震损型钢混凝土柱-型钢混凝土梁框架结构外包钢套加固试验研究

为研究震损型钢混凝土柱-型钢混凝土梁框架结构经外包钢套加固后的抗震性能,按1/3缩尺设计并制作了4榀两跨三层框架结构模型,并对其进行了拟静力加载破坏试验。试验结果表明:外包钢套加固震损试件在水平往复荷载作用下均呈现梁铰破坏机制,但其节点混凝土压碎严重,加固设计时应予以加强。与未加固试件相比,受中度损伤试件经加固修复,其极限荷载平均值提高了14.64%,破坏位移平均值提高了19.24%;受重度损伤试件经加固修复,其极限荷载平均值提高了10.19%,破坏位移平均值提高了18.92%。试件在重度损伤范围内,经外包钢套加固修复,震损型钢混凝土柱-型钢混凝土梁框架结构恢复并超过受损前的抗震性能。     

碳纤维复材布和加腋角钢复合加固受损混凝土框架受力性能试验研究

碳纤维增强复合材料(CFRP)布和角钢复合加固钢筋混凝土结构,可以同时发挥两种加固材料的优势。针对两榀严重受损的钢筋混凝土框架,首先用CFRP布加固出现明显损伤的框架梁、柱和节点;而后在框架节点和框架柱固定端反粘由钢板焊接的加腋角钢并用螺栓固定。对加固后的框架试件进行模拟地震作用下的水平低周反复荷载试验,研究CFRP布和加腋角钢复合加固损伤混凝土框架的受力性能。试验结果表明:复合加固框架的刚度退化和承载力退化均较均匀,未发生突变,可以较好防止结构突然性倒塌;CFRP布的耗能能力较差,但加腋角钢的钢板可达到最大承载力;随着加腋角钢节点钢板肢长的增大,复合加固框架的耗能能力增强,加固框架的抗震能力提高。     

震损RC框架结构抗震冗余度加固及振动台试验研究

为进一步研究和探索基于冗余度理论的抗震设计方法在既有建筑和震损建筑抗震加固中应用的可行性,本文采用文献[1]中基于冗余度理论的抗震设计方法对文献[2]中试验后的RC框架结构进行加固处理,并对加固后的RC框架结构进行振动台试验研究。研究结果表明,历经各级激励后模型1的损伤程度远小于模型2,模型1具有更好的抗震性能和更大的抗倒塌储备能力,同时也表明采用增大结构抗震冗余度的加固方案是合适可行的。     

框架结构抗地震倒塌能力的研究——汶川地震极震区几个框架结构震害案例分析

介绍了汶川地震中极震区几组相同场地条件下倒塌与未倒塌框架结构的震害案例,并分别采用弹塑性时程分析方法、推覆分析方法和基于IDA的结构倒塌储备系数分析方法,对其中2个典型框架结构的抗地震倒塌能力进行了分析研究。在此基础上,结合国外关于结构抗地震倒塌计算方法及其相关研究,分析了影响结构抗倒塌能力的主要影响因素和评价指标。研究结果表明,保证结构的整体承载力储备和变形能力,增加结构的冗余度和整体性,采取有效措施使结构形成合理的屈服机制,充分利用填充墙使框架结构形成双重抗震防线,可显著提高框架结构的抗倒塌能力。最后提出了结构抗地震倒塌需进一步研究的问题。     

预应力CFRP与钢板复合加固混凝土受弯构件的正截面承载力试验研究

CFRP 作为新型结构加固材料在混凝土加固工程中应用比较广泛,预应力 CFRP 与钢板复合加固混凝土受弯构件能显著提高正截面承载力,通过5根混凝土梁试验所得数据,探索分析复合加固技术对构件正截面承载力的影响。     

碳纤维布加固震损型钢混凝土柱抗震性能试验研究

基于震后快速修复的需求,提出了碳纤维布加固震损型钢混凝土框架柱方法。基于现行设计规范,按缩比1:3设计并制作了4根型钢管混凝土框架柱模型,其中1根为原型对比柱,1根为未损加固柱,2根为模拟不同震损程度后采用碳纤维布加固修复柱,进行了低周往复加载破坏试验。试验结果表明：试件在压、弯、剪复合受力下均表现为弯剪破坏,满足“强剪弱弯”的抗震设防要求|与原型对比柱相比,受中度震损柱经加固修复,其极限荷载平均提高了10.41%,极限位移平均提高了35.40%|受重度震损柱经加固修复,其极限荷载平均提高了13.71%,极限位移平均提高了32.68%。总体上,采用碳纤维布加固震损型钢混凝土框架柱是一种有效的抗震加固方法。     

基于增量动力分析方法的空间掉层框架结构的抗地震倒塌能力研究

参照GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》和GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》设计了7度(0. 10g)区非掉层框架以及掉层框架原型结构,并采用PERFORM-3D软件对相应的平面和空间模型10个算例进行对比分析。基于增量动力分析方法对非掉层框架和掉层框架结构进行了抗地震倒塌能力研究。按照FEMA 350倒塌判定准则对比了两种模型的倒塌易损性曲线规律,同时考察了各算例的抗倒塌安全储备系数,统计了结构的各层间峰值位移角、倒塌模式及倒塌概率。分析结果表明:1)对于第一种倒塌极限状态,在平面模型中,非掉层框架结构安全储备系数值小于掉层框架结构,而在空间模型中则相反; 2)在第二种倒塌极限状态下,非掉层框架结构的抗地震倒塌能力远远弱于掉层框架结构,而且在此极限状态下结构的抗地震倒塌能力、倒塌概率以及倒塌模式都与地震动的输入方向有关; 3)地震动方向对掉层框架结构的抗地震倒塌能力及相应的安全储备影响较大,双向地震作用下,结构可能出现不同于平面模型和单向地震作用下的新倒塌模式,抗地震倒塌安全储备更小。     

全填充墙钢管混凝土组合框架抗连续倒塌性能研究

现有建筑结构的抗连续倒塌设计主要以提高失效柱上部梁构件的梁机制和悬链线机制承载力作为主要的设防目标,忽略了既有非结构构件共同承担竖向构件失效后的抗倒塌能力贡献。为研究填充墙对钢管混凝土组合框架抗连续性倒塌性能的影响,该文对拆除中柱构件后的全填充墙钢管混凝土柱 压型钢板组合梁框架剩余结构进行单调竖向静力加载,获得试件竖向荷载 位移关系曲线、整体/局部破坏模式以及构件关键部位的应变变化曲线,并与钢管混凝土组合框架倒塌试验结果进行对比分析。研究结果表明：该类结构的荷载 位移关系曲线分为四个阶段,弹性阶段、弹塑性阶段、裂缝发展阶段和破坏阶段。填充墙作用可以提高钢管混凝土组合框架的抗倒塌承载力,但结构的延性有所降低。基于试验研究结果,利用ABAQUS/Implicit建立了全填充墙钢管混凝土组合框架抗倒塌精细化有限元模型,并验证了建模方法的合理性。在此基础上,分析了不同填充墙开洞率对钢管混凝土组合框架抗倒塌承载力和破坏模式的影响,发现不同开洞率对试件的初始刚度、峰值荷载和位移延性均有一定影响,研究结果以期为该类结构的抗倒塌设计提供一定的参考。     

基于IDA分析的结构抗地震倒塌能力研究

结构体系的合理性对提高结构在极端灾害下的抗倒塌能力具有非常关键的作用,但目前尚缺少对结构体系合理性和抗倒塌能力的定量化评价方法。本文以结构抗地震倒塌为例,首先对结构的安全储备进行了讨论,指出结构的安全储备包括构件层次的安全储备和整体结构体系安全储备,并对影响结构体系安全储备的因素进行了分析。而后,为了更好地评价整体结构体系的抗地震倒塌安全水平,介绍了近年来国际上趋向采用的基于增量动力分析(IDA)的倒塌储备系数(CMR),并以框架结构为例介绍了用倒塌储备系数衡量整体结构抗倒塌能力的具体方法。     

震损后方钢管混凝土柱耐火性能试验研究

为研究经历地震损伤后方钢管混凝土柱的耐火性能,通过低周往复加载试验形成不同程度损伤,进行了8根方钢管混凝土柱震损后耐火试验。主要分析了震损程度和轴压比对震损后火灾下柱的截面温度分布、破坏形态、变形以及耐火极限的影响。试验结果表明：对于不同震损程度的钢管混凝土柱,相同位置测点温度无明显差异,震损对钢管和混凝土升温影响不明显;无损伤、轻度损伤和中度损伤钢管混凝土柱在高温下呈现整体弯曲变形,而严重震损钢管混凝土柱变形则主要集中在跨中损伤部位,呈现“折线”变形;震损引起的跨中损伤,导致钢管混凝土柱在高温下较早地出现了侧向位移,加速了其失效,降低了耐火极限;当轴压比为0.29时,轻度、中度和严重损伤钢管混凝土柱耐火极限分别下降至无损伤柱的61%、58.3%和41%,而轴压比为0.46时,轻度损伤对耐火极限无明显影响,严重损伤钢管混凝土柱耐火极限降低为无损伤柱的77%;随着轴压比的增大,震损对耐火极限的影响逐渐减弱。     

预应力钢绞线加固震损混凝土圆柱抗震性能试验与理论研究

为研究预应力钢绞线加固对震损混凝土圆柱的抗震特性,共设计了10个试件,其中4个为未加固试件,另外6个为不同损伤程度的加固试件,采用拟静力试验,分别研究预应力度、损伤指数和钢绞线间距对试件抗震性能影响。结果表明:所有加固试件承载力基本满足应急承载力恢复要求,加固试件位移延性系数较未加固试件有了较大提高;钢绞线预应力度对加固效果影响显著,随着预应力度的增加,试件的滞回曲线更加饱满,峰值荷载明显提高,位移延性系数显著改善;并建立了预应力钢绞线加固震损混凝土圆柱的抗剪承载力计算公式,公式计算结果和试验结果较为吻合且留有一定的安全储备,可为实际工程损伤加固提供参考。     

北京农村单层四开间砖木住宅结构抗震加固研究

为了检验北京市既有单层大开间砌体砖木结构农宅的抗震加固效果,选取一座北京市既有典型单层四开间砌体砖木结构农宅作为研究对象,制作了1∶2缩比结构模型,模型按照北京市DB11/T 1199—2015《农村既有单层住宅建筑综合改造技术规程》的相关要求,采取增设钢门窗框、钢板圈梁、钢丝网水泥砂浆加固砖柱,以及在房屋四角砖墙、屋架间设置拉杆等抗震加固措施。对加固后结构模型进行了振动台试验,得到模型在不同水平地震波激励下的动力响应与损伤情况。试验研究结果表明:北京既有单层农宅在结构布置上存在沿纵向前后墙抗侧刚度差异大、木屋顶面内刚度小、结构整体性差、屋架抗倒塌能力弱等问题;随着山墙间距的增加,其抗倒塌能力愈弱;采用规程DB11/T 1199—2015建议的抗震加固方法能显著提高前纵墙抗侧刚度与前檐砖柱的变形能力、结构的整体性和屋架的抗地震倒塌能力。加固后结构整体达到"小震不坏、中震可修、大震不倒"的抗震设防目标。     

预制减震墙板加固震损框架抗震性能试验研究

本文中提出先对震损框架进行局部修复,再采用预制减震墙板进行加固的预制减震墙板加固震损框架的方法,设计制作震损修复框架(RBF)、预制减震墙板加固震损框架(DWF)以及预制普通墙板加固震损框架(CWF)3榀足尺试件,对其进行拟静力加载试验,对比研究3个试件的滞回性能、承载能力、破坏形态以及延性等抗震性能。结果表明：对震损框架进行局部修复,再采用预制减震墙板对其进行抗震加固可提高震损修复框架的抗侧刚度、承载能力和屈服后的变形能力;预制减震墙板加固震损框架(DWF)滞回曲线稳定、饱满,其承载力衰减缓慢,具有良好的持续抵抗外荷载的能力,不改变震损修复框架结构的受力和破坏特征,其变形能力满足GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》罕遇地震作用下1/50层间位移角的要求,具有良好的抗倒塌能力;预制减震墙板单元与框架间的拉结筋构造措施提高了结构的整体性,保证了预制减震墙板既定的摩擦滑移耗能机制的有效实现。     

玄武岩纤维加固震损混凝土框架节点承载力计算分析

对5个不同损伤程度的框架节点采用玄武岩纤维加固后进行低周反复荷载试验。考虑混凝土框架节点受损修复后初始损伤的影响,提出构件修复后混凝土承载力折减系数;基于现行设计规范,建立玄武岩纤维加固混凝土框架节点考虑构件初始损伤的承载力计算公式,为震损混凝土构件的加固设计提供参考。     

CFRP加固钢筋混凝土拱抗爆性能数值分析

采用LS-DYNA软件对爆炸作用下的钢筋混凝土半圆拱的抗爆性能进行数值模拟,模拟结果与空爆试验结果基本一致.依据混凝土拱的宏观破坏与结构动力响应确立了不同类型的CFRP加固方案,并对不同加固方案下复合拱结构的抗爆性能进行对比分析.研究发现钢筋混凝土拱的主要破坏模式为混凝土开裂及震塌,CFRP加固可以有效改善构件整体的受...     

Y型偏心钢支撑加固震损混凝土框架的滞回性能试验

为研究Y型偏心钢支撑加固震损混凝土框架结构的抗震性能,通过对2榀1/3缩尺、单层、单跨损伤的混凝土框架采用Y型偏心钢支撑加固后的低周往复加载试验,系统研究Y型偏心支撑加固震损混凝土框架的滞回性能、刚度退化、延性性能、耗能能力及耗能梁段的剪切变形等。结果表明:Y型偏心钢支撑加固震损混凝土框架具有较高的水平承载力和抗侧刚度,并具有较强的耗能能力。随着耗能梁段腹板高度的增加,加固后试件的水平承载力有所提高,但试件的位移延性和耗能等性能略有劣化。     

外廊式单跨框架结构加柱改造后基于IDA分析的抗震性能研究

研发单跨悬挑外廊改为双跨的加固方法,以静力弹塑性分析所优选的截面柱,在外廊式单跨框架结构挑梁处增加柱子,基于增量动力分析(IDA)方法对原结构和加柱结构从损伤和倒塌储备系数(CMR)两方面进行抗震分析,结果表明在遭遇相同地震动作用后,加柱结构的损伤程度及抗倒塌能力均优于原结构.     

碳纤维布加固震损方钢管混凝土框架边节点抗震性能试验研究

为了研究碳纤维布加固震损钢管混凝土柱-钢梁框架节点的抗震性能,按1:2的缩尺比例设计并制作4个方钢管混凝土柱-钢梁框架边节点试件,进行了预损加载、碳纤维布加固和节点加固后的低周往复荷载破坏试验。研究了碳纤维布加固震损节点的有效性,探讨了不同震损程度对加固效果的影响。通过对节点试件的滞回曲线、骨架曲线、碳纤维布应变、延性、耗能能力、刚度退化及承载力退化等参数分析可知:碳纤维布加固方钢管混凝土柱-钢梁框架边节点,保证了"强柱弱梁"的抗震延性设计目标的实现,破坏形态均为钢梁弯曲破坏;碳纤维布加固提高了节点试件承载力,抗震性能得到明显改善;在一定损伤程度情况下,加固节点恢复并超过受损前的抗震性能。     

新型材料加固震损RC框架的动力弹塑性分析

在混凝土结构加固工程中,加大截面法被公认为是一种较为可靠的加固方法。但现今对于加大截面法加固理论的研究,大多局限于构件层面,对于结构整体层面的分析涉及很少。本文应用OpenSees有限元分析软件,采用纤维单元,对一单跨二层RC框架结构,分别进行预震损及震损加固的动力弹塑性分析,研究新型自密实混凝土材料加固RC框架结构的自身动力特性及动力响应,并与振动台模型试验结果进行对比,验证分析方法的可行性。     

方钢管混凝土柱-型钢梁节点的力学性能

方钢管混凝土柱-型钢梁节点区在地震作用下易发生脆性断裂,进而导致结构破坏,型钢梁良好的耗能能力并未得到充分发挥。在考虑结构累积损伤的方钢管混凝土柱-型钢梁框架结构抗震性能评估中,型钢梁是结构耗散地震能量的主要构件,节点耗能能力对结构损伤评估影响显著。本文对比分析了不同节点区构造形式的方钢管混凝土柱-型钢梁节点的力学性能。