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。

火电厂钢框排架-消能支撑结构低周往复加载试验

为研究钢框排架-消能支撑结构的抗震性能,以某钢结构火电厂主厂房为原型并采用防屈曲支撑作为消能装置,设计了1榀5层的钢框排架-消能支撑结构试件.通过低周往复加载试验,分析其破坏机制、滞回性能、刚度退化规律、层间变形及防屈曲支撑耗能能力.试验结果表明:钢框排架-消能支撑结构具有较高的抗侧刚度及承载能力.模型试件滞回曲线呈饱满的梭形,等效黏滞阻尼系数达0.262,位移延性系数超过3.53,表现出良好的耗能及延性性能.试验过程中,防屈曲支撑可在较小加载位移时先于主体梁柱进入屈服且塑性耗能特征明显,增加了结构阻尼且耗能稳定,有效提高了结构抗震性能.

联肢弯剪型钢板剪力墙抗震性能试验研究

联肢钢板剪力墙结构是将2片钢板剪力墙通过钢连梁连接形成的抗侧力结构。通过对1榀1/3缩尺的4层联肢弯剪型钢板剪力墙试件进行低周往复加载试验,从滞回曲线、骨架曲线、延性、承载力及刚度退化、耗能能力等方面研究了该结构体系的抗震性能,并且对试件的屈服顺序和变形模式进行了分析。结果表明:联肢钢板剪力墙试件的延性系数达到5.03,承载力退化系数均大于0.96,承载力和刚度退化稳定,等效黏滞阻尼系数达到0.25以上,表明联肢弯剪型钢板剪力墙具有优越的抗震性能。加载过程中,连梁先于墙板发生屈服,墙板先屈曲后屈服,此后柱脚和横梁相继屈服。连梁的引入改变了结构的屈服机制,提高了整体的延性和耗能能力,能够组成多道抗震防线,且试件整体最终也体现出合理的破坏机制。整体侧移曲线呈弯剪变形模式。该试验研究更加贴合实际工程中联肢钢板剪力墙结构的应用情况,为联肢钢板剪力墙结构的进一步研究和应用提供了试验基础。

新型钢管混凝土梁柱节点力学性能试验研究

为研究内加强环式圆钢管混凝土柱与矩形钢管混凝土梁这种新型连接节点的力学性能,设计了缩尺钢管混凝土梁柱节点试件,开展了相同梁柱节点试件的静力加载试验和低周往复加载试验。通过研究该节点试件的破坏模式、荷载-位移曲线以及拟静力加载试验的骨架曲线、核心区剪切变形等,分析了节点试件的承载能力、延性和耗能能力,全面考察了同一梁柱节点在静力加载和低周往复加载两种工况下的受力性能和破坏模式。结果表明:钢管混凝土梁柱节点试件核心区强度较强,破坏模式主要为梁端破坏,低周往复加载试验时试件梁柱连接处附近的梁端钢板发生拉裂破坏和钢板鼓曲,静力加载试验时试件梁端焊缝发生拉裂破坏;试件延性较好,加载过程中经历了弹性、弹塑性和塑性发展阶段。最后提出了该类钢管混凝土梁柱节点核心区的抗剪强度计算公式。

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。

预制轻钢轻混凝土剪力墙-楼板连接部抗剪性能试验研究

提出一种装配式轻钢轻混凝土剪力墙与混凝土楼板的装配连接方式,为研究该连接节点的抗剪性能,开展了4个墙体-楼板连接试件的低周往复加载试验,分析了连接节点的滞回性能、刚度退化、延性、耗能能力及承载力性能。结果表明:不同连接构造形式对墙体-楼板连接节点的承载力影响显著,抗剪螺栓能有效提高节点的刚度与水平抗剪承载力;承载力分析结果显示,设有抗剪螺栓的连接节点承载力比预制墙体抗剪承载力高了34.3%,满足节点承载力要求,最后给出了装配式轻钢轻混凝土墙-楼板连接节点设计建议。

低轴压比夹芯复合剪力墙抗震性能试验研究

针对寒区传统村镇砌体结构抗震及节能水平较低的现状,提出一种由内外叶墙和内置聚苯板保温层组成的夹芯复合剪力墙结构。为研究该夹芯复合剪力墙的地震破坏模式、抗震性能指标,本文设计了2组与村镇建筑实情相吻合的低轴压比墙体试件,即1个实心剪力墙试件和1个夹芯复合剪力墙试件,分别进行低周往复水平加载试验,对比了2种墙体的破坏模式、抗震承载力、滞回及骨架曲线、刚度退化规律、延性及耗能能力等抗震性能指标。研究结果表明:在水平地震作用下,低轴压比的夹芯复合剪力墙和实心剪力墙分别发生剪切滑移破坏和压弯破坏;夹芯复合剪力墙承载力是实心墙的0.87倍,滞回曲线更为饱满,其延性和耗能能力分别是实心剪力墙的2.3倍、1.64倍,其层间位移角达到规范剪力墙限值要求;夹芯复合剪力墙内外叶墙通过三维钢丝网架可实现协同抗震工作,应适当提高竖向插筋配筋率。相关结论可为村镇夹芯复合剪力墙结构设计提供依据。

带分段式连梁的钢筋混凝土联肢剪力墙拟静力试验及数值模拟

文章提出一种由耗能段和承重段组成的分段式钢筋混凝土连梁,通过低周往复加载试验及有限元数值模拟,对带分段式连梁的钢筋混凝土联肢剪力墙试件的抗震性能进行研究。结果表明:连梁耗能段比承重段更早开裂及屈服,且试验结束后裂缝更多更密集,表明耗能段起到主要的耗能作用,而承重段能始终可靠地承受重力荷载;试件的滞回曲线初期较饱满,呈梭形,后期出现明显的捏拢效应,曲线呈倒S形;试件的位移延性达到2.4左右,极限位移角达到1/40左右,表明其具有良好的变形性能;随着耗能段截面高度的增加,试件耗能能力增强,但承重段损伤加重。

考虑弯剪耦合作用的RC剪力墙拟静力试验研究

剪力墙结构在水平地震作用下受力与框架柱有很大的不同,无反弯点,弯矩与剪力的耦合作用贯穿整个墙体。为了探究弯矩和轴压比对剪力墙破坏的影响,取某11层高层建筑的底部两层剪力墙,按照1:2缩尺,设计了三个两层剪力墙试件并进行低周往复加载拟静力试验。与传统拟静力试验相比,该试验竖直方向加载通过两个作动器实现弯矩与水平剪力保持固定比例关系。试验结果表明,考虑弯剪耦合作用、轴压比为0.25的试件SW1破坏时有大量水平裂缝及斜裂缝,试件最终发生弯曲破坏型侧向倒塌。考虑弯剪耦合作用、轴压比为0.5的试件SW2破坏时为贯通水平裂缝,试件最终发生脆性竖向倒塌。不考虑弯矩作用、轴压比为0.25试件SW3破坏时有大量斜裂缝,试件最终发生弯剪破坏型侧向倒塌。该文对其破坏形态、滞回特性、变形能力、耗能能力、截面应变等进行了研究,研究结果表明弯矩作用对剪力墙的破坏模式以及屈服、峰值、极限荷载、延性等参数都有重大影响,建议剪力墙在分析和设计中应考虑弯剪耦合作用。

不同加载角度与轴压比下RC短柱抗震性能试验研究

进行了加载角度为0°、22.5°及45°的钢筋混凝土方形短柱试件在轴压比分别为0.2及0.6下的低周往复加载试验,从破坏形态、承载力、延性及耗能能力等方面对钢筋混凝土方形短柱的抗震性能进行了研究。结果表明:增大轴压比能有效提高RC方形短柱的承载能力、耗能能力和减缓试件的后期强度退化,但同时会加速其刚度退化;加载角度对试件的承载力及刚度退化基本上没有影响,但延性、耗能能力及强度退化率会随加载角度的增加而增大。

低屈强比高强钢箱形柱抗震性能试验研究

钢结构的材料高强化是发展趋势,目前高强钢存在屈强比过高的问题,限制了高强钢在建筑结构中的抗震设计应用。对低合金高强度结构钢进行材性改良,研发出一种新型低屈强比Q620E高强钢。对此新型高强钢的抗震性能进行试验研究,根据壁板宽厚比等级设计截面尺寸不同的箱形截面柱,对轴压比为0.2和0.35的高强钢箱形柱进行低周往复加载试验。通过观察试件的破坏模式、提取滞回曲线和骨架曲线,从承载力、延性、耗能性能与损伤发展等方面对钢柱的抗震性能进行分析,并与Q690D普通高强钢柱抗震性能进行比较。试验结果表明,低屈强比高强钢柱具有良好的滞回性能和塑性变形能力;壁板宽厚比对构件承载力及延性影响显著;壁板宽厚比越大则刚度下降越快、损伤发展不连续;相较于Q690D普通高强钢,Q620E新型钢在力学性能与构件抗震方面均体现出较大的优势,可考虑在高强钢建筑结构中拓展应用。

南方山区民居木结构榫卯节点抗震性能试验研究

为研究截面参数和节点形式对有穿销直榫节点抗震性能的影响,首先,以梁高、梁宽为研究参数,并与有穿销透榫节点作对比,共设计制作了4个足尺节点试件;然后,通过低周往复加载试验,研究不同参数下节点的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、延性、强度和刚度退化及耗能能力等性能;最后,推导有穿销直榫节点的弯矩-转角理论公式,并与试验结果进行对比.研究结果表明:试件的主要破坏形态为柱内侧梁榫受拉边缘的顺纹拉裂破坏,伴随有柱内侧梁榫受压边缘的挤压变形和柱外侧梁榫的水平劈裂;节点的弯矩-转角滞回曲线呈捏缩效应明显的反Z形;在试验设计参数范围内,有穿销直榫节点的转动刚度和抗弯承载力随着梁截面高度和宽度的增大而增大,但是强度退化系数和等效黏滞阻尼系数的变化不明显;相比于有穿销透榫节点,有穿销直榫节点的正向抗弯承载力大62%,反向抗弯承载力大26%,且承载力下降更平缓,表明有穿销直榫节点具有更好的抗震性能;有穿销直榫节点理论公式所得结果与试验结果误差在9%内.

装配式可更换分级屈服耗能连接集成形状优化及试验研究

为增强装配式混凝土框架结构的可恢复性,提出一种可更换分级屈服耗能连接,通过在梁-柱节点处设置该连接可实现对结构屈服过程的有效控制。针对分级屈服耗能连接中的弯剪部件,基于等效应力屈服强度理论推导得到弯剪部件考虑等应力屈服的形状曲线,通过Python集成Abaqus数值模型和优化算法获得低周疲劳性能最优的形状曲线。对5个分级屈服耗能连接试件开展低周往复加载试验,研究其滞回性能和变形能力等抗震性能,评价形状优化后分级屈服耗能连接的性能水平,并对弯剪部件影响参数进行分析。结果表明:优化后弯剪部件的塑性应变分布更加均匀,耗能能力和材料利用率明显提高;同时弯剪部件经优化后的分级屈服耗能连接试件变形能力显著增强;随着弯剪部件的等应力屈服高度比或高宽比减小,分级屈服耗能连接的承载能力和耗能能力均逐渐提高,但刚度退化速率逐渐加快;各试件变形及损伤主要集中在弯剪部件和屈曲部件,且均实现了分级屈服的耗能机制,说明分级屈服耗能连接能够有效控制结构的屈服过程。

外肋板式钢板混凝土组合剪力墙与钢梁节点抗震性能试验研究

外肋板式钢板混凝土组合剪力墙与钢梁节点是一种新型墙梁节点,设计并制作了四个足尺的外肋板式钢板混凝土剪力墙与钢梁节点模型试件进行低周往复加载试验,研究钢梁跨高比、外肋板宽厚比以及设置栓钉对试件的滞回性能、延性、耗能和刚度退化等抗震性能的影响。结果表明该节点具有良好的延性和耗能能力,外肋板对节点承载力有较大提升,跨高比较小的试件在弹塑性阶段具有更好的耗能能力,改变外肋板宽厚比和在墙侧设置栓钉对该节点初始刚度无明显影响,该节点荷载有两种传递方式,一种由外伸梁传至外肋板,再由外肋板传至剪力墙;另一种直接由外伸梁传递至剪力墙,前者占比更高。

端部加强型钢管阻尼器性能试验研究

传统钢管阻尼器因端部容易发生过早破坏,导致阻尼器耗能性能得不到充分发挥。本文对传统钢管阻尼器进行改进,提出一种新型端部加强型钢管阻尼器,介绍其构造形式及工作机理。设计钢管阻尼器和端部加强型钢管阻尼器各一个,对其进行低周往复加载试验,研究端部加强构造的合理性及端部加强型钢管阻尼器的力学性能。研究结果表明:1)设置加强钢管能够有效延缓钢管端部开裂,避免阻尼器因过早开裂而失去承载能力,充分发挥阻尼器耗能能力;2)端部加强型钢管阻尼器耗能性能好,其滞回曲线对称且饱满,等效阻尼比稳定在0.40左右,且能在小位移下进入屈服耗能状态;3)端部加强型钢管阻尼器较钢管阻尼器力学性能更优,屈服荷载和极限荷载相较钢管阻尼器分别提升18.78%和24.42%,二者初始刚度相近,屈服后刚度降低15.27%。

钢接头连接的装配式混凝土叠合梁-柱节点抗震性能试验

在国内外装配式节点研究的基础上,提出了一种钢接头连接的装配式混凝土叠合梁-柱节点,为研究其抗震性能进行了低周往复加载试验.试验结果表明:新型节点中预制梁的型钢接头和纵筋焊接能有效传递二者间的应力;叠合梁-柱节点具有较好的整体性;节点的塑性铰产生在梁的型钢接头和纵筋焊接部位附近,梁柱节点核心区域破坏较小;新型节点耗能能力较好;装配式节点比现浇节点有更高的承载力,但是延性更低.

足尺带缝钢板剪力墙低周往复加载试验研究Ⅱ

针对带缝钢板剪力墙试验中出现的"角部失稳"和"螺栓滑移"等问题,对两个试件在加劲措施及螺栓布局上进行了改进,将钢板剪力墙两侧的加劲钢管通高设置,增加边部螺栓布置密度,同时还增加了与应用有关的新研究内容包括"中部栓接、上下端焊接"和"上栓下焊"的连接方式以及与楼板浇筑混凝土相协调的构造措施等。对这两个试件的低周往复加载试验结果表明:改进措施有效地克服了试件的"边角失稳"和"螺栓滑移",从而使试件表现出了更好的延性及耗能能力;"中部栓接、上下端焊接"和"上栓下焊"的连接方式以及与楼板浇筑混凝土相协调的构造措施是可行的。在细致分析试件延性及耗能性能基础上,建议将带缝钢板剪力墙的功能定位为类似阻尼器的耗能元件。

不同加载方式下的PEC柱(强轴)抗震性能试验研究

基于现阶段关于PEC柱抗震性能方面研究的不足。以轴压比、钢材等级及加载方式为参数,设计制作了8个PEC柱1∶3缩尺模型并完成了低周往复加载试验。分析了试件的破坏形态、滞回耗能、承载能力、延性性能、强度退化、刚度退化等力学性能,研究结果表明:试件破坏形态为压弯破坏,滞回曲线基本呈对称的饱满梭形,具有良好的塑性变形及耗能能力。试件承载力随轴压比增加而增加,但同时也会造成延性性能变差。试件在等幅阶段多次循环及加大级差加载后的强度、刚度退化均相对稳定,承载力、耗能变化不大。单纯提高钢构件的强度并不能有效提高PEC柱的承载力,应注重钢材与混凝土的强度等级之间的匹配性,Q345钢不宜与强度等级低于C35的混凝土组合使用,为PEC柱构件在工程上的应用提供了参考。

型钢连接装配式低矮剪力墙抗震性能试验研究

采用带锚筋的锚板、腹板、端板以及加劲板作为连接件,能够通过干式连接方法将上下预制剪力墙构件连为整体。为研究该新型全装配式剪力墙的受力性能和抗震性能,设计了2个剪跨比为0.783的试件和1个相同剪跨比及配筋率的现浇整体墙体,并进行了低周往复拟静力试验,分析了该全装配式剪力墙的承载能力、刚度、延性性能和耗能能力等。研究结果表明:现浇整体墙体和全装配式剪力墙的破坏形式均为受剪破坏,全装配式剪力墙的极限位移角大于现浇整体墙体极限位移角,分别为1/77和1/133,轴压比为0.3时平均延性系数3.47,低于现浇整体墙体平均延性系数4.62;但该全装配式剪力墙具有较高的承载能力和耗能能力。型钢与剪力墙的锚筋需采用穿孔塞焊的形式连接,避免锚筋与锚板焊接的位置发生剪断的现象。

全焊接组合梁–柱节点承载力试验研究

为了研究全焊接组合梁–柱节点的承载力,通过两个中跨全焊接组合梁–柱节点在单调静力作用下和低周往复荷载作用下的破坏试验,获得了节点承载性能、滞回性能和破坏模式。由试验结果可看出:节点主要的破坏模式为钢梁下翼缘及腹板局部屈曲和混凝土压溃。本文将介绍主要试验结果,为后续试验研究提供依据。