装配式轻钢框架-轻钢骨架轻混凝土墙板结构抗震性能

为研究装配式轻钢框架-轻钢骨架轻混凝土墙板结构抗震性能,对1个足尺轻钢框架结构试件和3个足尺轻钢框架-轻钢骨架轻混凝土墙板结构试件进行了低周反复荷载下的抗震性能试验及理论分析,试件变量包括:2种装配构造,即内嵌式装配墙板、外贴式装配墙板;2种轻钢骨架轻混凝土墙板,即框架式轻钢骨架轻混凝土墙板、桁架式轻钢骨架轻混凝土墙板。研究了各试件的破坏特征和损伤演化过程,分析了结构滞回特性、承载力、变形能力、刚度退化、耗能性能和应变。结果表明:装配式轻钢框架-轻钢骨架轻混凝土墙板结构共同工作性能良好,其水平承载力相比轻钢框架提高了204.7%~210.4%,抗侧刚度提高了257.3%~512.5%,结构变形及耗能能力有显著提高;内嵌墙板的自攻钉连接构造以及外贴墙板的螺栓连接构造传力性能可靠,结构具备2道抗震防线的受力特征;基于简化塑性分析模型以及拉压杆软化桁架模型,对试件承载力进行了计算,计算结果与试验符合较好。

装配整体式梁柱节点的抗震性能对比研究

目的 研究预制柱纵筋间距放大后装配整体式T型节点和十字型节点的抗震性能,为工程设计提供依据。方法 对5个足尺梁柱节点试件进行低周往复荷载试验,通过对比各试件的滞回曲线、骨架曲线和位移延性等,研究了节点类型、柱纵筋间距和轴压比对梁柱节点抗震性能的影响。结果 装配式节点均发生梁端弯曲破坏,预制柱和节点核心区未见明显破坏,破坏主要是预制梁端底部纵筋屈服和梁端底部混凝土压碎脱落;楼板加强了叠合梁的抗负弯矩能力,叠合梁上部现浇混凝土和预制混凝土交界面出现明显的水平剪切裂缝;柱纵筋间距放大后,与对比试件相比,T型节点的承载力提高了9.2%,十字型节点的承载力提高了1.3%。结论 柱纵筋间距放大试件的延性和耗能能力与对比试件相差不大,柱纵筋间距放大对梁柱节点的抗震性能影响不大;十字型节点和T型节点位移延性系数相差不大。

装配式轻钢复合墙体抗震性能试验研究

装配式轻钢复合墙体是一种集承重保温围护一体化的新型墙体。为研究轻钢复合墙体的抗震性能,以轻钢龙骨形式和填充材料类型为变化参数,设计了4个足尺试件进行低周往复荷载试验,得到了各试件的水平承载力、滞回特性和破坏特征,并分析了结构的抗侧刚度、耗能能力和水平承载力。结果表明:墙体轻钢骨架与内填材料协同工作性能良好,墙体的最终破坏表现为钢骨架强度破坏。水平龙骨由C型钢调整为双面扁钢可提高其水平承载力,但会降低墙体的延性和耗能能力;相较于内填泡沫混凝土填充墙体,内填聚苯颗粒泡沫混凝土墙体的水平承载力、刚度和耗能能力都有所降低,但延性有所提高。

自复位刚性滑板隔震支座水平力学性能研究

介绍了自复位刚性滑板隔震支座的基本构成和隔震原理,基于力学平衡原理,对自复位刚性滑板隔震支座进行了理论分析,推导了支座的等效刚度,构造了支座的滞回模型,探讨了支座的回复特性。使用电液伺服压剪试验机测试了支座在低周往复荷载作用下的滞回特性及回复能力。采用ABAQUS软件模拟支座在水平位移激励作用下的滞回特性及回复能力。结果表明:数值模拟结果和试验结果较吻合;自复位刚性滑板隔震支座的滞回性能良好,压力越大,滞回曲线越饱满;该支座往复加载过程的最大应力位于刚性滑块的中心位置,处于弹性范围内;该支座的自复位能力与滑动面摩擦系数呈反相关,与回复橡胶的剪切模量呈正相关。

钢框架-灌浆轻钢剪力墙结构抗震性能试验研究

对钢框架-灌浆轻钢剪力墙结构足尺试件进行了水平低周往复加载试验,研究了灌浆轻钢剪力墙与钢框架的耦合效应,分析了结构的破坏模式、受力特征和耗能机理,得到了结构的承载能力、抗侧刚度、延性及耗能能力等。通过与纯钢框架及冷弯薄壁型钢灌浆墙体结构的试验结果对比,发现灌浆轻钢剪力墙通过自攻螺钉采用内嵌的方式与钢框架连接,二者具有良好的协同工作性能,框剪结构的抗剪承载力和抗侧刚度分别是钢框与墙体对应值之和的1.50倍和1.64倍,结构延性系数达5.42,抗震性能优良,研究结果可为该类结构的设计研究提供科学基础。

古建筑木结构叉柱造式斗栱节点抗震性能试验研究

斗栱是中国古建筑特有的形制,具有建筑装饰、传递荷载和耗能减震等综合作用。为研究叉柱造式斗栱节点的抗震性能,以独乐寺观音阁平座层叉柱造式斗栱为研究对象,参照宋《营造法式》三等材的营造方法,制作5个叉柱造式斗栱节点。通过低周反复荷载试验,研究叉柱造式斗栱节点的破坏形态、滞回特性、抗转动承载力、转动刚度、刚度退化和耗能等抗震性能,分析不同营造形式、不同竖向荷载等因素对斗栱节点抗震性能的影响以及双朵斗栱协同工作效应。试验结果表明:叉柱造式斗栱节点主要破坏形态是柱叉、散斗的劈裂,栌斗的开裂和受压屈服,枋弯曲断裂以及构件的分离与滑移。斗栱节点的弯矩-转角滞回曲线呈"S"形,滞回环"捏缩"效应明显;双枋斗栱节点的滞回曲线对称性好,而单枋斗栱节点的正、负向滞回曲线显著不对称。斗栱节点弯矩-转角骨架曲线的发展过程可划分为基本弹性阶段、弹塑性上升阶段和平稳破坏阶段三个阶段,并根据试验结果建立斗栱节点的弯矩-转角简化计算模型。竖向荷载越大,节点抗转动承载力和转动刚度越大,根据试验结果建立斗栱节点转动刚度的竖向荷载影响系数计算公式。研究成果对我国叉柱造式古建筑木结构的保护具有重要参考价值。

古建筑木结构直榫节点抗震性能试验研究

为了研究不同形式直榫榫卯节点的抗震性能,参照《营造法式》及相关文献的构造要求,考虑不同榫头形式、不同模型比例、不同榫头伸出长度及不同材料对直榫榫卯节点抗震性能的影响,制作了14个T型直榫榫卯节点。通过直榫节点的低周反复加载试验,得到了不同形式直榫节点的破坏特征、弯矩-转角滞回曲线、骨架曲线、转动刚度及其退化规律和耗能等性能。试验结果表明:直榫节点的破坏形态主要是卯口、榫头的挤压变形和榫头部分拔出,梁、柱无明显破坏;直榫节点弯矩-转角滞回曲线形状呈反‘S’型,单向直榫节点的滞回环对称且饱满度较好,透榫节点、半榫节点的正向和反向滞回曲线呈现不对称性且饱满度较差,半榫节点尤为明显;单向直榫节点、透榫节点的承载力和转动刚度较大且相差不多,半榫节点较小;单向直榫节点的承载力大致与模型比例的平方成正比,但不符合模型相似关系;单向直榫节点增加榫头长度有助于提高其转动刚度,但当榫头长度大于柱径时,其提高幅度减小;透榫节点的耗能能力好于单向直榫节点和半榫节点;不同木材种类对直榫节点的承载力、转动刚度等性能有明显影响;直榫节点的转角可以达到1/8rad,表现出良好的变形能力。研究成果可为古建筑木结构的抗震分析提供依据。

双面叠合混凝土剪力墙平面内和平面外抗震性能研究

双面叠合混凝土剪力墙由两侧预制混凝土板和中间后浇混凝土叠合层组成,具有整体性较好、大量节省模板和支撑、便于工业化生产、经济性好等优点,应用前景广阔。该文开展了剪力墙足尺模型的高轴压比下平面内和低轴压比下平面外低周反复荷载试验,对双面叠合剪力墙的抗震性能进行了研究与探讨。研究表明:双面叠合剪力墙在平面内和平面外低周反复荷载下的破坏形态与现浇剪力墙相同,均发生受弯破坏;4片剪力墙滞回曲线特征相似,双面叠合剪力墙的耗能性能好于现浇剪力墙;双面叠合剪力墙的平面内承载力比现浇剪力墙高约5%,平面外承载力低约12%;平面内和平面外加载时双面叠合剪力墙均具有良好的延性,其延性系数分别为2.15和3.83,比现浇剪力墙分别高约25%和20%。双面叠合剪力墙基于规范计算值的抗弯及抗剪安全系数均达到1.1以上,双面叠合剪力墙破坏时其水平接缝处的剪力远小于其接缝抗剪承载力设计值。总体而言,双面叠合剪力墙具有良好的抗震性能,可在抗震设防地区推广应用。

预压装配式预应力混凝土框架抗震性能试验研究

本文通过对一榀两层两跨预压装配式混凝土框架拟动力和拟静力试验,研究预压装配式混凝土框架的地震反应、刚度退化、滞回性能、耗能能力、位移延性等抗震性能。拟动力试验表明:随着加速度峰值的增大,加载至层间位移角为1/107,试件刚度出现退化,结构呈现塑性性质;拟静力试验表明:低周反复荷载作用下,框架梁端首先出现塑性铰,符合"强柱弱梁"的要求。框架荷载-位移滞回曲线较为丰满,框架破坏时极限位移角可达1/29,实测位移延性系数在4.0左右,预压装配式混凝土框架具有良好的延性性能和较强的变形恢复能力。

钢结构仿古建筑带斗栱檐柱抗震性能试验研究及有限元分析

为研究矩形钢管柱长细比和轴压比对仿古建筑带斗栱檐柱抗震性能的影响,现对4个缩尺比例为1∶1.5钢结构带斗栱檐柱进行了低周反复荷载试验,得到了各试件的滞回特性、刚度和强度退化、位移延性及耗能性能,分析了檐柱的破坏形态和连接区应变分布。由试验研究结果可知,试件破坏主要是由栌斗自身焊缝开裂、矩形钢管柱两侧根部翼缘与腹板连接处焊缝开裂及翼缘与水平加劲环连接处热影响区母材拉裂造成的;试件滞回曲线饱满,连接区栌斗和矩形钢管柱根部塑性变形充分;刚度和强度退化小,破坏时试件的位移延性系数及等效黏滞阻尼系数均较高,表现了优越的变形及耗能性能。在试验基础上,采用ABAQUS有限元软件建立试件三维模型,进行了轴压比、长细比等参数对其力学性能影响的参数分析。试验及数值模拟结果表明:随轴压比增大,试件的弹性刚度变化不大,但延性均有不同程度的降低;增大长细比,试件的延性提高,但水平承载力降低。

残损古建筑木结构燕尾榫节点抗震性能试验研究

残损是现存古建筑木结构的普遍状况,显著地降低了结构的抗震性能。为研究残损对燕尾榫节点抗震性能的影响,参照宋《营造法式》殿堂三等材的尺寸要求,制作了3个比例为1∶3.2的燕尾榫节点模型,包括1个完好节点、1个模拟榫头真菌腐朽的残损节点和1个模拟榫头虫蛀的残损节点。榫头真菌腐朽和榫头虫蛀分别采用在榫头表面钻一定深度的孔和在榫头钻通孔的方法来模拟。通过低周反复加载试验对残损节点的破坏特征、弯矩-转角滞回曲线、骨架曲线和耗能性能进行了研究,分析了残损燕尾榫节点抗震性能的退化规律。结果表明:残损燕尾榫节点的破坏形态与完好节点的破坏形态类似,主要表现为榫头和卯口有明显的挤压变形、榫头沿枋纵向部分拔出,枋柱整体完好,但残损节点的榫头拔出更早、拔出量更大,模拟虫蛀节点有榫角被挤碎;残损燕尾榫节点的滞回曲线也有明显的"捏缩"效应,但滞回环饱满度较差;残损节点的转动弯矩、转动刚度均明显低于完好节点,但耗能能力基本不变化;当两种不同残损类型的残损程度相近时,人工模拟真菌腐朽节点的转动弯矩更高、转动刚度更大。

斗结构功能试验研究

结合充分的文献资料和实物研究,本文系统地介绍了古代木构建筑中斗的构造、结构功能及其发展演化,并依照宋代《营造法式》中的规定方法建造了斗模型,进行低周反复荷载试验。根据试验结果概要的阐明了斗的受力机理及抗震性能。

新型节能复合混凝土空心砌块砌体抗震性能的试验研究

本文通过2片开窗洞加窗台梁节能复合混凝土小型空心砌块墙体和2片不开窗洞墙体的水平低周反复荷载试验,研究了节能复合混凝土小型空心砌块砌体墙的受力全过程、开裂部位、裂缝发展情况以及破坏形态,分析了墙体的滞回特性、延性、耗能能力,刚度退化曲线等抗震性能,同时,考察了墙体外叶保护层的受力性能、破坏程度以及与墙体的共同工作机理,探讨了不同构造措施以及开窗洞对墙体抗震性能的影响。研究结果表明:复合混凝土小型砌块砌体从开始加载到最终破坏,砌块保护层都没有明显的鼓凸和脱落现象,说明聚苯层及横向拉结筋能够提供可靠的连接,保证外叶保护层在水平剪力和竖向荷载共同作用下和墙体整体工作,此外,开窗洞对墙体的抗震性能削弱较大。

活性粉末混凝土柱抗震性能试验

为了考察活性粉末混凝土柱类构件的抗震性能,开展了18根活性粉末混凝土柱的拟静力试验,研究了轴压比、纵筋配筋率、配箍率和钢纤维体积含量4个因素对活性粉末混凝土柱破坏形态、滞回特性、骨架曲线、刚度、承载力及延性的影响规律.研究表明:活性粉末混凝土柱的承载力随着轴压比的增大而提高,但其延性随着轴压比的增大有下降的趋势;试件柱的承载力及位移延性系数随着纵筋配筋率的增大而显著增大;配箍率的提高一定程度上改善了荷载达到峰值后阶段的滞回特性,骨架曲线的下降段变得较为平缓;钢纤维掺量的增加,改善了试件柱的破坏进程,一定程度上提高了试件柱的延性及耗能能力.

轻型钢木组合剪力墙抗侧性能试验研究

对轻型钢木组合剪力墙抗侧性能进行研究,设计一个轻型钢框架对比试件,进行单调加载试验;两个轻型钢木组合剪力墙试件,进行低周反复荷载试验;考察有无OSB板及板厚对轻型钢木组合剪力墙抗侧性能的影响,研究墙体的破坏形态、抗侧承载力、滞回性能、延性、耗能能力等.研究结果表明,轻钢龙骨框架中引入常用的OSB板组成轻型钢木组合剪力墙可提高其侧向承载能力,随着板厚的增加抗侧性能有所提升;轻型钢木组合剪力墙抗震性能较差,轻钢龙骨框架与OSB板未能良好地协同变形发挥其组合作用,可见自攻螺钉未能起到较好的连接作用.建议进一步深入探究其协同工作机理及覆面板材料和厚度等参数的影响规律,为轻型钢木组合剪力墙工程实际提供参考.

方钢管混凝土柱与钢梁的外肋环板节点抗震性能试验研究

为研究外肋环板节点的抗震性能,本文对3个十字型足尺试件进行了低周反复循环加载试验,分析了各试件的破坏过程及特征,然后根据实测的滞回曲线对节点的承载力、延性、耗能能力、强度退化、刚度退化等抗震性能指标进行了详细的比较分析。研究结果表明,外肋环板节点构造措施简单合理,具有较好的抗震性能。通过空钢管试件和填充混凝土试件的对比分析,表明在钢管中填充混凝土有利于改善节点的抗震性能。

残损古建筑木结构叉柱造式斗栱节点抗震性能退化规律研究

为研究残损叉柱造式斗栱节点的抗震性能及其退化规律,以独乐寺观音阁平座层叉柱造式斗栱为研究对象,参照宋《营造法式》三等材的营造方法,制作4个叉柱造式斗栱节点,并采用人工模型方法,模拟构件表面腐朽、虫蛀及裂缝等三类残损斗栱节点。通过低周反复荷载试验,研究残损斗栱节点的破坏形态、滞回性能、抵抗弯矩承载力、转动刚度、耗能及其退化规律。试验研究表明:残损叉柱造式斗栱节点的破坏形态与完好斗栱节点相似,残损节点模型的破坏更显著、更严重;残损斗栱节点的弯矩-转角滞回曲线呈弓形,滞回环捏缩效应较小,层间滑移现象减弱;不同残损斗栱节点的抵抗弯矩承载力和转动刚度都有一定程度的降低;残损节点的耗能能力都有所提高;残损斗栱节点仍具有较好的变形能力和延性。初步建立了节点的残损度与其抗震性能退化之间的关系。研究成果对我国现存叉柱造式古建筑木结构的残损评估和保护具有重要参考价值。

钢纤维混凝土局部增强桥墩抗震性能试验研究

为分析钢纤维体积率、钢纤维混凝土增强区域长度以及配箍率等因素对钢纤维混凝土桥墩抗震性能的影响,对考虑以上三个设计参量的八个桥墩试件进行了低周反复荷载作用下的拟静力试验,并探讨了钢纤维混凝土桥墩试件破坏形态、滞回特性、骨架曲线、延性性能和耗能能力等抗震性能。结果表明:钢纤维体积率为1.0%的桥墩试件较其他体积率的试件承载力更大,滞回曲线相对更加饱满,延性性能更好;钢纤维可以代替部分箍筋作用,在较低配箍率下保持良好的抗震能力;在桥墩潜在塑性铰区域局部合理地采用钢纤维混凝土,可达到与桥墩整体采用钢纤维混凝土相近的极限承载力、刚度、延性和耗能能力。最后提出了简化计算公式用以估算在单柱式桥墩中局部使用钢纤维混凝土的合理长度,并通过试验结果验证了其精度。

内填不同材料填充砌块生态复合墙体抗震性能对比

通过对5榀1/2比例生态复合墙体模型(内填材料分别为:加气混凝土砌块、植物纤维生土基砌块、植物纤维水泥基砌块、再生EPS轻骨料混凝土砌块和棉花秸秆砌块)在水平低周反复荷载作用下的抗震性能试验,研究生态复合墙体在低周反复荷载作用下的受力特点和破坏机制;对比不同内填材料填充砌块复合墙体的承载力、滞回特性、延性、强度退化、刚度退化和耗能等抗震性能。试验结果表明:砌块、肋格与外框能够在试验的弹性阶段、弹塑性阶段、破坏阶段依次发挥作用;内填植物纤维水泥基砌块的生态复合墙体发生"强板弱柱"弯曲型破坏,其余四榀墙体发生"强柱弱板"剪切型破坏;内填砌块的抗压强度、抗裂能力、弹性模量、与肋格的黏结能力是影响生态复合墙体特征荷载和特征位移的主要因素;5榀生态复合墙体的抗倒塌能力都较强。

低周反复荷载下预制混凝土夹心保温剪力墙的试验研究

试件参数包括竖向钢筋连接排数(单排或双排)、竖向钢筋连接数量(全部或部分连接)以及内叶墙板、保温层和叶墙板厚度(分为200 mm+50 mm+60 mm与100 mm+50 mm+100mm两种).研究结果表明:6片剪力墙均发生受弯破坏;现浇剪力墙与200 mm+50 mm+60 mm预制剪力墙具有相近的耗能能力和位移延性,100 mm+50 mm+100 mm预制剪力墙的耗能能力和位移延性则稍差;采用单排全部钢筋连接方案的预制剪力墙的承载力、位移延性、耗能能力均与采用双排全部钢筋连接方案的剪力墙相近,而采用单排部分钢筋连接方案的预制剪力墙承载力与位移延性稍大,耗能能力则基本相同.