L形截面RC短柱核心区混凝土等效单轴本构关系研究

L形截面柱的箍筋约束机理不同于其他形式截面柱,为建立其核心区混凝土等效单轴本构关系,基于已有的7个混凝土L形截面RC短柱轴心受压试验研究结果,通过合理假定,将异形柱截面核心区混凝土划分成若干区域,给出了有效横向约束应力的推导过程。采用建议的本构关系对相关试验的试件进行了荷载变形全过程分析,计算结果和试验结果吻合良好。完成了L形截面短柱不同参数(箍筋间距、箍筋直径、箍筋屈服强度、截面形式)对箍筋约束作用的影响规律研究。结果表明:箍筋间距、箍筋直径、箍筋屈服强度对轴向荷载-变形曲线影响较大,与未考虑箍筋约束作用的轴向荷载-变形曲线相比,其轴压承载力、峰值变形及应变延性均有不同程度的提高;截面形式对荷载变形曲线影响较小。

叠合柱边框内藏钢桁架带洞口组合核心筒抗震性能研究

提出了钢管混凝土叠合柱边框内藏钢桁架混凝土组合核心筒,为了解该新型多重组合带洞口核心筒的抗震性能,进行了1个钢管混凝土叠合柱边框带洞口混凝土组合核心筒和1个钢管混凝土叠合柱边框内藏钢桁架带洞口混凝土组合核心筒的低周反复荷载试验研究,2个试验模型按原型结构的1/6缩尺.在试验研究基础上,分析比较了2个核心筒的滞回特性、承载力、延性、刚度衰减、耗能能力和破坏形态.结果表明,与钢管混凝土叠合柱边框带洞口混凝土组合核心筒相比,钢管混凝土叠合柱边框内藏钢桁架带洞口混凝土组合核心筒的抗震性能显著提高,建立了其承载力简化力学模型,计算结果与试验结果符合较好.

混凝土灌芯纤维石膏板的宏观计算模型

为掌握混凝土灌芯纤维石膏板(速成墙板)的受力特性和分析速成墙板的试点工程,结合该墙板材料的具体特性,在已有的微观及宏观计算模型的基础上,基于纤维模型概念和铁木辛柯梁理论,建立了用于研究速成墙板等组合墙体的非线性分析的宏观纤维计算模型,即每个墙体单元由宏观纤维子单元和宏观剪切子单元组成,分别抵抗轴力和弯矩及剪力,推导了模型的单元刚度矩阵及建立了各杆件的本构模型。运用计算模型对4块满灌混凝土石膏板进行了推覆分析,并与试验结果进行了比较,结果表明该模型具有较好的精度,且计算简单,可用于复合结构的动力分析。

柱加大截面法加固框架节点试验分析

进行了 1个对比框架节点和 3个柱加大截面法加固框架节点低周反复荷载下的试验研究 ,通过对试验现象、开裂荷载、承载力、刚度、延性分析 ,得出原柱轴压比较大对新加混凝土参与抗剪不利 ,新加核心区配有箍筋比未配箍筋对原有核心区的约束强 ,本加固方法试件刚度、耗能能力提高较大 ,但延性提高较小 。

速成墙板的宏观计算模型

为掌握混凝土灌芯纤维石膏板(速成墙板)的受力特性,结合该墙板材料的具体特性,在已有的微观及宏观计算模型的基础上,基于纤维模型概念,建立了用于研究速成墙板等组合墙体的非线性分析的宏观纤维计算模型,即每个墙体单元由宏观纤维子单元和宏观剪切子单元组成,分别抵抗轴力和弯矩及剪力。推导了模型的单元刚度矩阵和各杆件的刚度。运用计算模型对4块满灌混凝土石膏板进行了推覆分析,并与试验结果进行了比较,表明该模型具有较好的精度,且计算简单。

钢筋混凝土梁柱节点核心区拉-压杆模型化方法研究

OPENSEES(Open System for Earthquake Engineering Simulation)中的节点"宏模型"是一种模拟钢筋混凝土梁柱节点较为理想的高效单元模式,但目前该模型中确定节点核心区剪切应力应变关系的两种常用方法:修正斜压场理论(MCFT)和斜压杆模型,均存在不足;本文提出了能全面反映节点三种传力机理的拉-压杆模型方法来确定剪切应力-应变关系,并推导了该模型的变形协调条件、平衡方程。通过分析比较,拉-压杆模型方法的计算结果与相应的梁柱节点试验结果吻合较好,能在节点配箍率变化较大的范围,更好地反映核心区的剪切应力应变关系。

重庆某超限高层结构优化设计

受业主委托对重庆市三幢 2 0 4 8m高的超限高层结构进行了优化设计。通过将高位厚板转换层改为梁式转换 ,将钢筋混凝土框支柱改为核芯钢管混凝土组合柱 ,尽量缩短墙肢等措施 ,获得了很好的效果。优化后的设计与初步设计相比 ,节约混凝土 2 2万m3 ,与施工图设计相比 ,节约混凝土 1 5万m3 ,节约钢管 760t。使结构的刚度变化更为合理 ,提高了可靠度水平 。

叠合柱边框内藏钢板-钢撑核心筒抗震性能试验研究

提出了钢管混凝土叠合柱边框内藏钢板-钢撑混凝土组合核心筒,为了解该新型多重组合核心筒的抗震性能和破坏机理,文中进行了1个1/6缩尺的钢管混凝土叠合柱边框内藏钢板-钢撑带洞口混凝土组合核心筒的低周反复荷载试验研究。在试验研究基础上,分析了该多重组合核心筒的承载力、滞回特性、延性、刚度衰减和破坏形态。研究结果表明:钢管混凝土叠合柱边框内藏钢板-钢撑带洞口混凝土组合核心筒的抗震性能良好。

基于高效精细化连梁计算单元的高层结构核心筒地震行为模拟

钢筋混凝土联肢剪力墙和核心筒在多高层结构体系中有着广泛应用。本文基于所开发的用于钢筋混凝土连梁地震反应分析的考虑非线性剪切的纤维梁单元,结合常规不考虑非线性剪切的纤维梁单元和分层壳单元,在通用有限元软件MSC.MARC(2007r1)平台上建立了一种新的联肢剪力墙和核心筒分析模型。模型分别采用所开发连梁单元、分层壳单元和常规纤维梁单元模拟钢筋混凝土连梁、剪力墙和边缘约束构件,具有高效、准确、建模方便的特点。首先利用相关联肢墙拟静力试验验证模型的准确性。随后对一31层高的核心筒结构进行地震反应模拟,重点对地震激励过程中核心筒内各处连梁的受力规律进行了详细分析,并与采用分层壳单元的计算模型进行了对比。本文提出的联肢剪力墙、核心筒计算模型为基于通用有限元软件平台的高层结构体系弹塑性分析提供了一种新的工具。

梁纵筋锚固板锚固装配整体式梁柱边节点抗震性能试验

为研究柱纵筋套筒挤压连接、梁纵筋锚固板锚固的叠合梁-预制柱后浇核心区装配整体式边节点的抗震性能,进行了1个核心区剪切破坏和1个梁端弯曲破坏的边节点试件PEJ1和PEJ2的拟静力试验.结果表明:试件PEJ1核心区箍筋先于梁纵筋屈服,核心区混凝土严重剪切破坏,试件PEJ2核心区箍筋未屈服,梁固端混凝土压溃、纵筋严重屈服,2个试件均实现了预期的破坏形态;2个试件的力-位移滞回曲线有一定程度的捏拢,试件PEJ1滞回曲线捏拢程度略大、峰值后骨架线下降较快;2个试件的承载力试验值与规范相应公式计算值的比值分别为1.30和1.26,等效极限层间位移角分别为1/28和1/22;试件PEJ1峰值时梁变形为主,极限点时核心区剪切变形为主,试件PEJ2梁变形为主,核心区剪切变形占总变形不到5%;2个不同破坏形态试件的梁纵筋锚固板锚固未失效,后浇核心区装配式边节点梁纵筋可采用锚固板锚固.

钢管混凝土重力柱-混凝土核心筒结构静力弹塑性分析

以钢管混凝土柱框架-混凝土核心筒结构为背景,将钢管混凝土柱、钢框架梁、核心筒之间的刚性连接改为螺栓铰接,形成钢管混凝土重力柱-混凝土核心筒结构。运用有限元软件Canny建立数字模型,对新型结构进行3种不同侧向加载模式的pushover分析,根据能力谱法求出7度大震作用下的性能点,并与动力时程分析结果对比,得出倒三角形加载模式精度更高。进一步研究结构塑性铰发展过程,指出结构中部区段为薄弱层,核心筒连梁和底部剪力墙为薄弱部位,应加强抗震构造。

多层钢管混凝土柱-铰接钢梁-混凝土核心筒结构振动台试验研究

验证研究新型多层钢管混凝土柱-铰接钢梁-混凝土核心筒结构的震损和反应特点。制作9层1/40的缩尺模型进行振动台测试,调查结构的震损特点、动力特性和地震反应。结果表明:震损出现在楼板与钢管混凝土柱、核心筒以及钢梁连接处的楼板上,震损破坏为变形引起的连接构造破坏和结构性破坏;自振周期随震损增加而增大,动力放大效应减小,侧向变形和层间位移显著增大;结构平均最大层间位移角超过规范框架-核心筒结构不倒塌限值的4.08倍而未出现倒塌;外排架抗扭刚度小,结构扭转反应由核心筒主导;相对于超高层结构,多层结构的剪重比显著增大,未出现因倾覆力矩过大而导致核心筒破坏的情况,较大层间位移角与损伤破坏的相关性提高。

某超高层CBD结构方案选型分析

某超高层CBD项目中低区为办公楼层,高区为酒店层,结构高度276.7m,地震作用不太大但风荷载作用较大,文中针对这类超高层建筑的结构方案选型特点,对混凝土框架-核心筒、钢管混凝土柱钢框梁框架-核心筒、巨型柱、中低区混凝土高区SRC柱+钢梁等多种方案的可行性及优缺点进行了对比分析,为今后相似条件的结构选型提供参考。

T形截面RC短柱核心区混凝土等效单轴本构关系研究

基于已有的11个T形截面RC短柱轴心受压试验研究成果,通过合理假定,将异形柱截面核心区混凝土划分成若干区域,给出了有效横向约束应力的推导过程,建立了T形截面各区域核心区混凝土等效单轴本构关系。采用建议的本构关系对相关试验的试件进行了荷载-变形全过程分析,计算结果和试验结果吻合良好。完成了T形截面短柱不同参数(箍筋间距、箍筋直径、箍筋屈服强度)对箍筋约束作用的影响规律研究。结果表明:箍筋间距、箍筋直径、箍筋屈服强度对轴向荷载-变形曲线影响较大,与未考虑箍筋约束作用的轴向荷载-变形曲线相比,其轴压承载力、峰值变形及应变延性均有不同程度的提高。

外壳预制核心现浇装配式RC柱抗震性能的试验研究

该文以研究外壳预制核心现浇装配整体式RC柱的抗震性能为目的,制作预制外壳、2个新型装配式RC柱和1个对比整浇柱,开展抗震性能试验;考察两类RC柱的破坏过程、破坏模式、荷载-位移滞回曲线、主筋及箍筋的应变发展特点,探讨3个RC柱的耗能及延性特点,研究表明外壳预制核心现浇装配整体式RC柱具有与整浇RC柱相同的整体性和抗震性能。研究成果可供新型装配式RC柱设计应用参考。

RC梁-柱中节点核心区剪切破坏及尺寸效应数值分析

钢筋混凝土梁-柱中节点核心区剪切破坏具有脆性特征,因而其抗剪强度可能存在尺寸效应.在已开展的物理试验研究基础上,采用数值试验方法扩展讨论了结构尺寸(节点最大截面尺寸为900 mm×900 mm)、轴压比和体积配箍率对钢筋混凝土梁-柱中节点破坏机制与失效模式的影响,并揭示了它们对剪切强度尺寸效应的影响规律.研究结果表明:(1)单调加载下,梁-柱中节点展现为核心区的脆性剪切破坏,名义剪切强度具有明显尺寸效应;(2)轴压比的增大可提高中节点的抗剪承载力,同时强化了剪切强度的尺寸效应;(3)体积配箍率的增大将增强节点的抗剪承载力,但会削弱剪切强度的尺寸效应.此外,经典的Ba?ant材料层次尺寸效应律可描述中节点剪切破坏的尺寸效应行为,但其无法描述轴压比与配箍率的定量影响.

CFRP环包加固RC梁柱边节点抗震性能试验研究

传统CFRP加固钢筋混凝土梁柱节点技术无法克服正交梁空间障碍,难以对节点核心区形成有效横向约束,且易出现CFRP端部锚固失效,影响加固效果。引入金刚石绳锯切割技术,实现对节点核心区CFRP布的环包黏贴加固。为验证该加固方法的可行性和有效性,进行5个RC梁柱边节点试件在水平低周往复加载下的抗震性能试验,对试件的破坏特征、滞回性能和耗能能力等抗震性能指标进行分析,并将加固试件与未加固试件和“强节点”试件进行对比分析。试验结果表明:该加固方法显著提高了节点核心区受剪承载力,抑制节点核心区斜裂缝发展,实现破坏位置转移和破坏形态改变,加固后试件的破坏形态由节点核心区的脆性剪切破坏转变为梁端延性弯曲破坏,试件的承载能力、延性和耗能等抗震性能指标均得到明显提高,且加载过程中加固试件CFRP布未出现搭接锚固失效或界面剥离,加固效果显著,验证了CFRP环包加固技术的可行性和有效性。在试验和理论分析的基础上,提出了CFRP环包加固RC梁柱节点核心区斜截面承载力计算式,能较好地预测加固RC框架节点斜截面承载力。

小剪跨比环保连锁砌块砌体剪力墙抗震性能试验研究

环保连锁砌块是采用金属尾矿、建筑废渣等作为主要原材料、具有榫卯结构的一种新型墙体材料。为研究小剪跨比环保连锁砌块砌体剪力墙的抗震性能,包括破坏形态、滞回特性、变形能力和承载能力等,完成了4个剪跨比为0.89的不同灌孔率且灌孔混凝土芯柱配筋的砌块砌体剪力墙试件的拟静力试验。试验结果表明:试件墙体的破坏形态为沿阶梯形截面的剪切破坏;随灌孔率增大,墙体破坏程度减轻,受剪承载力增大,名义屈服刚度增大;极限位移角(正反向加载的平均值)为1/134～1/119;受剪承载力试验值为GB 50003—2011《砌体结构设计规范》相关公式计算值的1.4～2.24倍,故可采用规范公式计算小剪跨比环保连锁砌块砌体剪力墙的受剪承载力。

超高层钢管混凝土重力柱-混凝土核心筒结构振动台试验研究

提出一种新型的钢管混凝土重力柱-核心筒结构体系,通过地震模拟振动台试验验证其抗震性能。以实际超高层钢管混凝土柱框架-混凝土核心筒建筑结构为参考,将钢框架梁与柱或核心筒的刚性节点改为螺栓连接的铰接节点,简化结构并制作1/40的缩尺结构模型,采用4条地震动记录进行不同工况的振动台试验,分析结构的震损特点、动力特性、侧向位移、层间位移角、扭转角、地震惯性力、楼层剪力和倾覆弯矩等。结果表明:震损主要出现在下部楼层的混凝土楼板与柱连接、楼板与核心筒连接、楼板与钢梁连接、核心筒角部等部位;基本自振周期和阻尼比随震损增加而增大,动力放大效应减小,长周期地震动反应显著,侧向变形和层间位移显著增大;外排架柱的层间位移主要为不产生内力的刚体转动,核心筒层间位移角达1/26,超过规范JGJ 3-2010中规定的框架-核心筒结构体系不倒塌限值的3.85倍而未出现倒塌;外排架抗扭刚度小,结构扭转反应由核心筒主导;地震惯性力和楼层剪力受地震长周期分量的影响小,随结构损伤增大楼层内力增加幅度减小。

钢筋混凝土节点核心区剪切破坏尺寸效应试验研究

设计了最大节点核心区尺寸为700 mm×700 mm的14个几何尺寸相似的钢筋混凝土(RC)框架梁-柱节点(中间层中节点)试件,对其在不同加载方式(单调与循环加载)下的力学性能进行了试验研究.研究了荷载形式、配箍率及尺寸对节点核心区剪切破坏行为的影响规律;重点分析了节点核心区名义剪切强度的尺寸效应规律,并初步讨论了尺寸效应产生的根源.试验结果与分析表明:(1)不同荷载形式作用下RC梁-柱节点的破坏均为核心区脆性剪切破坏;(2)由于低周疲劳损伤特性,循环荷载作用下节点剪切强度较低,且变形能力较弱;(3)节点名义剪切强度随结构尺寸增大而减小,尺寸效应显著;(4)随着箍筋率的提高,节点抗剪承载力及变形能力增强,剪切强度的尺寸效应行为被削弱.本试验中,混凝土破坏的主导效应以及加载的低周疲劳特性是剪切破坏尺寸效应产生的主要原因.