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。

锈蚀钢筋混凝土框架地震损伤性能研究

为研究地震作用下锈蚀钢筋混凝土框架的损伤发展特点及抗震性能退化规律,进行锈蚀钢筋混凝土框架的拟静力加载试验。共设计制作5榀单层单跨钢筋混凝土框架,采用全浸泡通电加速锈蚀法对其中4榀框架的纵筋进行加速锈蚀。研究钢筋锈蚀对钢筋混凝土框架地震破坏模式、残余变形、裂缝发展、强度退化、刚度退化以及耗能能力等的影响。研究结果表明:纵筋锈蚀对钢筋混凝土框架的地震损伤发展影响显著。与未锈蚀框架相比,锈蚀框架在拟静力荷载作用下的损伤更集中,发展更快;钢筋混凝土框架的承载能力、变形能力以及耗能能力随着锈蚀率的增大而降低。且与承载能力相比,钢筋混凝土框架的变形能力及耗能能力受锈蚀率影响更显著;随着钢筋锈蚀率的增大,锈蚀框架在较小的位移幅值即出现明显的强度退化。

改善砌体填充墙抗震性能的研究进展

近年来发生的多次地震中,框架结构中的填充墙遭受了较为严重的破坏,填充墙的抗震性能得到了广泛关注。填充墙对主体结构的抗震性能有较大影响,其破坏会造成人员伤亡与财产损失。本文分析了框架结构中砌体填充墙的受力机理和破坏模式,以及对框架结构抗震性能的影响。归纳了目前砌体填充墙的两种设计思路。介绍了国内外提高砌体填充墙抗震性能的6种主要方法,分析了各种方法的优缺点。

吊顶系统抗震研究进展

在近些年的建筑物震害中,吊顶是破坏比较突出的一类非结构构件。首先,介绍了我国公共建筑中常见的矿棉板吊顶的基本构成,总结了矿棉板吊顶常见的破坏模式,并分析其破坏原因。其次,从试验研究、数值模拟和易损性3方面系统分析和总结了国内外关于吊顶的抗震研究进展。在试验研究方面,总结了静力试验和振动台试验两类试验的研究进展,并简要总结了振动台试验常用的加载制度。在数值模拟和易损性分析方面,从吊顶部件和吊顶整体两方面系统总结了吊顶的研究现状,指出了现有研究中存在的主要不足。最后,提出了未来在吊顶抗震研究领域可进一步开展的工作。

带组合型阻尼器的可更换连梁

提出了一种新型可更换连梁,在连梁中部设置O型钢板-黏弹性组合型阻尼器.进行了黏弹性阻尼器、O型钢板阻尼器以及组合型阻尼器的低周反复加载试验,结果表明组合型阻尼器具有很强的耗能能力和变形能力.提出了带组合型阻尼器的可更换连梁的结构设计方法,并对带该可更换连梁与带传统钢筋混凝土连梁的一个超高层结构在风荷载和地震作用下的反应进行了对比分析.分析结果表明,在风荷载和小震作用下,黏弹性阻尼器开始耗能,O型钢板阻尼器处于弹性状态;在大震作用下,O型钢板阻尼器屈服,与黏弹性阻尼器共同耗能.组合型阻尼器在风振和不同水准地震作用下均能发挥消能减震作用.带新型可更换连梁的结构具有比传统结构更好的抗风和抗震性能.

竖向收进钢筋混凝土框架-剪力墙结构抗震性能研究

框架-剪力墙结构在高层建筑中有较广泛的应用。为满足各种使用和外观要求,实际工程中经常会出现竖向收进的结构。本文采用数值模拟的方法对竖向收进的钢筋混凝土框架-剪力墙结构的抗震性能进行了研究。根据现行规范的要求设计了1个20层无收进的竖向规则框架-剪力墙结构(基准结构)和15个竖向收进框架-剪力墙结构。15个竖向收进结构按水平收进尺寸比例、竖向收进高度、收进方式分为3组。利用通用结构分析软件PERFORM-3D建立了这些结构的非线性数值计算模型,对结构进行了三个水准7组地震波输入下的动力时程分析。分析了竖向收进造成结构层间位移角突变以及结构构件的损伤情况,研究了水平收进比例、竖向收进高度、收进方式对竖向收进结构抗震性能的影响规律。

氯盐侵蚀钢筋混凝土梁抗震性能研究

为了解氯盐侵蚀钢筋混凝土梁的抗震性能,采用经验证的氯盐侵蚀损伤钢筋混凝土梁精细化建模方法,建立了120个氯盐侵蚀钢筋混凝土梁的精细有限元模型。分析了钢筋锈蚀率、剪跨比、纵筋配筋特征值、配箍率、混凝土强度等级5个参数对氯盐侵蚀钢筋混凝土梁构件抗震性能的影响。结果表明:锈蚀率是影响氯盐侵蚀钢筋混凝土梁破坏模式的重要参数;纵筋配筋特征值和剪跨比对氯盐侵蚀钢筋混凝土梁的变形性能有较明显影响。研究成果可为氯盐侵蚀钢筋混凝土结构全寿命设计与抗震性能评估提供参考。

吊顶龙骨节点和拼接点荷载-位移恢复力模型

开展了吊顶主龙骨拼接点、主次龙骨节点和边节点的低周往复加载试验,总结了龙骨节点和拼接点的破坏模式,分析了龙骨节点和拼接点的承载力与变形性能,采用有限元软件OpenSEES中的Pinching4模型建立了龙骨节点和拼接点的荷载‒位移恢复力模型。该恢复力模型与试验得到的荷载‒位移滞回曲线比较一致,且随着循环加载圈数的增加,两者的累积耗能变化规律也比较一致。在此基础上,进一步建立了各类龙骨节点和拼接点的通用恢复力模型,并给出龙骨节点和拼接点通用恢复力模型参数的建议值。

基于构件功能组装的建筑抗震韧性评价方法

为了量化单体建筑的抗震韧性,提出了一种基于构件组装的通用型功能损失量化方法和对应的建筑抗震韧性评价方法。为建筑构件定义一种基于概率的功能损失,以考虑构件功能损失在地震作用下的不确定性。使用树状层级结构组装构件的功能以获取建筑的功能损失。使用基于修复方案的建筑震后功能恢复模型获取建筑功能时变函数曲线。基于蒙特卡洛法给出单体建筑抗震韧性量化的计算方法。最后,应用该方法对一幢10层钢筋混凝土框架结构公寓建筑的抗震韧性进行了评价,并对比分析了不同韧性提升方法对该建筑抗震韧性的影响。算例分析结果表明,该方法能较合理地评价建筑的抗震韧性,案例建筑在设防烈度地震作用下的韧性较好,填充墙等非结构构件对建筑抗震韧性有较大影响;不同韧性提升方案中,提高建筑构件抗震性能和优化建筑震后修复策略的效果较为显著。

高层钢管混凝土框架-型钢混凝土核心筒混合结构基于性能的层间位移角限值研究

在基于性能的抗震设计中,为了控制建筑结构不同程度的损伤,保证结构具有一定的可恢复性能,需要对建筑结构在不同性能等级下的层间位移角进行限制。利用PERFORM-3D软件对四个不同高宽比的高层钢管混凝土框架-型钢混凝土核心筒混合结构进行增量动力分析,得到了不同强度地震下连梁、墙肢、框架梁及框架柱损伤的大小和分布。根据各类构件在地震作用下的损伤分布,建议了高层钢管混凝土框架-型钢混凝土核心筒混合结构的性能等级划分方法。基于结构的易损性分析结果,得到了高层钢管混凝土框架-型钢混凝土核心筒混合结构在不同性能等级下的层间位移角限值,并研究了高宽比对不同性能等级下层间位移角限值的影响,为高层混合结构基于性能的抗震设计提供参考。

汽车内饰热塑性聚烯烃弹性体（TPO）搪塑表皮性能及工艺研究

为解决汽车内饰搪塑PVC表皮在抗老化、耐低温、环保等方面的缺陷,介绍了一种新型的搪塑TPO表皮,通过对比分析搪塑TPO表皮和搪塑PVC表皮的性能及其成型工艺特点,搪塑TPO表皮具有密度小、低气味、低VOC、耐低温、耐老化等优异的特性,也需要更长的凝胶和塑化时间。在轻量化和绿色环保的趋势下,搪塑TPO表皮将在汽车内饰制造领域得到更加广泛的应用。

Recent progress of seismic research on tall buildings in China Mainland

As a result of rapid economic growth and urbanization in the past two decades,many tall buildings have been constructed in China Mainland,offering researchers and practitioners an excellent opportunity for research and practice in the field of structural engineering. This paper reviews progress by researchers throughout China Mainland on the seismic research of tall buildings,focusing on three major topics that impact the seismic performance of tall buildings. These are:(1) new types of steel-concrete composite structural members such as steel-concrete composite shear walls and columns,(2) earthquake resilient shear wall structures such as shear walls with replaceable structural components,self-centering shear walls and rocking walls,and(3) performance-based seismic design,including seismic performance index,performance level and design method. The paper concludes by presenting future research needs and directions in this field.

单层吊顶地震反应分析的有限元计算模型

吊顶主要由龙骨构件、吊杆以及面板等构件组成,容易在地震中发生严重破坏,但准确反映其地震响应的有限元模型非常有限。为了便于研究吊顶的抗震性能,文中提出了一种可用于计算吊顶地震反应的三维有限元计算模型。该模型能够考虑龙骨连接点的非线性行为、面板与龙骨之间的相互作用以及吊顶边界处的摩擦和碰撞行为。在OpenSees软件中建立了某足尺振动台试验吊顶的有限元模型,并对其进行了非线性时程分析。通过将模拟得到的加速度、位移和龙骨轴力与振动台试验结果进行对比,验证了所提出的有限元计算模型的正确性。文中所提出的有限元模型为吊顶的抗震性能研究提供了有效的分析工具。

边界自由型吊顶系统抗震性能有限元分析

吊顶系统在历次地震中受损严重,但目前有关吊顶有限元计算模型的研究相对匮乏。为此,建立了能考虑龙骨连接点的非线性行为、面板与龙骨之间以及吊顶边界处存在的非线性行为的三维有限元计算模型。为了便于快速建立具有不同尺寸的吊顶模型,提出自动化建模方法。对该吊顶模型进行非线性时程分析,并将有限元模拟得到的位移、加速度和龙骨轴力与振动台试验结果进行对比。模拟结果与试验结果吻合良好,验证了该模型的正确性。进一步研究了吊杆直径、吊杆长度、龙骨端部与边龙骨之间间隙的宽度以及长宽比对吊顶地震响应的影响。分析结果表明:增大吊杆的直径和减小吊杆的长度均有利于降低吊顶的地震响应;龙骨端部与边龙骨之间间隙的宽度对吊顶的地震响应影响显著,减小龙骨端部与边龙骨之间间隙的宽度可提高吊顶的抗震性能;在吊顶的面积相同的情况下,吊顶的长宽比对吊顶地震响应的影响并不显著。

带可更换部件的联肢剪力墙抗震性能研究

钢筋混凝土联肢剪力墙结构在地震作用下,钢筋混凝土连梁和剪力墙的墙脚常遭到严重破坏,修复困难。为此,提出了一种带有可更换连梁和可更换墙脚部件的可恢复功能联肢剪力墙,介绍了带可更换部件的联肢剪力墙的设计方法。为了研究带可更换部件的联肢剪力墙的抗震性能和破坏模式,以一片10层联肢剪力墙为例,对带有可更换部件的联肢剪力墙和传统联肢剪力墙进行了地震反应时程对比分析。计算结果表明,在地震作用下,可更换连梁和可更换墙脚部件先后屈服,破坏集中在可更换部件上,带可更换部件的联肢剪力墙的抗震性能显著提高。

基于模糊理论的建筑震后功能损失评价方法

为量化单位建筑的震后功能损失,基于模糊理论,以建筑震后的构件和楼层功能损失为量化指标,提出一种建筑震后功能损失评价方法。建筑构件的震后功能损失采用模糊映射和模糊数运算进行量化计算。楼层的功能损失量化中,使用模糊运算和层级树状结构统筹楼层各构件的功能损失。建筑各楼层功能之间的相关性采用模糊算子实现。并以一栋10层的钢筋混凝土框架结构房屋为例说明该方法的应用,并对比分析了是否考虑楼层间功能相关性对建筑震后功能损失评价结果的影响。算例分析结果表明:楼层功能损失同时受加速度敏感型构件和位移敏感性构件的影响;楼层间的功能相关性对建筑震后功能损失评价结果有较大影响;相比于不考虑楼层间的功能相关性,考虑楼层间功能相关性时建筑震后功能损失明显增大,并且这种差异随着楼层位置的升高而增大。

环形Q235钢板阻尼器力学性能试验研究

为提高金属阻尼器的变形性能和抗疲劳性能,提出一种环形Q235钢板阻尼器。设计并制作了5个环形Q235钢板阻尼器试件,通过低周往复加载试验,对其破坏机理、滞回规律和抗疲劳特性等力学性能进行了研究。结果表明：环形Q235钢板阻尼器能够实现多截面屈服,承载力退化小,具有大变形能力、稳定饱满的滞回环和优良的抗疲劳性能。以试验研究为基础,提出了环形Q235钢板阻尼器主要力学性能指标的计算式和恢复力模型,二者相结合能够实现通过阻尼器的基本材料性能和几何尺寸预测阻尼器的骨架曲线和滞回曲线,预测结果与试验结果吻合较好。

套筒灌浆缺陷对预制混凝土柱抗震性能影响的试验研究

针对目前广泛应用的套筒灌浆连接预制混凝土柱,为了研究套筒灌浆缺陷对其抗震性能的影响,设计了7根预制混凝土柱与1根现浇混凝土柱,在预制混凝土柱一侧套筒内预设了“浆体回落”与“完全不灌浆”两类灌浆缺陷,并开展低周往复荷载试验,分析其破坏形态及滞回特性、承载力、耗能能力等抗震性能。结果表明,混凝土柱发生柱底截面破坏与套筒顶截面破坏两种受弯破坏模式。无缺陷预制混凝土柱与现浇混凝土柱的破坏模式相同,承载力相近。与无缺陷预制混凝土柱相比,带缺陷预制混凝土柱的正向峰值荷载降低了6%~44%、位移延性系数降低了1%~43%、累积总耗能值降低了37%~63%。当缺陷高度超过全灌浆套筒一侧钢筋锚固长度的33%时,灌浆缺陷将对预制混凝土柱的滞回特性、承载力、延性与耗能能力等均产生明显不利影响。