斜加劲薄壁钢板加固RC框架抗震性能

为探究经内嵌式薄壁钢板和沿主受力际线布置加劲肋加强后钢筋混凝土框架的抗震能力,对不同高厚比钢板加固试件进行低周往复加载试验,并利用ABAQUS建立有限元模型,分析肋板刚度比、高厚比和轴压比对加固试件抗震性能的影响.结果表明:未加强试件在梁端和柱端都出现塑性铰,而加强后试件仅在梁端出现塑性铰,改变了出铰机制,提高了试件抗震性能;设置加劲肋将薄壁钢板分成多个小区格板,边界约束条件增强,有效抑制薄钢板的面外变形,提高薄壁钢板的承载能力和耗能能力;经加固后的试件承载能力和耗能能力提高,刚度大幅提高,破坏时梁柱节点区域保持完好,改善了加固后试件的抗震性能,但采用3 mm和4 mm薄壁钢板加强后的试件抗震性能差比较小;肋板刚度比、高厚比、轴压比对试件的抗震性能均有明显影响.

半刚接钢框架内填暗竖缝RC墙结构基于性态的地震易损性分析

半刚接钢框架内填暗竖缝RC墙结构(简称PSRCW)是一种具有优良抗震性能的新型组合结构,非常适合高烈度地震区使用。以拟建在四川地区一幢5层PSRCW结构为例,考虑型钢、钢筋、及混凝土材料力学性能不确定性因素的影响,利用拉丁超立方抽样方法建立了80个PSRCW结构样本。通过选取汶川地震中四川境内实测的80条地震记录来反映地震记录的不确定性,并同80个PSRCW结构样本进行随机组合。采用非线性时程分析方法获得了80对PSRCW结构-地震动样本集的最大层间位移角响应,结合已定义的结构性态水平,建立了以地面峰值加速度(PGA)、第1周期谱加速度(SA)、地面峰值速度(PGV)、及地震动输入能量(EI)表征的5层PSRCW算例在不同性态水平的地震易损性曲线,并进行了抗震性能评估,为今后此类结构的震害预测提供参考。

半刚接钢框架内填RC墙结构抗震设计方法(Ⅰ)——理论

半刚接钢框架内填RC墙结构(简称PSRCW)是一种抗震性能优良的新型组合结构体系,为推广其工程应用,文中提出了PSRCW结构的两阶段抗震设计方法:1多遇地震水准下结构的弹性设计法——用于初步确定PSRCW结构主要受力构件的截面;2罕遇地震水准下结构的能力设计法——用于确保PSRCW结构进入弹塑性阶段出现理想的破坏模式。根据已有的试验结果,提出PSRCW结构的理想塑性屈服机构,建立罕遇地震水准下RC内填墙周边钢构件能力设计的简化计算公式,给出设计步骤。文中设计方法的合理性验证见另文。

考虑材料变异性的半刚接钢框架内填RC墙结构的强度折减系数研究

为合理评估半刚接钢框架内填RC墙结构(简称PSRCW)的延性及强度折减系数,文中利用Latin超立方抽样方法考虑PSRCW结构中型钢、钢筋及混凝土材料力学性能的随机性,提出一种基于Pushover方法评估PSRCW结构延性及强度折减系数的概率方法。根据现行抗震设计规范设计4组160个PSRCW算例样本,重点考察了层数、抗震设防烈度、水平荷载分布模式等因素的影响,利用Pushover方法确定160个PSRCW算例的抗侧能力曲线,基于概率方法按置信水平为95%的单侧置信下限确定PSRCW结构的延性及强度折减系数。研究结果表明,随着层数的增加,PSRCW结构的延性及强度折减系数均呈降低趋势;设防烈度对PSRCW结构的延性折减系数影响不明显,但对强度折减系数影响较大;均匀分布模式作用下确定的PSRCW结构的延性及强度折减系数均显著大于按广义乘方分布模式的分析结果。

半刚接钢框架内填RC墙结构抗震设计方法(Ⅱ):算例

作者在文献[1]中提出了半刚接钢框架内填RC墙结构(简称PSRCW)的两阶段抗震设计方法。该文用此方法设计了1榀6层3跨PSRCW结构,采用塑性机构法、Pushover分析方法及弹塑性时程法对设计算例进行了地震反应分析,评估了算例结构的抗震性能。结果表明:塑性机构法同采用组合斜压板带模型所得到的极限水平承载力相近,结构的整体超强系数为3.34,具有较大的抗侧能力和超强性能。在多遇及罕遇地震下结构的层间侧移比满足现行抗震规范要求,结构具有良好的抗震性能,进一步证明了PSRCW结构的两阶段抗震设计方法的合理性。

钢框架-RC剪力墙高层建筑结构的弹塑性全过程分析

针对结构中的钢框架,采用稳定函数单元位移模型及空间塑性铰的弹塑性模型,建立了钢框架结构节点的弹塑性增量平衡方程;针对结构中的楼板,采用三角形平面应力单元,形成了楼板节点的弹性增量平衡方程;针对结构中的RC剪力墙,采用考虑剪切及轴力影响的等效梁单元模型,利用钢筋混凝土截面M-Φ的三折线关系及假定的两杆端塑性转角增量与弹性转角增量的关系式,得到了统一的RC剪力墙结构节点的弹塑性增量平衡方程,然后,经过集成,获得了整体结构节点的弹塑性增量平衡方程。最后,通过数值算例,验证了文中方法的正确性,并得出如下结论,该类结构最薄弱部位是剪力墙底层的底部及剪力墙与钢连梁相交接的部位。

钢纤维体积掺量对RC剪力墙承载力影响研究

基于已有钢纤维混凝土研究,给出了钢纤维混凝土在ABAQUS中的混凝土损伤塑性模型。设计了1个系列3个试件,研究了钢纤维体积掺量对钢纤维RC剪力墙抗剪性能的影响。分析结果表明,随着钢纤维体积掺量的增加,其抗剪承载力呈增加趋势。

钢框架内填RC墙结构层间侧移限值的试验数据统计分析

钢框架内填RC墙结构是一种新型组合结构体系,我国建筑抗震设计规范尚未规定其变形限值。为提出钢框架内填RC墙结构在不同地震水准下合理的层间侧移限值,本文对已有的钢框架内填RC墙结构的试验数据进行了统计分析,基于概率方法分析了钢框架内填RC墙结构在开裂、显著屈服、峰值荷载、破坏时的最大层间侧移比。同时,还采用累积层间塑性侧移比、累积延性比、累积能量耗散系数对钢框架内填RC墙结构破坏时的性能点进行了定量描述。分析结果表明:钢框架内填RC墙结构首次开裂时的平均层间侧移比为1/1368;取单侧置信区间下限确定的钢框架内填RC墙结构显著屈服及峰值时刻的最大层间侧移比分别为1/253及1/97。钢框架内填RC墙结构在破坏时以单侧置信区间下限确定的最大层间侧移比及最大层间位移延性比分别为1/64及3.50;所对应的累积层间塑性侧移比、累积层间位移延性比、以及累积层间能量耗散系数分别为0.12、26.45、及12.13。

酸雨环境下腐蚀RC剪力墙抗震性能试验研究

为研究酸雨环境中RC剪力墙的抗震性能,设计了6榀剪跨比为2.14的RC剪力墙试件,采用人工气候环境模拟技术对其进行酸雨环境加速腐蚀试验,进而进行拟静力试验,分析轴压比和腐蚀程度对RC剪力墙抗震性能的影响。结果表明:在酸雨溶液中的H^+和SO4^2+共同侵蚀作用下,试件表面出现析出晶体、侵蚀孔洞、骨料外露等现象,且随酸雨侵蚀循环次数增加腐蚀现象不断加重;随腐蚀程度增加,墙底水平裂缝出现时间提前且裂缝之间间距增加,裂缝宽度变宽,试件承载能力、变形能力和耗能能力均有不同程度的退化,峰值点剪切变形及其占总变形比例减小;随轴压比增加,墙体开裂、屈服和峰值荷载增大,裂缝发展速度减慢,但各试件的变形能力和耗能能力不断降低,峰值点剪切变形及其占总变形比例减小。

填充墙对SRC-RC竖向混合框架结构抗震性能的影响

目的研究填充墙的布置对SRC-RC竖向混合框架结构抗震性能的影响,为结构设计提供参考.方法利用SAP2000对6种不同填充墙布置模型的静力弹塑性分析,即填充墙框架的Pushover曲线、承载力、延性、破坏机制以及性能点处的层间位移角.结果填充墙的不同布置改变了框架结构的刚度、内力分布和塑性铰破坏机制,填充墙满布以及底部无填充墙的层数小于转换层的SRC-RC竖向混合框架结构具有较好的抗震性能,其基底承载是无填充墙框架的2～5倍,延性系数降低,但在结构成为机构体系前,结构的塑性铰多且较为均匀,能够耗散罕遇地震释放的大量能量;转换层以上布置填充墙的结构基底承载力为无填充墙框架的1.2～1.5倍,在罕遇地震时塑性铰集中分布在底部无填充墙框架层,容易在转换层形成薄弱层.结论满布填充墙的SRC-RC竖向混合框架结构具有良好的抗震性能和抗倒塌性能;对于由于建筑需要底部无填充墙布置的SRC-RC竖向混合填充墙框架结构,底部无填充墙布置的层数宜小于转换层数.

压型钢板支撑加固RC框架填充墙有限元分析

针对一榀钢筋混凝土(RC)框架填充墙结构和一榀压型钢板支撑加固RC框架填充墙结构,在低周反复荷载作用下进行抗震性能非线性有限元分析,通过试验数据验证有限元模型的有效性,并分析两榀框架的滞回曲线、骨架曲线、延性和刚度退化曲线。分析结果表明,加固后框架的最大水平荷载作用承载力为加固前的1.44倍,延性为加固前的1.12倍,抗侧刚度为加固前的1.28倍。最后,探讨压型钢板厚度和板型对结构承载力的影响。

斜钢板带加固单跨RC框架-内填充墙结构的滞回性能试验研究

为了进一步了解现有中小学校舍中带填充墙的单跨钢筋混凝土框架结构采用钢板带抗震加固后的力学性能,按1/2比例设计制作了三榀试件(其中未加固、加固和后期加固各一榀)并进行了低周反复荷载下的滞回性能试验,得到了试件的荷载-位移滞回曲线和结构的破坏模式。试验结果表明,采用钢板带抗震加固,变形小时其作用不明显。只有当变形较大时作用得到充分发挥,以致增大初始抗侧刚度较少,但大幅提高了承载力,且较好地改善了构件的抗侧刚度衰减规律,从而使得结构具有良好的抗震性能。

基于IDA方法的半刚接钢框架内填暗竖缝RC墙结构超强系数研究

为评估半刚接钢框架内填暗竖缝RC墙结构(简称PSRCW)的超强性能,考虑实际地震动的随机特性,分别选择了22条远场和22条近场地震动记录,基于增量动力时程分析方法(简称IDA)获得了10层PSRCW结构算例模型的基底剪力-顶点位移曲线,分别计算了PSRCW算例在远场及近场地震波激励下的超强系数,基于数理统计方法确定了PSRCW算例具有95%置信水平对应于单侧置信下限的超强系数限值,研究结果可为PSRCW结构的设计方法和工程应用提供参考。

半刚接钢框架内填RC墙结构的平面外性能研究

为研究半刚接钢框架内填RC墙结构(简称PSRCW)的平面外性能,首先设计了PSRCW结构的BASE基准试件,并衍生钢柱截面、高跨比、轴压比、钢梁加劲肋、内填墙厚度、开洞率等6个系列16个参数模型。采用ABAQUS程序进行了精细化有限元分析,研究了相关参数对PSRCW结构面外承载力、内力分配规律和破坏模式等性能的影响。分析结果表明:钢柱截面、轴压比、钢梁加劲肋是影响PSRCW结构面外承载力的主要因素;高跨比、钢梁加劲肋、内填墙厚度、开洞率对PSRCW结构面外内力分配有较大影响;通过改变高跨比或增设钢梁加劲肋可改进PSRCW结构的面外破坏模式。

带栓钉钢板与外包混凝土剪力墙共同工作性能研究

为研究带栓钉抗剪键钢板在混凝土剪力墙中的锚固性能,进行了18个配置列阵栓钉抗剪键的内藏钢板混凝土墙板试件在单调连续加载下的推出钢板试验研究.试件设计中考虑了栓钉的直径、长度和数量,混凝土墙体厚度,钢板厚度,墙体分布钢筋配筋率等参数.在试验基础上,分析了钢板与外包混凝土之间的抗剪切极限荷载和滑移、钢板及栓钉应变、试件破坏形态等,研究了此类墙板的受力特点与破坏模式以及栓钉配置方式对墙板协调工作性能的影响.试验研究表明:在栓钉抗剪键面积一定的情况下,采用较小直径栓钉并加密栓钉的列阵布置可明显提高墙体的抗剪切承载力,在一定条件下钢板厚度的变化对承载力影响较小,内藏钢板剪力墙墙板应满足一定的厚度要求,栓钉的栓杆长径比λ应大于等于4.提出了适于内藏钢板混凝土剪力墙体设置列阵栓钉抗剪键的抗剪切承载力简化计算方法.

单排配筋带洞口剪力墙抗震试验及承载力计算

为研究单排配筋带洞口剪力墙的抗震性能及其构造措施,通过比较不同构造措施及不同形式的带洞口剪力墙的破坏机制,进行了2个单排配筋带洞口剪力墙模型的抗震性能试验研究.系统分析了不同构造措施带洞口剪力墙试件的承载力、延性、刚度、耗能、破坏特征等.建立了带洞口剪力墙的承载力模型,计算结果与试验结果符合较好.试验及分析表明,单排配筋带洞口剪力墙能满足抗震要求.

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.

三层单排配筋剪力墙结构抗震性能试验研究

为了对双排配筋剪力墙和单排配筋剪力墙的抗震性能进行对比研究,本文设计了1个1/3缩尺的三层混凝土剪力墙结构模型,模型的一侧墙体为双向双排配筋,另一侧墙体为双向单排配筋。对其进行了低周反复荷载下的抗震性能试验研究,分析了其承载力、延性、刚度及其退化过程、滞回特性、耗能能力和破坏特征。研究表明:在墙体的配筋率相同情况下,由于单排配筋墙体钢筋的间距相对于双排配筋墙体钢筋间距小,其首先约束混凝土裂缝的几率更大,其平面内的抗震性能优于双排配筋剪力墙;由于剪力墙的翼缘和腹板共同工作,单排配筋剪力墙平面外的性能也可满足多层剪力墙结构设计的要求。

混合结构体系在超高层建筑中的应用及问题

混合结构体系在超高层建筑中经常被采用。介绍了不同类型混合结构体系的特点和在国内外应用的工程实例,分析了外钢框架+钢筋混凝土筒体和型钢混凝土框架+钢筋混凝土筒体这两种在我国经常采用的混合结构体系的抗震性能和优缺点。在分析国内已经进行的混合结构试验研究的基础上,参考国内外工程实践,考虑抗震等多种因素,提出混合结构体系在不同抗震设防区的适用性和需进一步研究的问题。

双塔连体高层混合结构抗震性能研究

外钢框架-混凝土核心筒结构体系被认为是适合我国国情的高层建筑结构体系之一,我国已有多个采用这种结构体系的单塔楼工程实例,但对双塔连体高层混合结构的研究较少。本文针对上海国际设计中心不等高双塔连体混合结构,进行了7度多遇地震、基本烈度、罕遇地震和8度罕遇地震阶段的模拟地震振动台试验研究,得到了结构的破坏模式,并对模型结构和原型结构的动力反应进行了详细的分析,最后提出了此类结构设计的一些建议。研究表明,高位连体的竖向地震反应比较明显,设计中应适当考虑动力放大效应;在各水准地震作用下结构整体变形均呈现弯曲型;主塔楼核心筒在中震下可以保证"不坏",但结构小震下的层间位移略超过规范限值。