Frame property of unequal storey height with specially shaped columns under cyclic loading

A 1/3-scale reinfored concrete(RC) frame of unequal storey height with specially shaped columns was tested under low frequency cyclic loading.The damage characteristic,bearing capacity,deformation capacity and ductility were analyzed.The restoring force model of the frame was obtained based on the study of the hysteresis curve measured in experiment,and the stiffness degeneration characteristics of every storey of the frame were analyzed.Finally the accumulated damage was analyzed with the damage assessment model.It is shown that the seismic behavior of this frame of unequal storey height with specially shaped columns is generally good,but the bottom of first floor column is a weak part,which should be paid more attention in design,and the restoring force model derived from this experiment can be seen as a valuable guide for design and non-linear finite element analysis for this kind of structure.

双阶受力干式装配梁-柱节点抗震性能试验研究

研究提出了一种双阶受力干式装配梁-柱节点(DADBJ)。该节点的关键组件是摩擦铰(RFH)和预设缝防屈曲钢板(SBRSP),具备2个受力工作阶段和损伤集中易修复的特性。为了验证DADBJ构造的合理性,揭示其双阶段受力工作机理,设计加工了DADBJ试件,以SBRSP的预设缝隙宽度作为试验变量,进行了2个工况的低周往复拟静力试验。结果表明:提出的DADBJ构造实现了预期的双阶段受力特性,第一阶段由RFH提供节点的力学性能,第二阶段由RFH和SBRSP共同提供节点的力学性能;DADBJ的损伤集中于芯板,通过更换SBRSP芯板对节点快速修复,节点的性能可恢复到初始状态;SBRSP的预设缝隙宽度可直接决定DADBJ第二阶段的启动位移;提出的DADBJ双阶屈服荷载理论公式和二阶启动位移理论公式精确度好。该研究可为装配式框架结构和多阶受力型结构的设计和研究提供参考。

装配式混凝土梁柱半刚性节点的抗震性能

为研究装配式混凝土框架节点的抗震性能,提出一种端板螺栓连接梁柱节点形式,设计节点试件并对其进行拟静力试验研究,与现浇混凝土框架节点试验进行对比,考察试验节点的破坏形式、承载能力以及耗能能力和位移延性等抗震性能指标;采用有限元程序模拟试验节点试件的受力性能,验证模型的准确性。结果表明:现浇节点试件以梁端截面形成塑性铰耗能,破坏时梁端截面发生弯剪破坏,柱和节点均出现裂缝;端板螺栓连接半刚性节点试件主要以梁柱之间发生相对转角耗能,最终由于梁端截面混凝土材料强度不足而发生破坏,而柱保持完好,可通过更换高强螺栓和预制梁快速修复节点;提出的端板螺栓连接节点可以满足钢筋混凝土结构的耗能和延性要求,梁内钢筋、预埋的端板和混凝土是否能够协同工作对节点的受力性能有较大影响。

离心预制混凝土管组合柱抗震性能有限元分析与恢复力模型研究

基于离心预制混凝土组合柱抗震性能试验,采用ABAQUS软件对该类型组合柱在轴压及水平往复荷载作用下的受力性能进行了非线性有限元分析,研究了轴压比、预制管及芯部混凝土强度、体积配箍率和预制管空心率对柱承载力及变形能力的影响。并采用拟合法建立了适用于该类型组合柱的恢复力模型。研究结果表明:有限元结果与试验结果吻合较好,在轴压及水平往复荷载作用下,柱的破坏模式为压弯破坏,耗能能力较好。柱承载力随轴压比增加而提高,但变形能力降低,当轴压比超过临界值时,柱的受力状态转为小偏心受压,承载力降低;提高预制管或芯部混凝土强度可提高柱承载力,但会降低柱的变形性能;提高体积配箍率及降低预制管空心率可改善柱的变形能力,当空心率降低至20%后,其影响可忽略。本文所建立的恢复力模型与试验结果吻合较好,能够较为准确地模拟该类型组合柱的滞回特性。

考虑损伤效应的弯曲破坏型腐蚀RC柱恢复力模型

出于氯盐腐蚀钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)结构弹塑性分析的需要,对6根RC框架柱试件进行加速腐蚀试验,而后进行拟静力试验,观察人工气候环境下锈蚀钢筋的表观损伤,并分析不同腐蚀程度和轴压比对RC框架柱破坏形态和抗震性能的影响。在此基础上,引入双参数损伤模型,确定模型参数取值,进而定量化揭示腐蚀RC框架柱损伤发展规律。此外,通过理论分析与试验回归相结合的方法,建立考虑腐蚀与轴压比影响的RC框架柱骨架曲线模型。引入基于损伤的循环退化指数,提出能够反映加载、卸载、再加载、下降四阶段性能退化的滞回规则,进而建立弯曲破坏型腐蚀RC框架柱恢复力模型,并验证其有效性。结果表明,骨架曲线计算值与试验值误差总体在10%以内,累积耗能计算值与试验值误差总体不超过20%;由于计算再加载曲线线性特征,再加载阶段与试验结果存在一定误差,但滞回曲线整体上吻合较好、误差较小,说明建立的恢复力模型能够较为准确地反映弯曲破坏型腐蚀RC框架柱抗震性能。

预制混凝土梁柱节点试验及框架受力性能分析

提出了一种预制装配式混凝土梁柱节点采用I字型钢连接的节点方式,并进行了该节点在低周反复荷载作用下的试验.针对型钢连接的特征,提出了一种简化的等效十字连接方式用以模拟该节点.结合试验结果以及二维空间撒点,进行了简化节点的等效混凝土弹性模量以及钢筋屈服强度等关键参数的识别,从而可通过数值分析获得预制装配式节点的滞回曲线.根据预制装配式节点的连接方式形成框架结构,同时根据梁柱的配筋形成了现浇框架结构,采用Pushover分析了2种框架的承载力和刚度.利用简化的节点数值模拟滞回曲线进行了预制装配式框架结构在地震动作用下结构整体的受力非线性全过程分析.试验结果表明,该连接方式滞回环较饱满,节点抗震性能良好;数值分析结果表明采用型钢连接节点的预制装配式框架结构与同样梁柱配筋的现浇结构相比承载力和刚度有所提高,此装配式框架结构可满足我国抗震规范对于框架结构在弹性以及弹塑性阶段侧移限值的要求.

狗骨式钢结构梁柱节点的冲击荷载试验研究和有限元分析

设计采用FEMA标准过焊孔构造的2个削弱型狗骨式全焊连接的钢结构梁柱节点试件,对试件施加落锤冲击荷载来模拟结构的动态倒塌效应,考察狗骨式节点削弱程度对钢框架梁柱节点抗冲击性能的影响。通过试验获得节点试件的破坏形态及其冲击荷载和位移时程曲线,分析试件冲击过程动态响应规律以及节点动态转角和耗能能力。试验结果表明:节点试件的主要破坏形态是钢梁塑性铰截面上翼缘屈服的面外变形和腹板扭曲变形;2个节点试件均具有良好的抗冲击转动能力,其最大转角均远远超过FEMA350标准抗震设计的转角限值(θ=0.077 rad)要求;削弱型狗骨式全焊连接节点相对普通全焊接节点的耗能能力和延性均明显提高。采用ABAQUS软件建立了狗骨式梁柱节点子结构的有限元分析模型,通过分析狗骨式梁柱节点在冲击作用下内力发展规律可知,狗骨式节点设计有助于构件向悬链线效应转换。

方钢管混凝土平面框架的恢复力模型研究

为了研究方钢管混凝土框架的滞回性能,进行了3榀采用穿芯高强螺栓-端板节点的方钢管混凝土柱-钢梁平面框架拟静力试验,分析了轴压比和梁柱线刚度比对框架抗震性能的影响。结果表明:试件的滞回曲线均为饱满的梭形;增大轴压比,可以提高框架的耗能能力,但降低了框架的延性和水平承载力;增大梁柱线刚度比,可以提高框架的水平承载力,但会降低框架的延性和耗能能力。在试验研究基础上,结合理论分析,提出了适用于穿芯高强螺栓-端板节点的方钢管混凝土柱-钢梁平面框架的简化恢复力模型。恢复力模型所得滞回曲线与试验滞回曲线吻合较好。

巨型框架中主框架梁柱布置对结构受力性能的影响

随着巨型框架结构应用的日益增多,主框架梁柱的合理布置成为巨型框架设计的关键问题。以一4跨24层巨型框架结构为例,在保证主框架梁柱总截面面积相等的基础上,改变主框架梁柱的尺寸与数量,采用通用有限元程序SAP 2000,对比分析了巨型框架结构的自振周期、侧移与弯矩;探讨主框架梁柱布置对巨型框架受力性能的影响,提出合理化建议,以指导工程实践。

新型预制混凝土干式齿槽连接框架柱受力性能

对新型预制混凝土干式齿槽连接框架柱在轴压和横向水平力作用下的承载力、裂缝、应力和应变分布等进行了分析,绘制了柱顶的荷载—位移曲线,并与现浇整体柱进行了对比分析,分析结果表明,齿数、齿高对预制混凝土干式齿槽连接框架柱承载能力有重要影响,最后提出了相应的构造建议。

全装配式混凝土框架综述

全装配式混凝土框架是实现建筑工业化和绿色建筑的重要技术手段之一,其核心是梁柱节点,其可靠性直接影响装配式结构的整体抗震性能和推广应用。本文从全装配式混凝土框架结构体系入手,归纳总结了国内外多种不同装配方法的结构体系,着重介绍了连接方式和结构的抗震性能研究。针对各种体系所采用的连接节点也作了详细介绍,包括梁柱节点和柱柱节点的连接方式和抗震性能研究。对全装配式混凝土框架结构体系的发展趋势进行了展望,指出全装配式节点和消能减震技术是今后需要进一步研究的内容。

不同轴压比下浆锚连接装配式异形柱框架结构的抗震性能试验研究

为研究不同轴压比下混凝土异形柱框架结构的抗震性能,采用“浆锚连接+节点后浇”装配方案,设计并制作轴压比分别为0.14和0.28的足尺试件PCFS1和PCFS2,并对其进行低周循环往复加载试验。研究结果表明:“浆锚连接+节点后浇”连接方案安全可靠,试件PCFS1和PCFS2初裂分别出现在一层柱底部灌浆口、梁两端竖向拼接处,结构失效均以梁铰破坏为主;试件滞回曲线均呈反“S”形,轴压比增大后滑移现象减轻,捏拢现象显现,极限变形与耗能能力下降,延性降低,但耗能与承载稳定性能均较好,满足延性要求;2个试件各层及整体结构的极限弹塑性层间位移角均满足“大震不倒”抗震设防限值要求。在浆锚连接装配式混凝土异形柱框架结构的实际应用中,建议采取有效措施以推迟首条裂缝出现的时间,并在弹性分析时考虑结构的整体空间效应。

氯盐锈蚀钢框架柱抗震性能试验及恢复力模型研究

为研究氯盐锈蚀钢框架柱抗震性能并建立其恢复力模型,利用人工气候环境法对48件不同厚度钢材和4榀钢框架柱试件进行加速锈蚀,进而对锈蚀钢材试件进行单轴拉伸试验,并对锈蚀钢框架柱试件进行低周往复加载试验.试验结果表明:随着锈蚀程度的加重,钢材的屈服强度、极限强度、延伸率和弹性模量等力学性能发生劣化,最大下降幅度分别为12.78%、12.78%、21.13%、13.28%;随着失重率的增大,钢框架柱承载、变形及耗能能力等抗震性能退化明显,其中,当失重率增大至8.02%时,峰值弯矩、极限转角、延性系数和累积耗能能力分别降低了17.34%、24.21%、12.32%和18.64%.基于修正I-K模型,结合拟静力试验结果,建立完好钢框架柱试件的弯矩-转角恢复力模型,并采用回归分析法,以失重率为参数,对钢框架柱骨架曲线各特征点弯矩、转角及延性系数进行拟合,得到考虑锈蚀影响的钢框架柱骨架曲线特征参数修正函数;在此基础上,通过循环退化指数表征基本强度退化、峰值后强度退化、卸载刚度退化等滞回规则,进而建立考虑氯盐锈蚀影响的钢框架柱弯矩-转角恢复力模型.通过与试验滞回曲线及峰值点、极限点累积耗能对比,两者吻合较好,验证该恢复力模型的有效性.研究成果可为受氯盐锈蚀影响的在役钢框架结构弹塑性地震反应分析及抗震性能评估提供依据.

预制预应力装配式框架节点抗震性能有限元分析

预制装配式框架梁柱节点通过后张预应力和非预应力插入钢筋混合式连接是由美国PCI学会提出的一种新型抗震节点形式。对该类节点的抗震性能进行了非线性有限元分析,对比研究了该预制装配式节点与现浇节点的承载能力、滞回性能及耗能能力等,可供相关研究参考。

装配式预应力混凝土框架梁柱压接接缝受扭性能试验研究

装配式预应力混凝土框架结构体系适用于大柱网重荷载建筑,其边框架梁受扭是不可忽视的受力状态,因此对梁柱压接接缝扭转受力机理和承载性能进行研究很有必要。本文设计制作了15个装配式梁柱压接试件,并对其进行静力纯扭转试验,试验中观察了试件的破坏现象、记录了扭矩-扭转角关系及相关特征点。结合试验现象及对试验结果进行分析表明:预加力可显著提升接缝的受扭承载力和延性,受扭承载力和延性与预压应力呈正相关关系;预应力筋的销栓作用可提高接缝的受扭承载力和延性;结合面凿毛处理,接缝材料掺入适量聚丙烯纤维均有利于提高受扭性能。

异形柱框架-墙体组合结构水平低周反复荷载试验研究

通过模型试验,研究了异形柱框架墙体组合结构抵抗水平荷载作用的能力。共进行了11个平面结构模型的水平低周反复荷载试验,分别研究纯异形柱框架、约束墙体、异形柱框架约束墙体组合等结构类型在水平低周反复荷载作用下的受力性能和破坏形态,提出了该种结构的有关设计建议。

基于钢接头的装配式组合框架节点研究

综合分析了传统的柱贯通型和梁贯通型两类钢筋混凝土柱-钢梁组合框架结构(RCS)节点及几种改进型RCS节点的构造特点及试验研究成果,归纳总结了其破坏形态与整体性能。在此基础上,将RCS理念与装配式建筑技术相结合,提出了一种基于钢接头的装配式组合框架结构节点,并进行了与RCS节点性能的有限元分析对比。分析结果表明,该节点表现出较高的承载力及延性变形能力,具有良好的抗侧性能,钢接头能有效保证节点的整体性,具有进一步研究与应用价值。

连柱支撑钢框架结构抗震性能研究

为研究连柱支撑钢框架结构的抗震性能,设计了1个BASE试件和4个不同支撑截面的对比试件,采用有限元分析软件ABAQUS分析其滞回性能。分析结果表明:连柱支撑钢框架结构破坏过程呈现明显的三阶段性,塑性损伤集中于耗能连梁;结构具有良好塑性变形能力、较大的水平抗侧刚度、较好的延性及耗能能力;支撑的内力设计放大系数取为1.4时,结构具有良好的抗震性能;层间位移角为1/550~1/14时,通过替换耗能连梁,结构可以快速恢复使用。

考虑冻融循环作用的RC框架梁柱节点抗震性能试验及恢复力模型

为研究冻融循环作用下RC框架梁柱节点抗震性能,首先,采用人工气候环境法对8榀RC框架梁柱节点试件进行快速冻融循环试验,进而进行拟静力试验;其次,研究冻融循环次数、轴压比及剪压比对试件破坏形态、承载力、变形及耗能能力等抗震性能的影响;最后,采用回归分析法,提出了冻融损伤RC框架梁柱节点的四折线骨架曲线模型,建立了可综合考虑加、卸载刚度退化及捏拢效应的冻融损伤RC梁柱节点恢复力模型。研究结果表明:随着冻融循环次数、轴压比和剪压比增大,试件承载力均有所降低;冻融循环次数和剪压比增大导致试件耗能能力下降,而随着轴压比提高,试件极限点的能量耗散系数呈增大趋势;试件在整个加载过程中可分为开裂、屈服、极限和破坏4个阶段,提出的四折线骨架曲线模型可较好描述各阶段受力与变形特征;通过所建恢复力模型得到的滞回曲线与试验曲线吻合较好,表明该模型能够较准确地描述冻融循环作用下RC框架梁柱节点的滞回性能。

T形钢管混凝土柱-钢梁平面框架抗震性能研究

为研究T形钢管混凝土柱-钢梁框架抗震性能,进行了两榀T形钢管混凝土柱-钢梁平面框架拟静力试验,探讨了柱轴压比对框架滞回性能的影响。试验结果表明,框架在往复荷载作用下均呈理想的梁铰破坏机制;随着水平位移荷载的增大,框架滞回曲线渐趋饱满,最终框架正负向位移延性系数均大于4.0,满足建筑结构抗震延性需求;随着柱轴压比增大,其耗能能力提高,但框架的延性下降。提出了该类框架的简化三折线恢复力模型,可为T形钢管混凝土柱-钢梁框架的深化研究及工程设计提供参考。