马尔康6.0级震群地震藏族民居震害调查与分析

为掌握马尔康6.0级震群地震中藏族民居的震害情况,对地震灾区进行广泛的调查,总结藏族民居的建筑特点与结构特点,分析石木结构、木结构和生土结构的主要震害特征和破坏原因,并对不同结构类型的建筑震害数量和地质灾害隐患点数量进行统计和分析。研究结果表明:此次地震中,石木结构震害较严重,主要破坏特征为整体倒塌、局部倒塌、墙体破坏、梁柱破坏和屋盖破坏。木结构震害较轻,主要破坏特征为围护墙倒塌、开裂以及屋面溜瓦。由于距离震中较远,生土结构的震害最轻,主要破坏特征为墙体开裂。石木结构和木结构倒塌破坏占比分别为0.9%和0.0%,严重损坏占比分别为19.0%和17.2%。木结构多为非结构构件损坏,抗震能力强于石木结构。同时,地震诱发山体落石、山体滑坡,导致建筑被掩埋、道路中断、水利和通讯设施受损,地质灾害隐患点数量为663处。针对不同藏族民居的震害特征和破坏统计,建议在保留藏族民居建筑特色的前提下,发展受力机理清晰的结构体系,加强藏族民居的抗震措施,并重视该地区的震群型地震效应。根据次生灾害的破坏情况和统计,建议灾后重建中,藏族民居应合理选址,加强地质灾害的监测和预警,并完善防治次生灾害设施。

钢支撑-钢筋混凝土掉层框架结构抗震性能试验研究

为改善坡地钢筋混凝土(RC)掉层框架结构抗侧刚度分布的不均匀性,设计了一栋在上接地层设置钢支撑的RC掉层框架结构,按1/4比例提取其顺坡向中榀框架下部5层子结构为试验对象,开展钢支撑-RC掉层框架拟静力试验,观测试件的破坏过程,并对比RC掉层框架试验所得试件的破坏形态,分析试件滞回性能、延性和刚度退化等抗震性能指标。结果表明:试件的最终破坏是以第4层柱底混凝土压溃,梁端混凝土剥落、底部钢筋断裂,顶层柱顶混凝土剥落为标志。与RC掉层框架试验结果相比,钢支撑-RC掉层框架试件上接地柱的破坏明显减轻,柱端破坏分布也更为均匀,避免了掉层框架结构“半层破坏模式”的出现,改善了结构的耗能和抗地震倒塌能力。但试件上接地层相邻上一层的变形和破坏程度较大,应对该楼层的柱端进行适当的抗震加强;设置钢支撑后,试件的滞回曲线较为饱满,并具有良好的延性(正、负向加载的位移延性系数分别可达5.13、5.69),正负向加载的刚度退化曲线也趋于对称。

新型模块化钢结构插入式连接节点受力性能研究

为推广钢结构集成模块在高层建筑及抗震设防区域的应用,提出了一种具有附加耗能的新型全装配模块化钢结构插入式连接节点,节点采用T型连接件代替传统焊接连接实现模块单元全装配,连接件与摩擦板进行相对滑移提供附加耗能。根据节点受力及变形机理,推导其初始转动刚度理论公式。建立半装配与全装配模块化钢结构插入式连接节点的精细化数值模型,对比分析两种节点的滞回曲线、耗能能力及应力应变分布规律。结果表明,全装配插入式节点具有饱满的类平行四边形滞回曲线,其初始转动刚度理论计算值与数值结果吻合良好,有效验证了节点刚度公式的准确性。与半装配插入式节点相比,全装配插入式节点最大承载力降低约26.59%,整体能量耗散系数最大增加约70.06%,可通过T型连接件将塑性损伤转移至预设区域,保护主要构件并实现损伤可控,显著提高节点的抗震性能。

焊接多腔双钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能分析

大多数双钢板-混凝土组合剪力墙采用螺栓连接或焊接肋的方式使钢板和混凝土协同工作。然而,这种连接方式可能导致整体性和塑性变形效率较低,且制作复杂,焊接多腔双钢板-混凝土组合剪力墙能够有效地避免这些问题。为了深入研究焊接多腔双钢板-混凝土组合剪力墙的抗震性能,基于约束混凝土真三轴塑性-损伤本构模型和钢材弹塑性混合强化-韧性损伤本构模型,建立了组合剪力墙的精细化三维实体-壳模型,将模拟所得的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、弹性刚度、承载力、累积耗能、等效阻尼粘滞系数和延性系数与已有拟静力试验结果相比较,发现两者吻合较好。分析结果表明:轴压比对组合剪力墙模型算例刚度和承载力的影响较小,而随剪跨比增大,组合剪力墙模型算例的刚度和承载力呈线性降低;轴压比对组合剪力墙模型算例总塑性耗能的影响较小,而剪跨比的影响较大,剪力墙总塑性耗能随剪跨比增大而降低;轴压比和剪跨比都不会改变算例各部件的耗能分配机制,即组合剪力墙模型算例以外钢板和内隔板耗能为主。

中空夹层钢管钢渣混凝土T形节点抗震性能研究

将钢渣混凝土灌入中空夹层钢管混凝土结构,充分利用钢渣混凝土的微膨胀性和中空夹层内外钢管对混凝土的约束作用,有效解决了钢渣混凝土工程应用中的安定性问题。以混凝土类型、空心率、支主管直径比和轴压比为参数变量,共进行了5个中空夹层钢管混凝土T形节点试件(1个普通混凝土试件、4个钢渣混凝土试件)拟静力试验研究。试验结果表明:与灌注普通混凝土相比,灌注钢渣混凝土对试件节点承载力影响不大,但位移延性和耗能能力明显增加,提高幅度分别达69.46%和48.20%;当空心率从0.3增大到0.5时,试件位移延性系数提高9.69%;当支主管直径比从0.40增大到0.68时,位移延性系数提高82.44%;当轴压比从0.1增大到0.2时,试件位移延性系数降低17.98%。建立有限元模型对试件的滞回性能进行了模拟,模拟结果与试验结果基本符合,验证了所建有限元模型的有效性。进而开展了节点承载力影响参数分析,得到最佳空心率为70%左右。钢渣在钢管混凝土结构中应用,可大幅提高其抗震性能。

水平双轴加载下带翼缘RC 剪力墙抗震性能试验研究

为了揭示双轴耦合效应对不同截面形式带翼缘RC剪力墙多维抗震性能的影响,对3个T形截面和2个L形截面RC剪力墙分别沿其主轴方向进行了低周往复加载试验,对比分析了水平单、双轴加载下带翼缘RC剪力墙的破坏特征、滞回特性、承载力、延性、极限位移角、耗能能力与钢筋应变。研究表明:T形墙和L形墙的破坏均呈现出明显的非对称性,即破坏集中于墙肢自由端,双轴加载加重了带翼缘RC剪力墙的开裂和损伤程度,且易引起剪力墙局部损伤集中;与单轴加载相比,双轴加载不仅削弱了带翼缘RC剪力墙各受力方向的承载力与变形能力、增大了腹板塑性铰区弯曲变形在总变形中的占比、加速了耗能进程、降低了单个方向的耗能能力,并且增大了腹板与翼缘竖向钢筋的应变以及翼缘的剪力滞后效应;双轴耦合效应对L形墙损伤的影响较T形墙更为显著,并导致双轴加载下L形墙各抗震性能指标的衰减程度大于T形墙。考虑双轴受力后,中国抗震规范关于RC剪力墙层间位移角的限值仍较为安全,但安全冗余度降低。

支架固定馆藏人物俑文物振动台试验研究

为研究博物馆最常用的支架固定措施固定馆藏人物俑文物的抗震有效性,开展了两类典型体型易损、材质易损人物俑文物复制品‐支架固定措施抗震系统足尺振动台试验研究。获得了人物俑在不同工况下的地震响应及人物俑与支架间的相互作用,探讨人物俑关键体型参数、金属支架卡固位置、支架尺寸、固定措施与人物俑间安装缝隙对该类文物运动状态的影响,评估了支架固定措施的抗震有效性并提出了合理建议,为兼顾安全性及最小干预原则的支架固定人物俑文物的优化设计提供必要依据。研究结果表明:浮放人物俑均发生倾覆,具有极大震损风险;采用支架固定后可有效降低人物俑的摇摆响应,随着人物俑复制品的质心高度与底座宽度比值增加以及其质量增大,较小尺寸支架发生明显塑性变形甚至根部断裂,导致人物俑倾覆并损坏;随着支架尺寸的增加,其对文物固定效果的提高作用有限,基于文物保护最小干预原则,综合考虑文物的抗震安全及艺术展示效果,优化支架尺寸;支架固定人物俑肩部时,人物俑摇摆响应得到一定控制,但随着支架固定位置的提高,人物俑滑移响应愈加明显;当支架与人物俑相互作用时,人物俑表面出现明显损伤,在两者缝隙填充硅胶垫,人物俑的摇摆响应和滑移响应分别降低近40%和50%,支架根部应变下降近40%,人物俑与支架接触处应变下降近60%,有效提高了支架固定措施的抗震有效性。

考虑非结构构件的木结构古建筑抗震性能研究综述

木结构古建筑是我国文物建筑的主体,它以木材为主要承重构件,具有深厚的历史文化价值。本文根据已有研究,从结构试验、数值模拟、抗震性能评估方法 3个方面,总结了含有隔墙、隔扇、雀替等非结构构件的古木建筑抗震性能研究现状。研究表明,非结构构件可以限制榫卯节点拔榫,改善节点受力,不同程度提高结构的强度、刚度和耗能能力,降低了结构在地震作用下坍塌的概率。最后结合我国木结构古建筑的研究现状以及与其他国家的研究差异,给出了未来木结构古建筑抗震性能的可能研究方向。

附加消能子结构在抗震加固工程中的应用

介绍了消能子结构的研究现状,文中以某小学教学楼抗震加固工程为例,阐述了采用附加消能子结构配合屈曲约束支撑进行抗震加固的设计过程,采用阵型分解反应谱法和时程分析法分析并对比了加固前后结构的抗震性能变化,基于现有研究成果,进行了消能子结构的加固设计和罕遇地震作用下的承载力复核。结果表明:采用附加消能子结构对结构进行抗震加固,在提高建筑抗震性能的同时,可以不影响建筑内部功能。加固后,结构整体刚度增加,自振周期变短,层间剪力增大,整体变形变小,结构的整体受力状态和变形模式得到改善,房屋整体抗震性能提升。罕遇地震作用下,结构整体塑性程度较低,损伤屈服机制更加合理,可以实现“大震不倒”的设防目标。消能子结构为连接消能器和主体结构的关键构件,应重点进行设计,采用柱的N-M曲线进行承载力复核比较便捷。文中设计思路可为类似工程提供借鉴和参考。

铰接方钢管组合异形柱框架抗震性能研究

为解决村镇住宅体系存在的装配式程度及标准化程度较低、现场焊接工作繁多、室内建筑面积浪费等问题,提出了一种铰接方钢管组合异形柱框架体系。该体系中异形柱采用3根空钢管通过钢板与加劲肋组合而成的L形柱,梁柱节点为腹板螺栓连接的铰接节点。通过拟静力试验对该体系的抗震性能进行研究。研究结果表明:相比于铰接钢管混凝土组合异形柱,铰接空钢管组合异形柱框架体系先于梁端出现转角,最后破坏模式为柱脚破坏,具有更优良的抗震耗能和更缓慢的强度与刚度退化,并通过对比刚接节点和铰接节点的骨架曲线,发现节点刚接程度对结构整体的抗侧刚度影响较大。

新型带可更换耗能装置预制混凝土梁-柱节点抗震性能分析

该文提出了一种新型的带可更换耗能装置的预制混凝土梁柱节点。该装置主要由上下削弱钢板和开孔削弱H型钢板组成。设计了一个带有可更换耗能装置的试件和一个现浇整体试件,对其开展了梁端循环往复试验研究,探究了该节点的滞回响应、梁纵筋应变、极限承载能力、耗能能力、残余转角和震后可恢复性。试验结果表明,带可更换耗能装置的试件能够将塑性区域从梁柱的核心部分转移到耗能装置上,实现耗能装置耗能;在耗能装置屈服破坏时,梁柱仍为弹性状态;相比于现浇试件其耗能能力高出20%,该装置具有良好的耗能能力和震后可恢复性。

增层框架-摇摆墙体系抗震性能研究

目的基于既有建筑的结构无法满足使用需求现状,通过质量调节及变形模式控制实现结构自振周期延长与损伤可控。方法提出增层框架-摇摆墙体系,对该结构进行理论分析,研究增层对整体结构地震效应的影响机理;利用SAP2000平台建立五个有限元模型,基于规范反应谱开展参数敏感性、静力弹塑性和动力弹塑性分析;并在此基础上,提出摇摆墙简化力学模型。结果增层的质量及高度对整体结构地震作用影响显著;与原框架相比,增层后结构基本自振周期最大延长31.7%,最大弹塑性极限位移响应降低11.5%,最大位移角响应降低20.2%,结构变形不均匀性降低22.0%;与框架-摇摆墙相比,增层后摇摆墙弯矩在弹塑性极限状态下降低33.9%。结论合理设置增层框架-摇摆墙可以小幅降低结构整体地震作用,减小结构地震响应,对结构变形模式可实现有效控制;所建立的摇摆墙简化力学模型可合理反应地震作用下墙体弯矩分布,并使设计偏于安全。

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。

装配式钢筋混凝土梁柱螺栓连接节点抗震性能试验

提出了一种干式装配式梁柱节点,该节点由核心区梁端外包钢套筒与柱预留孔洞实现螺栓连接。为了验证节点构造的合理性,揭示其受力工作机理,设计并制作3组节点试件,以轴压比和螺栓等级作为试验变量,进行了3个工况的低周往复拟静力破坏性试验。研究节点破坏形式及抗震性能,得到试件的滞回曲线和骨架曲线,分析节点的荷载特征值、延性、耗能和刚度退化。试验结果表明:3个试件的破坏均发生在梁端,节点核心区均没有破坏,满足“强节点弱构件”设计要求;试件滞回曲线饱满,延性系数均大于3.6,黏滞阻尼系数均大于1.5,具有良好的抗震性能;降低螺栓等级能提高节点刚度,但对节点承载力影响有限;增大轴压比时,刚度显著提高,但延性和耗能能力有所降低。在试验结果的基础上,采用ABAQUS对节点进行参数化分析,得出不同参数变化对节点力学性能影响,使试验更有对比性、分析更全面、结论更准确。

地震作用下网架结构失效模式的判定方法

利用增量动力分析方法,采用多段梁单元对无缺陷网架、考虑节点几何缺陷网架、杆件几何缺陷网架以及综合考虑节点和杆件几何缺陷的网架整体结构在地震作用下的响应进行了研究。对比表明:综合考虑节点和杆件几何缺陷会加速网架结构的失效进程,施加几何缺陷没有改变网架在同一地震激励下的失效模式。从结构响应的角度,根据网架结构特征点加速度位移曲线、位移时程曲线以及网架塑性杆件比例,提出了地震作用下判别网架结构失效模式的具体标准:若网架跨中位移时程曲线发生明显跳跃,网架塑性杆件占比较小且小于一定限值,可判定网架发生动力稳定失效。若网架跨中位移时程曲线无明显跳跃但逐渐发散,且网架塑性杆件占比较高并大于一定限值,可判定网架发生强度型失效。

提升RC框架结构抗震韧性的冗余柱性能分析

本文提出了一种通过设置可更换冗余柱以增强钢筋混凝土框架结构抗震韧性的方法。通过冗余柱纵筋在钢筋机械套筒里的锚固长度以控制冗余柱与框架连接节点处的钢筋失效,节点的刚性连接转变为铰链连接。以钢筋直径和锚固长度为变量,对钢筋机械连接套筒试件进行了13组拉伸试验和6组高应力拉压试验,每组包含3个试件,一个试件包含两段钢筋和一个机械套筒。试验结果表明,适当设计机械连接套筒锚固长度,可实现可控成铰性能。将实测数据应用于冗余柱的截面和构件仿真分析中,证明可通过改变钢筋于套筒锚固长度控制当冗余柱极限变形达到设计值时柱端自动成铰,使冗余柱损坏后仍为关键结构柱提供竖向承载能力,同时保护关键柱在遭遇强震时不易发生严重破坏。

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。

装配式冷弯厚壁型钢半刚性梁-柱节点抗震性能试验研究

冷弯型钢在装配式结构中应用具有天然的优势,为了扩展冷弯厚壁型钢结构的使用范围,克服冷弯厚壁钢的缺点,设计6个新型分层装配式“十字型”梁-柱节点,进行循环加载试验,对梁-柱节点的破坏模式、初始刚度、骨架曲线、等效黏滞阻尼系数、能量耗散系数、割线刚度、滞回曲线和关键部位应变分布进行研究,主要得到以下结论:通过螺栓和节点板的滑移,半刚性节点具有一定的耗能能力。增设高强螺栓可以提高梁柱节点的承载力,初始刚度和耗能能力也得到提高,避免梁端与连接板孔壁承压。增加可更换节点翼缘板,对梁-柱节点的破坏模式没有明显影响,承载能力、耗能能力、初始刚度分别得到较大提高。

装配式混凝土剪力墙-梁钢套筒节点性能试验研究

为研究螺栓连接的装配式剪力墙-梁节点的抗震性能,提出了一种在剪力墙内预埋高强螺杆,然后通过钢端板与混凝土梁连接的节点,设计了3组缩尺装配式试件与1组缩尺现浇试件,并对其进行了拟静力试验,研究分析了节点的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、耗能能力等。结果表明:3组装配式试件的滞回曲线呈“弓形”,且装配式试件的峰值承载力比现浇试件提升了8.42%~21.05%,位移延性系数在4.28~4.66之间,等效黏滞阻尼系数均在0.18~0.24之间,证明了该装配式节点具有良好的抗震能力和变形能力。

自复位支撑钢框架抗震性能评估与损伤演化分析

为研究自复位耗能(SCED)支撑失效前后支撑钢框架结构的抗震韧性及损伤演化规律,设计了一单榀三层自复位支撑钢框架(SCBSF)并对其进行精细化有限元模拟,探究了支撑第二刚度和摩擦力在考虑支撑失效时对结构宏观响应和关键构件损伤状态的影响规律。结果表明,在地震作用下,SCED支撑作为SCBSF第一道抗震防线,激活工作后为结构提供了稳定的耗能与卓越的复位能力,相比屈曲约束支撑(BRB)框架残余变形角最大减小了84.9%,显著降低结构震后修复成本;支撑达到最大行程破坏失效后,结构层间变形加剧,框架梁和柱塑性耗能占比增加了92.33%,主体结构损伤值增加了48.45%,结构的抗震性能与韧性水平明显降低。参数分析结果表明,提升支撑的第二刚度和摩擦力能有效降低结构响应,但具有较大第二刚度和摩擦力的支撑框架仍抵抗不了强震作用时,可能导致更多的支撑失效破坏,结构损伤加剧。因此,设计SCED支撑时,需要适当提高支撑第二刚度和摩擦力,建议第二刚度取值为第一刚度的7/50~4/25,支撑摩擦力与预压力比值取为1~1.2;提升支撑第二刚度相比提升摩擦力对结构损伤值控制效果更好,随着地震动强度增大,摩擦力与第二刚度对结构抗震性能的影响逐渐减小。