Seismic Behavor of RC Beam-Column Joint with Additional Bars under Cyclic Loading

The behavior of Beam-Column Joints in moment resisting frame structures are susceptible to damage caused by seismic effects due to poor performance of the joint.A good number of researches were carried out to understand the complex mechanism of RC joints which are considered in seismic design code practices presently adopted.The traditional construction detailing of transverse reinforcement have shown serious joint failure. This paper introduces a new design philosophy involving the use of additional diagonal bars within the joint particularly suitable for low to medium seismic effects in earthquake zones throughout the world.In lieu to this study,ten(10) full-scale interior beam-column specimens were constructed with various additional reinforcement details and configurations as will be discussed in the later.The experiment provided adequate results to proof the idea of additional bars as suitable approach in reinforced concrete structures where earthquake is eminent.While compared with overall cracking observation during the test,the specimen with additional bars (diagonal and straight) had shown few cracks on the column than the ones without.Furthermore,concrete confinement is certainly an important design method as recommended by certain international codes.

考虑楼板作用的双面叠合剪力墙有限元分析

为了保证双面叠合剪力墙结构体系应用的安全性和可靠性,建立由上、下两层墙体和中间楼板组成的双面叠合剪力墙构件模型及现浇对比模型,并进行基于Abaqus软件的数值模拟分析。研究内容包括双面叠合剪力墙整体位移、混凝土及钢筋的应力分布、最大承载力、耗能能力。结果表明,在小震弹性阶段,带楼板的双面叠合墙板与现浇对比试件的刚度一致;在大震作用下,带楼板的双面叠合墙板的耗能能力低于现浇对比试件,但总体耗能能力都较好。因此,合理设计下的双面叠合剪力墙结构具有良好的抗震性能。

自复位刚性滑板隔震支座水平力学性能研究

介绍了自复位刚性滑板隔震支座的基本构成和隔震原理,基于力学平衡原理,对自复位刚性滑板隔震支座进行了理论分析,推导了支座的等效刚度,构造了支座的滞回模型,探讨了支座的回复特性。使用电液伺服压剪试验机测试了支座在低周往复荷载作用下的滞回特性及回复能力。采用ABAQUS软件模拟支座在水平位移激励作用下的滞回特性及回复能力。结果表明:数值模拟结果和试验结果较吻合;自复位刚性滑板隔震支座的滞回性能良好,压力越大,滞回曲线越饱满;该支座往复加载过程的最大应力位于刚性滑块的中心位置,处于弹性范围内;该支座的自复位能力与滑动面摩擦系数呈反相关,与回复橡胶的剪切模量呈正相关。

装配式轻钢复合墙体抗震性能试验研究

装配式轻钢复合墙体是一种集承重保温围护一体化的新型墙体。为研究轻钢复合墙体的抗震性能,以轻钢龙骨形式和填充材料类型为变化参数,设计了4个足尺试件进行低周往复荷载试验,得到了各试件的水平承载力、滞回特性和破坏特征,并分析了结构的抗侧刚度、耗能能力和水平承载力。结果表明:墙体轻钢骨架与内填材料协同工作性能良好,墙体的最终破坏表现为钢骨架强度破坏。水平龙骨由C型钢调整为双面扁钢可提高其水平承载力,但会降低墙体的延性和耗能能力;相较于内填泡沫混凝土填充墙体,内填聚苯颗粒泡沫混凝土墙体的水平承载力、刚度和耗能能力都有所降低,但延性有所提高。

顶层抽柱钢筋混凝土框架抗震性能比较分析

由于所涉及的荷载和房屋层数最少、对原框架的影响最小,因此顶层抽柱在混凝土框架结构抽柱改造工程中较常见。针对目前多数工程技术人员关注如何使抽柱后结构承受增加的荷载,而对于抽柱后框架整体抗震性能关注和研究不多的现状,文中以某一顶层抽柱教学楼为例,采用ABAQUS有限元软件建立符合现行规范要求的单榀未抽柱的原框架模型、顶层抽柱后形成的增大原梁截面框架模型和预应力梁框架模型,对三框架模型进行模拟低周反复加载试验,得到三框架模型的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线及等效粘滞阻尼系数等抗震性能指标变化规律。对三框架模型的抗震性能进行比较分析。结果表明:与未抽柱的原框架相比,增大原梁截面框架和预应力梁框架水平承载力降低,延性也稍降低。原框架初始刚度最大,加载后期三框架刚度退化速率相近,但原框架刚度稍大。在耗能方面,预应力梁框架后期等效粘滞阻尼系数最大,表明抽柱后预应力梁框架耗能能力优越。框架顶层抽柱后结构的抗震性能总体降低,增大原梁截面框架和预应力梁框架的抗震性能表现各有优劣,但预应力梁框架整体表现相对更优。

钢框架-灌浆轻钢剪力墙结构抗震性能试验研究

对钢框架-灌浆轻钢剪力墙结构足尺试件进行了水平低周往复加载试验,研究了灌浆轻钢剪力墙与钢框架的耦合效应,分析了结构的破坏模式、受力特征和耗能机理,得到了结构的承载能力、抗侧刚度、延性及耗能能力等。通过与纯钢框架及冷弯薄壁型钢灌浆墙体结构的试验结果对比,发现灌浆轻钢剪力墙通过自攻螺钉采用内嵌的方式与钢框架连接,二者具有良好的协同工作性能,框剪结构的抗剪承载力和抗侧刚度分别是钢框与墙体对应值之和的1.50倍和1.64倍,结构延性系数达5.42,抗震性能优良,研究结果可为该类结构的设计研究提供科学基础。

竹集成材钉节点抗剪性能试验研究

为研究铁钉直径和夹角对节点的破坏模式及承载力、滞回特性、刚度退化、耗能能力等性能的影响,对50个竹集成材(Laminated Bamboo Lumber,LBL)钉节点进行单调和低周反复荷载试验.结果表明:不同加载模式下的节点破坏模式存在明显区别.单调荷载作用下,节点的破坏模式主要表现为铁钉“双铰”模式和钉杆下部的纤维压碎破坏.而在低周反复荷载作用下大部分的铁钉发生了由于反复弯曲变形所致的疲劳断裂破坏,这种破坏现象却极少发生在振动台试验和实际的地震中.铁钉直径是影响钉节点受力性能的主要因素,节点的承载能力和刚度随铁钉直径的增加而显著提高,而夹角对节点的力学性能影响较小.LBL钉节点单调加载试件的承载力和刚度均比低周反复荷载加载试件高.加载初期试件的荷载-位移滞回曲线形状不饱满,具有明显的“捏缩”现象.试件的累积耗能随铁钉直径增大而增加,并随加载角度增大而减小.研究成果可为LBL钉节点的设计提供理论依据,并加速其在土木工程领域的应用.

矩形-八边形组合螺旋箍筋柱抗震性能分析

为研究矩形-八边形组合螺旋箍筋混凝土柱的抗震性能,本文对其(RCC1、RCC4)以及手工绑扎矩形箍筋柱(RCC2、RCC5)、井字形箍筋(RCC3、RCC6)柱开展了0.2、0.8轴压比下足尺低周反复荷载试验研究。结果表明:3种不同箍筋形式的混凝土柱在0.2和0.8轴压比下分别以大偏心压弯破坏、小偏心压弯破坏为标志;在0.2和0.8轴压比下的滞回曲线均较为饱满且在相同轴压比下的耗能基本一致。0.2轴压比下,RCC1的承载力分别比RCC2、RCC3的承载力高2.5%和3.7%,RCC1的位移延性分别比RCC2、RCC3的位移延性高4.6%和2.3%;0.8轴压比下,RCC4的承载力分别比RCC5、RCC6的承载力高4.6%和6.65%,RCC4的位移延性分别比RCC5、RCC6的位移延性高9.5%和4.2%。

PEC柱-型钢梁框架异型内节点的抗剪性能试验研究

由于民用建筑外观及工业建筑生产工艺要求,部分包覆钢-混凝土结构因错位、变梁变柱等会形成异型内节点.为研究该类异型内节点的抗剪性能,以柱两侧梁错位高度、单侧梁截面高度增大等为变量参数,按1∶2缩尺比例设计制作了1个常规内节点和3个异型内节点模型试件,并完成低周往复荷载试验,分析了内节点的破坏形态、滞回耗能、承载能力、延性性能等指标.试验研究结果表明:各试件滞回曲线均呈现对称饱满的梭形;等效黏滞阻尼系数在0.598~0.618,位移延性系数在3.28~4.96,表现出良好的耗能性能及变形性能;因错位、变梁形成的异型内节点与常规内节点相比,承载力分别提升约6.1%、14.0%、15.0%;位移延性系数提升了约-26.6%、11.0%、-14.1%,延性性能规律不明显,耗能能力、强度和刚度退化变化不大;对于左右梁截面尺寸相同且完全错开(即错位高度大于梁高)的Ⅰ类异型内节点,可按T形边节点进行设计;基于节点域传力机理,建立了Ⅱ类异型内节点抗剪计算模型,并提出了抗剪承载力计算公式,试验结果与理论计算结果吻合较好.

地震荷载下叠合板式剪力墙-楼板节点优化设计

为了提升叠合板式剪力墙-楼板节点的抗震承载能力,本文采用ABAQUS有限元软件模拟楼板受到的地震作用,并通过应力云图、骨架曲线等分析不同楼板厚度对其抗震性能的影响。结果表明:增加楼板板厚度尤其是增加现浇层厚度可提高试件抗剪承载力。

双面叠合混凝土剪力墙平面内和平面外抗震性能研究

双面叠合混凝土剪力墙由两侧预制混凝土板和中间后浇混凝土叠合层组成,具有整体性较好、大量节省模板和支撑、便于工业化生产、经济性好等优点,应用前景广阔。该文开展了剪力墙足尺模型的高轴压比下平面内和低轴压比下平面外低周反复荷载试验,对双面叠合剪力墙的抗震性能进行了研究与探讨。研究表明:双面叠合剪力墙在平面内和平面外低周反复荷载下的破坏形态与现浇剪力墙相同,均发生受弯破坏;4片剪力墙滞回曲线特征相似,双面叠合剪力墙的耗能性能好于现浇剪力墙;双面叠合剪力墙的平面内承载力比现浇剪力墙高约5%,平面外承载力低约12%;平面内和平面外加载时双面叠合剪力墙均具有良好的延性,其延性系数分别为2.15和3.83,比现浇剪力墙分别高约25%和20%。双面叠合剪力墙基于规范计算值的抗弯及抗剪安全系数均达到1.1以上,双面叠合剪力墙破坏时其水平接缝处的剪力远小于其接缝抗剪承载力设计值。总体而言,双面叠合剪力墙具有良好的抗震性能,可在抗震设防地区推广应用。

反复荷载下预压装配式框架接合部受力性能

通过两榀预应力预压装配式梁柱组合体在低周反复荷载下的试验,了解了预压装配式框架节点两侧梁端应变分布及受力状态,确定了梁端组合截面屈服荷载和极限荷载,并给出接合部正截面承载力的计算方法。试验表明,反向加载存在掀起效应。从控制变形和裂缝的角度来考虑,应将承载能力予以折减。

古建筑木结构叉柱造式斗栱节点抗震性能试验研究

斗栱是中国古建筑特有的形制,具有建筑装饰、传递荷载和耗能减震等综合作用。为研究叉柱造式斗栱节点的抗震性能,以独乐寺观音阁平座层叉柱造式斗栱为研究对象,参照宋《营造法式》三等材的营造方法,制作5个叉柱造式斗栱节点。通过低周反复荷载试验,研究叉柱造式斗栱节点的破坏形态、滞回特性、抗转动承载力、转动刚度、刚度退化和耗能等抗震性能,分析不同营造形式、不同竖向荷载等因素对斗栱节点抗震性能的影响以及双朵斗栱协同工作效应。试验结果表明:叉柱造式斗栱节点主要破坏形态是柱叉、散斗的劈裂,栌斗的开裂和受压屈服,枋弯曲断裂以及构件的分离与滑移。斗栱节点的弯矩-转角滞回曲线呈"S"形,滞回环"捏缩"效应明显;双枋斗栱节点的滞回曲线对称性好,而单枋斗栱节点的正、负向滞回曲线显著不对称。斗栱节点弯矩-转角骨架曲线的发展过程可划分为基本弹性阶段、弹塑性上升阶段和平稳破坏阶段三个阶段,并根据试验结果建立斗栱节点的弯矩-转角简化计算模型。竖向荷载越大,节点抗转动承载力和转动刚度越大,根据试验结果建立斗栱节点转动刚度的竖向荷载影响系数计算公式。研究成果对我国叉柱造式古建筑木结构的保护具有重要参考价值。

钢结构仿古建筑带斗栱檐柱抗震性能试验研究及有限元分析

为研究矩形钢管柱长细比和轴压比对仿古建筑带斗栱檐柱抗震性能的影响,现对4个缩尺比例为1∶1.5钢结构带斗栱檐柱进行了低周反复荷载试验,得到了各试件的滞回特性、刚度和强度退化、位移延性及耗能性能,分析了檐柱的破坏形态和连接区应变分布。由试验研究结果可知,试件破坏主要是由栌斗自身焊缝开裂、矩形钢管柱两侧根部翼缘与腹板连接处焊缝开裂及翼缘与水平加劲环连接处热影响区母材拉裂造成的;试件滞回曲线饱满,连接区栌斗和矩形钢管柱根部塑性变形充分;刚度和强度退化小,破坏时试件的位移延性系数及等效黏滞阻尼系数均较高,表现了优越的变形及耗能性能。在试验基础上,采用ABAQUS有限元软件建立试件三维模型,进行了轴压比、长细比等参数对其力学性能影响的参数分析。试验及数值模拟结果表明:随轴压比增大,试件的弹性刚度变化不大,但延性均有不同程度的降低;增大长细比,试件的延性提高,但水平承载力降低。

预压装配式预应力混凝土框架抗震性能试验研究

本文通过对一榀两层两跨预压装配式混凝土框架拟动力和拟静力试验,研究预压装配式混凝土框架的地震反应、刚度退化、滞回性能、耗能能力、位移延性等抗震性能。拟动力试验表明:随着加速度峰值的增大,加载至层间位移角为1/107,试件刚度出现退化,结构呈现塑性性质;拟静力试验表明:低周反复荷载作用下,框架梁端首先出现塑性铰,符合"强柱弱梁"的要求。框架荷载-位移滞回曲线较为丰满,框架破坏时极限位移角可达1/29,实测位移延性系数在4.0左右,预压装配式混凝土框架具有良好的延性性能和较强的变形恢复能力。

斗结构功能试验研究

结合充分的文献资料和实物研究,本文系统地介绍了古代木构建筑中斗的构造、结构功能及其发展演化,并依照宋代《营造法式》中的规定方法建造了斗模型,进行低周反复荷载试验。根据试验结果概要的阐明了斗的受力机理及抗震性能。

残损古建筑木结构燕尾榫节点抗震性能试验研究

残损是现存古建筑木结构的普遍状况,显著地降低了结构的抗震性能。为研究残损对燕尾榫节点抗震性能的影响,参照宋《营造法式》殿堂三等材的尺寸要求,制作了3个比例为1∶3.2的燕尾榫节点模型,包括1个完好节点、1个模拟榫头真菌腐朽的残损节点和1个模拟榫头虫蛀的残损节点。榫头真菌腐朽和榫头虫蛀分别采用在榫头表面钻一定深度的孔和在榫头钻通孔的方法来模拟。通过低周反复加载试验对残损节点的破坏特征、弯矩-转角滞回曲线、骨架曲线和耗能性能进行了研究,分析了残损燕尾榫节点抗震性能的退化规律。结果表明:残损燕尾榫节点的破坏形态与完好节点的破坏形态类似,主要表现为榫头和卯口有明显的挤压变形、榫头沿枋纵向部分拔出,枋柱整体完好,但残损节点的榫头拔出更早、拔出量更大,模拟虫蛀节点有榫角被挤碎;残损燕尾榫节点的滞回曲线也有明显的"捏缩"效应,但滞回环饱满度较差;残损节点的转动弯矩、转动刚度均明显低于完好节点,但耗能能力基本不变化;当两种不同残损类型的残损程度相近时,人工模拟真菌腐朽节点的转动弯矩更高、转动刚度更大。

RC框架节点核芯区剪切破坏——抗震性能试验

通过2个梁端屈服后节点核芯区剪切破坏框架节点在低周反复荷载下的加载试验,研究了节点的破坏形态、承载能力、滞回特性和耗能能力。结果表明:节点经历了核芯区开裂、梁端屈服、核芯区通裂、剪切极限直至破坏的过程;在极限荷载时,节点核芯区剪切变形引起的梁端位移占梁端总位移的比例约30%;构件具有较强的耗能能力和变形能力,具有良好的抗震性能。

新型节能复合混凝土空心砌块砌体抗震性能的试验研究

本文通过2片开窗洞加窗台梁节能复合混凝土小型空心砌块墙体和2片不开窗洞墙体的水平低周反复荷载试验,研究了节能复合混凝土小型空心砌块砌体墙的受力全过程、开裂部位、裂缝发展情况以及破坏形态,分析了墙体的滞回特性、延性、耗能能力,刚度退化曲线等抗震性能,同时,考察了墙体外叶保护层的受力性能、破坏程度以及与墙体的共同工作机理,探讨了不同构造措施以及开窗洞对墙体抗震性能的影响。研究结果表明:复合混凝土小型砌块砌体从开始加载到最终破坏,砌块保护层都没有明显的鼓凸和脱落现象,说明聚苯层及横向拉结筋能够提供可靠的连接,保证外叶保护层在水平剪力和竖向荷载共同作用下和墙体整体工作,此外,开窗洞对墙体的抗震性能削弱较大。

古建筑木结构直榫节点抗震性能试验研究

为了研究不同形式直榫榫卯节点的抗震性能,参照《营造法式》及相关文献的构造要求,考虑不同榫头形式、不同模型比例、不同榫头伸出长度及不同材料对直榫榫卯节点抗震性能的影响,制作了14个T型直榫榫卯节点。通过直榫节点的低周反复加载试验,得到了不同形式直榫节点的破坏特征、弯矩-转角滞回曲线、骨架曲线、转动刚度及其退化规律和耗能等性能。试验结果表明:直榫节点的破坏形态主要是卯口、榫头的挤压变形和榫头部分拔出,梁、柱无明显破坏;直榫节点弯矩-转角滞回曲线形状呈反‘S’型,单向直榫节点的滞回环对称且饱满度较好,透榫节点、半榫节点的正向和反向滞回曲线呈现不对称性且饱满度较差,半榫节点尤为明显;单向直榫节点、透榫节点的承载力和转动刚度较大且相差不多,半榫节点较小;单向直榫节点的承载力大致与模型比例的平方成正比,但不符合模型相似关系;单向直榫节点增加榫头长度有助于提高其转动刚度,但当榫头长度大于柱径时,其提高幅度减小;透榫节点的耗能能力好于单向直榫节点和半榫节点;不同木材种类对直榫节点的承载力、转动刚度等性能有明显影响;直榫节点的转角可以达到1/8rad,表现出良好的变形能力。研究成果可为古建筑木结构的抗震分析提供依据。