出踩与面宽方向柱头科斗栱抗震性能对比试验及数值分析

为研究加载方向对斗栱抗震性能的影响,文章基于地震作用的随机性和斗栱出踩与面宽方向的构造差异,对2个足尺柱头科斗栱分别沿出踩和面宽方向进行拟静力试验,得到斗栱的破坏模式、承载力、刚度与强度退化、耗能和变形能力。结果表明:斗栱在出踩和面宽方向分别加载时,大斗均相对平板枋滑移,馒头榫挤压剪断。出踩方向受力时单昂与桃尖梁相对滑移,面宽方向受力时整体明显转动。相比面宽方向受力的斗栱,出踩方向受力的斗栱具有更高的承载力、初始刚度和耗能能力,而变形能力较差。文章开展柱头科斗栱的数值分析,模拟结果与试验结果吻合较好,研究出踩和面宽不同加载方向、轴压荷载、木构件之间摩擦系数和木材弹性模量对其抗震性能的影响。结果表明:面宽方向是柱头科斗栱的最不利受力方向,其正负向承载力比出踩方向分别低19.21%和17.03%;轴压荷载和木构件之间摩擦系数越大,斗栱承载力越大,而木材顺纹弹性模量和横纹径向弹性模量对斗栱的初始刚度和承载力影响较小。

简支波形腹板钢箱组合截面与传统截面箱梁桥抗震性能对比分析

为研究波形腹板钢箱-混凝土组合梁桥(CW-SBCCGB)与传统箱梁桥抗震性能的异同,基于截面等效原理,根据某实际工程CW-SBCCGB的单箱截面,等效出波形腹板混凝土箱梁桥(CW-CBGB)和混凝土箱梁桥(CBGB)的单箱截面,再结合动力分析理论和ABAQUS有限元模型对比分析3种截面简支梁桥动力特性和抗震性能的不同。结果表明:3种截面简支梁桥前五阶振型不变,CW-CBGB和CBGB前三阶频率相比于CW-SBCCGB有所下降,但相差不超过1Hz,第四阶及以后频率差异逐渐变大;剪滞效应对CW-SBCCGB和CW-CBGB动力特性影响较大,对CBGB影响较小;在纵桥向+竖桥向和横桥向+竖桥向地震作用下,CW-SBCCGB和CBGB的墩顶位移和跨中位移均大于CW-CBGB结构,CW-SBCCGB主梁跨中截面剪力最小,CW-CBGB跨中截面弯矩最小,说明CW-SBCCGB和CW-CBGB的抗震性能均优于CBGB的抗震性能。

采用不同新型功能柱的地下车站结构抗震性能对比研究

基于高轴压比下中柱侧向变形能力不足导致含内柱框架式地铁车站结构地震破坏的机理认识,部分研究者在保证中柱竖向承载力不变的前提下,提出了分体柱、叠层夹芯柱、截断柱等几种新型功能柱以提高中柱侧向变形能力,进而提高车站结构抗震性能。当前对新型功能柱在地震作用下的力学行为已开展了大量研究,但对不同柱体形式对车站结构整体抗震性能提升效果并未开展系统评价,且缺乏直接对比研究。首先,针对某单层双跨地铁车站结构建立整体三维非线性数值分析模型,开展不同地震波及不同地震强度下传统方柱、分体柱、叠层夹芯柱、截断柱等4种中柱形式下的地震响应计算,从车站层间变形、整体损伤及关键构件内力响应等方面对新型功能柱的减震效果进行对比评价。研究结果表明:在降低车站结构混凝土损伤方面,截断柱效果最佳,叠层夹芯柱次之,分体柱最弱;3种新型功能柱在提高结构中柱延性方面,叠层夹芯柱效果最佳,截断柱次之,分体柱最弱;在降低结构中柱内力响应方面,叠层夹芯柱最佳,分体柱次之,截断柱最弱。相关研究结果可为含内柱框架式地铁车站结构减震设计提供理论指导。

强震下不同站桥组合体系抗震性能对比研究

为系统对比不同站桥组合体系抗震性能的优劣,以某实际工程项目为背景,分别建立站桥合一结构与站桥分离结构的三维有限元非线性动力分析模型。在综合考虑墩柱非线性以及扩大基础、砂石垫层及地铁顶板之间非线性滑动摩擦效应基础上,深入探讨了两种结构形式在强震下的动力响应以及桥墩损伤规律。研究表明:在讨论范围内,两种站桥组合体系中桥墩下的地铁车站立柱动力响应均大于其他立柱;而相比站桥合一结构,站桥分离结构可以有效降低地铁车站立柱及桥梁结构中桥墩的弯矩与剪力响应,其墩梁相对位移更小,但存在一定残余位移;同时站桥分离结构中桥墩损伤程度更轻,出现塑性状态的时间更晚。整体而言,站桥分离结构的抗震性能更为优异,但在实际工程中需注意对墩梁相对位移及基础滑移的限位。

大径厚比下钢管RC柱抗震性能对比研究

配筋钢管混凝土(Reinforced concrete filled steel tube,RCFST)柱和钢管约束钢筋混凝土(Steel tube confined reinforced concrete,STRC)柱为钢管RC组合柱的2种主要形式,规范对各自径厚比给出了建议取值,但存在叠合区。为了探究叠合区大径厚比下2类柱的抗震性能及其适用性,以轴压比为主要影响因素,对2组试件开展低周反复加载试验。结果表明:各试件均发生压弯破坏,RCFST柱根处钢管形成环状鼓曲,STRC柱切缝处钢管未见鼓曲;相对于STRC柱,RCFST柱承载力较高,滞回曲线较饱满,耗能能力较强,但曲线下降较快,延性较差;增大轴压比时,RCFST柱承载力下降了5.5%,STRC柱承载力提高了33.8%且延性仍良好。采用数值计算方法扩充结构参数范围,进一步分析径厚比、钢管强度和配筋率对承载力、变形能力及N-M曲线影响。最后给出2类柱的建议适用范围。

钢框架-钢板墙和钢管混凝土柱-钢梁框架结构抗震性能对比分析

为满足建筑工业化的迫切需求,进一步拓展钢框架-钢板墙结构和钢管混凝土柱-钢梁框架结构2种典型结构体系在高烈度区的应用,以某高烈度地区保障性住房建设项目为结构方案原型,分别对其进行多遇地震下的反应谱抗震设计,并补充了弹性动力时程分析验算,同时对比分析了罕遇地震下2种结构的弹塑性抗震性能。结果表明,钢框架-钢板墙结构体系在地震作用下的侧移模式呈弯曲型,塑性铰主要出现在钢板墙附近的梁端和柱端,而钢管混凝土柱-钢梁框架结构体系侧移模式呈剪切型,塑性铰主要出现在结构中间层的梁端。2种结构体系均能够满足预期的抗震设计要求,适用于高烈度区的多高层民用建筑。

钢支撑框架与剪力墙框架的抗震性能对比分析

剪力墙系统在钢筋混凝土建筑中可起到很好的减轻地震损伤的作用。同样,基于类似的作用机理,集中钢支撑系统也广泛被应用于钢结构建筑中。虽然两种系统都对结构性能有重要影响,但由于不同结构系统的响应系数值不同,两种系统在地震作用下表现出的力学行为也不同。使用有限元软件分别分析了剪力墙系统和钢支撑系统,确定两个模型的力学性能,对比两种系统在地震作用下表现出的不同的力学行为,对同一位置采用剪力墙或钢支撑的钢筋混凝土框架进行了简化数值分析,结果表明两种系统在地震作用下各有优缺点。

十字形与T形圆钢管节点平面内受弯抗震性能对比

规范认为T形和十字形圆钢管节点的平面内抗弯承载力相同,但两类节点的受力特性不同。为了全面对比T形节点和十字形节点的平面内受弯性能,进行了6个节点(4个十字形和2个T形)平面内往复弯矩加载试验,并进行了受力机理分析和有限元分析,其中十字形节点进行了两侧支管同向受弯、反向受弯两种加载模式。结果表明:所有节点均为节点域主管管壁延性撕裂破坏,表现出较好的抗震性能;增加支主管直径比β能明显提高节点的抗弯承载力、延性、耗能能力;T形节点的抗弯承载力高于十字形节点,但延性不如十字形节点,T形节点的耗能能力介于十字形节点在两种加载模式下的耗能能力之间;对比反向受弯加载,同向受弯加载对β较小(接近及小于0.7)十字形节点的性能(耗能、延性和承载力)不利,但对β较大(接近及大于0.9)十字形节点的性能有利。

双幅式和单幅式门架桥墩抗震性能对比分析

现阶段山区高速公路大多为双幅式路基设计,桥梁下部结构一般为双幅四墩柱的型式,在横向地形变化较大处,多加长帽梁后设计为门架墩形式,以跨越陡坎地形。本文所举案例中,双幅式门架墩采用两柱形式,将桥墩均设置于坡顶,但帽梁长度较长,且路线左幅桥墩较矮,略显不经济,单幅式门架墩亦采用双柱形式,将路线内侧桥墩设置于坡顶,外侧桥墩设置于坡底,2个桥墩高差较大,另一幅以路基形式通过,较经济。通过对单幅式门架墩和双幅式门架墩建立有限元抗震模型、时程分析计算及结果对比分析,得到了桥梁动力特性,墩柱抗震特点。在横向陡坡路段,双幅式门架墩在抗震方面具有优势。

框架及框架支撑体系钢结构装配式住宅抗震性能对比

随着装配式住宅产业的不断深入推进,装配式建筑在整个建筑市场的占比份额在不断增大,其中装配式钢结构住宅的比例增长尤为显著。文章通过对装配式钢结构住宅不同结构体系的分析对比,了解相应结构的抗震性能优劣,力图找到结构抗震性能与结构经济指标的平衡点,为同类型项目提供参考依据,减少资源浪费,降低成本,达到节能减排增效的目的。

不同抗震设计的砖混结构校舍抗震性能对比

砖混结构在我国中小学校舍中所占的比例较高,在近几年发生的地震中,其震害十分明显。以中原地区某县中小学校舍鉴定汇总结果为基础,取某砖混结构教学楼为例,分未考虑抗震设计、考虑抗震设计和未考虑抗震设计但进行了抗震加固改造三种工况,以PKPM软件对其进行抗震性能对比分析,并以此方法对该县中小学砖混结构校舍进行抗震性能计算及对比分析。结果表明,校舍中考虑抗震设计的工况比其它工况的抗震性能高,该地区2000年前的校舍需改造加固。

现浇与预制再生混凝土框架结构抗震性能对比分析

分别对1/4缩尺且平立面相同的现浇和预制再生混凝土框架结构模型进行了振动台试验,对比研究了2个再生混凝土框架的自振频率、楼层剪力、楼层位移、层间位移等动力反应以及刚度退化、延性等抗震性能.对比分析表明,在弹性和弹塑性阶段前期,随着台面输入加速度峰值的增加,2个模型均呈现自振频率下降、楼层剪力和位移反应逐渐增大的趋势,且动力反应变化趋势和抗震性能差别不大;在弹塑性阶段后期,预制框架后浇节点破坏程度较明显,结构承载力低于现浇框架结构,且刚度退化更为迅速,层间位移较现浇框架结构明显偏大.预制再生混凝土框架抗震能力总体略差于现浇框架,但施工方式的不同对结构延性系数影响不明显.

内填不同材料填充砌块生态复合墙体抗震性能对比

通过对5榀1/2比例生态复合墙体模型(内填材料分别为:加气混凝土砌块、植物纤维生土基砌块、植物纤维水泥基砌块、再生EPS轻骨料混凝土砌块和棉花秸秆砌块)在水平低周反复荷载作用下的抗震性能试验,研究生态复合墙体在低周反复荷载作用下的受力特点和破坏机制;对比不同内填材料填充砌块复合墙体的承载力、滞回特性、延性、强度退化、刚度退化和耗能等抗震性能。试验结果表明:砌块、肋格与外框能够在试验的弹性阶段、弹塑性阶段、破坏阶段依次发挥作用;内填植物纤维水泥基砌块的生态复合墙体发生"强板弱柱"弯曲型破坏,其余四榀墙体发生"强柱弱板"剪切型破坏;内填砌块的抗压强度、抗裂能力、弹性模量、与肋格的黏结能力是影响生态复合墙体特征荷载和特征位移的主要因素;5榀生态复合墙体的抗倒塌能力都较强。

装配整体式与现浇剪力墙结构抗震性能对比分析

为研究装配整体式剪力墙结构的抗震性能,设计制作了参数、加载制度等条件相同的12层装配整体式和现浇剪力墙1∶5缩尺模型结构,并对其进行了振动台试验。研究了两模型结构受地震作用时的裂缝形态、破坏机理,自振频率、振型和阻尼比等动力特性,楼层剪力、倾覆力矩、位移,最大层间位移角和结构延性系数等地震响应参数,并进行了对比分析。结果表明:装配整体式结构连接部位存在初始损伤,在首次地震波输入后,其自振频率下降较大,而二者的振型系数和阻尼比变化趋势基本一致;在弹性阶段,两模型结构的裂缝形态、楼层剪力、倾覆力矩、楼层位移和层间位移角的变化规律基本一致,随着输入地震波加速度峰值的增大,其量值无明显差异;结构进入塑性阶段,两模型结构的裂缝形态及其形成机理的差异,造成现浇结构的自振频率最终降低幅度、层间位移角大于装配整体式结构。两模型结构的地震响应均满足"小震不坏、中震可修、大震不倒"的抗震设防目标。

双连梁与深连梁剪力墙结构抗震性能对比分析

依据汶川地震中双连梁剪力墙和深连梁剪力墙结构的实际震害对比,建立采用两种不同连梁结构形式的双肢剪力墙试件的有限元模型,运用有限元分析软件进行非线性计算,对比分析双连梁与深连梁剪力墙模型的破坏形态、极限承载力、滞回性能、延性及耗能能力。研究结果表明:与发生剪切型破坏的深连梁相比,双连梁屈服后剪力墙整体结构仍具有一定的抗侧变形能力,双连梁可以承受较大的塑性转角,成为剪力墙结构良好的耗能构件;双连梁剪力墙结构的位移延性及耗能能力均优于深连梁剪力墙结构,但其极限承载力和抗侧刚度较深连梁剪力墙结构低。

新配筋方案带板连梁抗震性能对比试验

通过对2个小跨高比新型配筋方案带板连梁与不带板连梁试件在低周反复荷载作用下的对比试验,揭示了整浇楼板对抗震连梁裂缝发育及破坏形态的影响规律,同时分析了带板连梁的强度发展、刚度退化、滞回及耗能性能等抗震特性,根据受力机理探讨了连梁的变形性能,提出了楼板在参与连梁抗剪作用中的有效板宽范围。

高速铁路低剪跨比桥墩抗震性能对比试验研究

低矮桥墩在高速铁路中被广泛采用,该类桥墩具有低纵筋率、低剪跨比、纵桥与横桥向剪跨比差别大等特点.为比较低矮桥墩纵桥与横桥两方向的抗震性能,根据模型相似理论,以典型的高速铁路圆端形桥墩为原型,墩高取8 m、16 m 2种,设计了4个桥墩模型,分别在纵桥与横桥方向进行了单向低周反复荷载试验,得到两方向的滞回曲线、骨架曲线以及桥墩破坏形态.试验结果表明,横桥向剪跨比为1.35的模型,表现出了剪切破坏模式,延性较差;而横桥向剪跨比为2.13的模型,墩底出现了少量的弯剪裂缝,但其破坏模式仍为弯曲破坏.顺桥向桥墩模型的破坏模式均为弯曲破坏,与已有试验结果相同.当进行高速铁路低剪跨比桥墩的抗震设计时,应保证地震作用下的桥墩横桥抗剪承载力以避免发生剪切破坏.

LNG储罐高低承台桩基础抗震性能对比分析

目前全容式LNG储罐基础常采用低承台和高承台桩基2种形式。采用弹性振动理论,并考虑壳液耦联振动效应,对全容式储罐高、低承台桩基的抗震性能进行对比分析,给出了2种桩基础形式下全容式LNG储罐结构与基础的震动特性,包括自振周期、单桩水平地震力、抗倾覆性能、罐底周边单位长度上的提离力、储液晃动周期以及晃动波高等。分析表明,高承台桩基的水平地震响应大于低承台8.69%、垂直地震响应大于6.34%;低承台桩基的抗倾覆能力比高承台高12.11%,抗提离能力高于高承台储罐11.42%;高承台的自振周期高于低承台;低承台基础结构的抗震能力要优于高承台基础结构。其结论对桩基础全容式LNG储罐的设计与施工具有一定的参考价值。

不同形式钢管混凝土框架节点抗震性能对比试验

目的对比分析两种框架节点的抗震性能,选出性能较好的框架节点,为工程实践提供试验依据和技术支持.方法对两个方钢管混凝土柱-钢梁节点和两个矩形钢管混凝土梁节点进行伪静力试验,以轴压比和梁柱线刚度比为变化参数,研究分析两种节点的破坏特征及机理、滞回曲线、延性和刚度退化等性能.结果 4个节点试件的破坏机理基本相同,首先是节点加强环板外的梁端产生塑性铰,然后依靠塑性铰区的转动耗散能量.与钢梁节点相比,矩形钢管混凝土梁节点的滞回曲线无明显"捏缩"现象,包络面积较大,耗能能力较强;位移延性系数可达到4.32,而钢梁节点为3.51,延性和变形能力较好,刚度退化程度较缓慢.结论矩形钢管混凝土梁节点的抗震性能优于钢梁节点,有进一步推广应用的价值.

有无填充墙的矩形钢管混凝土框架结构抗震性能对比试验

目的对比分析有无填充墙的矩形钢管混凝土框架的抗震及其受力性能，为框架的抗震应用提供理论依据和技术支持．方法对矩形钢管混凝土框架在水平方向上施加低周反复荷载，竖直方向上施加恒定的竖向荷载，以柱的含钢率作为对比分析指标进行试验研究．结果对于有无填充墙的矩形钢管混凝土框架结构体系，前者的承载能力明显优于后者．无填充墙的框架结构的延性系数在5．56～6．80，延性满足抗震要求；而带填充墙的框架结构变形能力稍弱，延性系数在4．07—4．27，但其破坏过程总体比较缓和，也满足延性框架位移延性系数大于4．0的要求．结论有填充墙的矩形钢管混凝土框架结构的抗震性能较好，实际工程应用中，应充分发挥填充墙的作用．