自复位钢筋混凝土框架结构振动台试验研究

为研究自复位钢筋混凝土框架结构的整体抗震性能,设计了一个比例为1/2的两层自复位钢筋混凝土框架结构,通过放松结构与基础间的约束和梁柱间的约束,结构在地震作用下发生摇摆,通过预应力使结构复位,实现自复位效果。通过振动台试验,研究了试验中模型结构在各级水准地震作用下的动力特性、加速度反应、位移反应和节点局部反应,描述了模型结构的破坏位置及过程,分析了模型结构的自复位能力。试验研究表明：自复位钢筋混凝土框架结构具有良好的抗震性能和自复位能力;结构在大震作用下有较好的延性和变形能力,震后基本无残余变形。     

体外预应力自复位钢筋混凝土框架#br# 抗震性能振动台试验研究

体外预应力自复位框架结构（EPSCF）是一种新型结构控制抗震结构,主要结构控制技术包括铰接节点构造、提供结构抗侧刚度的体外预应力措施以及采用阻尼器的位移控制措施。在已有二维EPSCF结构基础上提出三维EPSCF结构,并进行1/3比尺三维EPSCF模型结构振动台试验研究其抗震性能,试验内容包括模型设计与制作、测点布置以及结构地震响应分析。试验结果表明：罕遇地震作用下,经过设计的EPSCF结构的加速度地震响应仅为常规设计框架的1/3~1/2,而位移地震响应能满足预设要求,罕遇地震作用下的层间位移角约为1/60、接近于常规设计框架,试验结果表明EPSCF结构具有更小的加速度响应,位移响应能得到有效控制。在地震作用下,EPSCF主体结构无损伤、残余变形很小、仅阻尼器屈服,表现出良好的免损伤、易更换的韧性结构特性。     

巨型框架结构的抗震性能和振动台试验研究

巨型框架结构又被称为主、次框架结构,其独特的两级受力体系不仅有利于提高结构整体性,改善结构安全性能,减少材料用量和工程造价,亦给建筑设计带来了更大的灵活性,因此在超高层建筑中正得到越来越广泛的应用。本文结合对采用巨型框架结构体系的南京多媒体通讯大楼 1∶ 25微粒混凝土模型的模拟地震振动台试验的分析和探讨,着重研究了巨型框架结构的动力特性、弹性和弹塑性地震反应及结构的破坏形式。     

钢筋混凝土巨型框架结构及附单向TMD装置的减震结构振动台试验研究

为了研究钢筋混凝土巨型框架结构体系的抗震性能及其地震作用损伤机理,设计制作1/25的缩尺模型,并设计加工了一套调谐质量阻尼器(TMD)装置安装在模型结构顶部,进行振动台试验,得到结构的动力特性和位移响应,并对比分析了TMD的减震效果。结果表明:当在峰值加速度为0.140g的地震波作用后(相当于原型7度多遇地震),模型结构处在弹性工作状态,在峰值加速度为0.400g的地震波作用后(相当于原型7度基本烈度),模型结构出现轻微破坏,在峰值加速度为0.880g的地震波作用后(相当于原型7度罕遇地震),模型结构出现中等破坏,该原型结构可以满足抗震设计的要求;TMD装置具有较好的减震效果。     

钢筋混凝土巨型框架结构及附单向TMD装置的减震结构振动台试验研究

为了研究钢筋混凝土巨型框架结构体系的抗震性能及其地震作用损伤机理,设计制作1/25的缩尺模型,并设计加工了一套调谐质量阻尼器（TMD）装置安装在模型结构顶部,进行振动台试验,得到结构的动力特性和位移响应,并对比分析了TMD的减震效果。结果表明：当在峰值加速度为0.140g的地震波作用后（相当于原型7度多遇地震）,模型结构处在弹性工作状态,在峰值加速度为0.400g的地震波作用后（相当于原型7度基本烈度）,模型结构出现轻微破坏,在峰值加速度为0.880g的地震波作用后（相当于原型7度罕遇地震）,模型结构出现中等破坏,该原型结构可以满足抗震设计的要求;TMD装置具有较好的减震效果。     

附加减震外挂墙板钢筋混凝土框架结构振动台试验研究

为研究附加减震外挂墙板结构的抗震性能,设计并制作了一个1/2缩尺的单跨两层钢筋混凝土框架结构模型,并在结构的Y方向附加减震外挂墙板形成减震结构,X方向未布置墙板,形成作为对比的抗震结构。选取两条天然地震动,分别对结构Y方向和X方向施加单向地震动,进行了多遇地震、设防地震和罕遇地震作用下的振动台试验,对比研究了两种结构的动力特性和地震响应。试验结果表明：在设防地震和罕遇地震作用下,减震结构的损伤程度和地震响应均小于抗震结构,表现出良好的减震效果;两种结构损伤最大位置均出现在框架梁端和柱底,减震外挂墙板未改变主体结构的损伤模式;试验过程中,U形金属消能器能够产生预期的履带式滚动变形,且基本保持完好;罕遇地震作用下,外挂墙板仍保持完好,表明该结构体系可有效控制外挂墙板的损伤。     

翼墙-框架结构振动台试验研究及有限元分析

为研究翼墙-框架结构在地震作用下的抗震性能和加固效果,进行了一个缩尺比为1∶4的翼墙-框架结构模型振动台试验,得到了结构在烈度为7度的多遇、设防和罕遇地震以及8度、9度地震动作用下的动力特性、动力反应和宏观破坏模式。研究表明:翼墙根部首先受到往复拉压破坏,框架柱得到有效保护,实现了多道抗震防线的目的;梁端出现大量裂缝,基本实现了"强柱弱梁"屈服机制,而纯框架数值模型则呈现典型的柱铰破坏机制;纯框架模型的底层层间位移角显著大于上部各楼层,翼墙-框架模型各楼层的层间位移角大小基本一致,层屈服机制得到有效避免。     

外设自复位构件加固钢筋混凝土框架抗震性能试验研究

针对某既有钢筋混凝土框架结构抗震加固改造项目中存在的问题,提出了采用外设装配式自复位构件对钢筋混凝土框架进行抗震加固的方法,即对既有框架梁、柱采用增大截面法加固,沿框架梁并排安装预制梁构件,预制梁内通长设置无黏结预应力筋并锚固于框架柱外侧,预制梁与框架柱之间设置耗能钢筋,使被加固框架在给定的性能设计目标下获得一定的自复位能力。为验证该方法的加固效果,设计并制作了3榀平面框架结构试件,对其进行了拟静力试验研究,其中1榀为未加固的对比试件,2榀为采用外设装配式自复位构件加固的框架试件。试验结果表明：外设装配式自复位构件加固法可以显著提高钢筋混凝土框架结构的抗震承载力和延性,耗能能力显著增强,同时,在一定层间位移角范围内,加固框架的残余变形明显小于未加固框架,震后自主复位能力显著增强。对试验进行了精细化有限元仿真分析,有限元分析结果与试验结果符合较好。该加固方法可与性能化抗震加固设计相结合,以实现基于位移的性能化加固设计需求。     

持续强震作用下RC框架结构振动台试验研究

持续强震作用对结构破坏作用较强,是造成2008年汶川地震中大量房屋结构破坏的主要原因之一。为研究房屋结构在持续强震作用下的结构反应特征,设计和制作了12层RC框架结构模型,并对其开展了三次模拟地震振动台试验,研究结果表明：结构在相同地震波持续强震作用下,对这种激励波的反应强度逐渐降低,并趋于稳定;当采用其他地震波对模型结构进行激励时,结构对不同地震波的反应明显增大,结构地震反应剧烈并增长迅速。根据试验研究结果,提出结构抗震稳健性的概念,对结构抗震稳健性的机理进行了探讨,并提出了结构抗震稳健性概念性计算方法,建议加强结构的抗震稳健性研究,以提高房屋结构在持续强震作用下的安全性。     

拉链柱支撑钢框架结构振动台试验研究

为研究拉链柱支撑钢框架结构的抗震性能并对设计方法进行验证,完成了一个3层单跨1∶4缩尺比例的拉链柱支撑钢框架结构模型在24个地震作用工况下的模拟地震作用振动台试验。通过试验,得到了结构的动力特性、层间位移响应、加速度响应以及各结构构件的受力状态等。结果表明,8度多遇及设防烈度地震作用工况下,结构基本未进入塑性,试验模型振动时以第1阶模态振动为主。超9度罕遇地震作用工况下,底层支撑失稳明显,顶层支撑未见失稳。底层受拉支撑的最大轴拉力接近屈服轴力,受压支撑的屈曲后承载力约为支撑稳定承载力的30%,表明由支撑失稳产生的竖向不平衡力按受拉支撑的最小屈服承载力和受压支撑的最大屈曲承载力的30%计算是可行的。拉链柱主要通过受拉传递因支撑失稳产生的竖向不平衡力。因变形协调关系,被支撑梁可以承受一定的竖向不平衡力,在拉链柱未屈服的前提下,一般下层被支撑梁承受的竖向不平衡力要高于上层的。总体上,各构件的受力状态及传力路径与设计初衷基本一致,结构体系在模拟地震作用振动台试验中表现出了良好的抗震性能。     

钢筋混凝土异型柱结构振动台试验研究

分别输入不同加速度峰值的EL CENTRO波、上海人工波和南海波 ,对 15层 1∶7缩尺的钢筋混凝土异型柱结构模型进行了模拟地震振动台试验研究。通过试验现象分析、模型试验地震反应研究和结构弹塑性地震反应分析 ,得出有关钢筋混凝土异型柱结构抗震性能的若干结论     

考虑主余震效应的自复位支撑RC框架结构设计方法

自复位支撑集成耗能与复位能力,在地震作用下有效保护主体结构,消除残余变形。地震过后常伴有强度较大的余震发生,易加重累积损伤,导致结构发生更严重的破坏甚至倒塌。为此,提出了考虑主余震效应的自复位支撑RC框架结构设计方法,以结构损伤等效为原则,引入地震影响系数修正系数并给出建议取值。通过改变自复位支撑设计参数,对一支撑框架结构进行改进设计,并将其与初始结构抗震性能进行对比,验证了设计方法的可行性与合理性。结果表明：改进后结构在主余震作用下的残余位移更小,均值仅为0.05%,层间位移角较初始结构明显减小,加速度响应较初始结构减小12.7%～29.4%。随着地震强度增大,结构在余震时期耗能增长的主要来源由结构阻尼变为支撑,说明强余震作用下,自复位支撑充分发挥耗能能力,避免结构发生倒塌。     

新型摇摆自复位桥墩振动台试验研究

为探究摇摆自复位桥墩的地震响应规律和减隔震效果,提出两种分别增设高阻尼橡胶垫块与自复位弹簧的新型摇摆自复位桥墩模型,通过对相似比例为1∶15的振动台试验桥墩模型,对比分析了两种摇摆自复位桥墩与传统铁路重力式桥墩的地震响应规律和减隔震效果。试验结果表明:在相同峰值的地震波作用下,与传统铁路重力式桥墩相比,两种新型摇摆自复位桥墩的墩顶加速度响应和墩底应力响应均显著减小,减小了地震作用对桥墩结构的破坏,新型摇摆自复位桥墩模型具有显著的减隔震效果;但与此同时,新型摇摆自复位桥墩的墩顶水平位移也会相应增加,位移大小与其提离约束部件的刚度大小密切相关;与增设自复位弹簧的摇摆自复位桥墩相比,增设高阻尼橡胶垫块的摇摆自复位桥墩,既能够通过摇摆提离反应和高阻尼垫块压缩耗能降低加速度和应力响应,又可有效控制墩顶水平的位移响应,是一种较为合理的摇摆自复位桥墩结构形式。     

装配式自复位预应力混凝土框架结构节点的抗震性能研究与展望

为了响应国家对建筑装配式的号召,建筑装配率不断提升的同时,装配式建筑的抗震性能问题也接踵而至,常规的装配式预应力混凝土框架结构的抗震性能并不理想,故文章对装配式自复位预应力混凝土框架结构(PTED)节点的延性、自复位能力、耗能能力进行了研究,展现出其良好的抗震性能,并且二次投入使用的结构体系完整;文章还对PTED节点的一些工程应用进行阐述,对PTED节点进行了展望.     

大型装配式自复位剪力墙结构振动台试验研究

为研究装配式自复位剪力墙结构在地震作用下的低损伤特性以及新型节点连接形式的有效性,同济大学ILEE联合实验室与新西兰QuakeCoRE研究中心联合开展了大型装配式自复位剪力墙结构振动台试验研究。试验对象为二层足尺装配式结构,结构体系主要由承受重力荷载的外围框架和承担水平荷载的自复位剪力墙构成。框架柱为重力柱,梁柱节点为开槽梁节点,可减少梁伸长效应带来的楼板损伤;自复位剪力墙与楼板的连接,长边方向为柔性连接、短边方向为隔离式连接;一层楼板采用双T板,二层楼板采用压型钢板组合楼板;节点连接处设有钢、铅、黏滞等三类阻尼器。在振动台试验中考虑了不同地震水准、地震动输入、结构设计等对结构动力响应的影响。试验结果表明,该结构在1g地震动输入下仍具有低损伤、自复位特性,试验间多次更换阻尼器,成功实现了关键部件的可更换性。     

钢筋混凝土框架结构模型模拟地震振动台试验

以4层附加柔性连接填充墙钢筋混凝土模型框架振动台试验为背景,设计并制作了1/8比例微粒混凝土整体结构模型,进行了模拟地震振动台试验研究,根据相似系数由模型结构试验结果反应反推原型结构的动力反应,结果表明,原型结构的层间位移与最大位移角均满足我国抗震规范要求。     

钢筋混凝土自复位剪力墙抗震性能试验研究

自复位剪力墙是通过无黏结预应力钢绞线将预制墙板与预制墙板/基础连接成整体,其震后恢复能力良好。通过1个现浇钢筋混凝土剪力墙试件和3个自复位剪力墙试件的拟静力试验,研究了地震作用下自复位剪力墙的破坏特征、滞回性能、自复位特性及耗能能力等。研究结果表明：与现浇剪力墙相比,自复位剪力墙震后残余变形较小,破坏轻微,易于修复;自复位剪力墙滞回曲线捏拢明显,滞回环呈旗帜形;随着弯矩贡献比的增大,试件的自复位能力逐渐提高,但耗能能力有所下降。     

预应力自复位混凝土框架结构研究进展

通过对东南大学孟少平课题组近十年来在预应力自复位框架结构研究成果的总结,介绍了包括几种典型的基于不同耗能元件的预应力自复位装配框架结构体系、节点连接构造以及耗能元件及装配节点的拟静力试验研究情况,介绍了预应力自复位框架结构的发展趋势,并对预应力预制装配结构的后续研究进行展望。     

钢-钢筋混凝土塔式组合结构模型振动台试验研究

对一利用太阳能发电的钢-钢筋混凝土塔式组合结构原型进行1/18缩尺比模型设计,并开展了模型结构模拟地震振动台试验,以研究结构的抗震性能。通过分析试验中加速度响应、位移响应和应变响应,得到钢-钢筋混凝土塔式组合结构在地震激励作用下的受力性能。结果表明：钢-钢筋混凝土塔式组合结构底部在水平向地震作用下,承受巨大的剪力,最早出现严重的水平向贯通性破坏裂缝;加速度放大系数沿着结构高度升高而逐渐增大;随着台面激励加速度输入值的增大,加速度放大系数逐渐减小;位移反应随着结构高度增加而逐渐增大,塔顶结构有明显的鞭梢效应;8度罕遇地震作用下,X向最大位移172mm;混凝土筒壁最薄处,结构应变反应最大。钢塔顶结构的塔柱底部和底部斜杆应力较大,出现了局部屈曲变形。     

预应力自复位装配式混合框架结构抗震性能试验研究

为了提高传统装配式混凝土结构的抗震能力,结合螺栓连接的施工性能、后张预应力筋的复位性能和腹板摩擦装置的耗能性能优势,提出一种预应力自复位装配式混合(SPH）框架结构。SPH框架结构由预应力钢筋混凝土柱和预制预应力钢-混凝土混合梁通过高强螺栓拼装而成,主要通过布置在梁与柱内的后张无黏结预应力筋提供复位力,通过混合梁内的摩擦装置与钢梁段的塑性变形进行耗能。完成了1榀无预应力装配式混合(NPH）框架及2榀SPH框架的低周往复加载试验,分别考虑了预制梁、柱内预应力筋初始预应力、摩擦装置处高强螺栓初始预紧力及柱脚构造措施对该类结构承载能力、复位性能及耗能能力等抗震性能的影响。研究结果表明：采用千斤顶非接触锚具的后张预应力筋方法行之有效;SPH框架相较于NPH框架表现出更好的承载性能、复位效果、变形及耗能能力;SPH框架表现出明显的两阶段特征,即在位移角2.0%以前,结构整体表现为“强复位、低耗能”特点,可以有效控制残余变形,相对自复位率保持在85%左右,在位移角2.0%以后,结构整体表现为“弱复位、强耗能”特点;整个试验过程中SPH框架主体构件损伤不明显,基本实现震后可恢复功能。