长周期地震动对SRC框架-RC核心筒混合结构协同工作的影响

长周期地震动因含有丰富的低频成分易使(超)高层建筑等长周期结构发生严重震害。SRC(steel reinforced concrete)框架-RC(reinforced concrete)核心筒混合结构作为广泛应用于高烈度区的双重抗侧力结构体系,确保其强震下的协同工作是实现多道抗震防线,形成合理破坏模式的关键。该文通过与普通地震动对比,阐明了远场长周期地震动对SRC框架-RC核心筒混合结构协同工作的影响规律,并基于谐振激励下的结构动力分析模型及经验模态分解初步揭示了其内在机理。算例分析结果表明:受低频特性影响,远场长周期地震动作用下结构框架剪力分担率与底层倾覆力矩占比明显大于普通地震动,最大框架剪力分担率所在楼层与普通地震动相比出现下移,且当峰值加速度增至400 gal时,SRC框架中下部楼层剪力分担率超过40%,底部倾覆力矩占比超过70%,按照现行规范设计的SRC框架将难以保证远场长周期地震动作用下结构的抗震安全;激励频率对于SRC框架-RC核心筒混合结构协同工作的影响与振型参与方式有关,低频激励(周期为0.5倍~2.0倍结构基本周期)下结构响应主要受低阶振型主导;远场长周期地震动的卓越分量是导致框架剪力分担率增大的原因。

带SRC边框低剪力墙的抗震性能试验研究

根据５片带ＳＲＣ边框、１片带ＲＣ边框低剪力墙试件在恒定竖向荷载和低周反复水平荷载下的试验，对带ＳＲＣ边框低剪力墙的抗震性能进行了初步研究。探讨了带ＳＲＣ边框低剪力墙的破坏形态、变形能力、耗能性能，提出了其抗剪承载力的计算公式。

大型火力发电厂SRC框架柱-RC分散剪力墙主厂房混合结构体系抗震性能试验研究

针对我国高烈度区大容量机组火力发电厂钢筋混凝土框排架主厂房"先天不足"以及钢结构主厂房造价高的现状,现提出采用型钢混凝土(SRC)框架柱—钢筋混凝土(RC)分散剪力墙混合结构体系作为主厂房框排架新型结构体系。根据该结构体系特点,选取三榀三跨结构进行1∶7比例空间模型抗震性能拟动力和拟静力试验,研究该新型结构体系在水平地震作用下的受力特点,刚度退化规律、结构滞回性能、变形性能和薄弱部位等。研究结果表明,该新型框排架结构体系能够满足"小震不坏、大震不倒"的设防要求,结构的位移-荷载滞回曲线较饱满,结构的耗能能力和变形性能较强,薄弱部位发生在汽轮发电机运转平台层处,实际设计中应加强注意。该混合结构体系能够满足8度地区大容量机组主厂房结构的抗震要求,是一种值得大力推广应用的新型结构体系。

广州港湾广场主塔楼SRC结构设计

港湾广场位于广州市珠江边,主塔楼27层,总高度99.90m。介绍了工程设计的关键问题:基坑支护、超长地下室无缝设计、主塔结构体系计算分析、典型节点分析与试验。重点介绍由于新颖独特的建筑方案导致平面抗震不规则的解决思路以及具有自立知识产权的不穿心牛腿新型节点。

SRC框支剪力墙结构地震反应简化分析模型研究

针对钢筋混凝土高层框支剪力墙结构抗震性能差的缺点,提出采用型钢混凝土(SRC)梁柱框支剪力墙,试验结果表明了其良好的抗震性能。提出了框支剪力墙结构地震反应简化分析模型,将结构简化为由墙单元和框支单元组成的弹簧体系,墙单元采用二元件模型。推导了框支单元刚度矩阵,基于理论公式和试验结果给出了框支单元恢复力模型。根据提出的简化模型,编制了结构地震反应时程分析程序。程序计算结果与ETABS分析结果及振动台试验结果吻合较好,为进一步对SRC框支剪力墙结构进行地震反应分析提供了理论基础。

SRC框格复合墙抗剪承载力计算及影响因素分析

SRC框格复合墙是在普通RC密肋复合墙基础上结合型钢混凝土概念而提出来的一种复合墙板,以轻钢龙骨代替框格内原有纵向受力钢筋,通过焊接或螺栓连接在梁柱轻钢龙骨节点处实现刚性或半刚性连接。在SRC框格复合墙模型试验基的础上,利用ANSYS程序对墙体受力过程进行了非线性有限元分析,提出了SRC框格复合墙抗剪承载力的实用计算公式,并对框格含钢率、轻钢强度等影响因素进行了有限元分析。研究结果表明:所提出的SRC框格复合墙抗剪承载力计算公式,与非线性有限元计算结果吻合较好,能够适应框格含钢率等不同因素变化的计算精度要求;提高肋梁中轻钢强度或含钢率可以有效提高墙体抗剪承载力,而不宜单独采用提高混凝土强度的方法。

约束剪力墙对SRC框排架结构破坏模式及耗能性能的影响研究

通过SRC框排架模型结构拟动力试验、伪静力试验以及结构中典型SRC异型节点的伪静力试验,研究约束剪力墙对结构破坏模式与耗能性能的影响。结果表明:剪力墙能够起到第一道抗震防线的作用,形成利于抗震的破坏模式;薄弱部位随着地震作用的增强由煤斗层、运转层到底部两层下移;结构的荷载-位移滞回曲线比较饱满,耗能性能较好;剪力墙对结构中SRC异型节点的裂缝开展具有很好的约束作用,沿纵横向同时布置约束剪力墙能够改善该类节点的破坏模式;约束剪力墙可明显提高SRC异型节点的耗能性能、承载能力与延性性能。该研究可为推广应用SRC框排架结构体系提供基础研究资料。

不同规程SRC剪力墙受剪承载力计算公式比较

对JGJ 138-2001和YB 9082-2006规定的关于SRC剪力墙受剪承载力计算公式进行比较分析,指出主要区别在于型钢(钢骨)部分受剪承载力的取值不同,JGJ规程考虑了剪跨比对型钢(钢骨)受剪的影响,通过计算结果与试验实测的对比,经本文修正的计算公式较好地反映了实际试验的结果。

过渡层位置对SRC-RC竖向混合结构抗震性能影响

SRC-RC竖向混合结构具有较高的经济性和抗震性能,在我国部分城市的高层、超高层建筑中均有所应用。目前国内对SRC-RC竖向混合结构过渡层位置尚无明确规定,关于过渡层位置对SRC-RC竖向混合结构抗震性能影响的理论研究明显滞后于工程实践。文章以一幢40层的SRC框架-RC筒体竖向混合结构为例,通过对不同地震作用下过渡层位置的剪力与位移的计算分析,研究了不同过渡层位置对SRC-RC竖向混合结构抗震性能的影响。结果表明:多遇地震作用下,过渡层设在18层和24层时,过渡层处剪力变化幅度分别为272KN、272.2KN,层间位移差均为0 mm,表明结构抗震性能较好;罕遇地震作用下,过渡层设在6层和12层时,过渡层层间位移角差分别为-0.277×10-3和-0.925×10-3,过渡层处的层间位移角变化幅度较小,表明结构抗震性能较好。

型钢混凝土T形截面剪力墙基于性能的变形限值研究

为更好地评估T形截面型钢混凝土(steel reinforced concrete,SRC)剪力墙变形性能,采用ABAQUS有限元软件对按照规范设计的324个T形截面SRC剪力墙构件的破坏形态和变形性能进行研究,根据收集的试验数据分析构件的破坏形态,提出T形截面SRC剪力墙的破坏形态划分准则;以构件的各材料应变极限值为准则来判别构件的性能状态,考虑轴压比、剪跨比、弯剪比、腹板暗柱配钢率、暗柱纵筋配筋率及箍筋暗柱特征值对构件变形性能的影响。对不同性能状态变形限值和参数进行线性回归分析,得到不同破坏类型下各性能状态位移角限值计算式;按规范ASCE 41修正各性能状态变形限值的失效概率,得到具有15%、20%、35%失效概率保证的各性能状态变形限值取值表。研究表明:剪跨比、轴压比对构件各性能状态位移角限值影响较大,暗柱腹板配钢率、纵筋配筋率及箍筋特征值对构件位移角限值影响相对较小,但能提高其延性。按规范ASCE 41修正后的位移角限值取值较为合理且有一定的安全储备。为T形截面SRC剪力墙基于性能的抗震设计与性能评估提供参考。

带钢筋及钢骨暗支撑剪力墙抗震性能试验研究

选取剪力墙结构体系中较为薄弱的抗震构件“一”形剪力墙,进行了 3个 1 /3缩尺的带钢筋、钢骨暗支撑剪力墙以及普通RC剪力墙构件的低周反复荷载试验,比较分析了它们的承载力、刚度、延性、滞回特性、耗能能力及破坏机制,并提出抗震设计建议。

高轴压比钢骨混凝土矮墙水平加载试验

为研究高轴压比钢骨混凝土矮墙的抗震性能,对3片高宽比为0.95的试件进行水平加载试验。试件呈剪切破坏;端部纵筋、竖向分布钢筋以及钢骨翼缘压曲,钢骨腹板出现塑性铰线。端部钢骨能够提高剪力墙的抗剪承载力,但对试件的塑性变形能力影响不大。据此提出钢骨混凝土剪力墙的受剪承载力计算式,计算结果与试验结果吻合较好。

T形型钢短肢剪力墙低周反复荷载试验研究

为了解决T形短肢剪力墙承载力、延性不对称及在腹板受压时破坏为脆性的问题,提出了型钢短肢剪力墙的概念,即在腹板端部设置型钢暗柱.通过低周反复荷载试验揭示了型钢短肢剪力墙的破坏形态.试验结果表明:型钢短肢剪力墙的承载力和延性有显著提高,适当配置型钢后滞回曲线接近对称,构件的综合性能得到明显改善.

内藏分块钢板组合剪力墙抗震性能试验

设计了1个连排型钢混凝土柱组合剪力墙试件和1个连排型钢混凝土柱-分块钢板组合剪力墙试件,进行了低周反复荷载试验研究.分析各试件的破坏特征、承载力、滞回性能、刚度衰减过程、延性和耗能能力等抗震性能.试验结果分析表明,连排型钢混凝土柱组合剪力墙混凝土墙体内加设分块钢板后,抗震性能显著提高.建立了连排型钢混凝土柱-分块钢板组合剪力墙的刚度和承载力计算公式,计算结果与试验结果吻合较好.

型钢混凝土剪力墙抗震性能影响参数研究

型钢混凝土剪力墙是一种广泛应用于高层混合结构中的剪力墙形式。本文采用通用有限元程序ADINA,以边缘构件含钢率为主要参数,对不同剪跨比的几组剪力墙承载力和变形能力进行了分析,并与考虑了剪力墙混凝土等级、轴压比、配筋率和边缘约束指标等参数影响的剪力墙性能进行了比较研究。结果表明,在高层结构中采用较高强度的混凝土是有利的,但剪力墙的轴压比需要严格限制,且墙体配筋率并不是提高其抗震性能的有效手段。在高层混合结构剪力墙中,通过边缘构件设置型钢可有效增加墙体延性,且边缘约束构件的约束指标可取0.32左右。

预应力加强型钢混凝土短肢剪力墙的抗震性能

为了研究预应力对型钢混凝土短肢剪力墙抗震性能的影响,制作了2个1/2比例的型钢混凝土(SRC)短肢剪力墙试件,并对其开展了低周反复加载试验。试验研究表明,预应力型钢混凝土短肢剪力墙的破坏形态为延性较好的弯剪破坏,横向预应力的施加明显提高了墙体的耗能能力;与普通型钢混凝土短肢剪力墙相比,预应力型钢混凝土短肢剪力墙试件的开裂荷载、屈服荷载和极限荷载分别至少提高了15.4%、4.6%和24.5%,延性系数则提高了25.0%。对比可知,对型钢混凝土短肢剪力墙施加横向预应力是改善其抗震性能的一种有效途径。

基于纤维模型的型钢混凝土组合剪力墙滞回性能分析

为更深入研究型钢混凝土剪力墙的抗震性能,在已有该类剪力墙滞回性能试验结果基础上,采用Open Sees软件中非线性纤维梁-柱单元进行低周往复加载的数值模拟,通过直接在截面层次定义非线性剪切恢复力方法模拟纤维截面的抗剪。计算结果与试验结果总体吻合较好,表明该纤维模型法能较好模拟型钢混凝土剪力墙的抗剪承载力、捏缩效应及刚度退化。该方法可为此类结构体系的弹塑性分析提供参考。

双肢型钢混凝土短肢剪力墙抗震性能试验及数值模拟

通过一榀双肢实腹式型钢混凝土短肢剪力墙模型试件的低周反复荷载试验,揭示该类双肢墙的破坏机制及抗震性能。试验结果表明:试件从型钢混凝土连梁屈服形成塑性铰,再到墙肢屈服发生破坏;试件延性系数、等效黏滞阻尼系数分别为3.58和0.191,表明该类双肢墙结构的破坏表现为强墙肢弱连梁型,具有较好的抗震性能。考虑到连梁破坏时只有少许黏结裂缝,兼顾双肢墙结构计算效率,有限元建模时不考虑型钢界面黏结滑移影响,计算结果可满足工程要求。采用型钢混凝土梁连接的型钢混凝土短肢剪力墙抗震性能要优于钢筋混凝土梁。

型钢混凝土中高剪力墙正截面受弯的开裂荷载和极限荷载的计算方法

为了研究两种型钢混凝土剪力墙(内置型钢框架的混凝土剪力墙和内置型钢桁架的混凝土剪力墙)在受弯情况下的正截面受力状态,以这两种型钢混凝土中高剪力墙和普通钢筋混凝土中高剪力墙在无轴力作用下的单调和反复水平加载试验为基础,通过力学分析和参考现有规范,主要考虑型钢组件对墙体受弯性能的影响,提出了此两种型钢混凝土中高剪力墙在受弯状态下正截面开裂荷载和极限荷载的计算方法,进一步提出了简化计算方法,并将计算结果与试验结果进行比较验证,为此种构件的工程设计提供算法。

装配式钢-混凝土组合管剪力墙抗震性能试验与承载力计算

为研究装配式钢-混凝土组合管(SRCT)剪力墙的抗震性能与承载能力,完成了4个足尺SRCT剪力墙试件和1个足尺钢筋混凝土(RC)剪力墙试件在水平荷载作用下的拟静力试验,对其破坏形态、滞回曲线、刚度和承载能力等进行了分析。结果表明:SRCT剪力墙具有较大的刚度和承载能力,滞回曲线饱满,表现出良好的抗震性能;与RC剪力墙相比,SRCT剪力墙墙肢上裂缝较少,墙肢根部混凝土破坏程度较低;SRCT剪力墙的破坏形态随钢板厚度的增大由U形钢和钢板屈服断裂转变为焊缝破坏,工厂制作时需保证薄钢板与U形钢和法兰的焊接质量,避免焊缝破坏的发生;建立了SRCT剪力墙承载力计算模型,推导了SRCT剪力墙的初始刚度和承载力计算表达式,理论计算结果与实测结果符合较好。