半刚接钢框架内填实体RC墙结构的地震易损性能评估

为评估半刚接钢框架内填实体RC墙结构(PSRCW)的地震易损性能及倒塌储备能力,考虑层数和抗震设防烈度影响合理设计了4个PSRCW结构基准算例,采用Latin超立方抽样方法考虑型钢、混凝土、钢筋等材料力学性能及内填RC墙体厚度几何尺寸的随机性,拓展为4组共计160个PSRCW算例.通过合理选取40条汶川地区实测地震记录,与每组40个PSRCW结构样本随机组合,构成了4组40个地震-结构样本对,通过弹塑性时程分析方法确定了PSRCW结构在“弹性极限”“完全运行”“运行”“生命安全”“接近倒塌”“倒塌”性态下的地震易损性曲线,并进行了抗震性能评估,量化了PSRCW结构的倒塌储备能力.分析结果表明:PSRCW结构的倒塌安全储备系数在3.0~4.3之间,具有良好的抗地震倒塌能力.

钢框架内填钢筋混凝土墙板结构住宅设计

对钢框架内填钢筋混凝土墙板组合结构的主体结构体系、计算假定及方法、整体结构计算、主要构件验算进行重点介绍。利用PKPM软件中的SATWE模块对钢框架内填钢筋混凝土墙板结构的各项性能指标进行分析,并对主要受力构件进行强度与稳定性验算。结果表明:该结构体系的周期、最大层间位移角、主要构件强度与稳定性等相关指标均满足现行规范与标准的要求。

双层钢板-内填混凝土组合剪力墙整体稳定性分析

考虑几何初始缺陷和材料非线性,对带钢管混凝土端柱的双层钢板-内填混凝土组合剪力墙进行有限元弹塑性整体稳定性分析,研究高度、宽度、厚度、钢板与钢管厚度、混凝土强度和钢材强度等参数对墙体整体稳定性能的影响。通过有限元分析,得到极限稳定承载力、荷载-位移曲线和与组合剪力墙发生失稳时的应力云图。采用三项式和《钢结构设计标准》(GB 50017—2017)的整体稳定系数公式进行分段拟合,拟合出整体稳定系数计算公式。最后提出轴压作用下的组合剪力墙的极限稳定承载力公式。结果表明:拟合公式计算的整体稳定系数略低于有限元模拟结果,说明本文提出的整体稳定系数计算公式较为安全合理。

钢框架-内填墙板结构设计分析

自国务院出台关于大力发展装配式建筑的指导意见,装配式钢结构凭借其安全耐久、低碳环保的优势,充分与当前绿色建筑的理念相适应,逐渐成为现代建设领域中不可分割的组成部分。而在装配式钢结构中,钢框架—内填墙板体系凭借其优秀的抗震性能以及合理经济的造价,多运用多高层民用住宅建筑中。内填墙板由混凝土墙板作为抗侧力构件,承担水平剪力。围绕内填墙板体系展开探讨,明确设计时各个环节的要点问题,并结合施工难易程度及成本造价,与常规钢—混凝土混合结构进行对比,分析二者的优缺点。

CFRP-钢复合圆管内填混凝土轴压短柱试验研究

通过对10根CFRP-钢复合圆管内填混凝土轴压短柱和用于对比的5根圆钢管混凝土轴压短柱承载力的试验研究,初步探讨CFRP-钢复合圆管内填混凝土轴压短柱的受力性能以及CFRP对圆钢管混凝土轴压短柱承载力的提高效果。分析了钢管约束指标和CFRP筒约束指标等对CFRP-钢复合圆管内填混凝土轴压短柱承载力的影响。研究结果表明:在本次试验的参数范围内,外包CFRP可以有效提高圆钢管混凝土轴压短柱的承载力;CFRP对圆钢管混凝土轴压短柱承载力的提高率近似随着CFRP筒约束指标的增加而线性增加;在其它条件相同的情况下,钢管约束指标越大,承载力提高率越小;承载力提高率随着约束指标比的增加而增加;如果粘结良好,在破坏前,CFRP筒和钢管可以保持协同工作。

半刚接钢框架内填RC墙结构超强及强度折减系数研究

基于半刚接钢框架内填RC墙结构(简称PSRCW)的性能试验结果,分析了延性破坏的PSRCW结构的超强能力,并结合等倒塌原则建立了PSRCW结构的位移延性系数.采用Newmark-Hall提出的Rμ-μ-T经验公式,给出了罕遇地震水准下PSRCW结构的延性折减系数以及强度折减系数.为了同我国现行抗震规范相协调,还给出了偶遇地震水准下PSRCW结构的强度折减系数,为PSRCW结构的合理抗震设计提供参考.

半刚接钢框架内填RC墙结构滞回性能试验——整体性能分析

半刚接钢框架内填钢筋混凝土剪力墙结构(简称PSRCW)在低周反复荷载作用下抗剪栓钉易发生疲劳断裂,从而使结构后期承载力衰减过快,延性较差。为了进一步改善结构的延性性能,采用槽钢、U形钢筋及抗剪栓钉三种不同形式的抗剪连接件,通过3榀1/3缩尺、两层、单跨PSRCW试件的低周反复荷载试验,重点研究抗剪连接件对结构性能的影响,分析结构的传力机理、破坏模式、滞回性能、刚度退化、变形及延性、耗能能力等。试验结果表明:加载过程中,抗剪连接件未发生疲劳断裂,试件的后期承载力退化缓慢,试件的变形能力、延性性能以及耗能能力均得到大幅提高,试件呈内填墙压碎的延性破坏模式。抗剪连接件的抗剪能力应与混凝土内填墙的抗剪能力相协调,内填墙混凝土强度等级不宜过高,避免抗剪连接件的破坏模式由剪断控制。PSRCW结构中抗剪连接件不发生疲劳断裂是结构发生延性破坏的重要前提。

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。

半刚接钢框架内填高延性纤维混凝土剪力墙结构抗震性能试验研究

采用高延性纤维混凝土(DFRC)改善半刚性连接钢框架内填RC剪力墙结构(PSRCW)的抗震性能和变形能力,设计1榀半刚性连接钢框架内填DFRC剪力墙试件(SDFRCW),并进行拟静力试验,研究其破坏机理、滞回性能、刚度退化、延性及耗能能力,并与已有文献的试验结果进行比较可得:1DFRC良好的拉伸性能和应变硬化效应,可以有效控制内填墙体的斜裂缝稳定发展,实现延性剪切破坏模式;2SDFRCW试件的开裂位移、屈服位移和极限位移明显高于PSRCW试件,可见采用DFRC能显著提高SDFRCW结构的层间变形能力;3SDFRCW试件破坏时,内填DFRC剪力墙已出现较宽的主斜裂缝,但墙体始终保持良好的整体性,试件承载力和刚度退化缓慢,说明采用DFRC可显著提高墙体的耐损伤能力,减少结构的震后修复费用;4SDFRCW结构具有良好的层间变形能力,能有效控制结构在小震和中震作用下的变形,满足大震作用下的变形能力和耗能要求。

双层钢板-内填混凝土组合剪力墙滞回性能数值分析

在试验研究的基础上,分析双层钢板-内填混凝土组合剪力墙结构的受力特点,建立了带初始缺陷的有限元数值计算模型,并与试验结果进行了对比;通过有限元数值模拟,分析了轴压比、高宽比、宽厚比等主要参数对剪力墙滞回性能的影响规律及其特征.研究结果表明,高宽比、宽厚比、轴压比对双层钢板-内填混凝土组合剪力墙受力性能均有影响,轴压比是影响承载能力的主要因素,而高宽比与宽厚比是影响初始刚度的主要因素.

半刚接钢框架内填暗竖缝混凝土剪力墙结构的简化滞回分析模型

为解决半刚接钢框架内填暗竖缝混凝土剪力墙结构(简称PSRCW)在工程应用中的数值分析问题,根据PSRCW结构试验所获得的破坏模式、钢筋混凝土(RC)墙的裂缝分布规律和结构传力机理,提出了可用于分析PSRCW结构抗震性能的组合斜压带滞回模型。暗竖缝RC墙组合斜压带滞回模型主要由两部分构成。(1)主对角斜压带部分,用于模拟暗竖缝对PSRCW结构水平承载力的贡献。(2)壁柱部分,用于模拟缝间墙的力学行为。基于暗竖缝RC墙的受力机理推导了主对角斜压带的有效宽度计算方法,并结合混凝土的应力-应变关系给出了主对角斜压带的滞回恢复力模型。采用组合斜压带模型模拟了已有的典型试验,并与试验结果进行了比较,两者吻合较好,进一步证实了本文所提出的组合斜压带滞回模型的合理性。

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。

半刚接钢框架内填RC墙结构滞回性能试验——局部性能分析

通过对3榀2层1跨的半刚接钢框架内填钢筋混凝土剪力墙结构(简称PSRCW)的低周反复荷载试验,重点研究结构局部受力性能,分析PSRCW结构中半刚性节点及内填墙的破坏模式与变形能力、钢框架与内填墙界面分离及滑移、以及两者之间的内力分配等局部性能。分析结果表明:内填墙的存在对半刚接节点的变形能力具有一定刚化影响,降低了节点的转动能力;在确保抗剪连接件在加载过程中不发生疲劳断裂的前提下,不同类型的抗剪连接件对PSRCW结构性能影响不明显;同时,为了避免抗剪连接件疲劳断裂,建议内填墙采用低强度等级的混凝土,或采用U形弯筋或槽钢连接件。在设计荷载水平,内填墙分担80%水平剪力,钢框架分担60%的倾覆力矩。

半刚接钢框架内填RC墙结构侧移刚度分析

目的研究半刚接钢框架内填RC墙结构(PSRCW)抗侧移刚度的计算方法,为PSRCW结构的弹性变形计算提供参考.方法基于10榀1/3缩尺、两层、单跨PSRCW结构的低周往复加载试验及理论分析,研究了PSRCW结构整体抗侧移刚度及刚度退化规律.结果 PSRCW结构抗侧移刚度大,刚度退化均匀缓慢.内填墙厚度、抗剪连接件形式、混凝土强度对结构整体抗侧移刚度影响较大,节点形式、抗剪连接件数量对结构抗侧移刚度影响较小.结论通过对PSRCW结构的变形分析所建立的初始弹性抗侧移刚度的理论模型及公式,可以较好地计算PSRCW结构的抗侧移刚度,理论值与试验值吻合较好.

内填部分混凝土箱形截面钢桥墩的延性影响参数

为了研究内填部分混凝土箱形截面钢桥墩在恒定竖向荷载与柱顶水平往复荷载作用下的延性性能,建立三维弹塑性有限元模型,通过比较模拟结果与试验结果的水平荷载-水平位移滞回曲线和破坏模态,确定了所采用有限元分析方法的准确性与有效性.以翼缘宽厚比、柱长细比、混凝土填充率和柱轴压比为变化参数,建立56个三维弹塑性有限元分析模型,归纳总结了钢桥墩可能出现的各破坏模态:对于纯钢桥墩,局部屈曲发生在试件底部;对于内填部分混凝土钢桥墩,当混凝土填充率较小时,局部屈曲通常发生在内填混凝土上部钢板处;随着混凝土填充率的增大,局部屈曲出现在试件底部附近.最后分析上述4个参数对钢桥墩极限承载力和延性性能的影响规律.

不同内填材料的生态复合墙结构地震反应分析

生态复合墙体作为一种新型的生态环保住宅结构体系,其内填材料要满足因地制宜、就地取材的原则,本文在课题组已研发和应用的五种生态复合墙体材料的基础上,采用经过验证的刚架-复合弹性板力学模型,对结构进行弹性阶段的动力反应对比分析,并模拟原型结构在弹性阶段的动力特性.利用该模型对某工程实例分析研究,计算分析结果表明:在多种地震波作用下,内填石膏砌块墙体频率最大,其余四种材料频率较为接近,内填草砖时频率最小;当内填草砖时,侧移及层间位移最大,内填陶粒块和发泡块时,侧移及层间位移较为接近,而内填石膏时最小;五种不同内填材料的楼层加速度曲线趋势大体趋于一致.

内填式钢管混凝土构件受箍机理分析

利用修正弹性模量的方法来计入内填式钢管混凝土轴压构件承载力的提高 ,并用能量法和最小势能原理从中导出了在轴向压力作用下内填式钢管混凝土构件受箍机理。分析表明 ,套箍系数不但与核心混凝土的泊松比、截面半径及弹性模量有关 ,还与外围钢管的泊松比、钢管壁厚及弹性模量有关。

钢框架内填混凝土墙结构体系有限元分析

对钢框架—内填混凝土墙结构体系进行了非线性有限元分析,得到了该体系在单向荷载作用下的变形及应力分布状况。为了简化计算,采用对角单压杆模型模拟内填墙的受力特性,并将计算结果同有限元实体模型以及纯钢框架模型结果进行比较,得出了一些结论。

主管内填混凝土对矩形钢管节点受力性能的影响

为研究主管内填混凝土对矩形钢管节点受力性能的影响,探讨主管内填混凝土矩形钢管节点的受力机理,对比分析了主管内填混凝土矩形钢管节点和空钢管节点的受压、受拉和受弯性能,结果表明主管内填混凝土能够改善节点的受力性能,显著提高矩形钢管受压节点的承载力,受压节点的破坏模式转变为横向局部承压破坏;对矩形钢管受拉节点承载力提高不明显,但提高了节点的刚度,改变节点的破坏模式;能够提高受弯节点的刚度和承载力,其破坏模式可采用支管受拉翼缘有效宽度模型.主管内填混凝土后矩形钢管节点的承载力可根据对应的破坏模式来计算.

圆CFRP-钢复合管内填砼构件的受弯性能研究

对16根圆CFRP-钢复合管内填砼受弯构件以及4根圆钢管砼受弯构件开展静力试验并分析实验结果。对于未包裹纵向 CFRP的试件,其荷载-跨中挠度曲线类似于对应的圆钢管砼构件的曲线;对于包裹纵向CFRP的构件,其荷载-跨中挠度曲线可以划分为以下几个阶段:弹性阶段、弹塑性阶段和下降段。圆CFRP-钢复合管内填砼受弯构件的延性要好于圆FRP筒内填混凝土受弯构件。对于具有相同钢管约束效应系数的试件,承载力提高率随着纵向CFRP层数的增大而增大。从加载之初直到最大承载力,钢管和CFRP筒在环向和纵向都可以协同工作。纵向受压最大点的环向拉应变最大,纵向受拉最大点的环向压应变最大, 纵向受拉最大点的钢管对核心砼没有套箍作用。从加载之初直到大约0．8倍的极限承载力,试件纵向应变沿截面高度的分布基本符合平截面假定。纵向CFRP可以显著提高试件的刚度。