非均匀锈蚀钢筋混凝土梁的力学性能研究

由于环境的复杂性和材料的离散性,混凝土结构中钢筋的锈蚀往往是非均匀的,而高锈蚀区段的存在直接影响着结构的力学性能。为研究纵向非均匀锈蚀钢筋混凝土简支梁的力学性能,使用ABAQUS有限元软件建立了90个纵向非均匀锈蚀钢筋混凝土梁的精细有限元模型,重点分析了高锈蚀区钢筋锈蚀率差值、高锈蚀区长度和高锈蚀区位置3个参数对纵向非均匀锈蚀梁构件力学性能的影响。结果表明:高锈蚀区钢筋锈蚀率差值和高锈蚀区长度对梁的承载力和极限变形能力影响显著。高锈蚀区位置在梁上的变化易改变梁的破坏位置,引起梁破坏模式的转变。研究成果可为锈蚀钢筋混凝土结构的抗震性能评估提供参考。

带新型可更换墙脚部件剪力墙的抗震性能分析

提出了一种具备自复位能力的可更换墙脚部件,介绍了该部件的构造和受力机理.建立了带有该新型可更换墙脚部件的钢筋混凝土剪力墙的非线性数值计算模型,进行了剪力墙在低周反复加载下的受力性能分析,研究了墙脚部件中碟簧组的刚度和预压力对剪力墙抗震性能的影响.结果表明,带新型可更换墙脚部件的剪力墙具有良好的抗震性能,结构残余变形小,主体结构损伤低,可实现震后使用功能的快速恢复.

塑性铰区设置橡胶层的RC柱抗震性能参数化分析

针对塑性铰区置入橡胶层的一种新型RC柱,利用有限元分析软件ABAQUS建立其精细化有限元模型,对其在水平往复荷载作用下的滞回性能进行数值模拟。通过与试验结果对比,验证数值模拟方法的有效性。基于验证后的有限元分析方法,进一步研究纵筋配筋率、纵筋屈服强度、混凝土强度、橡胶硬度及轴压比等参数对该新型RC柱抗震性能的影响规律。研究结果表明:塑性铰区置入橡胶层能够改善RC柱的抗震性能,提高其变形能力与延性,减轻损伤;纵筋配筋率、纵筋屈服强度及轴压比是影响构件抗震性能的关键参数,混凝土强度与橡胶硬度的影响较小。

带可更换部件的联肢剪力墙数值模拟分析

为了使剪力墙结构在地震后不需要修复或稍加修复即可恢复其功能,提出了一种连梁和墙脚均可更换的可恢复功能钢筋混凝土联肢剪力墙。采用循环软化膜模型建立了传统联肢剪力墙和可恢复功能联肢剪力墙的非线性数值计算模型。通过数值计算结果与试验结果的对比,验证了数值计算模型的正确性。采用经过验证的数值计算模型研究了高轴压比下带可更换部件的联肢剪力墙的抗震性能。分析结果表明,在高轴压比下,提出的可恢复功能联肢剪力墙的抗震性能明显优于传统联肢剪力墙。新型联肢剪力墙的破坏主要集中在连梁阻尼器和可更换墙脚部件,非更换区得到了有效保护。

高层建筑悬挂式电缆桥架模拟地震振动台试验

电缆桥架是高层建筑中的一类典型的非结构构件。为研究其抗震性能,采用足尺模型进行了2组模拟地震振动台试验。第1组试验针对配置了3种不同类型抗震支架的电缆桥架;第2组试验针对一个带有水平弯通与竖向弯通的L形立体电缆桥架。输入了多组地震动,对悬挂在钢结构平台上的电缆桥架进行了试验,分析了电缆桥架的损伤与破坏情况、动力特性、位移反应和加速度反应。试验结果表明,悬挂式电缆桥架的地震损伤主要集中在电缆托盘主次梁连接节点上,该节点失效导致次梁掉落。安装不同类型抗震支架的电缆桥架位移响应和损伤情况差异较为明显,而加速度响应差异较小。拉杆式抗震支架的抗震性能优于型钢式抗震支架,抗震强化式支架的抗震性能最强。相比于直线段桥架,弯通段桥架的地震损伤较小。增加抗震支架横向刚度和提高抗震支架附近桥架主次梁节点的强度有助于改善桥架的抗震性能。

钢筋混凝土框架结构楼梯震害分析与设计建议

针对地震中遭受严重破坏,失去应急疏散安全通道作用,不能满足预期抗震设防要求的楼梯间,进行典型钢筋混凝土框架结构考虑和不考虑楼梯作用两种情况下,多遇地震作用的计算分析对比,考察楼梯对结构受力影响,并通过静力弹塑性分析探讨楼梯对框架结构屈服破坏机制的影响,分析钢筋混凝土框架结构现浇楼梯和预制楼梯破坏原因,并结合计算分析结果及楼梯设计方法,提出楼梯的改进设计建议。

提高钢筋混凝土剪力墙抗震性能的思想与方法

钢筋混凝土剪力墙是高层结构的主要抗侧力构件之一.位于结构底部的剪力墙承受较大的轴力、剪力和弯矩.高轴压下的剪力墙在强震作用下易发生剪切或压溃破坏,震后难以修复.如何提高底部剪力墙的抗震性能,是高层结构抗震设计的关键问题之一.从2010年智利地震和2011年新西兰地震中剪力墙震害现象出发,分析了可能引起剪力墙破坏的主要原因,详细介绍了改善剪力墙抗震性能的思想与常用设计方法.同时,针对目前超高层结构中采用的内置钢板组合剪力墙,利用数值模拟进行了参数化分析.研究表明,内置的钢板可以有效地改善剪力墙构件的受压行为,可以明显提高构件的承载力、延性和耗能能力,能有效地改善钢筋混凝土剪力墙的抗震性能.

用一种墙体单元模型分析剪力墙结构

本文概括介绍了目前国内外分析剪力墙结构所采用的计算模型，并用虚功原理推导了多垂直杆元模型的单元刚度矩阵，讨论了这一模型中相对转动中心高度的取值。接着提供了确定这一模型中的垂直杆元的轴向刚度和水平弹簧的抗剪刚度的计算方法，在计算抗剪刚度时，考虑了受弯和受剪之间的相互作用，使这一模型与实际结构更加符合。最后，提供了一个算例，并与试验结果比较，表明了该模型不仅力学概念清晰，计算简单，而且具有较好的计算精度。

一种宏观剪力墙单元模型应用研究

多垂直杆元模型是近年来发展的一种较为理想的宏观墙单元模型,被许多研究者用于钢筋混凝土剪力墙结构的非线性分析。本文对该模型中涉及的各元件的本构关系、有关计算参数和单元的边界条件进行了较为细致的讨论,为该模型的应用提供了参考,并提供了一算例,指出了目前模型中需要改进的地方。

基于位移的抗震设计研究进展

基于位移的抗震设计方法被认为是现阶段实现基于性能的抗震设计理论最为有效的一条途径,受到了国内外学者的广泛关注。对该方法的产生背景、分类、近年来国内外的研究进展情况进行了总结和介绍,并重点从非线性位移反应谱和推覆分析法两方面介绍地震位移需求估算的研究进展情况。最后,对该方法目前存在的问题和今后的研究方向进行了分析。

可恢复功能剪力墙结构研究进展

近年来,可恢复功能结构逐渐成为了抗震工程研究的热点。可恢复功能剪力墙,主要包括:配合框架结构同时使用的摇摆或自复位剪力墙,通过摇摆减轻地震作用的破坏,通过自重或施加预应力使结构复位;应用于剪力墙结构中的可更换剪力墙,通过对破坏部位的更换实现结构功能的快速恢复。介绍了自复位剪力墙结构,摇摆剪力墙结构及可更换剪力墙结构的相关研究进展,对研究领域的成果和不足进行了总结,并指出研究领域中存在的空白。

钢筋混凝土框架结构层间位移角与构件变形关系研究

层间位移角已作为检验建筑结构抗震性能的主要指标之一而被广泛应用。为实现该指标在钢筋混凝土框架结构基于位移的抗震设计中的应用,研究了层间位移角与构件变形之间的关系。首先,采用对部分子结构的弹性理论分析得到了弹性阶段梁变形对层间位移角贡献比例的计算公式。接着,采用对15层钢筋混凝土框架整体结构的非线性地震反应计算结果的统计分析得到了在塑性阶段梁变形对层间位移角的贡献比例回归计算公式。所建立的计算公式反映了梁与柱的相对刚度和强度比例、层间塑性变形程度的影响。最后,应用该方法进行了一算例分析,计算结果和试验结果比较一致。利用本文提出的计算方法可以方便地把对框架结构的层间位移需求转变为对梁、柱构件的变形要求。

新型耗能剪力墙模型低周反复荷载试验研究

对一种新型沿竖向耗能剪力墙和普通实体剪力墙的各一个１／４比例的４层模型进行了低周反复荷载试验，对比研究了这两类剪力墙的破坏和耗能机理，并从强度、刚度、延性和耗能四个方面综合评价了其抗震性能，表明这种耗能剪力墙具有良好的抗震控制效果。

沿竖向耗能剪力墙滞回特性的计算方法

为了研究沿竖向耗能剪力墙的抗震性能，进行了这种剪力墙和普通实体墙的低周反复荷载试验，建立了剪力墙的剪力－ 剪切变形滞回模型和耗能装置的滞回模型，并利用多垂直杆元模型计算了这两类剪力墙在反复荷载作用下的荷载－ 位移滞回曲线．计算曲线和试验曲线比较一致。

超高层钢-混凝土混合结构地震损伤模型研究

以型钢混凝土框架-混凝土核心筒结构为研究对象,考虑不同类型构件在某典型超高层钢-混凝土混合结构中的地震损伤分布特点及损伤演化规律,建立了考虑不同类型构件重要性的钢-混凝土混合结构楼层地震损伤模型,并基于提出的楼层地震损伤模型,选取了位置权重系数和损伤值权重系数二者组合的形式,建立了能够反映钢-混凝土混合结构楼层损伤分布规律的整体结构损伤模型。并通过PERFORM-3D软件对一钢-混凝土混合结构进行了非线性地震反应计算,分析了该结构在地震作用下的损伤分布规律和损伤发展情况,利用本文提出的地震损伤模型对结构各层次的地震损伤指标进行了计算,验证了该损伤模型的合理性。

沿竖向耗能剪力墙的低周反复荷载试验研究

本文通过九片带竖缝耗能剪力墙和三片普通实体墙的低周反复荷载试验，对比研究了这两类剪力墙的破坏机理、耗能机理，从强度、变形、刚度、耗能四个方面综合评价其抗震性能，并研究了轴压比、穿越橡胶带的钢筋面积对带缝墙的抗震性能的影响，表明了带竖缝耗能墙具有良好的抗震性能。

钢筋混凝土柱对应于各地震损伤状态的侧向变形计算

采用半经验半理论的方法对以受弯为主的钢筋混凝土柱对应于各主要损伤状态的侧向变形进行了研究。本文研究的主要损伤状态包括屈服、混凝土保护层压碎、剥落、纵向受力钢筋屈曲、极限状态五个状态。首先建立了各损伤状态下柱截面受压区高度的计算方法。接着,利用对美国太平洋地震工程研究中心(PEER)建立的钢筋混凝土柱的试验数据库的统计分析,采用平截面假定和钢筋混凝土受弯构件的塑性铰理论推出了混凝土保护层压碎时压区边缘混凝土的应变大小,混凝土保护层剥落、纵筋屈曲和进入极限状态时核心区混凝土边缘的压应变大小,进而建立了钢筋混凝土柱对应于各损伤状态的变形计算方法。利用本文提出的方法得到的变形计算值与PEER提供的试验数据在统计意义上有较好的一致性。该方法可为钢筋混凝土柱基于位移的抗震设计和抗震性能评价提供依据。

基于循环软化膜理论的钢筋混凝土剪力墙弹塑性分析

钢筋混凝土剪力墙及组合剪力墙是高层结构抗震的主要抗侧力构件之一.如何有效地模拟剪力墙构件在地震作用下的滞回性能,是高层结构抗震性能评估的关键问题之一.针对剪力墙构件弹塑性行为的特点,目前已经发展了多种微观和宏观分析模型.介绍了循环软化膜理论,基于该理论并利用OpenSees程序提出了不同类型剪力墙构件的建模方法,对11片不同破坏模式和不同配钢形式的剪力墙试件进行了低周反复加载数值模拟.计算结果表明,该分析方法不但能够很好地模拟不同类型剪力墙的整体滞回性能,而且可以预测局部材料应变信息,可为高层建筑结构抗震性能评估提供参考.

吊顶龙骨节点和拼接点轴向受力性能试验研究

吊顶是震害突出的一类非结构构件,吊顶龙骨节点和拼接点失效是吊顶破坏的主要原因之一。该文对吊顶主龙骨拼接点、主次龙骨节点和边节点开展了轴向单调加载和低周往复加载试验,考察了各类节点和拼接点的破坏模式、承载力、变形能力和滞回性能,并基于试验数据建立了节点和拼接点的易损性曲线。研究结果表明,主龙骨拼接点的破坏模式为拼接点拉出破坏,主次龙骨节点的破坏模式为节点压屈破坏,边节点的破坏模式为节点拉出破坏。边节点的形式和端部龙骨的类型对边节点的破坏模式和承载能力影响小,宜采用螺钉将抗震夹与吊顶边界固定以提高边节点的抗震能力。

钢筋混凝土框架结构地震易损性分析

为评估按我国现行规范设计的钢筋混凝土框架结构的地震易损性,将钢筋混凝土框架结构的抗震性能划分为四个等级,采用构件端部的塑性转角和结构层间位移角作为性能指标分别从构件层次和楼层层次对抗震性能等级进行量化。考虑地震动的随机性和结构材料强度的随机性,对285 600个结构——地震动随机样本进行弹塑性动力时程分析,形成易损性曲线,研究设防烈度、结构高度、场地类别等因素对钢筋混凝土框架结构地震易损性的影响。结果表明,层数越多,场地特征周期越长,结构在各性能水平的超越概率越大。最后,根据易损性分析结果,对多水准的抗震性能目标进行了分析,为基于性能的抗震设计提供参考。