盐冻耦合环境下再生砖粉ECC的耐久性研究

利用再生砖粉取代工程水泥基复合材料(ECC)中的石英砂,制备再生砖粉ECC,采用混凝土快速冻融试验,研究了氯盐、硫酸盐及复合盐(氯盐+硫酸盐)溶液侵蚀作用下再生砖粉ECC的质量损失率和相对动弹性模量变化规律,建立了ECC在盐冻侵蚀环境下的损伤模型,并对其耐久性进行评价。结果表明:冻融循环300次后,再生砖粉ECC在清水、氯盐、硫酸盐及复合盐四种介质中的质量损失率分别为2.884%、4.984%、1.955%和6.891%,相对动弹性模量分别下降了6.468%、16.300%、24.303%和39.861%;再生砖粉ECC在单一盐冻情况下的抗冻等级大于F300,在复合盐冻情况下的抗冻等级大于F250,具有良好的抗盐冻性能;建立的冻融损伤模型可较好地反映ECC在不同冻融介质下的损伤度Dn与冻融循环次数的关系,可以为严寒地区的结构耐久性设计提供有效参考。

部分包覆钢-混凝土组合空腹梁受弯性能试验研究

为了研究部分包覆钢-混凝土组合空腹梁(简称PEC空腹梁)不同构造的效果及优劣,对5根不同构造措施的PEC空腹梁进行四点弯曲试验,研究其破坏形态、承载能力、变形性能、型钢与混凝土应变、型钢翼缘与腹部混凝土之间的滑移量等指标。试验结果表明:静力荷载作用下,5根PEC空腹梁均具有良好的延性和变形能力;从承载力和位移延性系数等来看,π型桁架构造形式较优;蜂窝及空腹构造形式在截面变化处易出现应力集中,使型钢下翼缘发生断裂破坏;型钢、混凝土应变沿截面高度基本符合平截面假定;型钢翼缘与混凝土之间的滑移量不大,对受弯承载力计算的影响可忽略不计。按全截面塑性准则来计算PEC空腹梁的受弯承载力是可行的,理论值与试验值误差较小。

冻融循环后再生砖粉ECC的耐久性试验研究

为研究再生砖粉ECC抗冻性能,对其进行冻融循环试验,分析了再生砖粉ECC的质量、抗压强度、相对动弹性模量损失的变化规律,并针对三北地区进行了寿命预测。研究表明:再生砖粉ECC的质量、抗压强度、相对动弹性模量损失率随着冻融循环次数的增加而增加。在300次冻融循环时,再生砖粉ECC的质量损失率小于5%,抗压强度损失率小于20%,相对动弹性模量损失率小于40%。且再生砖粉ECC在三北地区的寿命预测高于50年,可满足寒冷地区工程需要。

SRC框架-RC筒体混合结构抗震性能研究

选取结构刚度特征值和核心筒高宽比为参数,建立型钢混凝土框架-钢筋混凝土筒体混合结构非线性参数化模型。采用静力非线性分析方法,对混合结构目前存的主要问题进行研究,包括:混合结构主要破坏模式、内力分布、剪力重分配、竖向构件设计等。研究表明,混合结构破坏模式对其抗震性能影响很大,设计时应避免框架柱先于核心筒破坏的情况。在此基础上,以整体倾覆为理想破坏模式,对混合结构核心筒高宽比、结构刚度特征值、构件轴压比以及框架剪力分担率等主要设计指标提出取值建议。

边框SFRC剪力墙开裂弯矩影响因素和计算方法

针对剪力墙边缘构件受力复杂、施工困难的特点，提出了在剪力墙边缘构件中采用钢纤维局部增强的方法来改进其抗裂性能，并将其命名为边框钢纤维混凝土（SFRC）剪力墙。结合试验结果和有限元数值模拟，研究了钢纤维体积率和轴压比对边框SFRC剪力墙抗裂承载力的影响。结果表明，边缘构件钢纤维体积率为1．5％-2％之间时对剪力墙开裂弯矩增强效果最好，最大提高幅度达45．1％。相对于整体钢纤维混凝土剪力墙，仅边缘构件采用钢纤维增强的剪力墙在未降低过多承载力的情况下，具有较好的经济优势。基于上述计算结果，提出了边框SFRC剪力墙开裂弯矩计算公式中主要参数的取值建议和开裂弯矩的简化计算方法，可供该类剪力墙设计验算时参考。

CFRP筋-钢筋混凝土剪力墙基于位移的抗震设计方法研究

与普通钢筋混凝土剪力墙结构相比,CFRP筋-钢筋混凝土剪力墙结构具有较好的抗震性能和可恢复性。基于CFRP筋-钢筋混凝土剪力墙构件的破坏过程和第五代中国地震动参数区划图,提出了更高的抗震设防目标,并将CFRP筋-钢筋混凝土剪力墙结构性能划分为良好使用、微修后使用、修复后使用、生命安全四个水平。利用不同变形指标,统计CFRP筋-钢筋混凝土剪力墙结构在各性能水平下的受力层间位移角限值、层间位移角限值、残余变形限值。采用等效弹性位移反应谱对CFRP筋-钢筋混凝土剪力墙结构进行基于位移的抗震设计,通过算例验证此设计方法用于该结构的可行性。

型钢混凝土框架-钢筋混凝土筒体混合结构位移特征及控制

以结构刚度特征值λ和核心筒高宽比H/b为参数,对型钢混凝土框架-钢筋混凝土筒体混合结构参数化模型进行了静力非线性分析.在22组计算结果统计分析的基础上,对混合结构的变形特征、位移控制、位移随地震作用变化规律以及罕遇地震作用下弹塑性位移估计等问题进行了研究.研究结果表明,混合结构抗侧力构件的塑性发展主要集中在结构底部几层,最大层间位移角的控制主要集中在平均0.67倍结构高度位置,大震最大层间位移角和最大有害层间位移角可分别取小震时相应数值的4.5、5.5倍进行位移估计.

型钢混凝土框架pushover分析

Pushover分析方法是逐渐得到广泛应用的一种评估结构抗震性能的简化方法。由于型钢混凝土(SRC)构件塑性铰属性确定方面的原因,SRC构件难以直接应用于pushover分析方法,而常采用按"等刚度"原则转化为钢筋混凝土构件(RC)进行计算。本文从理论上给出了SRC压弯构件N-M相关曲线、Mx-My相关曲线的形成方法,提出了SRC构件M-φ曲线的确定及转化为塑性铰曲线的原则,并研究了SRC构件塑性铰区等效长度的计算方法,可为SRC结构进行pushover分析提供参考数据。按照本文方法,采用pushover方法对两跨三层SRC框架进行分析,结果与该结构模型振动台实验吻合较好。在此基础上,对10层SRC框架和采用刚度等效的3层、10层的钢筋混凝土(RC)框架进行了对比分析,结果表明,随着层数的增加,SRC结构相对于RC结构表现出更优越的抗震耗能能力。

混凝土结构原理课程双语教学改革与实践

根据混凝土结构原理双语课程的特点,结合郑州大学及相关院校的教学实践,对双语教材选择、教学方法的改革进行了分析研究,建议采用具有规范背景的自编英文教材,提出根据中英文不同难度,采用不同形式的分阶段教学方法。最后针对规范更新期间英文教材编写脱节的问题,提出教学方法动态调整的改革方法和措施。

SRC柱-钢梁组合框架“强柱弱梁”破坏机制研究

结合SRC框架振动台试验和Pushover分析结果,针对实际SRC柱-钢梁组合框架不易出现"强柱弱梁"破坏机制的问题进行了研究.从抗震规范对于钢筋混凝土框架和钢框架"强柱弱梁"机制控制的不协调和钢梁与SRC柱在抗震特性本身的差异两方面,论证了组合框架"强柱弱梁"破坏机制的实现在规范方面存在基础上的缺陷以及内力调整方面存在的不足,提出了钢梁-SRC柱组合框架"强柱弱梁"的实现宜按照极限承载力进行调整并以钢筋混凝土一级框架相应的内力调整系数进行设计的建议,指出了对SRC构件进行有限元模拟时需注意的问题.

SRC柱-钢梁混合框架抗震性能研究

对一榀SRC框架进行静力非线性分析,分析结果与试验吻合较好;在此背景下,通过对两跨三层的SRC柱-钢梁混合框架进行静力非线性分析,研究了SRC柱含钢率和梁柱线刚度比对混合框架抗震性能的影响.结果表明,SRC柱-钢梁底层框架实现了＂强柱弱梁＂破坏模式,混合框架荷载-位移曲线经历了较长的塑性变形阶段,结构表现出良好的整体延性.随着梁柱线刚度比增加,框架破坏模式逐渐从整体＂强柱弱梁＂过渡为＂强梁弱柱＂破坏模式,结构延性下降明显,设计时可取0.3-0.4作为参考的界限梁柱线刚度比.

SRC柱-钢梁混合框架直接基于位移的抗震设计方法研究

型钢混凝土(SRC)柱-钢梁混合框架结构具有较好的抗震性能,在大跨度结构及高层建筑中得以广泛应用,然而对于SRC柱-钢梁混合框架结构的抗震设计方法研究较少。根据SRC柱-钢梁混合框架结构的特点,将其性能划分为使用良好、暂时使用、修复后使用、接近倒塌四个水平,采用层间位移角限值予以量化,并在此基础上提出SRC柱-钢梁混合框架直接基于位移的抗震设计方法。利用通用有限元软件ABAQUS中的PQ-FIBER模型对SRC柱-钢梁混合框架进行静力弹塑性分析,并采用已有的试验研究成果对PQ-FIBER模型的适用性进行了验证。采用此方法对某8层SRC柱-钢梁混合框架结构进行了设计,然后采用静力弹塑性分析法验证该方法的可行性,为SRC柱-钢梁混合框架结构直接基于位移的抗震设计方法提供一定依据。

考虑楼板作用的SRC柱-钢梁混合框架动力时程分析

为了解楼板空间作用对型钢混凝土(SRC)柱-钢梁混合框架抗震性能的影响,利用有限元软件ABAQUS分别建立带有楼板和不带楼板的两跨三层SRC柱-钢梁框架,选取2组天然波和1组人工波对其进行弹塑性分析,对比2种框架结构的型钢应力分布、混凝土板损伤、层间相对位移角以及框架基底剪力,分析楼板在结构抗震中的影响规律。结果表明:增加楼板可以有效增加框架抗侧刚度,最大可使层间位移角降低38.7%;同时可以减小核心区梁端塑性区域的面积,减缓型钢上翼缘应力发展速度;而且楼板的存在可使最大基底剪力提升60.7%,有利于减小结构损伤和提高抗震性能。

反复荷载下CRC梁柱节点纵筋黏结性能试验研究

为研究橡胶混凝土梁柱节点的纵筋黏结性能,设计并制作了4个梁柱节点试件,其中1个为普通混凝土足尺节点,3个为橡胶混凝土足尺节点,橡胶取代率为15%。对各试件分别进行低周反复荷载试验,得到不同材料和不同轴压比下的破坏模式、荷载-位移滞回曲线和纵筋黏结应力滞回曲线,并对纵筋平均黏结应力进行分析。结果表明,低周反复荷载下,各节点试件的破坏模式均为核心区的剪切破坏;平均黏结应力与荷载呈线性增长关系,进入屈服阶段后,平均黏结应力达到峰值并逐渐退化,产生黏结滑移;在同等混凝土强度等级下,橡胶的添加使梁柱节点纵向钢筋黏结强度降低了5%;增大轴压比,节点纵向钢筋黏结应力和相对黏结强度均随之增大,黏结性能提高,高轴压比(0.59)下的纵筋黏结强度比中(0.37)、低(0.15)轴压比下的强度分别增大5%、13%;在该橡胶取代率下,高轴压比(0.59)对纵筋黏结性能的提高作用大于添加橡胶对其的减弱作用。

框架-核心筒混合结构基于刚度退化的反应谱设计方法研究

根据型钢混凝土框架试验数据确定型钢混凝土框架的刚度退化模型,结合钢筋混凝土剪力墙和钢筋混凝土框架的刚度变化规律,提出框架-核心筒等双重结构体系可用基于刚度退化反应谱理论进行三阶段抗震设计。在介绍该方法实现步骤等的基础上,通过算例验证该方法的适用性。最后得到框架-核心筒在地震作用下剪力重分布的一些规律,并对框架柱的可能破坏状态进行讨论。

高层框架-核心筒结构抗震防线问题研究

框架-核心筒因能发挥框架和筒体两种结构体系的优点,是高层建筑常用的一种结构形式.但在地震作用下,框架和核心筒能否协调工作抵抗地震作用以及能够如何有效的发挥"两道抗震防线"一直是备受关心的问题.集中讨论了该结构体系的两道抗震防线——核心筒和外框架的地震力分配特点,概述了增强第一道抗震防线——核心筒延性及提高第二道抗震防线——外框架刚度、延性的一些常用方法,并对它们应用于地震区框架-核心筒结构时的优缺点进行了分析.

型钢混凝土框架静力非线性分析塑性铰参数研究

SRC构件具有比普通RC构件更高的承载力和极限变形能力.但由于SRC构件塑性铰属性参数较难确定,使该结构很难直接应用静力非线性方法进行分析,而是转化为等刚度的RC构件进行计算.从理论上给出了SRC框架压弯构件PMM铰N-Mx-My相关面的形成方法,提出了型钢混凝土构件弯矩-曲率曲线的确定及将其转化为杆单元塑性铰弯矩-曲率关系的方法,并得到了塑性铰区长度的计算方法.应用确定的铰属性参数对两跨三层SRC框架进行了静力非线性分析,结果与振动台试验吻合较好,表明这种铰属性参数用于SRC构件静力非线性分析是合适的.最后通过与具有相同刚度的RC框架计算结果对比分析,表明采用这种刚度相等的RC构件进行计算低估了SRC框架的抗震能力.

高烈度区框-筒混合结构动力特性与地震反应研究

简单介绍了高烈度区混合结构采用型钢混凝土框架—钢筋混凝土筒体的优势,针对高层结构对结构侧移敏感性的特点,并结合混合结构工程实用中常用的几种框架形式,采用SAP2000程序对一高烈度区典型型钢混凝土框架-钢筋混凝土筒体模型进行了有限元分析。研究了该结构体系的动力特性,并集中讨论了框架形式改变对其影响。最后,对该模型结构的地震位移及地震作用分布规律进行了讨论。可以为该类工程结构设计提供参考。

生态型超高韧性水泥基复合材料力学性能试验研究

利用建筑垃圾再生砖粉制备生态型超高韧性水泥基复合材料(ECC),研究了再生砖粉取代率对生态型ECC抗压、抗折、弯曲及拉伸性能的影响。结果表明:生态型ECC的抗折、抗压强度均低于基准组,且随着再生砖粉取代率的增加总体呈降低趋势。抗弯试验中,基准组的开裂强度和抗弯强度均最高,生态型ECC的开裂强度均低于基准组;再生砖粉取代率为100%时,生态型ECC的弯曲性能最佳,开裂挠度和极限挠度较基准组分别提高了166.7%和38.0%。单轴拉伸试验中,随着再生砖粉取代率的增加,ECC的开裂应力逐渐降低;再生砖粉取代率为100%时,ECC的拉伸性能最佳,开裂应变和极限应变较基准组分别提高了250.7%和54.9%。

型钢混凝土剪力墙抗震性能影响参数研究

型钢混凝土剪力墙是一种广泛应用于高层混合结构中的剪力墙形式。本文采用通用有限元程序ADINA,以边缘构件含钢率为主要参数,对不同剪跨比的几组剪力墙承载力和变形能力进行了分析,并与考虑了剪力墙混凝土等级、轴压比、配筋率和边缘约束指标等参数影响的剪力墙性能进行了比较研究。结果表明,在高层结构中采用较高强度的混凝土是有利的,但剪力墙的轴压比需要严格限制,且墙体配筋率并不是提高其抗震性能的有效手段。在高层混合结构剪力墙中,通过边缘构件设置型钢可有效增加墙体延性,且边缘约束构件的约束指标可取0.32左右。