单跨两层含减震外挂墙板装配式混凝土框架拟静力试验研究

该文在对一个含减震外挂墙板平面框架(简称减震结构)以及一个作为对比的纯框架(简称抗震结构)进行混合试验的基础上,进一步对其单跨2层试验子结构进行了拟静力试验,研究了两结构在水平地震作用下的受力过程、损伤模式及减震外挂墙板对主体结构抗震性能的影响。研究结果表明:减震结构和抗震结构的破坏机制均为梁端和柱底出现塑性铰的梁铰机制,减震外挂墙板未改变主体结构的破坏模式;减震结构中,在最大层间位移角达到1/55之前,消能器呈预期的履带式滚动变形,此后由于外挂墙板的面内转动变形,消能器水平剪切变形值增加不大,且圆弧段产生明显变形;试验过程中减震外挂墙板未出现裂缝;墙板与框架间上部线连接处裂缝宽度较小,连接钢筋应变也较小,表明连接可靠;两试件均具有较好的变形能力和耗能能力;在相同位移级别下,减震结构的刚度、极限承载力和耗能能力均更好。

预制拼装铁路重力式桥墩的抗震性能研究

为适应中国铁路建设向高烈度震区快速发展的需要,解决传统预制拼装桥墩墩柱及承台连接位置薄弱等问题,提出一种灌浆波纹管连接的模块化预制拼装桥墩体系,通过设置承台与墩身塑性区域共同浇筑及墩底局部无黏结段增强桥墩的抗震性能。制作1个局部无黏结整体现浇铁路重力式桥墩模型和1个局部无黏结预制拼装铁路重力式桥墩模型开展拟静力试验,并结合有限元分析,进行预制拼装铁路重力式桥墩抗震性能研究。结果表明:局部无黏结预制拼装桥墩整体连接性能稳定,可通过墩底塑性区域破坏与墩身及节段间的摇摆实现共同消能,其破坏模式表现为墩底塑性区域的弯曲破坏,未发生破坏位置转移现象;局部无黏结预制拼装桥墩等效塑性区域高度比整体现浇桥墩降低,抗侧向水平承载力与耗能能力提升显著,位移延性能力良好,可适应更大加载位移,最终累积耗能增长64.3%;结构接缝位置连接稳定可靠,同等加载位移下等效刚度基本一致,抗震性能得到明显提高;预制节段划分对预制拼装铁路重力式桥墩抗震性能的影响不大。

铰接方钢管组合异形柱框架抗震性能研究

为解决村镇住宅体系存在的装配式程度及标准化程度较低、现场焊接工作繁多、室内建筑面积浪费等问题,提出了一种铰接方钢管组合异形柱框架体系。该体系中异形柱采用3根空钢管通过钢板与加劲肋组合而成的L形柱,梁柱节点为腹板螺栓连接的铰接节点。通过拟静力试验对该体系的抗震性能进行研究。研究结果表明:相比于铰接钢管混凝土组合异形柱,铰接空钢管组合异形柱框架体系先于梁端出现转角,最后破坏模式为柱脚破坏,具有更优良的抗震耗能和更缓慢的强度与刚度退化,并通过对比刚接节点和铰接节点的骨架曲线,发现节点刚接程度对结构整体的抗侧刚度影响较大。

套筒灌浆搭接连接的开洞剪力墙抗震试验

剪力墙是高层建筑结构重要的抗侧力构件.为研究纵筋套筒灌浆搭接接头(简称APC接头)连接的全预制开洞墙可靠性,进行了1片现浇墙和2片竖向钢筋采用Ⅰ型、Ⅱ型APC接头连接的预制不等肢开洞墙拟静力试验,研究了试件的破坏形式、滞回性能、特征荷载、变形、钢筋和套筒应变及结合面抗剪性能等.结果表明:各试件的裂缝发展情况基本相同,墙肢和连梁发生弯剪破坏;现浇墙破坏起始于两墙肢根部,而预制墙套筒上方混凝土先被压碎,各试件墙肢外侧破坏情况较内侧严重;套筒顶部截面为破坏时薄弱面,套筒上方钢筋易压屈,构件设计时箍筋应加强;预制墙的开裂荷载、墙肢屈服荷载和刚度略高于现浇墙,峰值荷载和强度退化系数与现浇墙相当,预制墙延性略差;同一加载级下,各试件耗能能力相当;预制墙灌浆结合面表现出较好的抗剪性能,两种接头在预制墙中均能有效传递钢筋应力.采用APC接头连接的预制开洞剪力墙基本实现“等同现浇”.

不同填充墙构造方法对RC框架抗震性能影响研究

为定量评估不同填充墙构造方法对钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)框架抗震性能的影响,搜集整理国内外砌体填充墙RC框架拟静力试验数据,筛选出19篇文献中共68个数据较为详尽的试件作为样本,分析对比柔性连接填充墙、增强填充墙整体性及设置阻尼耗能装置三类构造方法对试件的峰值点承载力、初始刚度、位移延性系数和等效黏滞阻尼系数4个参数的影响程度。结果表明:相较于传统构造方法,柔性连接填充墙框架的承载力和刚度均有所下降,变形能力提升;增强整体性的方法可提升试件承载力、刚度和变形能力,可作为一种较好的既有框架结构的加固方法;设置阻尼耗能装置虽然结构的承载力和刚度有所降低,但提升了结构的变形能力和耗能能力,在建造成本可接受的情况下可作为新建建筑的韧性提升方案。

圆钢管聚丙烯纤维橡胶混凝土柱抗震性能研究

对圆钢管聚丙烯纤维橡胶混凝土柱的抗震性能进行了试验研究,设计并制作了6根圆钢管混凝土柱进行低周往复荷载试验,探讨了橡胶粉掺量、长细比、轴压比和含钢率对试件破坏形态和抗震性能的影响。结果表明,圆钢管聚丙烯纤维橡胶混凝土柱在低周反复荷载试验中的破坏形态与普通钢管混凝土柱相似,先是钢管在柱根部形成鼓曲,后被拉裂。橡胶粉的掺入会降低试件的承载能力,但提高了试件的耗能能力和延性性能。较大的轴压比会使圆钢管聚丙烯纤维橡胶混凝土柱提前破坏,其中,长细比对于试件的抗震性能有较大影响。

纤维对粉煤灰再生空心墙体抗震性能的影响研究

为了研究添加粉煤灰的再生混凝土墙体的抗震性能,通过对粉煤灰再生混凝土空心剪力墙进行拟静力加载试验,得到墙体在开始受力至产生形变期间,所受力与位移的关系,对比添加无纤维、聚丙烯纤维和聚丙烯-钢混合纤维制成混凝土相应的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线等。结果表明,使用添加混合纤维的粉煤灰的再生混凝土而制成的墙体具有刚度大、自重轻、抗震性能良好等优势,符合抗震要求,说明了添加粉煤灰的再生混凝土大空心墙体可以应用于普通低矮建筑中。

喷涂聚氨酯弹性体加固砌体墙抗震性能试验研究

为提高村镇砖砌体墙结构抗震性能,采用喷涂聚氨酯技术对其进行加固。设计并制作了一片未加固砌体墙与两片加固后砌体墙,进行水平低周往复加载试验,主要研究加固形式(单面喷涂及双面喷涂)对砌体墙破坏形态、滞回特性、骨架曲线、变形性能、耗能能力和刚度退化等的影响。试验结果表明:喷涂聚氨酯弹性体可有效限制墙体开裂并延缓刚度退化,显著提高墙体的变形性能及耗能能力,而对墙体承载力及刚度影响有限。相较于单面喷涂加固,双面喷涂加固可更有效限制裂缝发展,维持墙体整体性,进一步提高墙体滞回性能、变形能力及耗能能力。

高效装配T型框架节点优化及足尺抗震试验研究

为解决装配式混凝土框架节点在预制梁拼装时节点区钢筋易发生碰撞的问题,提出一种将柱箍筋肢距和纵筋间距放大处理的措施,对箍筋肢距正常和放大的装配式足尺框架T型节点进行低周往复加载试验,分析2个节点的破坏模式、滞回性能、强度退化、刚度退化、延性和耗能能力等。采用ABAQUS有限元软件对节点试件建模,分析轴压比对节点抗震性能的影响。结果表明:装配式混凝土框架T型节点试件的破坏模式均为梁端弯曲破坏,核心区混凝土基本完好;与箍筋肢距正常试件相比,箍筋肢距放大试件在低轴压比下的承载力更高、强度和刚度退化延缓、变形性能和耗能能力均有所增强,而在高轴压比下承载力与延性较差。在低轴压比下,满足“强柱弱梁”装配式混凝土框架T型节点可对预制混凝土柱纵筋间距和箍筋肢距进行放大处理来实现节点的顺利拼装。

带PBL剪力键的钢芯板混凝土组合剪力墙低周往复加载试验研究

为研究带PBL剪力键的钢芯板混凝土组合剪力墙的抗震性能,对1个型钢混凝土组合剪力墙和4个钢芯板混凝土组合剪力墙进行了循环往复加载试验;观察带PBL剪力键的钢芯板混凝土组合剪力墙在水平循环荷载下的破坏全过程,并分析该类剪力墙的滞回特征、变形能力、承载能力、耗能性能、刚度和强度退化能力。结果表明:钢芯板混凝土组合剪力墙的破坏模式主要为弯曲型破坏,滞回曲线较为饱满;配置钢芯板的剪力墙承载力、延性性能和耗能能力较优;PBL剪力键的构造方式可保证钢芯板与混凝土之间的黏结性能完好,PBL剪力键平放会导致剪力墙出现沿PBL剪力键的水平通缝,影响剪力墙承载能力的发挥,建议采用PBL剪力键竖放的构造形式。

壁式钢管混凝土柱-钢梁嵌入式双侧板节点抗震性能研究及设计建议

以壁式钢管混凝土柱-钢梁嵌入式双侧板节点为研究对象,进行两个足尺试件的拟静力试验,分析节点的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线,并研究节点承载力、延性、耗能能力和刚度退化等指标。试验结果表明:试件破坏模式分别为侧板外梁端形成塑性铰、节点核心区侧板开裂及轻微鼓曲;试件滞回曲线稳定饱满,曲线呈现梭形,试件延性系数为3.11~3.53,等效黏滞阻尼系数大于0.4,具有良好的耗能能力;刚度退化较稳定,具备较好的抗侧能力。在验证有限元模型合理的基础上,通过有限元变参分析此类节点的滞回性能,结果表明:增加侧板厚度或侧板外伸长度可提高嵌入式双侧板节点的承载力及延性。最后结合试验和有限元变参分析结果,针对此类节点提出设计建议。

面内预起拱型梁端地震损伤控制保险丝力学性能试验研究

工程结构抗震韧性的提升是城市韧性建设的基础。研究具有“保险丝”损伤熔断、损伤可识别、易更换理念的新型结构地震损伤控制构件,对结构体系抗震韧性水准的提升具有重要价值。在前期常规平板型损伤控制保险丝研究的基础上,该文提出了一种利用面内预起拱机制进行梁柱节点损伤控制的保险丝装置。阐明了建议的结构损伤控制保险丝装置(简称保险丝)的构造与工作机理。设计了6个不同预起拱情况、不同长细比的保险丝试件,并采用拟静力加载方式对保险丝的受力机理与抗震性能进行研究。对试验结果的分析发现:与平板保险丝相比,面内预起拱型保险丝的滞回曲线更饱满,受压强度更稳定;预起拱延缓了强度退化;随着长细比减小或预起拱高度的增大,强度退化变缓;分肢转角超过0.07 rad左右时,保险丝受损导致强度逐渐下降,建议对其进行更换。力学模型计算结果与试验结果基本吻合,可估算预起拱型保险丝特征强度。

预制剪力墙震损修复抗震性能试验研究

中国现阶段以及未来将存在较大数量的装配式建筑,装配式建筑的抗震韧性成为研究热点。该研究针对抗震韧性中的震损修复问题展开研究,以灌浆套筒连接预制剪力墙为研究对象,参照现有现浇构件的震损修复方法,考虑初始灌浆缺陷对预制剪力墙震损特征的影响,对两个震损预制剪力墙进行了严重损伤状态下的修复。随后进行了拟静力试验,并与现浇剪力墙的抗震性能进行了对比。试验结果表明:现浇构件中常用的置换混凝土加固法同样适用于震损预制剪力墙构件,尽管钢筋屈服前混凝土的裂缝开展与现浇试件存在一定差别,但修复后的试件也呈现出了弯曲破坏模式;修复后试件的承载力、变形能力和耗能能力与现浇试件基本一致,灌浆缺陷虽然会影响预制剪力墙构件的震损模式,但对震损修复后的试件的抗震性能影响较小;采用现有置换混凝土加固法修复震损预制剪力墙,基本可实现与现浇剪力墙构件一致的抗震性能。该研究的成果可为灌浆套筒剪力墙构件的损失后果函数研究以及该类结构的抗震韧性设计方法研究提供重要参考。

同主体柔性连接现浇填充墙RC框架结构抗震性能试验研究

为研究PVC拉缝板柔性连接的现浇空心填充墙对钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)框架结构抗震性能的影响,以空心混凝土墙和PVC拉缝板为主要因素,设计制作了6榀足尺试件并开展拟静力试验。对比分析纯框架结构、带PVC拉缝板柔性连接和无拉缝板刚性连接的现浇空心填充墙框架结构的破坏特征、荷载-位移曲线、骨架曲线、刚度、位移延性及耗能能力等抗震性能指标。研究结果表明:PVC拉缝板的加入降低了空心混凝土填充墙对框架结构侧向刚度和承载能力的提升作用,改善了现浇空心混凝土填充墙框架结构的位移延性和耗能能力,对填充墙起到了保护作用,但采用PVC拉缝板柔性连接的现浇混凝土空心填充墙仍会显著影响框架结构的抗侧刚度和极限变形,结构设计时应合理考虑其对整体结构抗震性能的不利影响。

冷弯型钢“框-墙”复合结构墙体上下层间受力性能研究

提出了一种新型的冷弯型钢“框-墙”复合结构墙体,并对2片不同层数的足尺墙体试件进行了拟静力试验。依据破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、位移延性系数等性能指标,与单层墙体对比,重点考察双层墙体上下层间的受力性能。此外,基于ABAQUS有限元分析软件对双层墙体的滞回性能进行模拟,并对层间连接部位的层间边框梁屈服强度、层间抗拔螺栓间距和高宽比进行参数分析。结果表明:试验全程双层墙体上下层间螺栓连接无明显滑移与拔起,具有半刚性特征,且根据位移计实测结果,墙体上下层间位移趋近于0;在考虑了上下层间连接部位后,双层墙体的位移延性系数和峰值荷载较单层墙体分别降低了1.84%和8.33%,说明冷弯型钢“框-墙”复合结构墙体上下层间传力、连接性较好;层间边框梁屈服强度和层间抗拔螺栓间距对墙体的抗剪承载力和抗侧刚度影响较小,而高宽比对双层墙体的抗侧刚度和抗剪承载力影响较大;研究成果可为该类墙体应用于多层冷弯型钢房屋住宅提供参考。

HIC墙板-钢框架结构拟静力试验研究

为研究不同连接方式下中空内模水泥(hollow inner-formwork cement, HIC)墙板-钢框架结构的抗震性能,文章设计了2种内嵌式连接方式。通过对1榀钢结构空框架足尺试件和2榀内嵌HIC墙板的钢框架足尺试件进行拟静力试验,分析不同试件的破坏特征、承载力与变形性能、刚度退化和耗能能力,综合评估该结构的抗震性能。研究表明:内嵌式连接下,HIC墙板-钢框架结构的抗侧刚度提高3.31倍以上,峰值承载力提升29%以上,延性系数达到6.20,最终破坏时的总耗能增加约47%;结构塑性开展过程稳定有序,墙板与钢框架采用“梁上点连接”或“周边线连接”时,结构的破坏模式存在差异,但两者均能提供安全可靠的连接效果。

带新型复合轻质墙体的框架结构抗震性能试验

为研究某种新型装配式复合轻质墙体的抗震性能及对框架结构抗震性能的影响,通过设计制作3榀1∶2缩尺的新型复合轻质墙体框架-试件进行拟静力试验,以界面仓的注仓砂浆强度为试验参数,对结构的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、累计耗能及装配连接部位变形情况进行分析。结果表明:1)界面砂浆层的黏结使得加载后框架和轻质墙体能协同作用,加载初期框架柱和墙有相同的变形趋势;2)当加载位移角增大到1%时,交界面开裂,当位移角增大至2%时,梁柱和墙完全脱开;3)在层间位移角范围为2%~4%时的大变形阶段,轻质墙体和框架结构均产生破坏,但墙体与框架的锚钉连接未失效,墙体未发生脱落,框架承载力下降缓慢;4)砂浆强度对连接性能的影响不明显,采用M3.5砂浆注浆强度能使得复合轻质墙体连接于框架时具有适宜的刚度。

地铁车辆段检修库装配式混凝土空心柱抗震性能研究

针对用于地铁车辆段检修库的新型装配式混凝土空心检修柱,分别制作预制混凝土空心柱、预制混凝土实心柱及现浇混凝土空心柱试件,采用拟静力试验及有限元数值模拟,对其抗震性能进行对比研究。结果表明:试件破坏形态均为剪弯破坏,承载能力及退化性能较为接近,变形能力好,但装配式空心试件耗能能力及延性略差;对于装配式混凝土空心检修柱,可以将其截面简化成工字形,采用规范中的公式来计算承载力;与装配式混凝土实心柱相比,装配式混凝土空心柱可以大幅度节约材料,且基本上实现了“等同现浇”;当轴压比变大时,装配式混凝土空心柱水平承载力先变大后变小,耗能能力变差。

新型异形钢管混凝土结构可更换剪切板式节点抗震性能研究

提出了一种新型异形钢管混凝土结构剪切板式节点,制作了2个可更换剪切板式梁柱节点进行拟静力试验与有限元分析,获得了2个节点的滞回曲线、延性性能和耗能能力等力学性能指标。研究表明:不同开孔形式的剪切耗能板会造成不同的破坏模式;采用腰孔型剪切耗能板的新型异形钢管混凝土结构剪切板式节点的延性性能和耗能能力较好。在试验和数值模拟的基础上,研究了板件间摩擦系数对节点抗震性能的影响,当摩擦系数增加至0.30时,节点抗震性能更好。

框架柱托换节点抗震性能研究

为了研究框架柱托换节点的抗震性能,设计了5个包裹式托换节点,进行往复加载试验,分析结合面高度和界面钢筋对托换节点破坏形态和抗震性能的影响。建立了托换节点的非线性数值计算模型,验证了数值计算模型的正确性。试验和分析结果表明:结合面高度对托换节点的抗震性能影响显著,结合面高度为200 mm时,界面钢筋影响托换节点的破坏模式,托换节点的初始刚度随着界面钢筋数量的增加而增大;结合面高度为300 mm时,界面钢筋对托换节点的抗震性能影响较小。