自攻钉集块连接混凝土复合剪力墙抗震性能试验

提出了适用于装配式混凝土复合剪力墙结构的自攻钉集块连接构造,为研究自攻钉集块连接混凝土复合剪力墙的抗震性能,设计制作了3个剪跨比为1.39的足尺剪力墙试件,进行了低周反复荷载试验,主要变量包括自攻钉集块连接构造、自攻钉集块与后浇条带组合连接构造以及L形边框构造柱。分析了试件破坏模式、承载力、滞回特性、刚度及退化、变形能力、耗能性能和应变特征等。结果表明:自攻钉集块连接构造装配便捷,受力性能可靠;采用自攻钉集块与后浇条带组合连接构造试件的承载力及刚度相比自攻钉集块连接构造分别提高了8.54%和6.03%;设置L形边框构造柱的试件承载力、刚度及耗能分别提高了67.48%、129.33%和277.93%。自攻钉集块连接复合剪力墙具有良好的抗震性能,满足装配式低层住宅混凝土复合剪力墙结构的抗震设计要求,可用于实际工程。

自攻钉集块连接T形边框混凝土肋格复合墙板抗震性能试验

研发了混凝土框架(桁架)肋格填充发泡混凝土墙板,提出了T形边框与混凝土肋格复合墙板边肋的自攻钉集块连接构造。设计并制作了2个足尺自攻钉集块连接T形边框混凝土肋格复合墙板试件,包括1个十字形框架肋格墙板试件和1个人字形支撑桁架肋格墙板试件。进行了低周反复荷载试验,研究了各试件的破坏状态和滞回特性,分析了不同肋格构造对承载力、刚度、变形能力及耗能性能的影响。结果表明:十字形框架肋格墙板试件主要发生了发泡混凝土填充墙板及硬化砂浆面层的剪切开裂,人字形支撑桁架肋格墙板的破坏特征为混凝土桁架支撑的损伤失效;人字形支撑桁架肋格墙板试件的承载力和初始刚度相比十字形框架肋格墙板试件分别提高了74.3%和69.0%;十字形框架肋格墙板试件则具有较高的变形能力和耗能性能;自攻钉集块连接构造连接性能可靠,保证了T形边框与混凝土肋格复合墙板的协同变形。可为工程设计与施工提供参考。

装配式轻钢框架–钢丝网架珍珠岩复合墙板结构振动台试验

为发展高效抗震、绿色节能、施工便捷的装配式村镇住宅建筑,提出了一种适于村镇低层住宅的低能耗装配式轻钢框架–钢丝网架珍珠岩复合墙板结构,轻钢框架由方钢管混凝土柱、H型钢梁、双L形带斜向加劲肋梁柱节点及预制混凝土楼板构成,钢丝网架珍珠岩复合墙板由钢丝网砂浆内外叶复合珍珠岩板夹心聚苯板构成,钢丝网架珍珠岩复合墙板单元包裹咬合轻钢框架,墙板单元间采用企口连接。进行了两层轻钢框架–钢丝网架珍珠岩复合墙板足尺结构的振动台试验,激振包括白噪声在内的57个工况,各工况的地震动峰值加速度PGA在0.07g~1.50g,分析结构的破坏过程、刚度退化、位移、应变等动力响应。结果表明:轻钢框架与钢丝网架珍珠岩复合墙板共同工作性能良好,钢丝网架珍珠岩复合墙板对结构刚度有显著的贡献;随地震峰值加速度的增大,结构自振频率降低,阻尼比增大;在8度设防地震作用下结构最大层间位移角为1/361,基本处于弹性状态;8度罕遇地震作用下,结构没有明显的破坏;在极罕遇地震作用下,外墙板损伤明显,轻钢框架损伤较轻;钢丝网架珍珠岩复合墙板与轻钢框架包裹咬合式柔性连接,具有滑移摩擦消能减震的作用。该结构体系在村镇低层住宅建筑中有广阔的应用前景。

不同腔体构造方钢管高强再生混凝土轴压性能

为研究底层钢管混凝土柱柱底区段受基础强约束的影响,进行了4个方钢管高强普通混凝土和4个方钢管高强再生混凝土墩状试件的轴压试验。钢管腔体构造分为空腔体、内置钢筋笼和栓钉、内置竖向肋板、内置分腔钢板;混凝土分为C60普通混凝土、RC60再生粗骨料混凝土。研究了各试件的破坏过程、荷载-位移曲线、承载力、延性、耗能能力和应变。试验表明:腔体内置钢筋笼、焊接栓钉、内置竖向肋板、内置分腔钢板对提高试件承载力和延性均有显著作用;相同腔体构造的方钢管高强普通混凝土试件和方钢管高强再生混凝土试件轴压性能接近。考虑基础对钢管混凝土柱柱底区段强约束的钢管混凝土墩状试件受压承载力大于相同构造的钢管混凝土柱受压承载力,提出了承载力影响系数,墩状试件承载力为柱状试件承载力乘以承载力影响系数。对试件轴压性能进行了有限元模拟,有限元模拟结果与试验符合较好。

钢筋混凝土带暗支撑低矮剪力墙非线性有限元分析

在试验研究基础上 ,采用ANSYS有限元分析程序 ,对钢筋混凝土带暗支撑低矮剪力墙在单向加载下的性能作了非线性分析 ,从理论计算角度进一步了解其在水平荷载作用下的开裂、变形及破坏全过程。有限元分析与试验结果符合较好。

高强再生混凝土梁抗弯性能试验研究

为研究高强再生混凝土梁正截面受力变形特点和破坏特征,进行了不同再生粗骨料取代率的高强再生钢筋混凝土简支梁抗弯性能试验。4个试件的截面及配筋相同,设计再生混凝土强度为C55。分析了各试件的破坏特征、承载力、延性、耗能等。研究表明:高强再生混凝土梁与高强普通混凝土梁一样,正截面受弯破坏都要经历弹性、开裂、屈服以及破坏4个阶段;正截面应变仍然服从平截面假定;相同条件下,高强再生混凝土梁的开裂弯矩和极限抗弯承载力较普通混凝土有所降低,但相差不大;抗弯刚度小于高强普通混凝土抗弯构件,但延性较好。最后,根据现行混凝土结构设计规范中普通混凝土梁的计算公式,验算了高强再生混凝土梁的极限承载力,其与高强普通混凝土梁的极限承载力差别不大。

钢管混凝土叠合柱边框内藏钢桁架核心筒抗震性能试验研究

为进一步改善混凝土核心筒的抗震性能,本文提出了钢管混凝土叠合柱边框内藏钢桁架组合核心筒。进行了2个1/6缩尺的核心筒模型在低周反复荷载下的抗震性能试验研究,1个为钢管混凝土叠合柱边框组合核心筒,1个为钢管混凝土叠合柱边框内藏钢桁架组合核心筒。通过试验,对比分析了2个核心筒的承载力、延性、刚度及其衰减、滞回特性、耗能能力及破坏特征,给出了钢管混凝土叠合柱边框内藏钢桁架组合核心筒的承载力计算模型,计算结果与实测值符合较好。研究表明,钢管混凝土叠合柱边框内藏钢桁架组合核心筒与钢管混凝土叠合柱边框组合核心筒相比,其抗震性能明显提高。

钢管混凝土柱带钢板耗能键组合剪力墙抗震研究

提出了连排钢管混凝土柱带钢板耗能键组合剪力墙,它由钢管混凝土连排柱、柱间钢板耗能键、钢板耗能键外包混凝土条带三种单元组合而成。进行了4个不同设计参数试件的低周反复荷载试验研究。分析了各试件的承载力、刚度及其退化过程、滞回特性、延性和破坏特征,探讨了分灾耗能机制。研究表明:连排钢管混凝土柱带钢板耗能键组合剪力墙,承载力较大,后期刚度较稳定;混凝土条带在开裂与闭合过程中消耗地震能量,钢板耗能键通过弯剪变形消耗地震能量,钢管与混凝土条带共同工作协同耗能,具有良好的抗震耗能机制;这种新型组合剪力墙具有较强综合抗震耗能能力。

钢管混凝土叠合柱边框组合核心筒抗震性能试验研究

为了比较带钢管混凝土叠合柱边框组合核心筒与带钢管混凝土边框组合核心筒的抗震性能,进行了1个钢管混凝土叠合柱边框组合核心筒模型和1个钢管混凝土柱边框组合核心筒模型的低周反复荷载试验研究,2个模型均按1/6缩尺.在试验基础上,分析比较了2个核心筒的承载力、延性、滞回特性、刚度及其衰减过程、耗能能力和破坏特征.研究表明,钢管混凝土叠合柱边框组合核心筒比钢管混凝土柱边框组合核心筒的抗震性能显著提高;承载力简化计算模型的计算结果与实测结果符合较好.

钢筋-再生混凝土黏结滑移性能试验

为研究钢筋与再生混凝土界面黏结性能和本构关系,考虑再生粗骨料取代率、再生细骨料取代率、钢筋类型、钢筋直径、锚固长度的影响,设计了15个梁式试件进行钢筋-再生混凝土黏结滑移性能试验.综合分析上述变量对荷载-滑移曲线、黏结强度、黏结效率的影响规律,给出了黏结-滑移本构关系的建议.结果表明:随再生粗骨料取代率增加,钢筋与混凝土之间的黏结强度减小,而抗滑移能力增强;再生细骨料的加入,导致再生混凝土的黏结性能明显退化;螺纹钢筋与再生混凝土的黏结强度约为光圆钢筋的2倍;钢筋与再生混凝土的界面黏结性能随着钢筋直径和锚固长度的增加而降低;建议的钢筋-再生混凝土的黏结-滑移本构关系和参数,与试验结果拟合较好.

不同连梁跨高比带暗支撑双肢剪力墙抗震性能试验研究

为探讨不同连梁跨高比带暗支撑双肢剪力墙的抗震性能,进行了 2组连梁跨高比分别为 1. 0和1. 5的 4个 4层双肢剪力墙 1 /4缩尺模型的抗震性能试验研究。较系统地分析了结构的刚度及其退化过程以及承载力、延性、耗能、破坏机制和破坏特征等。结果表明,连梁跨高比相对小的带暗支撑双肢剪力墙抗震性能较好。承载力计算结果与实测值符合较好。

暗支撑配筋比例对剪力墙抗震性能的影响

进行了６个钢筋混凝土带暗支撑剪力墙模型的抗震性能试验，重点研究在总配筋量相同的情况下，适当调整分布钢筋与暗支撑钢筋的配筋比例后，刚度、承载力、延性及耗能能力对暗支撑剪力墙的影响。

钢-混凝土组合剪力墙抗震研究与发展

剪力墙是高层建筑抗震的主要抗侧力体系,随着大型复杂高层建筑的快速发展,对剪力墙抗震性能的要求也越来越高,钢-混凝土组合剪力墙就是一种抗震性能好的剪力墙。国内外在钢-混凝土组合剪力墙抗震研究方面,从抗震性能到设计方法和工程应用都取得了较快的发展。本文介绍了国内外有关钢-混凝土组合剪力墙抗震研究的部分成果,同时介绍了笔者提出的钢-混凝土多重组合剪力墙及其抗震研究情况,包括工程应用情况。已有研究表明:钢-混凝土组合剪力墙特别是钢-混凝土多重组合剪力墙,具有良好的抗震屈服机制和多道抗震防线,抗震耗能能力强,工程应用价值较大。

钢管混凝土-钢板深梁结构抗震性能分析

提出了钢管混凝土-钢板深梁结构,它由钢管混凝土柱、柱间钢板深梁两种构件组成。为深入研究该结构的抗震性能,在典型模型构件试验基础上,用ABAQUS软件对不同钢板深梁布置与间距、不同钢板深梁厚度、不同钢板深梁跨高比的试件进行了数值模拟,模拟中考虑了基础锚固滑移对试件顶部位移的影响。研究表明:随着钢板深梁布置数量的增多和钢板深梁厚度的增大,结构承载力和刚度明显提高,但提高幅度逐渐减慢,而延性有所降低;随着钢板深梁跨高比的增大,结构的刚度和承载力逐步减小,延性逐步提高;合理设计钢板深梁布置位置与间距的试件与整体钢板试件相比,虽承载力和刚度有所降低,但延性和钢板弹塑性耗能能力显著提高,有利于抗震。在满足构造要求下,钢管混凝土-钢板深梁结构具有良好的抗震耗能性能,可用于高层建筑结构抗震设计。

圆钢管再生混凝土柱抗震性能试验

为研究圆钢管再生混凝土柱的抗震性能,考虑不同再生粗骨料取代率、剪跨比、轴压比等参数,设计了7个足尺试件,进行拟静力试验研究,对比分析了各试件的破坏特征、滞回曲线、承载力、延性、刚度退化、耗能能力等特性.试验结果表明:加载后期,所有试件均在钢管底部出现环状鼓曲,剪跨比小的部分试件受拉一侧发生断裂;各试件的滞回曲线基本呈梭形,比较饱满,延性较好;不同粗骨料取代率对试件的抗震性能影响不大;随着剪跨比的增大,试件的承载力降低,延性变好;轴压比大的试件延性较差;各试件抗震性能良好,满足抗震要求.通过我国相关规范和规程对本文及其他文献中圆钢管再生混凝土柱压弯承载力的计算分析发现,对于足尺圆钢管再生混凝土柱,我国规范的相关公式是偏于安全的.

钢管混凝土边框内藏带斜肋钢板中高剪力墙抗震性能试验

提出了钢管混凝土边框内藏斜撑肋钢板组合中高剪力墙。为研究这种组合剪力墙的抗震性能,进行了5个不同构造的中高剪力墙模型低周反复荷载试验。分析了试件的损伤特征、承载力、耗能、滞回特性,提出了正截面抗弯承载力计算模型,计算结果与试验符合较好。研究表明:钢管混凝土边框内藏钢板组合剪力墙具有较高的承载力和良好的耗能性能;钢管混凝土边框内藏带斜撑肋钢板中高剪力墙,适于在墙体厚度小于钢管尺寸或内藏钢板厚度较薄的"强边框、弱墙体"情况下应用,可明显减轻钢管混凝土边框底部的损伤,延缓墙体性能退化,提高组合剪力墙的抗震能力。

钢管混凝土边框内藏分块钢板双肢剪力墙振动台试验研究

提出了钢管混凝土边框内藏分块钢板组合双肢剪力墙,为研究分块钢板布置型式对其抗震性能的影响,进行了3个1/15缩尺的不同分块钢板布置型式的双肢剪力墙试件的模拟地震振动台比较试验,试件1为钢管混凝土边框双肢剪力墙,试件2为钢管混凝土边框内藏分块钢板双肢剪力墙,试件3为钢管混凝土边框内藏整块钢板双肢剪力墙。台面输入EL-Centro地震波。试验研究了不同峰值加速度输入下试件的加速度、位移地震反应,分析了钢管、钢板、混凝土的损伤演化过程以及双肢墙震后自振频率衰减特征。结果表明:内藏分块钢板双肢剪力墙与无内藏钢板双肢剪力墙相比,抗侧刚度大,承载力高,性能退化慢;与内藏整块钢板双肢剪力墙相比,抗侧刚度略小,承载力略低,性能退化慢,延性性能好。钢管混凝土边框组合双肢剪力墙可用于抗震设计。

圆截面型钢不同强度混凝土巨柱的抗震性能

结合国内某超高层建筑型钢混凝土巨型柱为工程背景,进行了2个圆截面内置H型钢混凝土巨型柱试件的低周反复荷载试验,2个试件混凝土强度等级分别为C70和C50,截面尺寸、配钢率及配筋率等完全一致。研究了混凝土强度对其抗震性能的影响,比较分析了2个试件的破坏特征、滞回曲线、承载力、变形、刚度退化过程及耗能,推导了承载力计算公式,采用ABAQUS软件进行了有限元模拟。结果表明:2个试件最终呈现出以弯曲为主的破坏特征;滞回曲线均较为饱满,承载力下降缓慢,极限位移角达到5%,表现出良好的耗能能力和抗震性能;混凝土强度较高的试件承载力较高,刚度退化较慢,具有更好的抗震耗能性能;承载力计算结果及有限元数值模拟结果均与实测符合较好。

高层建筑消能减震钢-混凝土组合剪力墙性能研究

提出了两种消能减震钢-混凝土组合剪力墙,一种为工形截面钢管混凝土边框双钢板组合剪力墙,一种为带软钢板耗能键的钢管混凝土边框组合剪力墙。通过合理构造设计,将钢管混凝土、钢板、混凝土墙体组合,以实现强震作用下各组合部件屈服耗能、组合部件间界面区域耗能减震作用。进行了低周反复荷载下抗震性能试验研究,分析了破坏特征、承载力、延性、滞回特性、耗能。结果表明:工形截面钢管混凝土边框双钢板组合剪力墙,充分发挥了腹板双钢板形成的交叉拉力带消能减震作用,滞回曲线饱满,耗能能力强;合理匹配翼缘与腹板强弱关系,是实现双钢板剪力墙延性耗能屈服机制的关键。带软钢板耗能键的钢管混凝土边框组合剪力墙,充分发挥了钢管混凝土、软钢板耗能键、混凝土墙体及其界面相互咬合与摩擦双重消能减震作用,实现了延性屈服机制。

内置十字型钢高强混凝土巨型圆柱的抗震性能

为研究含钢率对其抗震性能的影响,对2个大尺寸内置十字型钢高强混凝土圆柱进行低周反复荷载试验.分析破坏特征、滞回曲线、承载力、变形、刚度退化过程及耗能,并采用ABAQUS软件对试件抗震性能进行有限元模拟,分析轴压比、混凝土强度、配筋率、翼缘厚度和加载方向等参数对试件抗震性能的影响.结果表明:2个试件的破坏以弯曲为主,滞回曲线饱满,承载力下降缓慢;提高含钢率,试件承载力增大,刚度退化较慢,抗震性能好.提高轴压比和混凝土强度,峰值位移变小,峰值荷载提高,峰值荷载后,承载力衰减变快,延性较差;提高配筋率和改变加载方向,峰值荷载提高不明显,峰值荷载后,承载力衰减速度相似,对延性影响不大;提高十字型钢翼缘厚度,峰值荷载和延性提高,表现出更好的抗震性能.本文研究可为内置十字型钢高强混凝土圆柱的工程应用提供参考.