矩形钢管高强混凝土框架抗震性能分析

为研究地震作用下矩形钢管高强混凝土框架的破坏机理和抗震性能,进行了单跨两层矩形钢管高强混凝土框架低周反复荷载试验和有限元分析. 考察结构试件在试验过程中塑性铰出现的位置、顺序及塑性发展程度,研究其破坏机制和破坏模式. 研究结构滞回曲线与骨架曲线,分析其承载能力、变形能力、耗能能力以及强度和刚度退化情况. 在此基础上,采用有限元软件Perform-3D对矩形钢管高强混凝土框架试件进行参数分析,研究了轴压比、钢材屈服强度及静力弹塑性分析水平侧向力加载模式等对结构抗震性能影响. 结果表明:矩形钢管高强混凝土框架试件呈梁铰破坏形态,并具有承载能力高、变形能力和耗能能力强的特点. 试件平均峰值荷载较屈服荷载提高了1.68倍;顶层和底层最大层间位移角分别为1/30和1/27,分别超过了规范规定限值的66.7%和85.2%. 延性系数分别超出了规定限值的58.5%和60.0%;轴压比对结构抗震性能影响显著. 当轴压比大于0.6时,结构承载能力与变形能力明显降低;水平侧向力加载模式对结构承载能力影响大. 均匀加载模式下结构承载能力最大,顶点加载模式下最小,倒三角形加载模式居于二者之间. 研究成果可为矩形钢管高强混凝土框架结构抗震设计提供参考.      

翼缘削弱的型钢混凝土框架试验与有限元分析

通过对一榀两跨三层型钢混凝土框架模型的低周反复荷载试验,研究了翼缘狗骨式削弱的型钢混凝土框架的抗震性能。框架按＂强柱弱梁＂的原则设计,且对节点核心区附近梁端工字形型钢的上、下翼缘采取狗骨式削弱,并适当增加了梁端根部到型钢翼缘最大削弱部位纵向钢筋的配筋量。试验结果表明：框架的变形能力、承载能力、延性、耗能能力等受力性能均满足延性框架的抗震要求;这种构造措施能将塑性铰从梁端根部转移到翼缘削弱部位从而有利于型钢混凝土框架形成梁铰耗能机构,增强其耗能能力。采用ANSYS参数化程序设计语言（AP-DL）编制了命令流,对模型框架在低周反复荷载作用下的抗震性能进行了非线性有限元分析。计算结果与模型试验结果吻合较好,验证了基于分离模量理论计算的翼缘削弱的型钢混凝土框架结构全过程分析方法的可行性。     

CFRP加固震损非延性RC框架抗震性能试验研究

为了研究碳纤维增强复合材料（CFRP）加固震损非延性钢筋混凝土（RC）框架抗震性能，制作并完成了1榀1/2缩尺两层两跨非延性RC框架子结构试件加固前后的拟静力试验. 将试件加载至峰值承载力，对采用外包CFRP法对震损节点处进行加固后的试件进行试验研究，获得了CFRP加固震损非延性RC框架的破坏形态与滞回曲线，分析了其刚度、强度、延性和耗能等抗震性能指标，并与完好结构进行对比. 分析结果表明:CFRP加固对提高震损非延性钢筋混凝土框架结构的最大水平承载力、初始刚度有限，对其耗能能力提升明显；加固结构的平均位移延性系数为2.81；当其最大层间位移角到达1/50时，加固结构依然具有较大的安全储备空间，加固后的震损非延性RC框架结构可以用于地震区.      

钢-混凝土组合深梁填充钢框架动力弹塑性分析

钢-混凝土组合深梁填充钢框架是一种新型抗侧力结构体系.用有限元分析软件SAP2000对6层钢框架和6层钢框架填充组合深梁进行了动力非线性时程分析,得到结构的顶点位移、基底剪力、层间位移角、楼层位移及塑性铰发展情况.通过对比分析发现,钢框架内填深梁以后,结构刚度和承载能力增强,且深梁首先破坏,保证钢框架安全,充分起到了抗震第一道防线的作用.     

梁腹板开圆孔节点的分析模型

在距柱表面一定距离的梁腹板上开设一定大小的孔洞是改善钢框架结构抗震性能的一种有效手段,文中结合试验结果提出了梁腹板开圆孔节点的分析模型．为了能够在结构的弹塑性分析中考虑梁腹板开圆孔节点的影响,除在梁端、柱端设置塑性铰外,还应在腹板孔削弱处增设塑性铰．新增塑性铰位于腹板削弱区域最危险截面处,其弯矩一转角关系与普通实腹式钢梁一致,仅屈服点存在一定的差异．利用该模型对梁腹板开圆孔节点的拟静力试验及含梁腹板开圆孔的钢框架抗震性能试验进行了模拟,其结果能满足工程要求．     

空心砖填充墙RC框架抗震性能足尺试验研究

为了研究空心砖填充墙钢筋混凝土框架结构的抗震行为,进行了1榀足尺空心砖完全填充、1榀足尺带洞口的单层单跨空心砖填充RC框架结构模型的水平低周循环荷载加载试验,研究了空心砖填充RC框架结构的破坏形式、滞回特性及位移延性等试验指标.在此基础上,结合国内外大量单层单跨填充墙RC框架模型的试验数据,分析了洞口对填充墙RC框架极限抗侧承载力和初始刚度的影响,给出了相应的折减系数计算式.研究结果表明:与带洞口的RC框架相比,完全填充的RC框架的水平峰值荷载在早期加载阶段最少可增加70%;随着填充墙破坏程度的加大,当层间位移角达到1%时,两者水平峰值荷载基本相等;洞口降低了填充墙RC框架的抗侧承载力,但结构的变形能力得到了改善,填充墙的开裂及破坏明显减轻.     

暗支撑型钢混凝土剪力墙抗震性能试验研究

为了研究不同数量暗支撑对型钢混凝土剪力墙的抗震性能影响,选取4个剪跨比为1.75的矩形截面型钢混凝土剪力墙试件进行了低周反复荷载下的试验研究（其中1个为普通剪力墙对比试件,3个为工字钢暗支撑剪力墙试件）,对比分析了不同数量暗支撑条件下型钢混凝土剪力墙试件的破坏特征、承载力、刚度、延性、滞回特性及耗能能力.试验研究表明:带暗支撑型钢混凝土剪力墙试件的裂缝细密且分布区域较大,塑性铰发展充分,滞回曲线饱满,耗能能力明显提高;带暗支撑型钢混凝土剪力墙试件的屈服荷载和极限荷载相比普通剪力墙分别提高了88.76%和91.97%,极限位移角提高26.67%,抗震能力比对比试件显著提高.      

混凝土对K型方钢管节点抗震性能的影响

为考察K型方钢管节点主管中填充混凝土对节点抗震性能的影响,对1个K型方钢管节点(空管节点)以及1个节点主管中填充混凝土的K型方钢管混凝土节点进行低周反复荷载试验,根据试验数据,对节点的破坏模式、滞回性能、承载力、延性、刚度和耗能能力进行对比分析。结果表明:K型方钢管节点主管中填充混凝土后,提高了节点的承载力、延性、刚度,但却降低了节点的耗能能力。     

组合加固足尺预应力混凝土空心板梁抗弯性能

对3片足尺预应力混凝土空心板梁进行抗弯性能试验, 其中1片足尺梁不进行加固, 2片分别采用钢板-混凝土组合加固和钢板-预应力混凝土组合加固, 分析了试验梁主要部位的应变、滑移、裂缝分布、承载力、刚度和延性; 基于试验梁塑性破坏机理, 并考虑二次受力的影响, 推导了足尺试验梁的抗弯极限承载力计算公式。试验结果表明: 加固后试验梁的破坏形态表现为塑性弯曲破坏, 跨中横截面变形符合平截面假定; 组合加固钢板与新混凝土之间以及加固部分与原结构之间相对滑移小于0.05mm, 因此, 加固后试验梁各部分协同工作性能较好; 与未加固梁相比, 钢板-混凝土组合加固试验梁抗弯极限承载力提高了1.08倍, 钢板-预应力混凝土组合加固试验梁抗弯极限承载力提高了1.43倍, 因此, 组合加固能显著提高试验梁的极限承载力; 与未加固梁相比, 2片加固试验梁的延性系数均提高了21%, 当试验荷载为200kN时, 2片加固试验梁刚度分别提高了1.55、3.07倍, 因此, 组合加固能显著提高试验梁的刚度和延性; 与钢板-混凝土组合加固技术相比, 钢板-预应力混凝土组合加固技术对试验梁在使用阶段的承载性能和刚度的提高更加明显; 2片加固试验梁抗弯极限承载力的计算值与试验值的比值分别为0.94和0.96, 因此, 抗弯极限承载力计算公式计算精度较高, 可用于钢板-混凝土组合加固预应力混凝土空心板梁的抗弯承载性能计算与分析。      

带水平滑移层框架空心砖填充墙的平面外稳定性

空心砖填充墙体内设置水平滑移层,能削弱墙充墙的斜撑作用,可有效减轻空心砖填充墙的破坏程度.为研究设置水平滑移层框架空心砖填充墙体的平面外稳定性,分析了填充墙平面外破坏模式,基于设置水平滑移层框架空心砖填充墙的平面内拟静力试验,建立设置水平滑移层和未设置水平滑移层的框架空心砖填充墙的有限元模型,开展了平面外数值模拟的对比分析.结果表明：水平滑移层会降低墙体整体性,削弱周边框架对墙体的约束作用;与未设置滑移层的普通填充墙相比,设置水平滑移层的填充墙在平面外荷载作用下的破坏程度增加,平面外位移和刚度退化速率增大,平面外开裂荷载降低43.1%,峰值荷载降低22.2%;设置水平滑移层的填充墙在不同抗震设防烈度的多遇和罕遇地震作用下,墙体平面外承载力大于按规范计算要求的平面外承载力,满足规范要求.     

基于性能的三层全钢管混凝土框架试验研究

为了研究全钢管混凝土框架结构的抗震性能,对一榀单跨3层方钢管混凝土柱-矩形钢管混凝土梁框架结构进行拟静力试验,研究了该结构的滞回性能、延性、承载力与刚度退化、耗能能力等性能指标,并通过有限元模拟,分析了矩形钢管混凝土梁的受力机理.研究结果表明:此类全钢管混凝土框架结构滞回曲线饱满,延性系数大于3,层间位移转角在1/43~1/27之间,层间塑性变形能力随着框架柱长细比及梁柱线刚度比的增加逐渐减小,等效粘滞阻尼系数在0.115~0.441之间,强度退化不明显,但刚度退化较为明显;在加载过程中,梁端、柱根部屈服后,随着荷载的增加,中和轴向受压区逐渐移动,极限荷载时混凝土受拉区达到最大.     

矩形混凝土空心墩延性抗震性能试验研究

为深入认识混凝土空心墩地震损伤机理并评估其延性能力,对不同剪跨比、纵筋率及配箍率的方形和矩形空心墩试件开展拟静力加载试验. 观测各墩裂缝分布和损伤情况,分析桥墩的滞回性能、曲率及位移延性,并结合文献试验数据探讨既有塑性铰公式对空心墩顶部位移能力计算的适用性. 研究结果表明:各空心墩试件呈弯曲破坏特征,延性系数均在5.0以上,抗震性能良好;相同剪跨比下空心墩抗剪性能弱于相同外尺寸实心墩;增加纵向率能够适当提升空心墩侧向承载力和极限位移;在低轴压比下,纵筋率和箍筋用量对空心墩位移延性系数的影响规律不明显;空心墩塑性铰长度随剪跨比、纵筋强度或直径、轴压比的增加而提高,随混凝土强度的增加而降低,而配箍率的影响不显著;Mander、孙治国和JRA塑性铰模型预测值与试验值误差不超过5%,其中Mander公式计算效果最佳,可用于评估空心墩等效塑性铰长度;规范中较多采用的Paulay-Priestley模型高估了空心墩塑性铰长度,会使得桥墩抗震设计偏于不安全.      

组合效应对腹板削弱型梁柱节点的影响

采用数值模拟方法分析了混凝土楼板组合效应对钢框架腹板开圆孔削弱型梁柱节点的影响,着重讨论了节点承栽力、弹塑性阶段的应变分布、梁塑性区的产生和扩展情况,并与未考虑组合效应此类节点的性能进行了对比．削弱截面与柱的距离和削弱半径是重要的削弱参数,决定了腹板削弱型节点塑性区的扩展特征．研究结果表明,组合效应对腹板开圆孔削弱型梁柱节点区域的应变分布和塑性区扩展影响显著,其削弱参数的确定须充分考虑楼板组合效应．     

临吉高速光华中桥地震响应分析及延性抗震设计

结合实际工程光华中桥,利用时程分析和建立全桥纤维弹塑性梁单元求解地震作用下结构响应,结合截面M-φ分析和pushover分析,详细介绍了延性抗震设计的运用、塑性铰纤维模型的模拟、相关设计参数的选取和延性评价。     

混凝土抗震框架变形能力弹塑性可靠度敏度分析

采用杆系 层模型,将改进的计算结构静力可靠度的JC法与Wilson θ法相结合,建立了钢筋混凝土抗震框架侧向变形能力弹塑性时程可靠度算法,并用此算法对影响钢筋混凝土抗震框架层间变形能力弹塑性时程可靠度的结构参数随机变量进行了敏度分析.结果表明,所有结构参数中,混凝土弹性模量和梁、柱截面尺寸的变异性对钢筋混凝土抗震框架层间变形能力弹塑性时程可靠度的影响最大;对于同一结构参数,其变异性对抗震框架层间变形能力弹塑性时程可靠度的影响在整个地震动过程中随时间变化.     

大震作用下带拱式转换层高层结构动力弹塑性分析

针对大震作用下带拱式转换层高层结构的地震反应,分析了该结构楼层侧移、楼层剪力、薄弱部位及塑性铰分布等,表明：转换层相邻上下两层及转换层下弦杆跨中为结构薄弱部位．为了在罕遏地震作用下,结构塑性铰能够合理分布,达到“大震不倒”,对该结构薄弱部位应采取加强措施,并对此进行了动力弹塑性时程分析,结果表明,加强后结构薄弱部位转移到转换层上部楼层中,且结构塑性铰分布较合理,由此提出该结构底部柱承载力增大系数：当Ⅰ类场地时为1．3,Ⅱ类场地时为1．9,Ⅲ类和Ⅳ类场地时为2．2;转换层相邻上部柱承载力增大系数为1．25;转换层下弦杆跨中承载力增大系数为3．5．     

钢-混凝土组合箱梁力学分析

提出一种钢-混凝土箱型截面组合梁结构,应用力法计算钢-混凝土箱型截面组合梁的内力,给出负弯矩区的刚度与其长度的关系.连续组合梁是变刚度截面,按弹性分析法给出正负弯矩区的抗弯刚度.对组合梁截面承载力进行分析,得出组合截面弹性极限抗弯承载力与塑性极限抗弯承载力.     

CGMM加固钢筋混凝土圆柱的拟静力试验研究

钢筋混凝土柱是结构的主要承重构件,为更有效提高试件的抗震加固效率,提出采用不同高度的水泥基灌浆料及钢丝网(CGMM)加固思路。试验制作3根钢筋混凝土圆柱进行低周反复加载,主要介绍了试验过程,分析研究各试件破坏机理、滞回性能、延性、耗能能力及刚度退化。试验结果表明:CPRP1,CPRP2试件较CP试件抗震能力有显著提高;加固高度不同的试件,随CGMM加固层的增高,试件峰值荷载、延性、耗能均增大,刚度退化减缓。     

低周荷载下FRP约束RC矩形空心墩的抗震性能试验研究

为了评价FRP约束RC空心墩的抗震性能,设计并制作了5个未约束和FRP约束矩形空心墩,并进行了恒轴压、水平单向低周反复荷载下的拟静力试验。通过对比分析了不同试验墩的滞回曲线、水平力和延性、总耗能和耗散系数。结果表明:FRP约束矩形空心墩的塑性铰区,可提高其抗侧刚度、改善其耗能能力和延性、提高其变形能力,且空心墩的抗震滞回耗能能力较稳定,但是,对水平力的影响较小。此外,耗散系数与总耗能的变化趋势不同,因此,评价RC空心墩耗能能力时,应综合考虑总耗能和耗散系数。     

大跨连续刚构桥双肢薄壁高墩抗推承载力试验研究

针对张家界太极溪特大桥的双肢薄壁高墩的抗震性能,以相似比1∶16制作该桥墩的缩尺模型,对试件进行单调低周荷载的加载。结果表明:试验墩的破坏模式主要呈现"弯剪破坏模式",双肢薄壁墩相较同类型高桥墩的延性有着明显提高,滞回曲线捏缩效应非常明显。通过原桥桥墩的有限元模型与试验墩做对比,得到有限元计算结果与试验结果相一致。并使用ANSYS对该桥墩的横向布置、双肢间距与刚度的影响做了探究,改变横梁布置可以非常明显地提升该类桥墩的峰值荷载,即明显提高了其抗推承载力。且适当增大双肢间距或提高双肢刚度可以在保证该桥墩抗推承载力不变的同时,显著提升其延性性能,而减小双肢刚度使其抗推承载力与延性性能均由于压弯破坏而明显减小。