新疆农村装配式轻钢-沙漠砂轻骨料混凝土剪力墙抗震性能

为研究新疆农村装配式轻钢-沙漠砂轻骨料混凝土剪力墙结构墙肢中钢丝替代钢筋的可行性,以及检验各墙肢在水平地震作用下的抗震性能和破坏形态是否符合预期的多道抗震设防工作目标,对2个边缘墙、2个窗间墙、1个窗下墙及1个普通钢筋混凝土剪力墙试件进行拟静力试验,对比分析各试件的滞回曲线、骨架曲线、位移延性、耗能能力和承载能力。结果表明:边缘墙、窗间墙及普通钢筋混凝土剪力墙试件发生延性的压弯破坏,窗下墙试件发生脆性的剪切破坏;窗间墙与普通剪力墙在配筋率相同的条件下抗震性能指标接近,剪力墙中钢丝可代替钢筋;经比较,边缘墙试件极限位移角、延性系数、黏滞阻尼系数值最大,分别为1/50、3.37和0.163,其抗震性能最优,窗间墙试件次之,窗下墙最差,符合预期的工作目标;边缘墙、窗间墙可按偏心受压构件的正截面计算理论计算其水平受荷承载力。

高烈度区多层砌体结构基础隔震加固设计与研究

针对高烈度区低层砌体结构采用基础隔震技术加固设计进行了研究。采用《建筑抗震设计规范》附录L中的计算方法对砌体结构进行了基础隔震加固分析,对该结构行了叠层橡胶支座的布置与选型,研究了其隔震效果。结果表明,砌体结构采用基础隔震技术后能有效地降低上部结构的地震反应,大大提高了结构的安全性;多遇地震作用下,隔震结构水平向减震系数小于0.4,使上部结构地震作用降低50%左右,达到预期目标;罕遇地震作用下,隔震层位移、叠层橡胶支座极大面压和极小面压均满足规范要求。同时,为后续类似低层砌体结构加固工程提供了依据和参考。

钢绞线布置方式对新型组合技术加固震损RC柱 抗震性能的影响

楔形钢板箍-钢绞线网-聚合物砂浆加固技术(SPSP)是一种新型组合加固技术,具有绿色、环保、施工方便及应用面广的优点。本文以斜拉钢绞线网布置间距为参数,采用SPSP技术对2个震损柱进行加固,通过拟静力试验研究SPSP技术对震损柱的加固效果,并分析斜拉钢绞线布置间距对抗震性能的影响。研究结果表明:与预损伤柱相比,通过SPSP技术加固严重损伤的RC柱后,其承载力基本接近,耗能能力减少3%~15%,但延性提高17.6%~23.5%;与斜拉钢绞线布置间距为80 mm损伤柱相比,布置间距为40 mm的柱承载力提高了7.5%,延性提高2.4%,各个阶段耗能提高了11%~13%。这说明钢绞线网布置间距小、钢筋绞线网更密,对裂缝的控制范围更大,抗震性能中的各个指标更优。

基于村镇建筑的新型沙漠砂混凝土砌块墙体的抗震性能研究

利用沙漠砂研发的蒸压加气混凝土砌块是一种新型砌体材料。为了研究这种新型砌块在村镇建筑中的应用,考虑在不同竖向压应力和构造柱的约束作用下,对4片沙漠砂蒸压加气混凝土砌块墙体开展拟静力试验,通过对比分析4片墙体在低周反复荷载作用下的破坏特性、力-位移曲线、骨架曲线、刚度退化曲线及延性等性能指标。结果表明:1)墙体主要以剪切破坏为主,未设置构造柱墙体主裂缝沿约45°贯彻整个墙体,设置构造柱墙体主裂缝呈“倒八”字型,且当竖向压应力增大时,墙体的抗震承载力也随之增大,抗侧刚度有所提高,但延性随之减小;2)竖向压应力相同情况下,对比分析表明设置构造柱墙体的极限承载力约是素墙体的2.22倍,延性提高了约60%,且刚度也有所提升;3)基于主拉应力理论和库仑破坏理论分别建立了适用于该新型砌块墙体的抗震承载力计算公式,且库仑破坏理论建立的抗震承载力计算公式应用更合理;4)建立了恢复力模型骨架曲线,能够较好地反映沙漠砂蒸压加气混凝土砌块墙体的试验特点。

新型装配式耗能节点连接木构架抗震机理试验研究

针对传统木构架房屋易发生节点失效而导致墙倒架塌的震害现象,提出了一种新型装配式耗能节点连接木构架,其工作原理为:设防地震及罕遇地震时节点耗能元件受压屈服并耗散地震能量,极罕遇地震时耗能装置转化为节点斜撑,提升木构架抗侧能力。研究在提出耗能装置设计方法的基础上,通过耗能元件试验及耗能节点木构架拟静力试验,对耗能装置工作性能及木构架抗震工作机理开展研究。研究表明,采用薄钢片制作的耗能元件具有良好的工作性能,耗能装置在木构架侧移变形中表现出良好的耗能能力,在耗能元件失效后形成节点斜撑,木构架在层间位移角θ=1/25时屈服,在层间位移角达到1/8时发生木柱根部劈裂破坏,耗能节点木构架作为二道防线可以实现多地震水准不同抗震机制,用于土木、砖木等结构房屋可有效提高房屋抗倒塌能力。

高掺量沙漠砂混凝土力学性能试验研究

为了探讨沙漠砂掺量对沙漠砂混凝土力学性能的影响,首先通过正交试验分析了水胶比、砂率、沙漠砂替代率、粉煤灰掺量、减水剂掺量对沙漠砂混凝土28 d抗压强度的影响,并通过极差、方差和因素指标理论分析,从而确定沙漠砂混凝土的最优配合比为A3B3C3D1E3。为进一步研究不同沙漠砂替代率对沙漠砂混凝土抗压、劈裂抗拉强度的影响规律,在正交试验的基础上开展了沙漠砂混凝土单因素性能试验研究,研究表明:当沙漠砂的掺量为80%时,沙漠砂混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度、和易性均较好,其结果与正交试验综合分析结果相吻合。

沙漠砂蒸压加气混凝土砌块墙体的抗震性能试验研究

沙漠砂蒸压加气混凝土砌块是一种新型墙体建筑材料,本文利用沙漠砂制成的B06级沙漠砂蒸压加气混凝土砌块,以村镇建筑为对象,设计了两片在不同的竖向压应力0.1MPa和0.3MPa作用下的墙体,进行了拟静力试验的研究,分析了墙体在这两种竖向压应力作用下的破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、耗能能力、延性系数以及刚度退化曲线。结果表明:在水平低周反复荷载作用下,墙体的破坏主要以剪切破坏为主,随着压应力的增加,墙体在破坏时的斜裂缝显著增加,且刚度退化更平缓;在竖向压应力为0.3MPa作用下墙体的极限荷载、延性系数大约是0.1MPa作用下的1.71倍和1.16倍。研究结果可为沙漠砂蒸压加气混凝土砌块墙体的承载力理论计算提供数据支撑。

新型钢节点木构架-生土墙结构抗震性能拟静力试验研究

针对我国村镇地区仍广泛存在生土结构房屋,且其结构整体性及抗震性能较差的现状,提出一种可有效提高其抗震性能、具有施工便捷性和装配属性的新型钢节点木构架-生土墙结构形式。进行了新型钢节点木构架-生土墙与农房中常见的素生土墙、上土坯下砖砌体混砌墙、传统榫接木构架-生土墙的拟静力对比试验,比较了4个墙体试件的破坏形态、滞回曲线和骨架曲线特征,以及延性系数、耗能能力、极限层间位移角等抗震性能指标。研究表明:素生土墙和上土坯下砖砌体混砌墙抗震性能较差,木构架的约束作用可有效提升生土墙的抗剪承载力和延性,新型钢节点连接的木构架-生土墙抗震性能优于榫接形式,具备一定的推广应用价值。

沙漠砂混凝土空间边节点抗震性能有限元分析

为了研究沙漠砂混凝土空间边节点的抗震性能,利用ABAQUS有限元软件建立7个空间边节点和1个平面边节点模型,通过破坏现象、滞回曲线、骨架曲线和延性性能等,分析材料类型、节点形式、轴压比和配筋率对节点抗震性能的影响。结果表明:等效塑性应变最大值位置出现在梁柱交接处的柱子侧面和梁侧面,此处混凝土最容易脱落,钢筋最容易发生断裂。沙漠砂混凝土空间边节点比普通砂混凝土空间边节点的初始刚度和延性分别大约15%和18%,可以作为普通砂混凝土的替代材料。空间节点比平面节点的屈服荷载和极限荷载分别小约3%和2%,但延性系数比平面节点大约16%。轴压比从0增加到0.6时,空间节点的初始刚度和耗能分别增大约42%和12%,但延性降低约2.41%。配筋率从1.54%增加到3.08%时,试件的极限承载力、初始刚度和延性分别增大约15%、20%、29%,但建议节点设计时柱子纵筋不仅要满足承载力,且应对称与均匀配筋。

沙漠砂混凝土框架梁柱边节点抗震性能有限元分析

为了研究沙漠砂混凝土对框架梁柱边节点抗震性能的影响,利用ABAQUS有限元软件建立了沙漠砂混凝土框架梁柱节点有限元分析模型,并以轴压比和配筋率为参数,对6个梁柱边节点试件进行了拟静力有限元分析。研究结果表明:沙漠砂混凝土框架边节点的破坏现象与普通混凝土框架边节点相似;轴压比和配筋率均对沙漠砂混凝土框架边节点的耗能能力影响不显著;沙漠砂混凝土框架边节点的抗震性能略低于普通混凝土框架边节点,但是延性系数均大于3,仍然可在实际工程中仅有应用。

低轴压比夹芯复合剪力墙抗震性能试验研究

针对寒区传统村镇砌体结构抗震及节能水平较低的现状,提出一种由内外叶墙和内置聚苯板保温层组成的夹芯复合剪力墙结构。为研究该夹芯复合剪力墙的地震破坏模式、抗震性能指标,本文设计了2组与村镇建筑实情相吻合的低轴压比墙体试件,即1个实心剪力墙试件和1个夹芯复合剪力墙试件,分别进行低周往复水平加载试验,对比了2种墙体的破坏模式、抗震承载力、滞回及骨架曲线、刚度退化规律、延性及耗能能力等抗震性能指标。研究结果表明:在水平地震作用下,低轴压比的夹芯复合剪力墙和实心剪力墙分别发生剪切滑移破坏和压弯破坏;夹芯复合剪力墙承载力是实心墙的0.87倍,滞回曲线更为饱满,其延性和耗能能力分别是实心剪力墙的2.3倍、1.64倍,其层间位移角达到规范剪力墙限值要求;夹芯复合剪力墙内外叶墙通过三维钢丝网架可实现协同抗震工作,应适当提高竖向插筋配筋率。相关结论可为村镇夹芯复合剪力墙结构设计提供依据。

村镇复合隔震建筑抗震性能影响因素的研究

为了研究村镇复合隔震技术相关影响因素对房屋抗震性能的影响,并明确不同烈度区合理的设计参数,本文结合村镇砌体房屋建造实际情况,采用ABAQUS有限元软件建立了复合隔震结构、传统的砌体结构2种模型,进行弹塑性动力时程分析,通过对比这2种模型得出地震烈度、滑移层摩擦系数、房屋层数及场地类别等因素对复合隔震建筑加速度、位移、上部结构底部剪力等动力响应的影响规律。结果表明:复合隔震体系具有良好的隔震效果,其主要影响因素为地震烈度和滑移层摩擦系数;随着地震烈度的增加、摩擦系数的减小,复合隔震结构的隔震率显著增加;在预设隔震率为40%的条件下,复合隔震结构滑移层摩擦系数在不同抗震设防烈度区的合理取值范围为:7度区(0.1 g)应小于0.2,7度区(0.15 g)应小于0.3,8度区(0.2 g)应小于0.32,8度区(0.3 g)应小于0.35。

混杂纤维对全沙漠砂混凝土基本力学性能的影响

为研究混杂纤维对全沙漠砂混凝土力学性能的影响,将聚乙烯醇纤维(PVA)、聚丙烯纤维(PP)以不同比例混合后掺入全沙漠砂混凝土中进行了抗压、抗折等试验,同时建立了材料单轴压缩应力-应变本构模型,并采用ABAQUS软件进行数值模拟验证。研究结果表明:在混杂纤维总体积掺量为1.5%的条件下,试件抗压强度无显著变化,随着PVA纤维比例提高,试件抗折强度、拉伸强度及拉伸峰值应变明显提高;较于普通全沙漠砂混凝土,混杂纤维全沙漠砂混凝土峰值应力与弹性模量略微降低,变形能力提升显著;PP纤维和PVA纤维掺量分别为0.5%、1.0%时具有最优的混杂效应,与普通全沙漠砂混凝土相比,抗折强度、单轴拉伸强度和延性分别提高了77%、55%、16%;基于过镇海模型提出的轴压应力-应变本构模型与试验实测曲线拟合程度较好,并与ABAQUS软件的数值模拟验证结果相似。

基于多层框架结构的楼层阻尼比修正的仿真研究

附加有效阻尼比的确定是消能减震结构设计的关键。为探究布置消能器楼层数的不同对结构设计安全性的影响,以新疆地区某多层钢筋混凝土框架结构为研究对象,采用非线性时程分析方法和等效结构模型的振型分解反应谱分析方法,基于各楼层剪力计算结果,引入楼层阻尼比修正系数k mn,对等效结构模型的附加有效阻尼比进行迭代修正。结果表明:采用小震时程分析阻尼比的等效结构模型,其楼层阻尼比修正系数随着阻尼器布置楼层数的逐渐增加呈现出先增后减的趋势,当阻尼器布置层数为楼层总数的3/5时折减率最低;采用中震时程分析阻尼比的等效结构模型,当阻尼器布置楼层数不少于2/5时,可满足设防要求;对于多层框架结构,考虑综合成本,黏滞阻尼器的布置楼层数可不采用满布的形式。

新型连接方式内嵌墙板钢框架拟静力试验研究

为了研究基于新型连接方式下内嵌墙板与钢框架结构的地震协同工作性能和破坏机理,对新型连接方式内嵌墙板钢框架、传统L形卡件连接内嵌墙板钢框架及纯钢框架等3种工况进行了拟静力试验,对比分析了3个试件的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线和刚度退化曲线等抗震性能指标。结果表明:内嵌墙板能够提高钢框架的极限承载力、变形能力和刚度,传统L形卡件连接墙板钢框架的抗震承载力是纯框架抗震承载力的1.34倍,新型连接方式墙板钢框架的抗震承载力是传统节点框架抗震承载力的1.42倍。当加载位移为12 mm(层间位移角为1/133)时,采用传统连接的试件中间墙板破坏较为严重且已达到混凝土极限应变,而采用新型连接的试件中间墙板未发现明显损伤,仍处于工作状态。新型连接通过连接节点处的连接件滑动耗能,延缓墙板开裂时间,减轻墙板损伤,增加了内嵌墙板钢框架大震下的耗能储备。

EPS颗粒掺量对脱硫石膏基轻质复合材料性能的影响

为研究EPS颗粒对脱硫石膏基复合材料性能的影响,将EPS颗粒按50%~300%体积外掺加入脱硫石膏基复合材料中。从工作性能、物理性能、耐久性能、力学性能等方面分析了EPS颗粒掺量对复合材料性能的影响,并对其单轴应力-应变关系进行了拟合。研究结果表明:当EPS颗粒掺量逐渐增大时,除吸水率外,材料表观密度、导热系数,抗压、抗折强度等指标都呈现降低的趋势,而软化系数呈现上下波动的变化趋势,且除300%组外,都大于0.80;当EPS颗粒体积掺量为200%时,材料综合性能最佳,此时材料的密度为972.8 kg·m^(-3),导热系数为0.1751 W·(m·K)^(-1),软化系数为0.932,抗压强度、抗折强度分别为4.34、1.33 MPa。拟合的材料单轴应力-应变表达式与试验结果吻合良好。本文结果可为脱硫石膏基轻质复合材料的研究和应用提供一定的参考。

EPS-棉秆纤维灌孔轻质复合砌块砌体的基本力学性能研究

为推广利用基于地方煤基固废资源和棉杆纤维资源的三低型复合砌块墙体结构在新疆地区村镇低层建筑中的工程应用,以砂浆强度和芯柱材料强度为变量,对57件(27件受压、30件受剪)复合砌体试件进行抗压和抗剪力学性能试验,并对试件的破坏过程、破坏形态特征、抗压及抗剪强度进行了分析。结果表明:当砂浆与砌块的强度比低于1.6时,砂浆强度的提升对三低型复合砌体的抗压强度影响较大;芯材部分对复合砌体抗压和抗剪强度贡献最大,且随着芯柱材料强度的提升,贡献持续增大。基于砌体实际强度测定方法,建立并拟合得出了适用于三低型砌块砌体的抗压强度、抗剪强度的平均值计算公式。这对了解EPS-棉秆纤维灌孔复合混凝土砌块砌体基本力学性能具有一定的参考价值,为其在实际工程中的应用提供科学的理论依据。

沙漠砂蒸压砖耐久性能的试验研究

利用沙漠砂研发的蒸压砖是一种新型建筑墙体材料,为研究这种墙体材料在新疆高烈度寒区的使用性能,依据《蒸压灰砂实心砖和实心砌块》标准对MU15的沙漠砂蒸压砖的软化系数、抗冻性能及碳化性能进行试验研究,并利用SEM及压汞技术对沙漠砂蒸压砖在各试验中强度变化的机理进行分析。结果表明:沙漠砂蒸压砖具有较好的抗冻性能和抗碳化的能力,冻融循环30次后的强度损失率仅为7.0%,完全碳化后的碳化系数为1.17,但软化系数一般,沙漠砂蒸压砖的软化系数仅为0.74;沙漠砂蒸压砖在冻融循环前期由于水化反应仍在进行,强度有所增加,随着冻融循环的不断增加,内部出现空洞,强度开始下降;沙漠砂蒸压砖碳化后的产物为颗粒状的CaCO3晶体,CaCO3晶体覆盖在砖体的表面,改善了孔径,提升了力学性能。

喷射沙漠砂混凝土工作和力学性能正交试验研究

为了制备喷射沙漠砂混凝土,采用正交试验研究水胶比、砂率、粉煤灰替换率、沙漠砂替换率及单位用水量对喷射沙漠砂混凝土工作性能和力学性能影响的规律,得出其最优配合比,并构建了强度预测模型。结果表明:影响工作性能显著性的因素顺序为水胶比>沙漠砂替换率>单位用水量>砂率>粉煤灰替换率,影响28 d抗压强度显著性的因素顺序为水胶比>沙漠砂替换率>粉煤灰替换率>单位用水量>砂率,影响28 d劈裂抗拉强度显著性的因素顺序为水胶比>粉煤灰替换率>沙漠砂替换率>单位用水量>砂率。喷射沙漠砂混凝土的最优配合比为水胶比为0.43、沙漠砂替换率为30%、粉煤灰替换率为20%、砂率为50%、减水剂用量为2%、单位体积用水量为180 kg·m^(-3)。提出的喷射沙漠砂混凝土立方体抗压强度和劈裂抗拉强度预测模型精度较高。本研究可为喷射沙漠砂混凝土的应用提供参考。

工业灰渣-棉秆纤维灌孔砌块砌体的抗剪性能研究

为研究工业灰渣-棉秆纤维灌孔砌块砌体的抗剪性能,对48个工业灰渣-棉秆纤维灌孔砌块砌体和6个未灌孔工业灰渣-棉秆纤维空心砌体进行了抗剪试验,探究了砌筑砂浆抗压强度、芯柱抗压强度和预压力对灌孔砌块砌体破坏特征、峰值位移和抗剪强度的影响,分析了灌孔砌块砌体的剪切变形性能。结果表明:提高砂浆抗压强度、芯柱抗压强度和预压力均能不同程度地提升灌孔砌块砌体的抗剪强度和峰值位移,其中芯柱抗压强度和预压力对砌体抗剪强度和峰值位移影响较大;与砂浆部分相比,随着芯柱抗压强度的提升,芯柱部分对砌体抗剪强度的贡献越来越大。基于梁式抗剪模型,提出了适用于无预压状态下工业灰渣-棉秆纤维灌孔砌块砌体的抗剪强度计算公式;根据试验结果拟合了预压状态下砌体的抗剪强度计算公式。