南方山区民居木结构榫卯节点抗震性能试验研究

为研究截面参数和节点形式对有穿销直榫节点抗震性能的影响,首先,以梁高、梁宽为研究参数,并与有穿销透榫节点作对比,共设计制作了4个足尺节点试件;然后,通过低周往复加载试验,研究不同参数下节点的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、延性、强度和刚度退化及耗能能力等性能;最后,推导有穿销直榫节点的弯矩-转角理论公式,并与试验结果进行对比.研究结果表明:试件的主要破坏形态为柱内侧梁榫受拉边缘的顺纹拉裂破坏,伴随有柱内侧梁榫受压边缘的挤压变形和柱外侧梁榫的水平劈裂;节点的弯矩-转角滞回曲线呈捏缩效应明显的反Z形;在试验设计参数范围内,有穿销直榫节点的转动刚度和抗弯承载力随着梁截面高度和宽度的增大而增大,但是强度退化系数和等效黏滞阻尼系数的变化不明显;相比于有穿销透榫节点,有穿销直榫节点的正向抗弯承载力大62%,反向抗弯承载力大26%,且承载力下降更平缓,表明有穿销直榫节点具有更好的抗震性能;有穿销直榫节点理论公式所得结果与试验结果误差在9%内.

新型钢管混凝土梁柱节点力学性能试验研究

为研究内加强环式圆钢管混凝土柱与矩形钢管混凝土梁这种新型连接节点的力学性能,设计了缩尺钢管混凝土梁柱节点试件,开展了相同梁柱节点试件的静力加载试验和低周往复加载试验。通过研究该节点试件的破坏模式、荷载-位移曲线以及拟静力加载试验的骨架曲线、核心区剪切变形等,分析了节点试件的承载能力、延性和耗能能力,全面考察了同一梁柱节点在静力加载和低周往复加载两种工况下的受力性能和破坏模式。结果表明:钢管混凝土梁柱节点试件核心区强度较强,破坏模式主要为梁端破坏,低周往复加载试验时试件梁柱连接处附近的梁端钢板发生拉裂破坏和钢板鼓曲,静力加载试验时试件梁端焊缝发生拉裂破坏;试件延性较好,加载过程中经历了弹性、弹塑性和塑性发展阶段。最后提出了该类钢管混凝土梁柱节点核心区的抗剪强度计算公式。

复式钢管混凝土T形件单边螺栓节点承载力研究

T形件单边螺栓连接节点应用到复式钢管混凝土结构中可充分利用双层钢管的截面特点,传力性能好且抗震性能高。对5个节点试件进行柱端水平往复加载试验并进行了数值模拟分析,试验中T形件因加肋方式不同出现了3种变形特征,而节点整体的破坏形态均为T形件屈服后钢梁塑性变形,数值模拟结果与试验结果吻合较好。根据试验和有限元结果分析了节点传力构件的受力机理,提出T形件受拉模型,分别计算T形件翼缘和加劲肋提供的抗弯承载力,从而得到节点的抗弯极限承载力计算公式,计算结果与试验结果误差较小,与数值模拟结果也十分相近。研究结果表明采用T形件受拉模型计算的节点承载力公式适用于T形件与单边螺栓强度相匹配的情况,T形件加肋形式对节点极限承载力影响最大,其次为T形件翼缘厚度,T形件腹板厚度影响很小;此外随着T形件翼缘厚度的增加节点承载力提高越来越小,故得出了单边螺栓直径与T形件翼缘厚度的最大临界值和最佳匹配值,为该节点工程应用提供理论参考和设计依据。

有限元模拟高延性混凝土加固砖墙抗震性能研究

通过高延性混凝土加固和普通砂浆加固砌体试件的平面外低周往复荷载试验研究发现,高延性混凝土加固形式可以显著提升砖墙平面外抗弯承载力和变形能力。利用ABAQUS有限软件整体模型,选用合适参数对高延性混凝土面层加固试件的抗震性能进行数值分析,与试验结果进行对比。并在此有限元模型基础上,深入分析不同厚度的高延性混凝土加固层试件抗震性能。研究表明:本文建立的有限元模型分析结果与试验相似。随着砖墙的高延性混凝土加固层增厚,墙体平面外的承载能力和刚度随之增加,耗能性能也得到提高。

功能自恢复预制装配式梁柱节点抗震性能试验研究

为提高预制装配式混凝土梁柱节点的抗震性能,提出利用SMA和ECC材料对预制梁柱节点进行连接。该试验共设计浇筑4个1/2缩尺比例试件,其中包括3个对比试件(现浇钢筋混凝土梁柱节点、预制装配式钢筋混凝土梁柱节点、预制装配式ECC增强梁柱节点)和1个模型节点(预制装配式SMA/ECC增强梁柱节点)。通过低周往复加载试验,分析了各个梁柱节点的破坏机理、承载力和自复位性能,研究了新型材料SMA和ECC应用到预制装配式梁柱节点连接处对梁柱节点性能的影响。研究结果表明:将SMA以及ECC应用到装配式梁柱节点中,虽然会降低节点的初始刚度和耗能能力,但是能够降低节点的残余变形和刚度退化速度,增强节点的延性和自复位能力,节点具有较好的震后功能自恢复能力。

钢拉杆受力性能试验研究

为了考察钢拉杆在不同受力条件下的力学性能,对10根GLG650钢拉杆试件分别进行单调受拉和低周往复拉压试验,得到钢拉杆的荷载-位移曲线、屈服承载力、最大承载力、极限承载力以及相应的变形和破坏形态。试验及分析结果表明:钢拉杆屈服强化阶段,荷载-位移曲线接近于直线;在往复拉压作用下,长细比较小的钢拉杆荷载-位移曲线出现循环软化现象。受拉屈服后,随着钢拉杆轴向变形加大,反向受压时其侧向挠曲变形随之增大,杆件中部在压弯作用下进入屈服。钢拉杆的断后伸长率约为3.4%~6.8%,远小于钢材试样的破断伸长率。钢拉杆破断多发生在加载端或固定端,受压弯累计塑性损伤的影响,长细比较小时杆件中部破断的情况增多。根据受力特征点确定的钢拉杆荷载-位移滞回规则,可供在往复荷载作用下弹塑性计算分析时应用。

钢管叠层黏弹性阻尼器性能研究

设计钢管空心叠层黏弹性阻尼器、钢管实心叠层黏弹性阻尼器和钢管阻尼器三个试件,对其进行低周往复加载试验和有限元模拟分析,对比研究了三种阻尼器的工作机理、破坏特征和滞回性能。结果表明:钢管空心叠层黏弹性阻尼器和钢管实心叠层黏弹性阻尼器滞回曲线对称且饱满,具有稳定的耗能性能和工作性能,在1mm位移下就可屈服耗能,等效黏滞阻尼比在10%左右,16mm位移时等效黏滞阻尼比大于40%。叠层黏弹性体可与钢管协同工作,使钢管具有较好的防止屈曲的能力,空心叠层黏弹性体和实心叠层黏弹性体始终处于弹性状态。钢管空心叠层黏弹性阻尼器比钢管实心叠层黏弹性阻尼器耗能性能更好,耗能效率更高,材料用量更少。钢管中部削弱可以使阻尼器变形和耗能集中在削弱部位,避免阻尼器端部连接破坏。钢管空心叠层黏弹性阻尼器和钢管实心叠层黏弹性阻尼器力学模型可以简化为双线性模型。

外包型钢加固箍筋锈蚀混凝土柱恢复力模型研究

为研究外包型钢加固后箍筋锈蚀混凝土柱的恢复力模型,对9根不同箍筋锈蚀率、体积配箍率的各混凝土柱进行通电锈蚀,锈蚀完成后加固,进而进行低周往复荷载试验。对各试验试件的骨架曲线及滞回曲线进行分析。在完好试件恢复力模型特征参数计算的基础上,对数据进行拟合回归,给出了外包型钢加固后箍筋锈蚀混凝土柱的退化三线型恢复力模型,并提出了不同因素作用下特征参数的计算公式。结果表明:箍筋锈蚀柱经外包型钢加固后各抗震性能指标有显著提升,破坏特征点明显滞后于完好试件,且以剪切破坏为主。通过对比分析,所得模型与试验结果吻合较好,能很好地反映外包型钢加固柱的滞回特性,为此类柱恢复力模型的计算提供参考。

装配式钢质耗能铰连接中开孔削弱钢板阻尼器滞回性能研究

提出一种装配式节点钢质耗能铰连接,对其关键部件开孔削弱钢板阻尼器,进行3种开孔削弱形式的试件轴向往复加载试验,考察开孔削弱钢板阻尼器的破坏模态,研究其滞回性能、骨架曲线、承载能力与延性性能等。探讨开孔削弱长度、开孔削弱宽度、宽厚比、厚度方向间隙等参数对钢板阻尼器滞回性能的影响。建立开孔削弱钢板阻尼器的简化力学模型,提出阻尼器滞回本构模型并对本构模型准确性进行验证。结果表明,阻尼器的开孔削弱钢板在开孔削弱处开裂或断裂,避免了面外屈曲的发生,实现塑性耗能与破坏模式可控;阻尼器滞回曲线饱满,承载力均高于297.31 kN,位移延性系数Δ/Δy均大于4.5,表现出良好的耗能能力、承载能力与延性性能;相比菱形开孔,竖缝开孔削弱阻尼器综合力学性能更优,建议开孔削弱长度a/L为0.25~0.55,开孔削弱宽度b/B为0.2~0.5,宽厚比为12.50~15.63,厚度方向间隙不超过2 mm;提出的开孔削弱钢板阻尼器滞回本构模型能准确地模拟阻尼器滞回性能。

采用钢套筒约束装配式混凝土节点的滞回性能

提出一种节点核心区采用钢套筒约束的装配式混凝土节点,实现梁柱节点的完全预制,提高结构的装配效率。约束钢套筒内沿梁上下部纵筋位置各设置一块可使柱钢筋穿过的内隔板,约束钢套筒外侧与梁纵筋连接。设计了3个采用钢套筒约束的装配式混凝土节点试件、1个现浇钢筋混凝土节点试件进行低周往复荷载试验,研究钢套筒厚度、轴压比等不同参数下装配式混凝土节点的滞回性能。结果表明:钢套筒约束装配式混凝土节点滞回性能优于现浇钢筋混凝土节点;钢套筒约束核心区屈服后预制梁端发生塑性铰破坏,钢套筒约束装配式混凝土节点性能可达到预期效果;钢套筒约束装配式混凝土节点在相同轴压比0.6作用下,钢套筒厚度对滞回性能影响不大;试件钢套筒厚度相同情况下,试件SPJ-3在轴压比0.3作用下,前期刚度下降。

新型可恢复功能半刚性节点抗震性能试验研究

为了实现建筑功能的震后快速恢复,提出新型可恢复功能半刚性节点.新型节点主要由T形耗能板、带铰的预制梁柱和高强螺栓群组成.对4个该新型节点试件及1个同尺寸的焊接节点对比试件进行往复加载试验,考察新型节点的抗震性能,分析耗能区截面面积、长度、截面惯性矩对新型节点滞回性能的影响.结果表明:新型节点比焊接节点具备更好的承载能力、耗能能力和延性.在试验中,非弹性变形主要集中在耗能板,主体结构基本无损伤,更换T形耗能板能够快速恢复结构功能.不同耗能区长度、惯性矩表现出不同的破坏特征与抗震性能.提出简单的新型节点设计计算方法,可以有效预测各类新型节点在往复荷载作用下的受力性能与破坏特征;对比采用所提方法计算与试验记录得出的屈服载荷、极限载荷,两者最大误差分别为2.5%、12.8%.

考虑径厚比影响的圆柱壳滞回破坏机制分析

为了明确径厚比对于圆柱壳结构滞回性能的影响,通过低周往复荷载试验和数值模拟,研究了不同径厚比圆柱壳的滞回破坏模式和耗能能力。结果表明,径厚比会影响圆柱壳的最终破坏模式,随着径厚比的增大,破坏模式从底部象足式屈曲转变为褶皱式屈曲破坏。累积等效塑性应变和等效黏滞阻尼系数都随着径厚比的增大逐渐降低,径厚比越大,塑性发展越不充分,结构的耗能能力越弱。圆柱壳的塑性强化阶段随着径厚比的增大逐渐缩短,当径厚比超过250后,结构未经历塑性强化直接进入屈曲发展阶段,径厚比越大,局部屈曲出现越早,导致截面未达到全塑性弯矩即破坏,对于大径厚比圆柱壳结构的全塑性弯矩理论值应进行相应的修正。

装配式损伤可控钢质铰滞回性能研究

为提高装配式梁柱节点的滞回性能,实现其损伤破坏区域的可控制性,提出一种装配式损伤可控钢质铰,钢质铰中设置狗骨式上下翼缘,使塑性铰外移远离节点核心区。设计两种不同构造形式的装配式损伤可控钢质铰,通过低周往复荷载试验与有限元参数分析,考察损伤可控钢质铰的滞回性能与损伤可控性能。结果表明,损伤可控钢质铰的塑性累积耗能发生在翼缘狗骨削弱区域,翼缘非削弱区域未屈服;损伤可控钢质铰的滞回曲线较为饱满,具有稳定的滞回性能和良好的耗能能力,两种钢质铰的延性系数都在7.0以上,等效黏滞阻尼系数都达到0.5以上,且强度无明显的退化;D字型钢质铰的滞回性能优于T字形钢质铰。L/b_(f)、b/L和c/b_(f)的变化对翼缘狗骨削弱型钢质铰的初始刚度影响较小,峰值承载力随着L/b_(f)、b/L和c/b_(f)的增大而减小,且c/b_(f)对峰值荷载的影响较为明显。

单边螺栓-T形件连接节点滞回性能试验研究

基于复式钢管混凝土双层钢管的截面特点,设计了单边螺栓-T形件连接节点,并对5个单边螺栓-T形件连接节点和1个穿芯螺栓-T形件连接节点进行了低周往复荷载试验。通过数字散斑相关方法(DSCM)得到了试件的弯矩-转角变化关系曲线。结果表明:试件滞回曲线均呈饱满Z形,节点破坏形态为T形件翼缘屈服后钢梁塑性变形,T形件因不同的加肋方式出现了三种变形特征。除了T形件翼缘厚度较薄且未加肋的试件为部分强度半刚性节点外,其余节点试件均为全强度半刚性节点;加肋T形件节点比无肋试件极限承载力提高了30%,但延性明显降低;对比穿芯螺栓-T形件连接节点,单边螺栓栓-T形件连接节点初始刚度略低、承载力相当,但变形能力明显提高,滞回性能得到改善;往复荷载下单边螺栓-T形件连接节点为拉压交替式工作,受拉螺栓能够得到较强的锚固连接强度,单边螺栓-T形件连接节点在复式钢管混凝土结构中传力可靠,结构整体性较好。

可恢复功能预制装配式损伤可控钢质节点抗震性能试验研究

提出一种震损后可恢复功能预制装配式损伤可控钢质节点,该节点由带削弱型约束钢板阻尼器的损伤可控钢质铰、钢套筒约束节点核心区、预制混凝土梁柱等构成。进行预制装配式损伤可控钢质节点的低周往复荷载试验,然后在该试验的基础上仅更换钢质铰中破坏的削弱型约束钢板阻尼器,进行第2次试验,最后进行现浇钢筋混凝土节点在低周往复荷载下的对比试验。考察各节点的破坏模态、滞回曲线、骨架曲线、承载能力、强度退化、刚度退化、耗能能力和延性等抗震性能指标,通过预制装配式损伤可控钢质节点的2次试验抗震性能指标,探讨其震损后可恢复功能的工作性能。结果表明:预制装配式损伤可控钢质节点的破坏集中在钢质铰中可更换削弱型约束钢板阻尼器上;装配式节点破坏模态、损伤程度可控,具有良好的承载能力、耗能能力和延性等抗震性能;第2次试验中装配式节点前期刚度有所下降,但后期各项抗震性能与第1次试验基本一致,表明装配式节点在震损后其功能可恢复。

锈蚀钢筋混凝土粘结滑移性能综述

本文基于国内外大量研究,从钢筋锈蚀实验方法、锈蚀钢筋粘结强度、锈蚀钢筋粘结应力-滑移本构关系三个方面对锈蚀钢筋与混凝土之间的粘结性能进行了综述。首先,在钢筋锈蚀实验方法研究方面,简要分析了自然锈蚀、人工气候模拟、通电加速锈蚀试验方法的优点、缺点及适用性。在锈蚀钢筋粘结强度方面,对影响锈蚀钢筋粘结强度的因素进行了归纳和总结,对国内外粘结强度退化模型进行了详细阐述。在锈蚀钢筋粘结应力-滑移本构模型方面,从单调和循环反向荷载作用两方面对锈蚀钢筋粘结应力-滑移本构模型进行了阐述。应当指出的是,现阶段基于单调荷载作用下的锈蚀钢筋粘结应力-滑移本构模型已有大量研究,但循环反向荷载作用下的相关研究相对较少。最后,对该研究方向中存在的不足及研究趋势进行了分析,指出基于锈胀裂缝宽度建立的粘结力预测模型更具有实际意义,但相关的模型研究较少,现有的研究多基于外部约束较强的拔出试件,破坏模式多为拔出破坏,劈裂破坏模式下的粘结性能研究较少,而实际工程中多为劈裂破坏,因此劈裂破坏模式下的粘结性能应该成为研究重点。

不同加载角度与轴压比下RC短柱抗震性能试验研究

进行了加载角度为0°、22.5°及45°的钢筋混凝土方形短柱试件在轴压比分别为0.2及0.6下的低周往复加载试验,从破坏形态、承载力、延性及耗能能力等方面对钢筋混凝土方形短柱的抗震性能进行了研究。结果表明:增大轴压比能有效提高RC方形短柱的承载能力、耗能能力和减缓试件的后期强度退化,但同时会加速其刚度退化;加载角度对试件的承载力及刚度退化基本上没有影响,但延性、耗能能力及强度退化率会随加载角度的增加而增大。

古建木构架大位移低周往复荷载试验加载同步装置及应用

为了在低周往复荷载试验中加载电液伺服系统,自制了一套古建木构架水平低周往复荷载试验加载装置,通过改变平面摇摆柱的双刀口支座的两个"刀口"距离和耳板孔到平面摇摆柱中心轴的距离,实现了古建木构架大位移低周往复荷载试验加载同步装置,克服了加载设备作用在试验对象的荷载误差。为古建木构架模型低周往复荷载试验提供了一种新的加载装置。

带可更换阻尼器的竖向波形钢板剪力墙及组合墙抗震性能试验对比研究

为研究一种新型带有可更换阻尼器的波形钢板剪力墙及组合剪力墙的抗震性能,对该波形钢板剪力墙及组合剪力墙试件进行低周往复初次加载及阻尼器更换后二次加载.从试件的抗侧承载力、变形和耗能能力、破坏形态,阻尼器的变化等方面,对波形钢板剪力墙和组合剪力墙进行了相互对比,及各自加载前后的自身对比.分析了新型剪力墙试件变形和耗能能力,承载力退化,刚度退化的情况.研究结果表明:钢板剪力墙与组合剪力墙在初期加载时滞回曲线几乎重合,抗震性能接近.更换阻尼器二次加载时,钢板剪力墙初次屈曲部位在加载过程中发生应力集中,变形持续加剧,引起结构承载力严重劣化.而组合剪力墙因钢板外混凝土的包裹,初次加载中未发生屈曲,更换墙趾耗能构件后剪力墙整体抗震性能有一定提升.

新型外包加强型节点抗震性能试验研究

为了减小钢筋混凝土(RC)框架-轻钢增层混合结构的鞭梢效应,本文提出了一种用于该类结构的新型外包加强型节点,旨在加强对上部结构的约束,减小上下部结构的刚度突变。为了深入研究其抗震性能,与另一种外包锚固式节点进行了低周往复荷载作用下的对比性试验研究。结果表明:两种节点均表现为梁端塑性铰破坏,并能有效控制裂缝开展;新型外包加强型节点滞回曲线饱满,捏拢速度较慢,并能将塑性铰外移,有效保护了节点核心区,其刚度退化、等效黏滞阻尼系数、耗能能力等各项指标都较外包锚固式节点有不同程度的提升,提高了节点的承载力和刚度,具有更好的抗震性能。本文的研究可以为轻钢增层混合结构的推广应用提供科学依据和技术支持。