带可替换连梁双肢双钢板组合剪力墙结构滞回性能研究

带可替换连梁双肢双钢板组合剪力墙结构是一种新型的抗侧力体系。建立ABAQUS有限元模型,对连梁长度、连梁腹板构造的抗震性能影响进行分析。分析结果表明:连梁长度对结构的抗震性能影响较大,合理的腹板构造,在用钢量相当的前提下,耗能能力、承载能力可进一步提高。在参数分析的基础上提出合理的抗震设计建议。

联肢钢-混凝土组合剪力墙端板螺栓式钢连梁抗震性能研究

我国高层建筑已经进入广泛应用钢-混凝土组合剪力墙的阶段。由钢-混凝土组合墙肢耦合而成的联肢组合墙中,由于钢构件预埋于墙肢边缘区域,给传统连梁的应用带来了困难。为了开发出适用于联肢钢-混组合剪力墙的连梁形式,将钢结构中常用的端板螺栓连接构造引入,利用其构造简单、易于施工且抗震性能良好的优点,连接钢连梁与组合剪力墙。以连梁长细比为主要参数,设计并制作5个采用端板螺栓连接的双肢组合剪力墙试件和1个传统直插式的小比例双肢钢筋混凝土剪力墙试件,进行低周往复拟静力加载试验,以考察端板螺栓连接钢连梁的受力特征、滞回性能、刚度与强度退化特征以及破坏模式。利用有限元分析方法对试验过程进行数值模拟并与试验结果对比。结果表明,端板螺栓连接钢连梁能够达到较高的延性水平和较大的耗能能力,刚度、强度退化不明显。试验加载过程的剪力-侧向位移骨架曲线与有限元分析结果吻合较好。

高层建筑剪力墙钢组合桁架连梁抗震性能的试验研究

本文主要就高层建筑剪力墙钢组合桁架连梁的抗震性能,展开了相关的分析与探讨,首先概述了剪力墙结构具体特点,而后针对本次试验情况进行了简要的概况阐述,其中主要包含了试件的设计与制作,以及试验测量内容两部分内容,进而通过对试验现象与结果的深入研究,具体分析了构件的延性以及耗能状况。最终希望借助于本文的分析研究,能够引起更为广泛的思考与交流,以期给予相关的高层建筑施工,提供一些必要的参考内容。

组合联肢剪力墙中连梁设计的若干问题

提出了组合联肢剪力墙体系联系度DC的概念,推导了其计算方法,阐述了联系度在组合联肢剪力墙概念设计中的应用,并讨论了钢连梁或组合连梁的抗震设计、连梁与钢筋混凝土墙肢连接节点的不同构造方式和设计方法。

混合联肢部分外包组合剪力墙-钢连梁刚接节点极限承载力研究

利用有限元软件ABAQUS模拟混合联肢部分外包组合剪力墙-钢连梁刚接节点在单调加载条件下的受力情况,并进行变参数有限元模拟。基于有限元模拟结果,研究该刚接节点的破坏模式,建立节点极限承载力的理论模型和计算公式。研究表明,混合联肢部分外包组合剪力墙-钢连梁刚接节点的极限承载力主要由以下5部分组成:节点核心区型钢腹板剪切强度、节点核心区翼缘框剪切强度、节点核心区内部混凝土斜压杆抗压强度、节点域范围内中间区格腹板剪切强度以及与钢连梁受拉翼缘相连的核心区型钢柱截面抗剪强度或与型钢柱受拉翼缘相连的中间区格腹板抗拉强度。结合变参数有限元模拟结果,验证了理论模型的可行性和承载力公式的准确性,可为混合联肢部分外包组合剪力墙-钢连梁刚接节点的承载力计算提供依据。

PRC连梁-混合联肢剪力墙抗震性能分析

PRC连梁-混合联肢剪力墙是将传统的钢筋混凝土联肢剪力墙中的混凝土连梁用钢板-混凝土组合(PRC)连梁代替而形成的一种新型结构体系,对其抗震性能尚缺乏系统研究。该文在对PRC小跨高比连梁构件研究成果的基础上,设计出了PRC连梁-混合联肢剪力墙的BS基本模型试件,利用有限元软件对PRC连梁-混合联肢剪力墙抗震性能进行数值模拟,研究了连梁内嵌钢板部分、连梁钢筋部分和混凝土部分的应力分布情况,分析了结构的塑性铰发展规律。研究了耦联率、连梁截面尺寸、单面墙肢高宽比、楼层总高度和楼板作用等参数对该种新型结构体系抗震性能的影响,建议适合于高烈度抗震设防区PRC连梁-混合联肢剪力墙合理耦联率的取值范围为40%~60%。

混合联肢部分外包组合剪力墙抗震性能试验研究

为满足高层建筑对抗震性能及装配性能的要求,提出一种混合联肢部分外包组合剪力墙结构。通过对一榀三层对称双肢2/3缩尺试件的低周反复加载试验,观测混合联肢部分外包组合剪力墙结构在循环荷载作用下的破坏全过程,分析试件的滞回性能、承载力、延性、刚度退化、耗能能力及连梁转动能力。研究表明:混合联肢部分外包组合剪力墙结构的滞回曲线饱满而稳定,没有明显的捏缩现象,该试件正反向位移延性系数平均值达到3.65,抗震性能及协同工作能力良好;剪切型钢连梁的损伤集中在连梁腹板处,极限塑性转角达到0.05rad;由于墙肢中部区格翼缘的设置,限制墙肢底部混凝土剪切裂缝的发展,剪力墙破坏的主要形式为弯曲破坏;钢连梁及型钢部分外包组合剪力墙均表现出优良延性和耗能能力;结构极限层间侧移角达到1/45,超过罕遇地震下规范限值要求。按照整体结构屈服时耦连比为45%设计的试件,塑性铰的发展满足"强墙肢弱连梁"的规律。基于试验结果,利用有限元软件ABAQUS进行拟静力分析,与试验吻合较好。

联肢剪力墙的一种新型连梁

对连梁的受力机理和破坏机制进行了分析,探讨了连梁对双肢剪力墙受力性能的影响,阐述了已有的连梁结构体系,为解决高层建筑双重体系中RC剪力墙及RC核心筒体刚度过大、延性不足等问题,提出了新型连梁结构体系——带钢—混凝土组合连梁。

钢筋混凝土组合剪力墙的非弹性抗震性能研究

论述国内外在钢筋混凝土组合剪力墙抗震性能方面的研究成果,探索其中的不足之处,提出一些有待研究的关键问题,为今后是理论研究提供思路。

新型组合连梁控制结构体系

分析了连梁在水平力作用下的破坏机制,对连梁结构体系的发展及结构抗震控制进行了评述,在此基础上提出一种新型组合连梁控制结构体系,并对其进行了概念分析,提出了有待研究的若干关键问题。

组合连梁与墙肢节点恢复力模型试验研究

为了建立平面内钢-混凝土组合梁与混凝土墙肢节点的恢复力模型,进行2个足尺平面内钢-混凝土组合连梁与混凝土墙肢节点的低周反复荷载试验,研究节点的破坏机理,得到节点的低周反复荷载作用下的滞回曲线。利用统计分析软件SPSS,采用对平面内钢-混凝土组合梁与混凝土墙肢节点滞回曲线的回归分析,考虑强度和刚度退化规律,建立平面内钢-混凝土组合梁与混凝土墙肢节点的恢复力模型。实验结果表明:平面内钢-混凝土组合梁与混凝土墙肢节点的低周反复荷载试验滞回曲线呈弓形,骨架曲线呈倒"Z"形,平面内钢-混凝土组合梁与混凝土墙肢节点有较好的延性和较强的耗能能力。

新型组合钢连梁弹塑性状态下的抗震性能研究

通过含有钢筋混凝土连梁、钢连梁与新型组合钢连梁的结构进行试验对比,利用ANSYS软件建立试验模型,进行模拟试验分析,研究新型组合钢连梁在弹塑性状态下的抗震性能。试验结果表明,小跨高比连梁采用新型组合钢连梁,其抗震性能好,适宜剪力墙结构采用。

新型组合钢连梁抗震性能研究

通过含有钢筋混凝土连梁、钢连梁与新型组合钢连梁的结构进行试验对比,利用ANSYS软件建立试验模型,进行模拟试验分析,研究新型组合钢连梁在弹性状态下的抗震性能。试验结果表明:小跨高比连梁采用新型组合钢连梁具有明显的减振效果,抗震性能好,适宜剪力墙结构采用。

新型组合连梁的基本动力特性研究

对分别采用钢筋混凝土连梁、钢连梁与新型组合连梁的高层建筑结构进行对比,采用ANSYS软件建立试验模型,进行模拟试验,研究新型组合连梁对结构动力性能-自振频率的影响.结果表明,在高层建筑中,采用新型组合连梁较采用钢连梁结构方案,其自振频率高,改善了核心筒体即连肢剪力墙的工作性能.

钢连梁-部分包裹组合剪力墙焊接节点抗震性能试验研究

为研究混合联肢部分包裹组合剪力墙(混合联肢PEC剪力墙)结构中钢连梁-PEC剪力墙焊接节点基本受力性能和抗震性能,以墙肢腹板厚度和混凝土包裹效应为设计变量,设计3个钢连梁-PEC剪力墙焊接足尺弱节点试件,进行低周往复加载试验。观察节点加载全过程中变形形态,并对其滞回性能、承载力、耗能能力、破坏模式、连梁及节点区应变等进行分析。研究结果表明:加载过程中,结构的塑性变形和损伤集中在节点区,满足“弱节点”的设计要求,钢连梁处于弹性状态;节点的破坏模式主要为节点核心区钢板剪切变形,核心区内混凝土形成斜拉杆机构效应,墙肢节点核心区下部区格混凝土局部压溃、外翼缘严重屈曲后翼缘钢板撕裂或焊缝拉断;节点破坏时,中部区格距节点核心区上下150 mm范围内出现塑性区,型钢应变超过屈服应变,混凝土在拉压反复作用下开裂,设计时应考虑中部区格对节点受剪承载力的贡献;钢连梁-PEC剪力墙焊接节点滞回曲线饱满,承载力高,具有优良的抗震性能;节点等效黏滞阻尼系数大于0.25;节点核心区及上下区格内混凝土对钢腹板提供了良好的包裹效应,拉结筋及混凝土的设置延缓了节点区下部外翼缘钢板的屈曲,填充混凝土的试件正向承载力提高28.2%,但填充混凝土后降低了结构的耗能能力和延性。

可替换连梁连接的双钢板混凝土联肢组合剪力墙抗震性能试验研究

为了研究可替换连梁连接的内填混凝土双钢板混凝土联肢组合剪力墙结构的抗震性能,进行了2层半单跨1∶3缩尺试件的低周反复加载试验。试验中对连梁进行了2次替换,分析了试件在循环荷载作用下的破坏机理、滞回性能、延性、刚度退化以及耗能能力。试验结果表明:水平荷载作用下,双钢板混凝土联肢组合剪力墙的可替换连梁首先进入塑性耗能,连梁替换后结构的抗震性能基本恢复到连梁替换前的性能水平;连梁端板没有出现变形,连梁拆卸和安装方便;设计中钢柱柱脚截面可适当加大,需合理设计柱脚部位的焊缝和连接构造,避免应力集中;可替换连梁连接的组合剪力墙结构的滞回曲线比较饱满,抗震性能较好;连梁替换前后结构的骨架曲线相差很小,其抗侧刚度基本一致;结构进入塑性后,试件的承载能力降低很小;在同水平荷载作用下,连梁的剪应力最大,边柱柱脚的正应力较大,中柱、钢梁及剪力墙钢板的应力较小。

钢连梁与钢-混凝土组合剪力墙连接抗震性能研究

为了考察钢连梁与钢-混凝土组合剪力墙肢端板螺栓连接的抗震性能,考虑不同的连梁跨度和组合墙轴压比,设计并制作了4个1/4缩尺钢连梁与钢-混凝土组合剪力墙连接试件,在保持组合墙体恒定轴压力的情况下,对钢连梁施加竖向往复荷载,比较了试件的受力发展过程和最终破坏形态,分析了试件荷载-位移滞回性能、延性、耗能以及刚度退化等受力特征。结果表明:端板螺栓连接形式能够满足钢连梁与组合剪力墙连接区域的承载力、变形与耗能能力需求,承载力与刚度退化不明显;组合剪力墙边缘预埋钢构件与剪力墙其余部分的连接属薄弱部位,应予以加强;轴压比增大时,连接区域混凝土开裂、剥落现象更严重,峰值荷载、位移延性略有提高;连梁跨度增大时,连接区域参与耗能的程度加大,混凝土破坏会更严重。利用有限元分析软件对试件的荷载-位移骨架曲线进行了数值模拟,数值模拟结果与试验结果吻合良好。

钢连梁-钢板混凝土组合剪力墙组合件抗震性能试验研究

为进一步提高联肢剪力墙结构的抗震性能,提出了一种改进型钢连梁-钢板混凝土组合剪力墙混合结构。通过对5个1/2缩尺连梁-墙肢组合件的低周往复加载试验,研究了钢连梁跨高比和加劲肋布置等因素对组合件抗震性能的影响。研究表明:组合件塑性变形均集中在易更换的钢连梁上,墙肢和节点部位损伤程度较低,有利于实现结构罕遇地震作用后的功能快速恢复;小跨高比(小于2)钢连梁发生整体的剪切屈服型破坏,可以更充分发挥连梁的整体塑性变形能力,具有比弯曲破坏型组合件更优越的抗震性能;所有组合件均具有优异的变形能力和稳定的滞回耗能性能;1/10位移角下,组合件承载力最大衰减量小于10%;加劲肋间距减小,可延缓钢连梁腹板和翼缘的压曲,提高组合件承载力和滞回耗能能力。

钢桁架-混凝土组合剪力墙与钢连梁连接节点的抗震性能分析

型钢混凝土剪力墙具有抗震性能好、便于装配化的优点,该墙体和钢连梁连接节点的抗震性能严重影响结构体系的安全。采用ABAQUS有限元软件建立精细化模型,分析了以剪切塑性变形为主的节点和以弯曲塑性变形为主的节点的抗震性能。通过低周往复加载,观察节点的破坏形态,并对节点的滞回性能、骨架曲线、刚度退化曲线、等效黏滞阻尼系数以及位移延性系数等进行分析,探明了节点处腋梁、侧肋板、墙体斜撑及翼缘削弱等对节点抗震性能的影响。研究表明:节点处设置腋梁或侧肋板可提高节点初始刚度及承载力,并使塑性铰外移,减小边柱变形,实现“强节点”的抗震需求,但增加侧肋板将降低节点的延性;翼缘削弱将降低节点初始刚度及承载力,但对刚度退化影响较小;翼缘削弱后增设腋梁、侧肋板和斜撑对节点滞回曲线和骨架曲线影响较小。

联肢剪力墙钢板组合连梁抗震性能研究

连梁作为联肢剪力墙中的重要构件,能够通过塑性变形消耗地震输入的能量,降低剪力墙肢的损伤程度,是联肢墙结构多重抗震防线设计的关键。相较于传统的钢筋混凝土连梁,在连梁中内嵌钢板更能够提高连梁的延性,获得更好的受力性能,是近年来联肢剪力墙连梁研究的热点之一。以组合连梁内嵌钢板的配钢率及其与墙肢的连接方式作为试验变量,一共设计并制作了三个组合连梁试件,通过伪静力试验研究了各试件在模拟地震作用下的力学性能,并采用DIANA软件对试验的试件建模分析,将有限元分析结果与试验结果相比较,发现二者吻合较好。