插筋灌浆连接装配式钢筋混凝土剪力墙抗侧承载力分析

在地震荷载作用下,水平接缝处为装配式剪力墙结构的薄弱部位。为了研究带插筋灌浆连接的预制钢筋混凝土剪力墙的抗侧承载力,并比较其与现浇钢筋混凝土剪力墙承载力的区别,本文在已有试验的基础上对现浇和插筋灌浆连接装配式钢筋混凝土剪力墙进行了有限元建模。在此基础上,本文定义了插筋灌浆连接装配式钢筋混凝土剪力墙抗侧承载力折减系数并分析了轴压比、墙肢截面高度、墙肢厚度、灌浆料强度和插筋配筋率等参数对插筋灌浆连接装配式剪力墙破坏形态及承载力折减系数的影响。基于参数分析结果进行非线性回归分析,提出了插筋灌浆连接预制钢筋混凝土剪力墙承载力折减系数的简化计算公式。在工程参数的合理应用范围内简化公式计算结果与有限元计算结果吻合良好,可为插筋灌浆连接装配式预制钢筋混凝土剪力墙的抗震设计提供参考。

钢筋网水泥砂浆加固砖墙的抗侧承载力和刚度计算

北京市农村住宅抗震加固试验中采用了钢筋网水泥砂浆加固砖墙方案。为了解决农村住宅加固墙体的非线性计算力学模型,本文根据钢筋网水泥砂浆加固的单片墙的低周反复荷载试验的文献数据,探讨了针对农村住宅砖墙加固后的退化三线性恢复力特性曲线,提出了钢筋网水泥砂浆加固砖墙分别考虑剪切变形和弯剪变形影响下的抗侧力刚度计算方法。同时分别给出了墙体的初裂承载能力和极限承载能力计算公式,并通过对比试验数据和利用上述公式计算出的数据,验证墙体利用这些公式来估算抗侧承载力和抗侧刚度的可行性,为北京市农村加固砖墙住宅的非线性地震反应分析的有限元模拟提供砖墙的力学模型。

高强页岩砖组合墙体抗侧承载力试验研究

完成了七片高强页岩砖(抗压强度等级大于MU20)组合墙体的抗侧试验,研究了竖向压应力和混凝土柱纵向钢筋配筋率对抗侧承载力的影响,分析了墙体在侧向与竖向荷载共同作用下的破坏特征及变形性能.

方钢管混凝土框架内置侧边开洞薄钢板剪力墙的抗侧承载力研究

对1榀1/3比例的单跨2层方钢管混凝土框架内置侧边开洞薄钢板剪力墙进行了拟静力试验.利用有限元软件ABAQUS对其进行了非线性数值分析,结合试验结果,分析了方钢管混凝土框架内置侧边开洞薄钢板剪力墙的受力机理和破坏机制.研究了洞口边缘构件与边框梁不同连接方式对结构抗侧承载力的影响.基于侧边开洞薄钢板剪力墙的受力机理,提出了方钢管混凝土框架内置侧边开洞薄钢板剪力墙的抗侧承载力计算模型及计算公式,并与试验及足尺有限元模型结果对比.结果表明:方钢管混凝土框架内置侧边开洞薄钢板剪力墙具有较高的承载力、初始刚度和延性,抗侧承载力公式计算结果与试验及有限元结果吻合较好.

不同面板钉木剪力墙抗侧承载力试验

为了研究中国钉应用在木剪力墙建造中的可行性,进行了面板钉连接节点试验和剪力墙有限元分析;对采用中国钉的面板钉连接节点进行加载方向垂直于木纹和加载方向平行于木纹的试验,将得到的试验结果以节点荷载-位移曲线的形式输入到有限元分析软件中,计算木剪力墙的抗侧承载力,并与进口钉剪力墙模型的计算结果进行对比。研究结果表明:采用中国钉和进口钉的木剪力墙有着相近的抗侧承载力和刚度;有限元计算所得的木剪力墙抗侧承载力相对于《木结构设计规范》(GB 50005—2003)中的公式有足够的可靠度,因此,在木剪力墙的建造中,中国钉和进口钉可以相互替代使用。

框支和梁支组合墙体的抗侧承载力及刚度

位于框架梁上和由纵向梁承托的横向组合墙体，由于梁的变形而使墙体的抗侧承载力及刚度均有不同程度的降低，这对底层框剪和底层大开间上部小开间组合墙体房屋的抗震性能将带来影响。本文研究了这些二、三层横向组合墙体的强度和刚度变化情况，并分析了其中的主要影响因素。

圆弧切口钢板剪力墙的抗侧承载力研究

《钢板剪力墙技术规程》规定:应采用相应的构造和施工措施来实现钢板剪力墙不承受竖向荷载的计算假定,当钢板剪力墙承受竖向荷载时,其内嵌钢板抗侧承载力会有所折减,鉴于此,提出一种在内嵌钢板的顶部和底部开设圆弧切口的钢板剪力墙。利用有限元软件ABAQUS对钢板剪力墙进行静力荷载作用下的数值模拟,研究开设圆弧切口的构造措施对减弱竖向荷载对内嵌钢板抗侧承载力不利影响的效果,通过分析该构造措施引起的内嵌钢板抗侧承载力折减率,确定弧长和弧高的最优取值范围。结果表明:在内嵌钢板上开设圆弧切口的构造措施能有效减弱竖向荷载对内嵌钢板抗侧承载力的不利影响;圆弧切口越大,竖向荷载对内嵌钢板的抗侧承载力的影响越小。建议弧长取内嵌钢板跨度的1/3～1/4,弧高取100～150mm。研究成果可为钢板剪力墙在实际工程中的应用提供理论基础。

扩张网砂浆面层加固已破坏砖房的抗侧承载力计算方法

本文在扩张网材料性能试验以及采用扩张网与相同用钢量的冷拔低碳钢丝网砂浆加固面层破坏砖房的抗震性能对比试验基础上,根据扩张网及其优异的材料性能,参照混凝土剪力墙抗剪承载力公式的形式,提出了扩张网砂浆面层的抗侧承载力的砖墙抗侧力的抗侧承载力平均值计算方法—组合作用法。该法计算结果与试验实测结果吻合较好。

高层组合墙体抗侧承载力弹塑性分析及简化公式

本文给出了两组模拟高层组合墙体在竖向和水平荷载共同作用下的拟动力试验以及对其进行的弹塑性有限元分析结果。对８～１６层，高宽比在１５＜Ｈ／Ｂ＜３５范围内的足尺高层组合砌体墙片系列进行了弹塑性有限元分析，在此基础上提出了具有一定工程精度的高层组合砌体墙片的开裂及侧向极限承载力计算公式。

樽海鞘算法优化支持向量机的RC柱抗侧移承载力预测

现有钢筋混凝土(RC)柱抗侧移承载力预测模型缺乏泛化性能,延性柱抗弯承载力的预测模型不能用于非延性柱的抗剪承载力,反之亦然。机器学习(ML)方法能够解决这一问题,但由于无法自动剔除冗余和不相关特征,使得ML模型复杂度高且容易过拟合。为此,提出一种樽海鞘算法优化支持向量机(SSALS-SVM)方法,基于给定的数据集,SSALS-SVM能利用樽海鞘优化算法(SSA)自动剔除冗余和不相关的特征,筛选最具代表性且各特征之间相关性弱的特征子集形成最优特征组合,同时对控制模型非线性拟合能力的超参数进行优化。优化后的模型既能识别出影响延性和非延性RC柱抗侧移承载力的设计变量,又能反映最优特征组合与抗侧移承载力间的非线性映射关系。为了验证SSALS-SVM方法的泛化性能,基于248个RC柱抗侧移承载力试验数据,分别与现有的RC柱抗侧移承载力预测模型进行对比,结果表明,SSALS-SVM比现有预测模型的泛化性能最高提升了83%。

螺栓连接Ⅰ型装配式剪力墙抗侧承载力试验研究及有限元分析

提出了一种螺栓连接Ⅰ型装配式剪力墙(BIPW),由标准化预制墙板通过螺栓连接而成。对3组分别由900 mm宽的1块、2块和3块标准化墙板组合而成的BIPW进行了单调水平加载试验和有限元分析。结果表明:3组试件屈服前的位移角小于《建筑抗震设计规范》(GB50011—2010)中1/120的限值,表明BIPW抗侧刚度较好;3组试件的极限水平荷载试验结果分别为47.2 kN、100.5 kN和241.4 kN,说明试件的抗侧承载力较大,可以用于低层建筑。试件BIPW-2、BIPW-3的极限荷载分别是试件BIPW-1的2.1和5.1倍,说明墙板之间的组合承载力高。试件BIPW-1、BIPW-2、BIPW-3极限荷载的试验数据与有限元分析结果的比值分别为1.073、0.903和0.976,差别均在10%以内,证明所提有限元建模方法正确、合理。

开洞加劲钢板剪力墙的抗侧承载力分析

为研究墙板开洞对加劲钢板剪力墙抗侧承载力的影响,首先建立了梁-壳混合弹塑性有限元单层墙板模型,研究了极限状态下影响开洞加劲墙板受剪承载力的关键因素。在此基础上,通过大量有限元计算和参数分析,提出了用于计算开洞加劲墙板受剪承载力折减率的简化计算式,并与有限元计算结果进行对比,精度满足要求。以3个加劲钢板剪力墙试件的低周往复荷载试验研究为基础,建立了精细有限元分析模型,有限元分析结果与试验结果吻合良好,证明了模型的合理性和准确性。提出了加劲钢板剪力墙结构抗侧承载力的理论模型和计算公式,理论计算结果与有限元分析结果吻合良好。

钢纤维增强边缘构件混凝土高剪力墙抗侧承载力分析

基于“部分增强”的思想,针对剪力墙边缘构件受力复杂、施工困难的特点,提出在高剪力墙边缘构件中采用钢纤维局部增强的方法。结合试验结果,验证了有限元数值分析的适用性,研究了钢纤维体积率和轴压比对钢纤维增强边缘构件混凝土高剪力墙抗侧承载力的影响,并与整体钢纤维混凝土剪力墙相应的抗侧承载力进行对比分析。结果表明：边缘构件钢纤维体积率为1.5%-2%时,对剪力墙承载力增强效果最强,最大提高幅度达45.1%。相对于整体钢纤维混凝土剪力墙,仅边缘构件采用钢纤维增强的剪力墙在未降低过多承载力的情况下,具有较好的经济优势。

方钢管混凝土框架-中间开洞薄钢板剪力墙抗侧承载力研究

通过对1榀1/3比例的单跨2层方钢管混凝土框架-中间开洞薄钢板剪力墙的低周反复荷载试验,得到了其荷载-位移滞回曲线和骨架曲线,分析了其破坏特征及延性。利用有限元软件ABAQUS对其进行了非线性数值分析。基于试验结果和数值模拟,结合理论分析,提出了适用于方钢管混凝土框架-中间开洞薄钢板剪力墙的抗侧承载力计算公式。结果表明:方钢管混凝土框架-中间开洞薄钢板剪力墙的滞回曲线呈较为饱满的梭形,具有较好的延性、耗能能力和抗震性能;洞口周边设置加劲肋减小了钢板剪力墙的高厚比,改善了钢板剪力墙的受力性能;公式计算结果与试验及有限元分析结果吻合较好。

箱板式钢结构开洞模块单元的有限元参数分析和抗侧承载力研究

基于前期的试验研究和有限元模拟结果，进一步探讨影响箱板式钢结构开洞模块单元承载力的关键参数。设计了16组64个有限元模型试件，重点分析了墙板高厚比、角部加强构造肋的柔度系数对模块单元承载力的影响规律。结果表明：与模型的轴压比相比，角部加强构造柔度系数和墙板高厚比均是影响模块单元受剪承载力的重要参数，且高厚比的影响尤为显著。基于分析结果，提出了柔度系数的设计建议值，并通过理论分析，推导了考虑高厚比影响的开洞模块单元抗侧承载力计算式。算例分析表明，所提计算式可用于计算箱板式钢结构开洞模块单元的抗侧承载力，且精度较好。

集装箱模块化组合房屋单体纵向抗侧刚度及承载力数值分析

集装箱的纵向刚度和极限承载力是评价集装箱力学性能的重要指标。由于在实际工程中,集装箱力学性能的测试费时费力,而且在设计非标准集装箱时无法事先进行测试,因此数值模拟成为一种有效的辅助方法。通过ANSYS分析了6m和12m集装箱在不同开洞率及顶梁刚度下的纵向抗剪刚度并据此提出了纵向抗剪刚度的计算拟合公式。同时,还分析了不同开洞率下集装箱的纵向屈服和极限承载力,并给出了相应的承载力设计值建议。研究成果为正在编制的中国工程建设协会标准《集装箱模块化组合房屋技术规程》提供参考。

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.

弯曲对组合墙体抗侧力的影响

用弹塑性有限元法计算分析了单层和八层墙片在竖向和水平力作用下弹性阶段的应力状态及其极限抗侧承载力.结果表明弯矩对墙体抗侧承载力有很大的影响.在不考虑墙体翼缘作用的条件下,八层墙体的抗侧极限力为相应单层墙体的44%.

木剪力墙布置数量对多层钢木混合结构抗侧力性能的影响

新型多层钢木混合结构是在钢框架上铺设木楼盖和木剪力墙而形成的一种新的建筑结构,这种结构形式兼具钢框架结构体系效率高及木楼盖和木剪力墙抗剪切变形能力强的优点;木剪力墙替代柱间钢支撑使建筑平面更加规整,可用于多层乃至小高层房屋。通过对不同组合形式的钢木混合结构进行pushover分析和非线性动力时程分析,来研究这种新型结构体系中剪力墙的抗侧力作用。结果表明,木剪力墙不仅能够有效的减小混合结构的自振周期和地震作用下的层间位移角,同时还能提高混合结构的抗侧刚度、抗侧承载力和延性。这种混合结构中,钢框架和木剪力墙可以共同工作,在地震作用下体现出较好的抗侧力性能。

轻型木刚架抗侧力性能的参数研究

采用与4个足尺木刚架试验结果对比验证的有限元分析模型,分析研究4个不同类型木刚架的抗侧力性能.选用刚架的高度、角部钢条安装类型和位置变化、底梁板层数、覆面板竖向连接方式和覆面板与骨架连接方式这5个影响刚架抗侧力性能的主要因素进行对比分析.结果表明,当增加刚架高度时,4个刚架抗侧刚度和承载力均显著降低;在刚架角部安装钢条的类型和位置变化的影响因素中,钢条本身抗拉强度对刚架抗侧力性能影响最大;钢条与刚架骨架直接连接比钢条置于覆面板外表面、隔着覆面板连接到骨架,连接作用更有效;设置双层底梁板、2排钉与覆面板连接只能稍微提高刚架抗侧力性能;覆面板竖向不连续、在刚架高度方向的中部以无垫块方式连接,比覆面板竖向连续对刚架抗侧承载力的影响不明显,而抗侧刚度有所降低;当覆面板与墙骨柱钉连接的列数由2列改为1列时,刚架抗侧承载力基本没有影响,但是抗侧刚度有所下降.