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。

低周反复荷载下T型双波纹钢板混凝土组合剪力墙受力性能试验研究

为研究低周反复荷载下T型双波纹钢板混凝土组合剪力墙的受力性能,对5个T型双波纹钢板混凝土组合剪力墙进行了低周反复加载试验。基于试验数据,分析了T型组合剪力墙的破坏模式、滞回曲线、变形能力及耗能能力,重点研究了边缘约束条件、波纹类型以及轴压比不同变化参数对T型组合剪力墙抗震性能指标的影响规律。研究结果表明:T型双波纹钢板混凝土组合剪力墙破坏模式主要有压屈破坏和压弯破坏两种;设置边缘约束构件是提高T型双波纹钢板混凝土组合剪力墙承载能力和变形能力的关键因素;纵向窄波纹钢板对内部混凝土的约束能力更强,在低周反复荷载下两者协同工作性更优,而横向窄波纹钢板试件强度退化最严重;采用全截面塑性设计方法进行T型双波纹钢板混凝土组合剪力墙正截面承载力计算,试验值与计算值吻合良好;T型双波纹钢板混凝土组合剪力墙具有较好的承载能力和变形能力,可适用于高层及超高层建筑结构中。

T形截面剪力墙约束边缘构件设计建议

约束边缘构件的构造对剪力墙抗震性能影响较大,抗震规范对T形截面剪力墙约束边缘构件的配筋及长度的相关规定可能存在不足。为研究T形截面剪力墙约束边缘构件的合理构造,基于有限元平台OpenSEES,建立了T形截面剪力墙纤维模型,仿真结果与试验数据吻合良好,验证了有限元模型的合理性和可靠性。在此基础上,研究T形截面剪力墙翼缘端约束边缘构件纵筋配筋率和腹板自由端约束边缘构件长度对其抗震性能的影响,结果表明:抗震规范对T形截面剪力墙翼缘端约束边缘构件纵筋配置的要求过于保守;降低翼缘端约束边缘构件的纵筋配筋率、同时增加腹板端约束边缘构件长度,可显著提升T形截面剪力墙抗震性能,且用钢量减少。借鉴美国规范ACI 318⁃19,提出了确定T形截面剪力墙腹板端约束边缘构件长度的简化方法,给出了T形截面剪力墙约束边缘构件的设计建议。

轴压比对T形钢管束混凝土组合剪力墙抗震性能的影响研究

为研究轴压比对T形钢管束混凝土组合剪力墙抗震性能的影响,本文运用数值模拟软件ABAQUS设计并建立了轴压比为0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8的九个试件,进行有限元分析,系统分析了试件的抗震性能。分析结果表明:随着轴压比增大,T形钢管束混凝土组合剪力墙的承载能力有所降低,耗能能力有所提高;当轴压比大于0.6时,初始刚度显著降低。

不同双轴加载路径下T形截面RC剪力墙抗震性能试验研究

为了探究复杂多维地震作用下带翼缘剪力墙的损伤机理和抗震性能,进行了5个T形截面RC剪力墙的水平单、双轴拟静力试验,研究双轴加载对T形墙破坏模式、滞回性能、承载力、延性与耗能能力的影响,考察T形墙在不同双轴加载路径下的受力机理和多维抗震性能。结果表明:T形墙在单、双轴加载下的破坏均发生在墙肢自由端底部,双轴加载加剧了裂缝的开展和混凝土的剥落,且对翼缘的损伤影响更大;T形墙两正交方向的受力行为存在明显的相关性,双轴耦合受力产生的内力重分布和局部附加应力会改变T形墙的局部受力机理和整体性能,表现为一个方向受荷时,其正交方向在位移不变的情况下荷载会产生突变;相较于单轴加载,双轴加载下T形墙各方向承载力平均降低了6.90%,极限变形能力平均降低了11.28%,单个方向破坏时的累积耗能减小,且双轴耦合效应按“十”字形、“8”字形、矩形加载路径的顺序依次增强。鉴于地震动的随机性以及结构响应的多维耦合性会显著改变带翼缘RC剪力墙在实际地震作用下的抗震能力,建议在剪力墙结构抗震设计时合理考虑承载力的折减并适当减小层间位移角限值。

弯剪耦合破坏T形截面RC剪力墙抗震性能试验研究

针对T形截面RC(reinforced concrete)剪力墙潜在的翼缘受拉方向受剪控制破坏和翼缘受压方向受弯控制破坏共存的现象,对两个弯剪耦合控制和一个受弯控制T形墙进行了拟静力试验,对比分析了T形墙的裂缝分布形态和破坏机理,考察了剪跨比和水平钢筋配筋率对T形墙抗震性能的影响。结果表明:弯剪耦合控制T形墙的破坏集中于腹板自由端,且破坏区域沿斜向贯穿整个边缘约束区;减少水平钢筋配筋率会加剧T形墙斜裂缝和竖向错动裂缝的开展,并导致形心轴附近产生“分缝”现象,以此抵消剪切效应增强引起的变形能力降低;减小剪跨比会大幅降低T形墙的延性和耗能能力降低,并导致剪切变形占比增大至50%。各国规范对于T形墙受剪承载力的计算存在明显差异和不足,为实现“强剪弱弯”的抗震设计目标,安全起见应保证T形墙的受剪承载力至少高于受弯承载力15%;虽然弯剪耦合破坏T形墙在翼缘受拉方向的变形能力较差,但仍满足我国抗震规范关于罕遇地震下层间位移角限值的要求。

倒T形型钢-混凝土组合结构受弯性能试验研究

为了研究倒T形型钢 混凝土组合结构 (地下组合墙体系统 ,即CBS)的抗弯受力性能 ,以剪切连接度、U形补助连接钢筋、栓钉长度、受拉钢筋及墙体厚度作为主参变量 ,进行了 1 1根两跨型钢 混凝土组合梁的试验研究。研究结果发现U形补助连接钢筋及栓钉的附加长度明显地改善了结构的延性 ,墙体厚度及受拉钢筋的增大提高了结构的刚度和强度。并且验证了倒T形型钢 混凝土组合结构的跨中极限抗弯承载力计算可以直接利用一般型钢

锈蚀T形RC剪力墙数值模拟方法研究

T形钢筋混凝土(RC)剪力墙具有良好的抗侧性能,被广泛应用于高层建筑结构中。在氯离子侵蚀环境下,随着服役龄期增长,RC剪力墙内部钢筋将发生锈蚀,从而引起结构力学及抗震性能发生不同程度劣化。因此,有必要研究钢筋锈蚀对T形RC剪力墙抗震性能的影响。采用恒电流-干湿循环的电化学加速锈蚀技术,对3榀T形RC剪力墙试件进行加速锈蚀试验,进而进行拟静力试验,得到各试件的滞回曲线;基于既有研究成果对混凝土本构、钢筋本构和粘结滑移本构模型进行考虑锈蚀的修正,采用OpenSees纤维单元建立了锈蚀T形RC剪力墙构件的数值分析模型。对不同锈蚀程度下T形RC剪力墙构件的试验结果进行验证,结果表明:建立的锈蚀RC剪力墙宏观恢复力模型能较为准确地模拟锈蚀T形RC剪力墙结构的力学性能及抗震性能,可为该类结构的抗震性能评估提供理论参考。

带构造边缘构件的T形剪力墙抗震性能研究

为研究带构造边缘构件的T形截面剪力墙的抗震性能,完成了1个T形剪力墙试件的拟静力试验,以及进行了构造边缘构件参数影响有限元分析。试验结果表明:按照规范设计的带构造边缘构件的T形剪力墙试件,翼缘端受拉时的峰值水平力为腹板端受拉时峰值水平力的1.58倍;腹板端受压时,达到峰值点后,水平力迅速下降,腹板端混凝土明显破坏,极限位移角满足罕遇地震作用下剪力墙结构弹塑性位移角限值的要求,但弹塑性变形能力远小于翼缘端受压时的变形能力。有限元计算结果表明,增大腹板端构造边缘构件长度或提高其配箍特征值,都可以提高T形墙腹板端受压时的弹塑性变形能力。

带暗支撑T形截面短肢剪力墙抗震性能试验研究

通过6个1∶2缩尺的T形截面带暗支撑短肢剪力墙模型的低周反复荷载试验研究,分析比较了带暗支撑T形截面短肢剪力墙和普通T形截面短肢剪力墙的承载力、刚度及其衰减过程、延性、耗能、滞回特性及破坏特征。试验表明,加设钢筋混凝土暗支撑可显著提高T形截面短肢剪力墙的抗震性能。

T形短肢剪力墙静力性能有限元仿真分析

利用有限元分析软件ANSYS，首先采用其中三维实体单元SOLID65建立了T形短肢剪力墙有限元分析模型，从弹性到混凝土开裂直至破坏的全过程进行了仿真试验分析。分析了影响短肢剪力墙受力的几种因素：混凝土强度等级、配筋率、轴压比、墙肢截面高厚比对短肢剪力墙承载能力、变形能力及延性的影响，剖析了短肢剪力墙破坏过程及其原因。比较真实的反映了短肢剪力墙在轴压力和逐步加载侧向力共同作用下的响应，，试验结果表明：增加混凝土等级和轴压比能提高试件的开裂、屈服和极限荷载，但应综合考虑其与变形能力、延性的关系。截面配筋率具有其特殊性，配筋率在1．4％-1．6％之间时试件的承载能力、变形能力及延性较好。墙肢截面高厚比是不稳定因素但在高厚比为6．5—7．1%，延性及变形能力较强。

T形截面短肢剪力墙剪滞效应及其影响

利用变分原理求解T形截面短肢剪力墙的剪力滞系数和构件变形,讨论不同几何参数和荷载形式对剪力滞效应及变形的影响。用有限元法对翼缘板的纵向应力分布情况进行分析,并与初等梁理论及变分原理的计算结果进行比较,揭示了剪力滞效应对构件侧移刚度的影响程度。

T形截面RC剪力墙双向抗震性能对比分析

针对T形截面带翼缘剪力墙在单、双向反复荷载作用下的抗震性能进行了数值模拟,通过与试验结果比对,验证了有限元模型的适用性;进一步研究了双向荷载作用下双向加载路径、轴压比、边缘构件箍筋对T形截面剪力墙抗震性能的影响.结果表明:除个别情况外,双向加载较单向加载均表现出明显的双向耦合效应,承载力和延性降低,强度和刚度退化加剧,且加载路径对抗震性能影响显著;随着轴压比的增大,在两个加载方向上的屈服荷载和屈服位移增大,强度和刚度退化加剧,位移延性降低,除腹板端部受压外,其余方向的峰值荷载均有提高;减小约束边缘构件箍筋间距使得各项性能指标均有提高,但在翼缘受压方向影响较小.

型钢高强混凝土T形短肢墙承载力试验研究

型钢高强混凝土短肢剪力墙较普通钢筋混凝土短肢剪力墙具有承载力高、延性好等优点。为了研究型钢高强混凝土T形截面短肢剪力墙的正截面受力性能及不同型钢骨架形式对其性能的影响,本文通过对两个含实腹式型钢骨架和一个含桁架式型钢骨架的型钢高强混凝土T形截面短肢剪力墙试件进行正截面偏心压力作用下的试验研究,以揭示该类构件的工作机理、破坏形态和极限承载力。试验研究表明:型钢高强混凝土T形截面短肢剪力墙的破坏过程与普通短肢剪力墙相似,横截面的平均应变基本符合平截面假定,型钢与混凝土能够保持协同工作,两种配钢形式的构件受力性能差别不大。

T形RAC短肢剪力墙抗震性能试验研究

通过对4个缩尺比例为1∶2的不同再生粗骨料取代率、不同轴压比的T形再生混凝土(RAC)短肢剪力墙结构模型进行低周反复荷载作用下的抗震性能试验,分析试验所得模型破坏形态、特征曲线、延性、刚度退化、耗能能力及正负向特征荷载的变化规律。分析结果表明:(a)T形RAC短肢剪力墙具有良好的抗震性能,能够应用于轴压比较小的实际工程之中。(b)随着再生粗骨料取代率的增加,T形RAC短肢剪力墙特征曲线、耗能能力等指标逐渐增强,同时,随着轴压比的增大,各指标逐渐减小;试件延性性能随着再生粗骨料取代率及轴压比的增加出现不同程度的降低。

T形RC剪力墙抗震变形指标限值试验

为研究T形钢筋混凝土(RC)剪力墙的抗震性能及其变形指标限值,根据中国现行规范要求,设计了12个不同剪跨比、设计轴压比及暗柱纵筋配筋率的T形RC剪力墙试件,通过低周往复试验对其破坏形态、滞回性能、耗能能力、变形能力进行研究.根据试验结果,提出基于骨架曲线和基于试验现象的划分方法,将12个试件划分为完好、轻微损坏、轻中等破坏、中等破坏、较严重破坏、严重破坏6个性能状态,并得到各试件不同性能状态对应的变形指标限值;同时结合收集的T形RC剪力墙试验结果进行回归分析,建立T形RC剪力墙不同性能状态下的变形指标限值与剪跨比、设计轴压比及暗柱纵筋配筋率之间的关系.结果表明:随着剪跨比的减小,试件的破坏形态由弯曲破坏转向弯剪破坏;基于骨架曲线的性能状态划分方法能建立起T形RC剪力墙变形指标限值与损伤程度的对应关系,具有合理性与适用性;其中T形RC剪力墙的变形指标限值与剪跨比、暗柱纵筋配筋率呈正相关性,与设计轴压比呈负相关性.

带T形加劲肋双钢板组合剪力墙数值模拟研究

采用OpenSees软件对带T形加劲肋双钢板组合剪力墙的低周反复荷载试验进行了数值模拟,并通过与试验结果的对比验证了数值模拟的可靠性。在此基础上,通过数值模拟对影响该类组合剪力墙抗震性能的轴压比、剪跨比、钢板厚度等主要参数进行了分析。结果表明,增大剪力墙的轴压比会使承载力略微提高,但也会使后期刚度退化加快。剪跨比的增大会使剪力墙加载刚度和水平峰值荷载大幅减小,位移延性系数和等效黏滞阻尼系数也相对减小。增加外包钢板尤其是端部钢板的厚度,剪力墙承载力和耗能能力会显著提高。

T型截面短肢墙梁中间节点抗震性能试验研究

在已有异形柱节点和矩形柱节点试验分析的基础上,对3个T形截面短肢剪力墙梁中间层中节点在中等轴压比下的抗震性能进行了试验。着重研究了在反复荷载作用下,按异形柱节点抗剪公式设计的不同剪压比和配箍率的短肢剪力墙节点的承载能力、延性能力和破坏特点。验证了异形柱节点设计公式对短肢剪力墙梁节点是安全的,从而为短肢剪力墙节点的设计提供依据。

T形截面短肢剪力墙曲率延性分析

研究采用matlab软件,计算出构件在轴压比n=N/fcA和受压与受拉纵筋面积比As’/As不同时几种弯矩与曲率,分析了T形截面短肢剪力墙曲率延性的影响,并绘制M-ψ曲线.结果表明,随轴压比n增大,延性降低;随纵筋面积比As’/As增大,延性提高,所以合理控制轴压比n,及适当提高受压与受拉纵筋面积比是改善其抗震性能的有效措施.

基于目标位移角设计的T形截面剪力墙抗震性能试验研究

通过2个基于目标位移角分别为1.0%和1.5%设计的、轴压比为0.4的T形截面剪力墙拟静力试验,研究T形截面剪力墙基于目标位移角设计方法的有效性,以及研究基于不同目标位移角设计的剪力墙的破坏形态、滞回性能及变形能力等抗震性能。试验结果表明:2个试件的破坏形态均为压弯破坏,受拉端纵筋屈服,腹板端混凝土压溃及纵筋压曲、拉断,翼缘端少量混凝土保护层脱落;试件的顶点水平力-位移滞回曲线较为饱满,峰值承载力试验值大于规范计算值,翼缘受拉时承载力更大,翼缘受压时等效刚度退化较缓慢;试件翼缘端未设置约束边缘构件,腹板端约束边缘构件的长度小于现行规范的规定,2个试件的极限位移角试验值分别为按材料强度实测值计算的目标位移角的1.33倍和1.25倍;可采用基于目标位移角的方法,设计高轴压比T形截面剪力墙约束边缘构件的长度及配箍特征值。