带SRC异形边框柱剪力墙的延性、最大抗剪承载力、极限位移以及耗能能力均有不同程度的提高,设置SRC异形边框柱有效地提高了结构在地震作用下的抗震性能。     

工字形钢筋混凝土剪力墙变形指标试验研究

根据我国现行规范要求,设计20个工字形RC剪力墙试件进行低周往复试验,各片墙体的主要变化参数为剪跨比、边缘构件的纵筋配筋率、设计轴压比,对其破坏形态、滞回特性、位移延性进行研究。根据试验结果,分别采用基于骨架曲线和基于试验现象的方法给出20个试件在完好、轻微损坏、轻中等破坏、中等破坏、较严重破坏、严重破坏6个性能状态对应的变形限值,最后,对比同批20个矩形RC剪力墙的试验结果,分析翼缘对RC剪力墙构件变形限值的影响。结果表明,基于骨架曲线划分得到的性能状态具有明确的破坏现象,是合理的;设置翼缘的工字形剪力墙的变形能力强于矩形剪力墙。     

双钢板-混凝土组合剪力墙变形能力分析

基于纤维法和精细材料本构模型,编制了双钢板-混凝土组合剪力墙的截面分析程序,并通过已有试验验证了分析结果的准确性。通过对6379个不同参数的双钢板-混凝土组合剪力墙的计算分析,得到了影响剪力墙截面变形能力的主要因素有考虑钢板作用的轴压比、混凝土强度、墙身的材料配比和暗柱混凝土的约束效应。研究结果表明：回归分析得到的双钢板-混凝土组合剪力墙截面极限曲率的计算公式满足精度要求并偏于安全;在此基础上,提出了双钢板-混凝土组合剪力墙基于位移的设计方法。同时,根据国内规范的设计方法,给出了双钢板-混凝土组合剪力墙的轴压比限值：对于C50以下的混凝土,双钢板-混凝土组合剪力墙的设计轴压比的限值为0.45;对于C50以上的混凝土,设计轴压比的限值可建议按n_2d,lim=-0.004f_cu+0.625计算。     

中国与伊朗抗震规范地震作用对比研究

介绍了伊朗抗震规范的抗震设防目标与方法、场地类型、地震风险分区、设计反应谱以及基底剪力的计算，并与《建筑抗震设计规范》相关内容进行了对比。结果表明，伊朗规范根据结构重要性对建筑有选择性地做“两水准”抗震设防；基于平均剪切波速伊朗规范中的Ⅰ类场地近似于中国规范的Ⅰ₀场地，其余各类场地之间无直接对应关系；伊朗规范设计反应谱动力系数随场地类型与地震风险分区变化，在低地震风险区的软弱场地上动力系数峰值高达3.25;伊朗规范地震作用基于“中震”计算，经结构性能系数折减后的基底剪力：高延性混凝土框架的基底剪力比中国规范小，低延性混凝土框架的基底剪力比中国规范大得多，中延性混凝土框架的基底剪力与中国规范的大小比较结果在不同场地不同周期段表现不同。     

半刚接钢框架(柱弱轴)-内填剪力墙结构滞回性能试验研究

目前我国规范关于钢框架-内填RC剪力墙组合结构体系(SRCW)的有关内容基本空白,通过了解国际上在SRCW结构体系研究领域的发展状况,以尚未研究的半刚连接钢框架(柱弱轴)-RC剪力墙结构为研究对象,通过1∶3比例将原结构缩放为一两层单跨试件结构,进行了水平循环荷载下的滞回性能试验。根据试验结果分析了结构的抗侧刚度变化、裂缝开展过程与破坏模式、结构的耗能和抗震延性和安全性等整体性能;钢框架柱的变形、中梁受力与传力机理、PR连接性能、RC剪力墙和剪力钉的变形反映的结构变形模式局部性能。结果表明:试验结构具有较好的延性、耗能性能和安全储备;试件结构的破坏模式为RC墙角部混凝土压溃,钢框架柱脚和梁柱半刚性连接部位形成塑性铰,研究为SRCW规范的制订和工程应用提供了合理的理论依据。     

基于位移延性的剪力墙抗震设计

本文介绍了不同轴压比的剪力墙在往复水平荷载作用下的试验结果,研究了轴压比对剪力培受力性能的影响;建立了剪力场考虑约束边缘构件的位移延性比的计算方法;通过理论计算,研究了轴压比、高宽比、约束边缘构件的长度及其含特征值对位移延性的影响;提出了基于位移延性的剪力场抗震设计建议以及确定约束边缘构件长度及其配箍的计算方法。     

型钢高强混凝土剪力墙性能设计方法研究

通过6个剪跨比分别为2.1、1.5和1.0的型钢高强混凝土(SHRC)剪力墙低周反复水平加载试验,研究不同剪跨比下SHRC剪力墙的破坏形态。根据本试验SHRC剪力墙在不同阶段的破坏程度并结合其他相关试验数据,统计给出了SHRC剪力墙在使用良好、暂时使用、生命安全和防止倒塌四个性能水平对应的位移角取值建议。在试验研究基础上,建立SHRC剪力墙极限位移角计算公式,计算结果与试验结果符合较好,提出SHRC剪力墙基于性能的变形能力设计方法,最终给出SHRC剪力墙不同轴压比限值下,满足特定目标位移需求的约束钢筋数量,可供工程设计时参考使用。     

基于有限基础刚度的框架-剪力墙结构抗震设计

从框架-剪力墙结构协同工作基本微分方程入手,推导基于有限基础刚度的框架-剪力墙结构侧移刚度以及水平荷载作用下的侧移和内力计算方法。重点研究剪力墙下和框架柱下基础刚度对框架-剪力墙结构侧移刚度、最大层间相对水平位移及内力分布的影响规律,揭示现行规范对框架-剪力墙结构框架剪力调整的必要性。提出框架-剪力墙结构合适基础刚度的理念和确定方法,有利于进一步完善高层建筑抗震设计。分析结果和震害情况表明,剪力墙下基础刚度退化,框架-剪力墙结构在水平荷载作用下内力重分布显著,框架内力沿竖向分布有所增大,特别是底层框架柱剪力、弯矩急剧增大,应引起足够重视。     

耗能剪力墙结构体系研究进展

普通钢筋混凝土剪力墙结构在地震作用下延性较差,裂缝开展及破坏部位集中,其抗震性能不甚理想.基于结构被动控制的概念提出的耗能剪力墙结构体系具有较好的延性和耗能能力,可较为显著地改善剪力墙结构在地震作用下的性能,国内外诸多学者均对其进行了研究.简述了耗能剪力墙的减震机理,介绍了几类有代表性的耗能剪力墙结构体系,包括带缝剪力...     

部分包覆钢-混凝土组合暗柱RC短肢剪力墙抗震及其修复试验研究

一字形RC短肢剪力墙因延性及平面外稳定性差而在高层建筑应用中受到限制,为此,设计并制作了2片剪跨比为2的部分包覆钢-混凝土组合暗柱RC短肢剪力墙,进行了拟静力试验,研究了轴压比对剪力墙抗震性能的影响。结果表明：剪力墙表现为剪切黏结破坏,滞回曲线呈反S形,具备较好的延性及耗能性能。基于试验结果,对震后2片剪力墙采用增设栓钉的方式进行了修复处理并完成了拟静力试验。结果表明：修复剪力墙呈剪切斜压破坏,滞回曲线呈较为饱满的梭形,整体工作性能得到明显改善,承载力基本能恢复至震损前水平,但延性及耗能能力略有下降;随轴压比增大,对原剪力墙与修复剪力墙的承载力影响不大,延性下降,耗能能力略有提升。根据试验结果,提出一字形部分包覆钢-混凝土组合暗柱RC短肢剪力墙受剪承载力计算式,计算值与试验值之比为0.973,两者吻合较好。     

连梁剪力墙的力学性能研究

为了进一步明确连梁的受力性能,根据规范及实际工程建立足尺连梁剪力墙模型,分析单调荷载作用下的力学性能。通过ANASYS有限元软件,建立数值模型,研究了三种不同连梁构件在相同荷载作用下的位移及内力分布规律。研究结果表明：带板连梁剪力墙结构延性系数均能满足规范要求,且双联梁剪力墙及三连梁剪力墙的延性系数能够达到3以上,延性明显优于单连梁剪力墙;在相同荷载作用下,轴力大小基本相等,但单连梁的剪力及弯矩均最大,其次是双联梁,说明连梁能有效降低构件内力。     

带钢连梁混合双肢剪力墙结构抗震性能参数分析

随着高层建筑飞速发展,剪力墙结构普遍应用。传统的RC剪力墙刚度较大,延性不足,不利于结构抗震。带钢连梁混合双肢剪力墙结构是一种新型高效的抗侧力结构,由钢连梁来代替RC连梁,并将梁端嵌入钢筋混凝土剪力墙墙肢内而形成。利用大型有限元软件ANSYS进行带钢连梁混合双肢剪力墙结构在单调水平荷载作用下的抗震性能参数分析。研究结果可为其抗震设计提供理论参考,并加快其工程应用。     

锈蚀T形RC剪力墙数值模拟方法研究

T形钢筋混凝土(RC)剪力墙具有良好的抗侧性能，被广泛应用于高层建筑结构中。在氯离子侵蚀环境下，随着服役龄期增长，RC剪力墙内部钢筋将发生锈蚀，从而引起结构力学及抗震性能发生不同程度劣化。因此，有必要研究钢筋锈蚀对T形RC剪力墙抗震性能的影响。采用恒电流-干湿循环的电化学加速锈蚀技术，对3榀T形RC剪力墙试件进行加速锈蚀试验，进而进行拟静力试验，得到各试件的滞回曲线；基于既有研究成果对混凝土本构、钢筋本构和粘结滑移本构模型进行考虑锈蚀的修正，采用OpenSees纤维单元建立了锈蚀T形RC剪力墙构件的数值分析模型。对不同锈蚀程度下T形RC剪力墙构件的试验结果进行验证，结果表明：建立的锈蚀RC剪力墙宏观恢复力模型能较为准确地模拟锈蚀T形RC剪力墙结构的力学性能及抗震性能，可为该类结构的抗震性能评估提供理论参考。