巨型钢框架-双钢板组合剪力墙住宅体系力学性能探究

在巨型结构体系的基础上提出巨型钢框架-双钢板组合剪力墙住宅体系。基于实际超高层混凝土住宅工程背景建立高度为156 m的计算模型,对其进行弹性反应分析及弹塑性时程分析以评估结构力学性能。通过对比主次结构不同的连接假定,探究主次结构连接方式对于结构整体性能及关键结构构件的影响。基于ABAQUS软件分析了次结构与双钢板组合剪力墙之间采用不同连接方式对剪力墙各部件的影响。最后对该结构体系进行经济性分析。研究结果表明:该结构体系能满足建筑户型无柱大空间设计要求且具有优良的力学性能和经济性指标,在设计中主、次结构连接推荐采用铰接连接。研究结果可为巨型钢框架-双钢板组合剪力墙结构的设计提供参考。

核工程双钢板-混凝土组合剪力墙面内受剪性能试验研究

国内核工程双钢板-混凝土组合剪力墙的研究起步较晚,对组合剪力墙的面内受剪性能研究较少。文中通过4片中低剪跨比核工程双钢板-混凝土剪力墙试件的面内拟静力试验,研究其在恒定轴压力和面内低周水平往复荷载作用下的破坏模式、受剪承载力、变形能力、延性、刚度和耗能能力等指标,分析了距厚比、剪跨比等因素对双钢板-混凝土组合剪力墙受剪性能的影响。试验结果表明:试件的破坏模式均为剪切破坏;距厚比对组合剪力墙钢板局部屈曲和试件变形能力、延性有较大影响,但对承载力影响并不显著;剪跨比越大,组合剪力墙的受剪承载力越小,但变形能力和延性越大;试件的累积耗能随加载循环次数呈指数型增长,抗震性能良好。

FRP-混凝土-钢双壁空心管轴压短柱力学性能分析

应用薄壁圆筒的双剪统一强度理论极限解,考虑材料中间主应力的影响和内圆钢管的薄壁效应,提出了FRP-混凝土-钢双壁空心管短柱轴压承载力计算公式.借助非线性有限元分析软件ANSYS,建立了组合柱在轴心压力作用下的非线性有限元计算模型,得到了各构件极限承载力及应力-应变关系全过程曲线,并将有限元结果与理论公式计算结果、文献试验结果进行对比验证,吻合较好;在此基础上讨论了荷载对构件纵向应力分布的影响以及钢管厚径比、混凝土强度等对构件承载力的影响规律.

装配式复式钢管混凝土框架-梁端连接钢板剪力墙抗震性能试验研究

提出装配式复式钢管混凝土框架-梁端连接钢板剪力墙新型结构体系,包含装配式梁柱连接、装配式柱柱拼接和装配式框架-剪力墙连接技术方案,可实现结构体系的全螺栓装配式连接。为研究所提装配式体系的抗震性能,开展3榀1:2缩尺模型拟静力试验,得到各试件的破坏模式、滞回曲线、位移延性等性能参数。发现3个模型均表现出良好抗震性能,最大层间位移角均超过4%,位移延性系数均超过4。框架-梁端连接钢板剪力墙(BSW)的破坏过程为:BSW屈曲后形成明显的"拉力带",随后BSW在与框架的连接处发生撕裂,最后框架在梁柱节点和柱底区域形成塑性铰。试验结果表明:BSW先于框架发生破坏,可为框架提供第一道抗震防线,框架则为第二道;BSW可有效提高框架结构的承载力、刚度和延性,且提高的幅度与BSW的个数呈近似线性关系;所提BSW与框架的装配式连接可靠,可保证BSW与框架在整个加载过程中的协同工作能力,进而促使BSW的性能得以充分发挥。系列试验结果为所提新型装配式复式钢管混凝土框架-梁端连接钢板剪力墙结构体系的抗震设计提供依据。

双钢板组合剪力墙恢复力模型研究

通过6个双钢板组合剪力墙试件低周反复加载试验,重点考察了轴压比、高宽比、钢板厚度对双钢板组合剪力墙的变形性能和滞回特征的影响。根据理论分析与试验结果分析得到了屈服点、峰值点、破坏点等特征点的计算公式进而提出了双钢板组合剪力墙的三折线型的荷载-位移恢复力模型。通过将恢复力模型得到的滞回曲线与试验实测的滞回曲线对比发现提出的恢复力模型所得出的滞回曲线与试验曲线吻合较好,能够反映出双钢板组合剪力墙构件的大部分受力特征,可满足一般工程的使用要求。

带肋双钢板开洞再生混凝土剪力墙力学性能分析

为研究带肋双钢板开洞再生混凝土剪力墙的力学性能,在验证模型有效性的基础上,采用有限元软件ABAQUS对墙体进行模拟。对剪力墙施加单向水平荷载,研究其受力破坏过程,分析开洞率、再生混凝土取代率、洞口形状、钢板强度和轴压比等参数对剪力墙力学性能的影响。研究结果表明:开洞率、废弃混凝土取代率对剪力墙力学性能影响显著,刚度和承载力降低,但峰值位移提高,变形能力有所改善;洞口形状对其力学性能影响较明显,宽扁洞口剪力墙力学性能较差;钢板强度提高,剪力墙的承载力和变形能力都有所增强;随着轴压比的增大,剪力墙承载力虽有所提高,但变形能力降低。

约束型开洞双钢板混凝土组合剪力墙的滞回性能

为提高开洞双钢板混凝土组合剪力墙的延性和抗震性能,将约束型钢管混凝土柱的概念引入开洞双钢板混凝土组合剪力墙,形成约束型开洞双钢板混凝土组合剪力墙。利用有限元软件ABAQUS对约束型开洞双钢板混凝土组合剪力墙进行滞回性能分析。结果表明,在高轴压比作用下,相较于同一高度下的组合剪力墙,约束型双钢板混凝土组合剪力墙的初始刚度和峰值荷载均略有降低,但其能量耗散系数有较大提高,建议预留缝宽取80 mm。

T形双波纹钢板混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

为研究T形双波纹钢板混凝土组合剪力墙的抗震性能,以轴压比、波纹钢板形式、翼缘宽度和剪跨比为变化参数,完成了5个试件的拟静力加载试验。基于试验中观测的破坏形态和滞回曲线,对T形双波纹钢板混凝土组合剪力墙的破坏规律和抗震性能进行了分析。试验结果表明:在低周反复荷载作用下试件破坏形态表现为压屈和受拉破坏,破坏发生在腹板端柱底部,滞回曲线呈捏拢的S形,具有非对称性;波纹形状对试件整体抗震性能影响不大;随着轴压比的提高,核心混凝土的约束作用得到加强,水平承载力提升较大,破坏时位移减小,延性变差;增大翼缘宽度可以减小强度退化程度;减小剪跨比可以显著提高试件的初始刚度和水平承载力,但耗能能力变差。

带钢管混凝土端柱的装配式双面叠合剪力墙抗震性能研究

带钢管混凝土端柱的装配式双面叠合剪力墙(简称PDSWEC墙)是一种新型装配式结构抗侧力构件,具有预制构件自重轻、可全装配化施工等优点。为研究PDSWEC墙的抗震性能,通过对照试验现象,标定数值模拟参数,并基于有限元数值模拟的结果,根据2组共6个试件的滞回曲线,研究了PDSWEC墙的抗震性能参数;分析了不同轴压比、不同端柱钢管壁厚对PDSWEC墙抗震性能的影响。研究结果表明:PDSWEC墙的破坏模式为叠合墙体中部混凝土压溃,竖向接缝破坏;其滞回曲线饱满,捏缩不明显,耗能能力好;提高轴压比有利于提高极限承载力但会降低其延性,应对最大轴压比加以限制,增加端柱钢管壁厚对PDSWEC墙抗震性能的提高十分有限。

双钢板-再生混凝土组合剪力墙抗震性能有限元分析

为研究双钢板-再生混凝土组合剪力墙的抗震性能,在已有试验的基础上,使用有限元软件ABAQUS进行模型验证和分析,研究内容包括再生粗骨料取代率、距厚比、轴压比以及连接件形式。结果表明:(1)随再生粗骨料取代率的增加,试件抗弯承载力、抗剪承载力、初始抗侧刚度均出现不同程度的劣化;(2)当轴压比为0~0.5时,试件承载力随轴压比增大而减小,初始刚度随轴压比增大而增大;(3)剪跨比为1.5的再生混凝土(再生粗骨料取代率为100%)剪力墙试件,抗剪承载力随距厚比的增大而下降;(4)连接件形式对试件的早期承载力和刚度影响较小,但对加载后期的抗剪承载力和抗弯承载力影响较大。

装配整体式双钢板组合剪力墙抗震性能试验研究

双钢板组合(DSC)剪力墙应用于装配式钢结构建筑时,需要在施工现场浇筑混凝土,施工效率低,施工工艺复杂,湿作业量大,人工成本高,不满足建筑工业化的要求。为此,研发了装配整体式钢板组合(MPDSC)剪力墙,即在工厂预制标准化剪力墙构件,在施工现场采用少量焊接和后灌浆工艺直接装配,有效提高了施工效率。为研究MPDSC剪力墙的抗震性能,以水平接缝端柱连接方式、轴压比为主要参数,设计了1个DSC剪力墙对比试件和4个MPDSC剪力墙试件,对其进行拟静力试验。结果表明:MPDSC剪力墙破坏模式为典型压弯破坏,端柱、墙体底部钢板屈曲,屈曲波分布在基础梁上部加劲板顶端至距其100~200 mm高度范围内,内填混凝土压溃;MPDSC剪力墙滞回曲线呈梭形,峰值荷载较DSC剪力墙的约提高5%,位移延性系数大于3,当轴压比为0.2和0.4时,平均屈服位移角分别为1/186、1/157,平均破坏位移角分别为1/53、1/35,满足JGJ/T 380—2015《钢板剪力墙技术规程》中弹性及弹塑性移角限值要求;水平接缝位于剪力墙中部时,端柱连接方式对MPDSC剪力墙的整体抗震性能指标影响较小,因此,可以采用施工方法更为简便的端柱三边连接方式进行现场装配。

双钢板混凝土组合剪力墙轴压承载力研究

首先对双钢板混凝土组合剪力墙中的钢板进行了屈曲理论分析,对核心受约束混凝土进行了受力分析.以北京中国尊核心筒结构底部剪力墙为原型,进行了1/4缩尺模型的双钢板混凝土组合剪力墙试件和内置钢板混凝土组合剪力墙的轴压性能试验,对比分析其荷载-位移曲线、轴压承载力等.考虑到钢板屈曲对钢板轴压承载力的影响以及受约束混凝土轴心抗压强度的提高,提出了双钢板混凝土组合剪力墙轴压承载力的计算公式,与应用其他计算方法计算得到的试验试件的轴压承载力相比,本文提出的计算公式的计算结果与试验结果吻合度最高.结合其他文献中双钢板混凝土组合剪力墙轴压性能试验的相关数据进行验证,表明利用本论文提出的计算公式得到的轴压承载力计算值与试验结果吻合较好.

装配式复式钢管混凝土框架-梁端螺栓连接钢筋混凝土剪力墙抗震性能试验研究

为促进复式钢管混凝土框架剪力墙结构的建筑工业化,提出一种可完全装配式建造的复式钢管混凝土框架-梁端螺栓连接钢筋混凝土剪力墙结构体系,体系中梁-柱节点、柱-柱拼接节点和框架与剪力墙连接均采用全螺栓装配式连接。为研究该体系的抗震性能,开展了三榀1∶2缩尺模型的低周往复荷载试验,研究了各模型的破坏特征、滞回性能、延性、抗侧刚度和承载力退化。结果表明:梁端螺栓连接钢筋混凝土剪力墙(BRW)破坏形态与钢筋混凝土梁"剪压"型破坏特征相似;BRW先于框架发生破坏,可作为复式钢管混凝土框架的第一道抗震防线,框架则为第二道防线;BRW与框架的装配式连接可靠,在整个加载过程中可有效提高框架的承载力和抗侧刚度,可保证BRW与框架在地震作用下的协同工作能力,进而保障BRW的性能得以充分发挥。

双波纹钢板混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

为研究钢板类型、墙体连接件、轴压比以及剪跨比对双波纹钢板混凝土组合剪力墙抗震性能的影响,设计并完成了15个双钢板混凝土组合剪力墙(13个波纹钢板试件、2个平钢板试件)的拟静力试验,观察了试件的破坏过程,获取了应变分布数据,分析了各变化参数对双钢板混凝土组合剪力墙抗震性能指标的影响规律。试验结果表明:与横向波纹双钢板混凝土组合剪力墙相比,竖向波纹双钢板混凝土组合剪力墙的承载力更高,承载力及刚度退化更为缓慢,延性更好;在承载力接近的情况下,双波纹钢板混凝土组合剪力墙的延性与耗能均显著优于平钢板的;设置连接件导致双钢板混凝土组合剪力墙的初始刚度降低,使其破坏阶段的承载力退化减缓,且小剪跨比时设置连接件可有效提升双钢板混凝土组合剪力墙的承载力和延性,防止其发生面外破坏;试验中增大轴压比可显著提升双钢板混凝土组合剪力墙的承载力、初始刚度和耗能能力,但双钢板混凝土组合剪力墙的承载力及刚度退化速率增快,延性变差;增大剪跨比将显著降低双钢板混凝土组合剪力墙的承载力和初始刚度,对延性和耗能能力影响并不显著;采用全截面塑性理论进行双波纹钢板混凝土组合剪力墙正截面承载力计算,试验结果与计算值吻合良好。

承插式预制钢板组合剪力墙抗震性能及其工程应用

传统钢板组合剪力墙在施工时,湿作业量大、施工效率低、环境污染严重。研发了承插式预制钢板组合剪力墙(简称为承插式预制剪力墙),在工厂预制钢板组合剪力墙构件,在施工现场采用高强螺栓连接和后注浆工艺直接拼装,有效提高装配效率。以承插式预制剪力墙为研究对象,介绍其工厂预制、现场拼装的方式,并对该剪力墙水平拼缝的构造,以及承插式预制剪力墙的抗震性能进行研究;同时,将承插式预制剪力墙结构体系应用于高层住宅结构中。研究表明:承插式预制剪力墙具有良好的承载力、刚度,是一种抗震性能优越的剪力墙;该类墙体的水平接缝满足等强度设计原则;与混凝土剪力墙结构、钢框架-支撑结构相比,承插式预制剪力墙结构体系应用于高层住宅建筑时,综合效益更好。