一般化多层偏心RC框架结构的弹塑性抗震需求

为研究强震作用下一般化多层强度偏心RC框架结构体系的弹塑性抗震需求。基于轴力-弯矩相互作用模型,选取4条地震动记录,对比研究刚度偏心、强度偏心和两者组合偏心对结构弹塑性抗震需求的影响程度。选取较不利的强度偏心形式,研究多层结构单层偏心、多层结构非均匀偏心、多层结构均匀偏心3种一般化偏心形式下结构的弹塑性位移、延性和楼面扭转角需求。研究结果表明:强度偏心对结构弹塑性抗震需求的影响大于刚度偏心;组合偏心对楼面扭转角的影响最大,强度偏心对延性的影响最大。一般化多层强度偏心体系中,底层偏心对结构弹塑性抗震需求的影响大于中间层和顶层偏心;结构底层具有大偏心相对于中间层和顶层大偏心工况具有更大的弹塑性抗震需求;多层均匀偏心形式最为不利。

速度脉冲强震下偏心重力柱-核心筒体系的抗震性能研究

研究速度脉冲强震和结构偏心双重不利对新型重力柱-核心筒结构体系地震响应的影响。以地震模拟振动台试验为基础,采用CANNY软件校验参数设置合理性。设计不同高度质量偏心重力柱-核心筒结构,分别选取10条速度脉冲和10条非速度脉冲地震记录作为输入,采用CANNY软件对偏心体系进行动力时程分析,系统地研究了速度脉冲地震和偏心率对结构地震响应的影响规律。结果表明:脉冲地震工况下各偏心体系的弹性和弹塑性层间位移角、剪力、扭矩、扭转角均显著高于非脉冲地震工况对应值。弹塑性工况比弹性工况增大效应明显,变形增大效应比力增大效应更为显著。随着偏心率增大,弹性和弹塑性层间位移角、扭矩和扭转角均增大,层间剪力则呈现减小趋势。增量动力分析结果亦表明,偏心和速度脉冲地震效应均会显著增大层间位移角。建议在新型重力柱-核心筒结构的抗震设计中,应充分考虑速度脉冲地震和偏心对其地震响应的耦合影响。

双向速度脉冲地震下偏心重力柱-核心筒结构的弹塑性地震响应研究

研究速度脉冲地震和结构质量偏心综合不利条件下新型重力柱-核心筒结构体系的弹塑性反应规律。选取速度脉冲和非速度脉冲地震加速度记录各10条,进行地震动双向输入,采用结构非线性分析软件CANNY进行有限元数值分析,研究脉冲型地震和结构质量偏心对新型体系弹塑性地震反应的影响。分析结果表明,速度脉冲型地震作用下各结构的层间位移角、层间剪力和层间扭转角显著高于非速度脉冲地震下的相应值。质量偏心对结构弹塑性抗震需求影响显著,层间位移角和层间扭转角都随着偏心率的增大而增大,而层间剪力则随偏心率的增大呈减小趋势。建议在重力柱-核心筒结构设计中应重视速度脉冲地震和结构偏心的耦合不利影响。

竹筋混凝土技术在建筑结构中的应用

竹条或竹竿作为混凝土结构单元的骨架,其强度比钢筋低,但竹材是低能耗的建筑材料,在热带和亚热带地区十分丰富,且是一种可再生的林业资源。因具有较高的强重比、抗拉强度以及易加工处理等物理力学性能,竹筋作为潜在的骨架材料替代钢筋已广泛应用于混凝土结构单元,如竹筋混凝土梁、柱、板和墙。

地基土沉降对复合地基工作性状的影响

采用数值分析方法,考虑桩-土-褥垫层的共同作用,对复合地基在地基土沉降前后的沉降、桩侧摩阻力和桩身轴向应力等工作性状进行了研究.结果表明:与常规条件下相比,在相同上部荷载作用下,地下水位下降使基础和桩顶的沉降增加,桩身轴向应力增大,桩-土应力比提高,上部荷载的增大会加剧这些现象.随着降水造成的地基土沉降增加,加固桩体中负摩阻力的影响逐渐增大,中性点位置下移,负摩阻力引起的下拉力增大,桩侧摩阻力发挥更加充分.

速度脉冲地震作用下竖向不规则结构位移延性需求分析

研究速度大脉冲地震作用下结构底层刚度、强度以及两者组合竖向不规则剪切型结构的抗震位移延性需求。选取8条近断层速度大脉冲地震记录,以集中质量剪切型多自由度模型结构为分析对象,通过非线性动力时程分析,研究速度脉冲地震效应和底层竖向不规则综合不利条件下,结构抗震位移延性需求及其沿楼层分布模式的变化规律。分析结果表明:速度脉冲地震作用下竖向不规则结构有更大的位移延性需求;底层强度不规则比底层强度和刚度组合不规则对结构最大层间位移延性需求的影响大,底层刚度不规则时位移延性需求表现出不同的规律;单独减小底层强度或同时减小底层强度和刚度均会增大结构底层位移延性需求而削弱其他楼层位移延性需求,而单独减小底层刚度会使所有楼层位移延性需求均有不同程度的减小。

弯曲型与剪切型多自由度体系抗震强度折减系数比较分析

研究弯曲型与剪切型多自由度体系的抗震强度折减系数的差异.采用4条中硬土类场地的地震动记录,以多质点系悬臂柱模拟弯曲型剪力墙结构,抗侧移串联弹簧系统模拟剪切型框架结构,通过非线性动力时程分析,研究楼层位移延性水平和基本振动周期对弯曲型结构抗震强度折减系数的影响,并比较与剪切型结构抗震强度折减系数的差异.分析结果表明:弯曲型结构的抗震强度折减系数比剪切型结构的抗震强度折减系数总体上约大40%;楼层数和位移延性水平是结构抗震强度折减系数的重要影响因素.

剪切型结构高模态效应对延性折减系数的影响

结构延性折减系数是结构抗震设计理论中的关键参数之一。本文通过调整等效单自由度体系位移延性折减系数,研究多自由度体系(MDOF)高模态效应对延性折减系数的影响。以剪切型集中质量MDOF体系模型为分析对象,通过地震非线性动力时程分析,研究了MDOF体系因高模态延性需求集中而影响延性折减系数的规律,通过多元非线性回归分析,拟合MDOF修正系数估算模型。分析结果表明:MODF体系由于高模态效应的影响,其抗震延性折减系数比其相应的等效单自由度体系的抗震延性折减系数小,系统位移延性系数和结构基本振动周期是影响MDOF修正系数的主要因素。

速度脉冲地震下偏心剪力墙结构的抗震需求

研究强速度脉冲地震作用下,刚度偏心、强度偏心和组合偏心剪力墙结构的弹性和弹塑性抗震需求。基于轴力-弯矩相互作用模型,选取8条速度脉冲地震记录,进行单层钢筋混凝土(RC)偏心剪力墙结构的动力时程分析,讨论结构的弹性位移和扭转角需求,弹塑性位移、扭转角和延性需求的变化规律,揭示不同偏心形式对结构抗震需求的影响机理。研究结果表明:偏心剪力墙结构在强速度脉冲工况下比在非速度脉冲工况下有更大的抗震需求;轴压比对结构弹塑性抗震需求有一定影响;刚度偏心是影响结构弹性抗震需求的主要因素,而强度偏心对结构弹塑性抗震需求的影响最为显著。建议对偏心剪力墙结构进行弹塑性分析时宜增加强度偏心作为基本参数,并考虑轴力影响和速度脉冲地震效应。

脉冲型地震下竖向不规则重力柱-核心筒结构的弹塑性地震响应

研究了速度脉冲型地震作用和结构竖向不规则双重不利条件对结构弹塑性地震反应的影响。设计了20层和30层的新型重力柱-核心筒典型结构,通过改变底层刚度得到一系列竖向不规则结构。分别选取10条速度脉冲和10条非速度脉冲地震记录,采用CANNY软件对竖向不规则重力柱-核心筒结构进行弹塑性动力时程分析,研究速度脉冲效应和竖向不规则对结构弹塑性地震响应的影响规律。结果表明,速度脉冲地震下结构层间剪力、层间位移和倾覆力矩均明显高于非速度脉冲地震下的对应值;竖向不规则对结构弹塑性抗震需求影响显著,层间位移角随着竖向不规则比率的减小而增大,层间剪力和倾覆力矩则呈略微减小的变化趋势。建议在新型重力柱-核心筒结构设计中应考虑速度脉冲地震和结构竖向不规则的耦合影响。

GFRP管约束竹筋细石混凝土组合杆力学性能试验

在当前绿色发展、“双碳”目标、科技创新的多元化发展中,工程建设行业要实现“双碳”目标,需寻找合适的钢制品替代产品。竹材作为重要工程结构用材应时而发,很有必要研发“以竹代钢”的创新技术和产品。依据实际工程需求,提出一种玻璃纤维复合材料(GFRP)管约束大截面竹筋细石混凝土组合(GBCC)构件,替代薄壁钢管用作围栏承载立杆。GBCC构件力学性能良好、制作工艺简单、产品绿色低碳。为研究GBCC的基本受力性能和不同材料的协同工作状态,进行了12根GBCC短杆轴压破坏试验、7根长杆轴压稳定试验和10根长杆抗弯试验,并研究了GBCC杆力学性能的影响规律。结果表明:GBCC短杆轴压胀裂压溃破坏,长杆轴压失稳,长杆抗弯脆性断裂破坏;GBCC材料构成、含竹率、细石混凝土密实性、试件受力方向、竹筋缺陷均影响GBCC杆的受力性能;含竹率20%左右的GBCC试件能够达到甚至超过薄壁空心钢管试件的承载力和变形能力;GBCC长杆具有很好的弹性变形能力,基于试验结果构建了GBCC长杆抗压失稳极限承载力公式。

胶–砂粒径比对橡胶砂小应变动力特性的影响

利用GDS-RCA共振柱系统,开展不同橡胶含量、粒径比和围压条件下橡胶砂(RSM)的动力特性试验,深入探究3种影响因素对橡胶砂动力特性的耦合影响规律和机理。首先,通过试验得到了4种橡胶含量和4种粒径比的橡胶砂在3种围压下的动剪模量和阻尼比曲线,然后探讨了粒径比对橡胶砂动剪模量曲线、最大动剪模量、参考剪应变和阻尼比曲线的影响规律,并分析了其与橡胶含量、围压等因素对橡胶砂动力特性的耦合影响规律及机理,最后通过与已有文献的对比,进一步验证了现象和结论。分析结果表明:粒径比对橡胶砂动力特性的影响较为显著,其改变时最大动剪模量的变化甚至达到3~4倍,并且粒径比与橡胶含量对橡胶砂的动力特性存在耦合影响效应,在低橡胶含量下粒径比的影响与高橡胶含量下明显不同,但围压与粒径比对橡胶砂的动力特性的影响无明显耦合效应。当将橡胶颗粒体积视为孔隙的一部分时,常规土最大动剪模量的Hardin经验公式可适用于橡胶砂。

速度脉冲地震和结构偏心耦合效应对结构影响系数的修正

研究结构偏心和速度脉冲强震双重耦合不利对钢筋混凝土框架体系结构影响系数的修正措施。通过理论推导建立该耦合不利效应对结构影响系数的修正方法,给出修正系数计算流程。以最不利的强度偏心框架为对象,分别选取10条速度脉冲型和非速度脉冲型地震加速度记录,开展非线性动力时程分析,量化速度脉冲地震效应、偏心率、结构延性和楼层数对修正系数的影响规律。基于数值分析结果,建立修正系数的拟合关系式。结果表明,速度脉冲地震工况下的修正系数明显大于非速度脉冲工况。修正系数随偏心率增大,先线性增大后非线性急剧增大。偏心较小时,延性对修正系数的影响较小;偏心较大时,修正系数随延性的增大而减小。楼层数对修正系数无明显影响。拟合的修正系数关系式可为抗震设计中综合考虑速度脉冲地震和结构偏心的不利影响提供参考。

稳定剂对钢筋连接用套筒灌浆料性能的影响

钢筋套筒灌浆连接技术是装配式建筑中的一项关键技术,钢筋连接用套筒灌浆料(以下称"灌浆料")则是其中的一种重要材料。灌浆料的流动度要求高,需要掺入稳定剂才能防止离析和泌水。研究一种稳定剂在灌浆料中的掺量对灌浆料性能的影响。结果表明,0.005%的稳定剂掺量,有助改善灌浆料的初始流动度,明显抑制灌浆料的离析和表面气泡,提高灌浆料各龄期的强度,尤其是显著提高1、3 d抗折强度和3、7 d抗压强度,但会增加30 min流动度损失率;大于或等于0.01%的稳定剂掺量,会显著降低灌浆料的流动度,使30 min流动度损失率为负值,强度基本保持不变或下降。

装配式双钢套管内置高强混凝土组合剪力墙及其试验验证

提出一种适用于高层建筑的新型装配式双钢套管内置高强混凝土(FDSHC)组合剪力墙,并通过试验验证其抗震性能。通过6个两层FDSHC组合剪力墙试件的压-弯-剪滞回试验和6个单层FDSHC组合剪力墙试件的拉-弯-剪滞回试验,分析试件的破坏特征和滞回性能,研究轴力、钢管混凝土截面含量比、偏心距、外钢管是否焊接对新型墙体抗震性能的影响。结果表明,FDSHC组合剪力墙试件的破坏形态为弯剪复合破坏,其在压(拉)-弯-剪复合受力作用下具有较高的承载能力,滞回曲线饱满,耗能能力和整体装配性能良好。轴压比越大(轴拉比越小),峰值强度越高;偏心距越大,耗能能力越弱;钢管混凝土截面含量比和外钢管是否焊接的影响不明显。相对于传统装配式混凝土剪力墙,FDSHC组合剪力墙具有“易装配、高承载、低成本”的优点和优越的抗震性能,有望在装配式高层建筑中推广应用。

竹胶板-薄壁钢管约束收尘石粉混凝土组合柱轴压性能

提出一种新型的竹胶板-薄壁钢管复合约束收尘石粉混凝土组合柱(BSDCC),对10根BSDCC试件进行轴压试验,考察试件的破坏特点和形态,调查收尘石粉混凝土的含量率和强度、试件长细比、截面组合与拉杆约束方式、拉杆间距比对试件承载能力和变形的影响规律。结果表明,BSDCC试件的受压破坏形态主要为试件中部约束拉杆之间竹胶板的层间开胶剥离和材料压折破坏、竹胶板与钢管的开胶剥离破坏。相同条件下,收尘石粉混凝土含量率对试件的极限承载力无明显影响,对变形有重要影响,改变试件的破坏模式;混凝土强度、截面组合与拉杆约束方式对约束作用的影响大;承载力随着长细比、拉杆间距比增大而降低。通过回归分析建立了BSDCC的极限承载力计算模型。

轴力-弯矩相互作用恢复力模型开发与评估

开发和评估考虑轴力和双向弯矩相互作用的恢复力模型。首先,基于金属塑性原理,采用C++语言开发轴力-弯矩相互作用恢复力模型(简称N-M模型),并介绍其基本原理。然后,结合一有实测震害记录的框架模型和纤维模型,综合评估N-M模型在预测建筑结构非线性动力时程反应、振型、结构整体极值响应、低周反复荷载作用下响应中的有效性。结果表明,N-M模型预测的结果和实测震害记录吻合良好,具有较高精度,可为结构非线性分析提供合理高效的计算途径。

装配式内置双钢套管混凝土组合剪力墙的抗震性能试验研究

提出一种可适用于高层建筑的装配式内置双钢套管混凝土组合剪力墙,通过6个剪跨比为2.86的两层组合剪力墙试件的拟静力抗震试验,考察试件的装配整体性,研究组合墙体的破坏机理和抗震性能。结果表明:试件的破坏形态整体为弯剪复合破坏,特征表现为约束边缘构件的竖向钢筋和外钢管受拉屈服、混凝土压溃、外钢管有压鼓曲,剪切斜裂缝明显;连接坐浆层和预制墙体均有裂缝发展和分布,两者之间无相对错动;试件滞回曲线有捏拢现象,峰值荷载后骨架曲线有平缓承载力下降段,塑性变形和延性能力良好,表现出良好的装配整体性;螺栓径向固结内、外钢管可实现钢套管间的约束和连接;平面外荷载偏心对滞回性能有重要影响,较大偏压矩试件仍有较好的变形和延性能力,内置钢管混凝土芯柱发挥了可靠连接作用,可提高装配墙体的面外压弯能力;钢管混凝土截面含量比小的试件有较大的位移延性,预制组合墙的参数组合还需优化。

橡胶砂弹性动力学参数的弯曲-伸缩元试验研究

橡胶砂作为一种廉价环保的土工材料,应用前景十分广阔,关于其力学特性的研究具有重要意义。采用弯曲–伸缩元法对橡胶砂进行了剪切波和压缩波联合测试,分别采用离散频率扫描法和初达波法确定了剪切波和压缩波的传播时间,进而得到其弹性动力学参数:初始剪切模量、侧限模量和泊松比,分析了橡胶含量和围压对橡胶砂弹性动力学参数的影响。结果表明:在同样围压下,随着橡胶含量的增加,橡胶砂初始剪切模量和侧限模量逐渐减小,初始泊松比逐渐增大;在同样橡胶含量下,随着围压的增大,橡胶砂初始剪切模量和侧限模量逐渐增大,初始泊松比逐渐减小。最后,在此基础上进行了两种因素耦合效应的分析以及相关力学机制的探讨。

钢筋-超高性能混凝土界面黏结性能试验

为研究轻薄UHPC构件内钢筋-UHPC界面间的黏结性能,以钢筋直径、黏结长度和保护层厚度为变量设计了多组配筋UHPC拉拔试验,并探讨各设计变量对钢筋-UHPC界面黏结性能的影响.基于试验结果,分析各设计参数对配筋UHPC试件破坏形式、黏结应力-滑移曲线、黏结锚固强度及其对应滑移量等因素的影响.研究表明:钢筋直径、黏结长度和保护层厚度的变化对配筋UHPC界面黏结性能影响较大;极限黏结强度及滑移量随黏结长度的减小而增加,随钢筋直径增加而先增加后降低;随保护层厚度变薄,极限黏结强度降低而滑移量增加.钢筋直径为12 mm和16 mm时,配筋保护层厚度和黏结锚固长度分别不宜小于1.5倍和4倍直径;直径为8 mm的钢筋黏结锚固长度不宜小于3.5倍直径.基于数理统计法归纳的配筋UHPC界面极限黏结强度及临界锚固长度计算式与试验结果误差较小.