机械套筒连接预制混凝土结构抗连续倒塌机理

为研究机械套筒连接预制混凝土(PC)结构的抗连续倒塌性能,对2个1/2缩尺PC子结构开展了试验研究,获得了PC子结构的破坏模式、竖向抗力-位移曲线、水平反力-位移曲线和梁挠度曲线。通过有限元软件LS-DYNA建立了精细化有限元模型,并开展了数值分析。结果表明:子结构破坏主要集中在梁端,其中靠近中柱的梁端破坏相较于靠近边柱的梁端破坏更为严重; 梁-柱节点区域未发生明显破坏,试件的最终失效由中柱两侧梁端纵筋断裂控制,采用机械套筒连接可以保证梁底部钢筋的连续性; 压拱阶段和悬索阶段子结构主要通过梁截面剪力和轴拉力传递荷载; 增大钢筋直径可以显著提高子结构的第一峰值承载力和极限承载力; 混凝土抗压强度对于机械套筒连接PC子结构的承载力影响不大,但提高混凝土强度会提高混凝土与钢筋间的黏结力,导致梁纵筋更早发生断裂。     

一种新型自复位SMA支撑的抗震性能试验研究

有效提高支撑的延性和耗能能力以及减小支撑的残余变形,是提高建筑结构抗震性能和震后功能恢复能力的重要手段之一。该文基于形状记忆合金(SMA)的自复位性能和滑移螺杆摩擦耗能等思想,提出一种抗震性能良好和自复位能力强的新型自复位SMA支撑。对五个不带SMA的支撑和六个自复位SMA支撑进行低周往复加载试验研究,得到了支撑的滞回曲线、骨架曲线、割线刚度、耗能能力、承载能力和自复位能力等抗震性能指标。试验结果表明:所提出的自复位SMA支撑具有良好的耗能能力、承载能力、延性及自复位能力,整个试验过程中各板件未达到屈服,且SMA可复位至初始状态,无任何构件发生损伤;各自复位SMA支撑试件的滞回曲线均较饱满且大致呈现旗帜型,最大自复位率达到93.7%。所提出的自复位SMA支撑具有良好的抗震性能,可作为自复位阻尼器使用。     

装配式混凝土预埋型钢铰接梁力学性能有限元分析

为使装配式混凝土梁-梁实现铰接连接,提出一种基于预埋型钢的装配式混凝土铰接梁。结合预埋型钢设计方法,分别设计5个基于预埋槽钢和5个基于预埋角钢分析模型,并采用校正的有限元法对其力学性能进行研究。结果表明：各模型荷载位移曲线均包括弹性、弹塑性和破坏阶段;基于预埋角钢与基于预埋槽钢的铰接梁最大荷载值仅相差1.04%。当预埋型钢面积不足时,出现预埋型钢破坏、混凝土梁与端部钢板分离、端部纵向钢筋屈曲、荷载-位移曲线末端承载力下降等现象。当预埋型钢面积满足要求时,装配式混凝土铰接梁与现浇混凝土铰接梁的损伤区域和损伤模式基本相同,端部预埋方式具有足够承载力。由此可知,预埋型钢面积是影响铰接梁破坏模式以及保证连接可靠的关键性因素。所提出的铰接梁具有端部连接可靠和施工简单等特点,可实现预期的力学性能。     

偏心支撑钢框架基于性能的塑性设计方法研究

罕遇地震下采用弹性分析所设计的偏心支撑框架发生较大的非弹性变形时,可能无法满足预期的破坏模式和抗震性能。通过预先确定结构在非弹性变形下的目标位移和屈服机理,结合《建筑抗震设计规范》(GB50010—2010)并考虑消能梁段的耗能折减系数,提出了偏心支撑框架基于性能的塑性设计方法。该方法还采用能量平衡原理和一种侧向力分布方式得到结构的基底剪力和各楼层的剪力,并根据塑性设计法合理设计所有构件。设计某12层偏心支撑钢框架,采用动力弹塑性时程分析法验正所提出方法的正确性。算例结果表明:该方法可用于设计偏心支撑钢框架结构,且无需进行复杂的计算和迭代,就能使结构满足多遇及罕遇地震下的预定功能。     

基于并筋的装配式混凝土柱抗震性能试验

基于纵筋与并筋等面积原则,提出一种基于并筋的装配式混凝土柱,主要包括纵向钢筋、并筋、异径半灌浆套筒、异径机械套筒和抗剪连接件,可有效提高装配式混凝土柱的连接效率。设计并制作现浇混凝土柱XJZ-1、普通并筋柱BJZ-1和带抗剪件并筋柱BJZ-2的试验模型,研究其破坏模式、滞回性能、钢筋应变、骨架曲线和延性系数等。结果表明：试件XJZ-1底部先后出现水平和竖向裂缝、混凝土压碎和纵筋弯曲现象;试件BJZ-1与BJZ-2均先后出现水平裂缝、沿注浆孔对角斜裂缝、混凝土压碎、灌浆套筒上部纵筋一侧受弯屈服和坐浆层脱落等现象。试件XJZ-1承载能力、初始刚度和延性系数最大;相比试件BJZ-1,试件BJZ-2的承载能力、初始刚度和延性系数分别提高13.02%、13.33%和18.50%。另外,各试件在加载时首先产生水平裂缝,随后出现纵筋屈服和混凝土局部脱落现象,但箍筋未发生屈服,均属于弯曲破坏。     

基于500 MPa钢筋的高强套筒灌浆连接力学性能

对基于500 MPa钢筋的高强套筒灌浆连接各主要影响因素进行总结,并详细分析其受力原理。设计17个考虑套筒厚度、锚固长度、环肋数量和灌浆料强度的分析模型,并采用校正的有限元法进行详细分析。结果表明：基于已有的Ⅰ级接头强度理论、钢筋与灌浆料黏结理论所得套筒厚度和锚固长度值均偏小,建议分别取4 mm和7d;增大环肋数量可提高套筒与灌浆料间的黏结作用和减小两者间的滑移,但考虑加工难度建议取8～16个;增大灌浆料强度可提高连接的强度和减小其塑性变形,以及明显减小灌浆料的损伤,设计时建议取120 MPa。     

短剪切型消能梁段的力学性能及其影响因素研究

已有研究表明,长度比小于1.0的短剪切型消能梁段与普通剪切型消能梁段的超强系数和塑性转角存在较大差异。该文基于Q235和Q345钢材,设计108个考虑加劲肋间距、翼缘与腹板面积比、翼缘强度和跨高比等因素的模型,并采用与已有试验结果对比验证的有限元分析方法,详细研究短剪切型消能梁段的力学性能及各因素的影响规律。结果表明,短剪切型消能梁段的超强系数和塑性转角分别能达到1.90和0.13,加劲肋间距系数和翼缘宽厚比可分别放宽至40和10√235/f_y。另外,增大翼腹比可有效提高短剪切型消能梁段腹板受剪屈服后的承载力,但改变翼缘强度和跨高比对其性能无明显影响。     

偏心支撑结构体系的研究进展及展望

偏心支撑结构作为一种消能减震结构体系,近几十年来得到了广泛的研究和应用,取得了许多具有理论价值和工程意义的成果,并在新建建筑、桥梁和建筑抗震加固等领域中得到了应用。随着国家对建筑结构的抗震性能和震后功能快速恢复能力提出了更高的要求,偏心支撑结构在实际工程中将会有更加广泛的应用。为此,从剪切型消能梁段和偏心支撑结构体系的角度出发,详细阐述了剪切型消能梁段的力学性能及其影响因素,以及偏心支撑结构的抗震性能、破坏模式和震后修复方法等。最后,提出一种新型组合楼板和扩孔螺栓连接型消能梁段并应用于偏心支撑结构体系中,由此进一步提高偏心支撑结构的抗震性能和震后功能快速恢复能力,使该种结构体系能更好地适应当前要求。     

自复位SMA支撑的滞回性能与简化力学模型

基于形状记忆合金（SMA）的超弹性和扩孔型螺栓连接的低摩擦滑移性能,提出一种自复位SMA支撑,主要由四块钢板、两个滑移螺杆、SMA丝材、丁基橡胶垫片、固定钢垫片和滑移钢垫片组成。对四个考虑不同SMA面积和滑移螺杆预拉力的自复位SMA支撑进行低周往复荷载试验,研究其滞回性能和耗能能力。采用ANSYS软件建立有限元模型,并通过试验数据对其进行验证,结果吻合良好。对9个考虑不同SMA面积、摩擦系数、SMA长度和螺杆预拉力的模型进行分析。结果表明：增大SMA面积可提高支撑的承载力和耗能能力、减小残余变形,增大摩擦系数和滑移螺杆预拉力可提高支撑的承载力、耗能能力和残余变形,增大SMA长度对支撑性能无明显影响。对比有限元与简化力学模型计算结果表明,两者的抗滑移承载力、最大恢复力和残余变形最大误差仅为6.89%、7.01%和5.60%,验证了该简化力学模型的准确性。