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.     

砖砌体结构层数限值及构造柱设置改进

针对现行规范中砖砌体结构层数限值和构造柱设置未考虑楼层内墙体面积差异的问题,提出了楼层墙率指标,通过统计大量砖砌体房屋,分析了不同建造年代和类型砖砌体房屋楼层墙率,根据结构抗震评估理论及判别准则,分析了楼层墙率对层数限值和构造柱设置的影响,提出了不同性能目标下层数限值和构造柱设置建议.分析结果表明:为满足大震不倒的要求,在砌体结构承重方向,对设防烈度7度的7层房屋,装配式楼(屋)盖的楼层墙率应不小于5.5%,现浇楼屋盖的楼层墙率应不小于4.5%;对设防烈度8度的6层房屋,装配式楼(屋)盖楼层墙率应不小于6.5%,现浇楼屋盖的楼层墙率应不小于5.5%;对设防烈度9度的4层房屋,装配式楼(屋)盖的楼层墙率应不小于6.5%,现浇楼屋盖的楼层墙率应不小于5.5%.      

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.     

基于震害的多层砌体结构抗震性能评估方法

为快速评估既有砌体结构的抗震性能,基于日本既有建筑抗震评估理论,提出了一种砌体结构抗震性能评估方法.该方法以砌体结构各楼层墙体和构造柱的水平抗侧承载力作为结构抗震能力的指标,通过比较结构抗震能力指标与结构抗震能力需求指标评估砌体结构的抗震性能.通过对汶川地震中大量多层砌体结构房屋震害的分析,获得了遭遇地震烈度9,10度的结构抗震能力需求指标.结果表明,该方法能快速评估砌体结构的抗震性能,估计其震害程度.     

延性与脆性结构的抗震能力储备初探

已有的研究表明：延性结构的抗震能力储备分为基本抗震能力储备、整体抗震能力储备和意外抗震能力储备3个层次,而脆性结构的抗震能力储备仅体现在基本抗震能力储备一个层次上．以“5·12”汶川地震灾区量大面广的框架结构和砖混结构为研究对象,对框架等延性结构,重点通过现场考察、计算、比较分析等手段,定性研究提高结构整体抗震能力和意外抗震能力储备的影响因素;而对砖混类脆性结构,则侧重于对基本抗震能力储备的定量研究;通过对传统砖混住宅、大开间住宅和教学楼3类砖混结构各段墙体对应的抗震能力储备系数的计算,给出了各类砖混结构在地震中破坏程度不同的主要原因．     

约束砌体结构试验研究及延性影响分析

为探讨砌体结构的破坏特性及延性影响,设计和制作1∶2缩尺结构模型进行了拟静力试验,研究了多次往复循环静力作用下结构的受力特点、构造柱受力钢筋应变发展及骨架曲线特征;采用数值分析技术对模型试验结果进行了对比,验证了数值计算参数设置的合理性;定量分析了结构楼层数、楼层内构造柱数量、楼层内墙体数量以及楼层高度等变化与位移延性系数变化之间的关系,给出了定量的函数表达式.研究结果表明:构造柱-圈梁能够与墙体发生相同的变形机制,能共同约束和限制墙体变形及裂缝发展,结构展现明显的延性特征;增加墙体数量可提高砌体结构抗侧承载力,但不能增大结构位移延性;增加构造柱数量可显著增大结构位移延性,当构造柱含量增加1倍时,位移延性系数可增加3倍.     

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。     

芯柱式构造柱约束的低层砌体结构抗震性能

为探讨芯柱式构造柱的抗震性能,对建筑平面、立面布置相同的3种二层砌体(无约束砌体、芯柱式构造柱约束砌体和普通现浇构造柱约束砌体)结构在7,8度罕遇地震下的非线性时程响应进行了分析,对比分析了它们的周期、振型、加速度反应、变形以及墙体塑性应变.分析表明,芯柱式构造柱和普通现浇构造柱约束砌体结构比无约束砌体结构的周期略有减小,振型基本相同;8度罕遇地震下加速度反应明显增大,层间位移反应和墙体塑性应变显著减小;芯柱式构造柱对低层砌体结构位移反应和塑性应变的降低作用与普通现浇构造柱相当,可增强低层砌体结构的抗震性能.     

钢筋混凝土结构抗震承载力及延性的探讨

提出了抗震能力系数,给出了判断结构抗震能力强弱的方法,由此得出抗震结构若具备足够承载能力,其延性要求可以适当降低,并且结构屈服承载力对结构抗震能力的影响程度更大,从而认为不宜将结构设计得抗震承载能力过低,而片面追求结构延性．     

FRP约束混凝土柱强度和延性性能试验研究

为研究碳纤维增强复合材料CFRP对约束混凝土柱延性性能的影响,玻璃纤维增强复合材料GFRP对约束混凝土柱的强度和延性的改善效果,以及高强度CFRP以外的其他材料的约束效应,并分析它们在约束混凝土柱中的作用机理,通过对纤维增强复合材料FRP约束柱布置纵向、环向位移传感器进行单轴压缩试验,由裂纹走向及破坏形态总结出了FRP约束柱的破坏过程,根据荷载-应变曲线、荷载-位移曲线研究了FRP约束混凝土圆柱的强度和延性性能。研究结果表明:(1)CFRP和GFRP作为约束材料,都可以产生强的约束效应,提高约束混凝土的强度,CFRP、GFRP约束混凝土强度分别增加了29.2%和58.6%;(2)强约束作用下,CFRP和GFRP约束混凝土柱的强度和延性性能得到显著改善;(3)由于单一FRP材料的线弹性性质,FRP约束混凝土柱破坏时脆性特征明显;(4)与CFRP相比,变形性能较好的GFRP能更好地改善混凝土柱的延性性能,设置1层GFRP相比1层CFRP延性可提高61.9%,设置2层GFRP相比2层CFRP延性可提高63.6%。     

带水平滑移层的空心砖填充框架抗震性能试验

为了降低地震作用下填充墙体的破坏程度，提高填充墙体的变形可恢复性能，基于框架填充墙破坏模式，提出了在空心砖填充墙中设置水平滑移层的构造措施；设计并制作了两组足尺填充墙框架构件，进行了拟静力试验，研究了带水平滑移层的填充墙框架的抗震性能；提出了衡量填充墙破坏程度的计算方法，比较了增设水平滑移层的构造措施后填充墙体的破坏程度. 分析结果表明:空心砖填充墙增设水平滑移层后，填充墙体的斜撑作用弱化，水平滑移层的设置改变了墙体的破坏模式，墙体破坏由对角破坏转向滑移破坏，框架构件的耗能能力增加，填充墙体的破坏程度和构件的残余变形显著降低，残余变形下降了27%，填充墙体破坏率最少降低93%以上.      

尼泊尔8.1级地震文化遗产建筑震害调查与分析

针对尼泊尔地震对加德满都谷地的文化遗产建筑造成的巨大破坏, 对谷地内的文化遗产建筑进行了大量的震害调查,按照砖木结构、砖石结构和生土结构分类对典型震害进行了描述,并定义了3类结构的破坏等级分类标准.通过统计分类得到不同结构震害等级所占的比例,并对结构毁损原因进行了研究.结果表明:由于承重墙体分层和重力偏心,且构件之间缺乏有效连接,整体性较差,砖木结构损毁严重;由于质量和刚度均较大,砖石结构的震害较重;由于墙体强度低、延性差,生土结构均遭受严重破坏.最后,根据震害调查及分析结果,结合汶川地震、玉树地震和芦山地震中文化遗产建筑的破坏,对我国文化遗产建筑提出了整体隔震、加强常规修缮和针对性研究等抗震保护建议.      

砖混房屋整体式外套框架加层结构分析

针对砖混房屋整体式外套框架加层中新旧结构之间作用不明确,计算模型不清晰的问题,在分析大量相关试验研究和理论分析资料的基础上,提出外套框架结构对原砌体结构抗震加固作用应按体外构造柱考虑,并分析了外套框架结构和既有砖混结构各自最不利内力阶段,以此作为控制结构设计的依据.本文提出,采用外套框架和抗震墙各自弹性抗侧刚度,计算结构总地震作用和层间剪力,并按其各自弹性抗侧刚度比分配地震剪力,作为既有砖混结构抗震加固验算的依据;按框架弹性刚度和抗震墙经刚度折减后的刚度比分配楼层地震剪力作为外套结构的抗震设计依据.     

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.      

基于损伤和能量耗散的钢筋混凝土柱抗震性能研究

从PEER数据库中选取7根钢筋混凝土柱在低周反复荷载作用下的试验数据,在分析了不同轴压比和配箍率下各试件的滞回特性、延性指标和割线刚度退化等的基础上,基于钢筋混凝土构件的Park-Ang双参数破坏准则,研究了构件损伤与耗能的关系、轴压比和配箍率对滞回耗能和损伤演化的影响。结果表明,轴压比较小和配箍率较高的试件,滞回曲线较为饱满,具有较好的延性性能;在一定范围内,增大轴压比或配箍率可以提高试件的屈服位移、屈服荷载和峰值荷载;加载前期,试件的损伤主要由位移首次超越引起,累积耗能对试件损伤影响相对较小,随着位移幅值的增大,累积耗能对试件损伤的贡献逐渐加大;配箍率相同的情况下,减小箍筋的间距对改善钢筋混凝土抗震性能有显著作用。     

钢管混凝土叠合柱高墩的概率抗震能力模型

为评估钢管混凝土叠合柱高墩的抗震性能,以曲率为性能指标,采用拉丁超立方抽样方法,对截面样本偏心受压进行了全过程数值模拟.根据破坏形态,将叠合柱截面损伤划分为轻微损伤、中等损伤、严重损伤和完全损伤4种极限状态并进行量化.将曲率指标的统计特征值与轴力进行三次多项式回归分析,建立了以轴力为变量的钢管混凝土叠合柱高墩的概率抗震能力模型.结果表明:以外围箍筋约束混凝土破坏为分界,叠合柱分别表现出钢筋混凝土和钢管混凝土的破坏特征;不同轴力作用下4种极限损伤状态的曲率指标均服从对数正态分布,其均值随轴力增大而减小.      

新型五螺箍矩形短柱轴压承载力计算分析

螺旋箍筋应用于钢筋混凝土柱能明显提高柱的承载力及延性,为了研究五螺箍矩形混凝土短柱在轴心受压荷载作用下的力学性能和轴压承载力计算方法,首先,结合已有文献中的试验建立有限元模型,并将有限元分析结果与试验结果进行对比,以验证有限元模型的正确性;其次,基于材料用量相等的原则,设计了4种不同配箍形式的矩形截面柱,基于已验证了的有限元模型开展了不同混凝土强度对上述4种柱的轴压承载力和延性的影响研究;最后,通过对五螺箍柱进行参数分析,提出了基于体积配箍率的轴压承载力计算方法. 研究结果表明:五螺箍较五环箍、矩形箍和矩形螺旋箍柱构件承载力均值分别提高0.78%、6.70%和13.73%,延性系数均值分别提高2.00%、10.32%和10.41%,说明五螺箍柱有较高的承载力和延性;与各国规范提出的公式进行对比,本文建议的轴压承载力计算方法较为简便,且与试验值的误差均值仅为2.83%.      

地震作用下框架-复合墙结构弹塑性内力计算

框架-复合墙结构是以框架和密肋复合剪力墙共同承担水平地震作用的新型组合式双重抗侧力体系,合理计算弹塑性阶段框架与复合墙的内力是决定大震下结构体系安全性能的关键问题之一.根据6榀典型密肋复合墙试验数据,建立了复合墙体指数式刚度退化模型,量化了墙体在各变形阶段的刚度退化系数.在对比复合墙与框架、混凝土墙、砌体墙刚度退化规律的基础上,分析了复合墙刚度退化对结构受力性能的影响,提出了弹塑性阶段框架-复合墙结构地震内力的实用计算方法,并通过具体算例讨论了结构内力的变化情况.研究结果表明：弹塑性阶段,框架与密肋复合墙刚度退化速度比值呈非线性关系,框架分担总地震剪力的比例增加,但其绝对剪力值增加幅度并不明显;考虑弹塑性阶段复合墙的刚度退化,更好地符合了地震下框架-复合墙结构的实际受力情况.