新型限制力装置滞回性能试验研究

为满足结构理想延性构件的7项性能目标,提出一种新型限制力装置的完整构造和设计方法。设计4个新型限制力装置试件,完成大位移滞回加载试验和低周反复荷载试验,研究新型限制力装置的屈服荷载、屈服位移、弹性刚度、极限荷载、极限位移、屈服后刚度、延性系数、滞回曲线、等效黏滞阻尼系数和骨架曲线。研究结果表明:新型限制力装置具有抗压抗拉承载力、稳定的屈服平台和饱满的梭形滞回曲线;限制力由最大轴向位移确定;等效黏滞阻尼系数随着变形增大而增大;骨架曲线为双线性;特殊构造具有拉压先后失效特征;新提出的限制受拉位移构造提供了二道防线;新型限制力装置可应用于空间结构以满足双向承受轴力、抗连续倒塌和消能减震功能要求,也可作为一种新型屈曲约束支撑和消能减震装置。

带约束拉杆的双钢板-混凝土组合剪力墙承载力及变形分析

在对16个带约束拉杆的双钢板-混凝土组合剪力墙试件的滞回加载试验研究及数值模拟的基础上,分析得出该类型组合剪力墙在滞回荷载作用下的破坏模式以及影响其承载力和变形的主要参数。并综合考虑各主要参数影响效应,以承载力叠加法为基础,对其承载力和变形计算式进行数值拟合,推导出带约束拉杆的双钢板-混凝土组合剪力墙水平承载力和变形的计算公式。同时通过定量计算确定出该类型组合剪力墙在滞回荷载作用下的三折线型骨架曲线,该骨架曲线反映了组合剪力墙在水平荷载作用下的受力过程,计算值与试验值对比吻合较好。

低剪跨比带约束拉杆双钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

为了研究低剪跨比带约束拉杆的双钢板-混凝土组合剪力墙的抗震性能,对6个带约束拉杆的双钢板-混凝土组合剪力墙试件进行了滞回加载试验,研究了低剪跨比情况下包含不同参数的组合剪力墙的破坏模式、变形能力及耗能能力,得到了试件的滞回曲线、骨架曲线、承载力、位移延性系数、刚度退化曲线以及累计耗能曲线.然后,采用Open Sees程序对带约束拉杆的双钢板-混凝土组合剪力墙试件和普通钢筋混凝土剪力墙分别进行了数值模拟分析.研究结果表明:在低剪跨比情况下,带约束拉杆的双钢板-混凝土组合剪力墙的抗震性能良好;减小约束拉杆间距和端部增设型钢构件均可提高试件的承载力并改善其延性;与普通钢筋混凝土剪力墙相比,组合剪力墙的承载力和耗能能力显著提高.

双钢板混凝土组合剪力墙试验研究及结构弹塑性时程分析

以16个不同参数的带约束拉杆的双钢板混凝土组合剪力墙滞回加载试验为基础,研究了不同高宽比、轴压比以及不同约束拉杆间距的组合剪力墙破坏模式,得到了试件的滞回曲线、承载力、骨架曲线以及位移延性等抗震性能参数,并通过数值计算其与普通钢筋混凝土剪力墙的对比,分析得出组合剪力墙具有比普通剪力墙更好的承载力和延性。同时采用ABAQUS有限元软件对双钢板混凝土组合剪力墙结构和普通混凝土剪力墙结构进行不同地震作用水平的弹塑性时程分析,对比了二者的层间位移角及构件的塑性耗能,结果表明较之普通混凝土剪力墙,组合剪力墙可以有效的减小结构的层间位移角,降低剪力墙的塑性耗能,提高连梁的耗能比例,对结构抗震更为有利。

装配式方钢管柱-H型钢梁插入式节点力学性能研究

设计了一种新型方钢管柱-H型钢梁插入式节点,此节点焊接部分在工厂完成,保证焊缝质量,现场施工采用螺栓进行连接。首先对该新型节点基本试件具体尺寸进行了设计,利用有限元软件ABAQUS对节点进行单向静力加载和滞回加载,计算结果表明:节点在静力加载条件下,槽形钢长度和板厚度对节点极限承载力影响较大,螺栓孔过大会导致荷载-位移曲线出现平滑段,扩大柱壁宽度会缩小柱屈服面,扩大螺栓预紧力明显减小了节点屈服位移,增加节点轴压比将会扩大柱壁屈服面,增加摩擦系数可使梁塑性区外移;节点在滞回加载条件下抗震性能良好,符合设计要求,节点破坏模式基本为梁上翼缘和焊接钢板屈曲变形,形成塑性铰。

轻型门式刚架抗震性能试验研究

进行了铰接柱脚变截面门式刚架的滞回加载试验,刚架构件腹板的最大高厚比为94.05,超过GB 50011—2001《建筑抗震设计规范》的限值。试验中刚架变形集中于梁柱连接节点和梁梁连接节点附近的梁段,刚架最终破坏模式也为此处的屈曲破坏。试验得到了完整的荷载-位移曲线,并通过其骨架曲线得到了刚架的延性系数,均值为3.09,表明刚架延性较好。进行了单调和滞回加载的有限元分析,通过与试验结果进行比较验证了有限元模型的可靠性。在试验和有限元结果的基础上,对此类刚架的抗震性能进行了分析,结果表明刚架因形成多个屈曲段而成为"机构",形成机构前有一定耗能能力,地震作用下承受较小重力荷载的刚架水平位移限值可适当放宽。提出了单位能效比的概念,定义为刚架耗能与刚架构件总用钢量的比值,用于综合评价门式刚架钢结构的抗震性能和设计合理性。

热处理方钢管短柱超低周疲劳性能试验研究

强震下钢结构构件会发生局部或整体屈曲,造成构件局部塑性应变集中,导致构件在反复荷载作用下最终发生断裂,因此有必要开展大塑性应变循环加载下局部屈曲和后续延性断裂的耦合破坏机理研究。通过热处理冷弯方钢管短柱的超低周疲劳试验,对上述破坏机理进行了研究。试验考察了宽厚比和加载历史对于方钢管短柱屈曲后断裂模式及抗震性能的影响,并给出了累积延性评估方法。试验结果显示:所有试件受压时承载力的下降皆由局部屈曲导致,而受拉侧承载力的退化则由延性断裂造成;构件的累积塑性耗能可分解为各向同性强化耗能和随动强化耗能,且两者受拉时对应值呈线性关系。