摘要:为探究受拉纵筋屈服的情况下,混凝土板内支座控制截面的相对剪压区高度和板的剪跨比对其受剪承载力的影响,完成了4个混凝土板试件的受剪试验。试件由板、板端伸臂构件、板下柱以及底梁构成,试验借助板端伸臂构件在板端施加力偶,在预估斜裂缝起始位置的外侧施加竖向荷载,在竖向荷载和板端力偶共同作用下使板顶纵筋在斜裂缝与其相交处接近屈服,并最终使混凝土板发生无纵筋销栓作用的受剪破坏。试验结果显示:极限荷载下混凝土板弯剪控制截面的剪压区高度与板顶受拉纵筋配筋率呈正相关关系；压力和剪力共同作用于混凝土剪压区,该区域混凝土的抗剪强度受压应力相对大小的影响,压应力较大时抗剪强度低于纯剪时的抗剪强度,压应力较小时抗剪强度高于纯剪时的抗剪强度。基于试验结果,建立了考虑剪跨比和由纵向受拉钢筋引起相对剪压区高度影响的板内支座附近斜截面受剪承载力计算方法。

摘要:为分析后张预应力摇摆墙通过摇摆界面处墙趾的张合行为降低结构损伤和震后残余变形的特性,须解决墙趾节点约束释放后的局部行为、沿墙通长布置的后张无黏结预应力应力变化与摇摆机制关系等关键问题。结合非线性宏单元的思路,用多个轴压弹簧模拟墙体与基础界面水平接缝开合行为及接缝区域力学特性,用共转桁架单元模拟预应力筋受力特征,提出了基于OpenSees的循环往复加载摇摆墙多弹簧模型,模拟的滞回特性、骨架曲线、耗能能力与试验结果吻合较好,3个试件水平承载力计算值及极限变形计算值与试验结果之比分别为1.042、0.996、1.061和0.993、0.998、0.995。 实现了反映墙趾开合性能的受压区高度的高精度预测,并较好地模拟了反映其自复位性能的残余变形及预应力筋应力变化。 分析结果显示:3个后张预应力混凝土摇摆墙试件在峰值侧移下残余侧移比分别仅为0.060%、0.121%、0.124%,且结构损伤小；应在保证结构变形能力和恢复能力的同时,提升其耗能能力。

摘要:为更精确地预测无抗冲切钢筋的钢筋混凝土（RC）板柱节点受冲切承载力,结合梁剪压破坏机理和修正压力场理论（MCFT）,提出一种新的板柱受冲切承载力计算方法。首先,假定无抗冲切钢筋的RC板柱节点冲切荷载由上部剪压区混凝土提供的受剪承载力、斜拉区及受拉区中的骨料咬合力和钢筋的销栓作用共同承担；其次,分析剪压区和斜拉区及受拉区的不同受力状态,分别建立剪压区抗剪承载力计算式和斜拉区及受拉区抗剪承载力计算式；然后,通过统计分析和理论推导得到临界斜裂缝倾角、剪压区高度和受压区高度的计算公式；最后将两部分的抗冲切承载力贡献叠加,建立无抗冲切钢筋的RC板柱节点的受冲切承载力计算方法。使用该计算方法对文献中54个板柱节点试验结果进行验算,计算结果与试验值吻合较好,且变异系数较小。该计算方法可用于无抗冲切钢筋的RC板柱节点的冲切承载力的计算。

摘要:为考察孔深和外围孔与内孔灌入破碎剂浆体的间隔时间对混凝土厚板静态破碎效果的影响,开展了7个混凝土厚板试件的静态破碎试验。垂直于厚板顶面钻孔,并在破碎前沿孔连线及其延长线方向双向切断厚板上部纵筋。试验结果表明:孔深小于板厚的70%时,破碎剂浆体结硬膨胀引起的裂缝已无法向下延伸至厚板底部；孔深由板厚的70%增至90%时,破碎效果逐渐提高,但破碎后形成块体的最小短边尺寸和最大长边尺寸相近,孔深为板厚的80%时,破碎后形成块体的数量最多；先外围孔灌入破碎剂浆体,经历一段时间浆体结硬膨胀后再向内孔灌入破碎剂浆体,与所有钻孔同时灌入破碎剂浆体相比,破碎效果提高,其中对外围区域的提高比对内部区域的提高明显,此外,破碎后形成块体的数量、最小短边尺寸和最大长边尺寸相近。基于试验结果,给出如下建议:破碎混凝土厚板时,孔深应取为板厚的80%；宜采用先外围孔灌入破碎剂浆体,待外围孔内浆体结硬膨胀后再向内孔灌入破碎剂浆体的方法。

摘要:为考察混凝土强度及是否割断箍筋对柱静态破碎效果的影响,对不同强度等级的8个混凝土柱在柱顶沿柱高钻孔并注入静态破碎剂浆体,其中4个试件在孔侧面割断箍筋,使用裂缝的平均宽度之和表示试件的破碎效果。试验结果表明:试件的破碎效果随着混凝土强度的提高而降低,不割断箍筋的试件,破碎效果的降低幅度逐渐增大,割断箍筋的试件,破碎效果的降低幅度逐渐减小；当柱截面、配筋、成孔、静态破碎剂浆体的注入等都相同的情况下,割断箍筋能有效提高静态破碎效果,但随着混凝土强度的提高,割断箍筋对破碎效果的提升程度逐渐降低；不割断箍筋的试件,裂缝分布密集,静态破碎过程中没有块体脱落,但去除保护层后,试件内部酥碎；割断箍筋的试件,在静态破碎过程中柱角部会有块体脱落。

摘要:为了提升传统冷弯薄壁型钢组合墙体的装配效率和防护性能,提出一种钢框外敷混凝土和石膏板复合墙体（简称“复合墙体”）,骨架为槽型截面外边框加冷弯薄壁C型钢立柱,外墙板为带有钢筋网的现浇混凝土面层,内侧用石膏板敷面,中间填充保温隔热材料。对4片复合墙体的受压性能进行了试验研究,考察混凝土面层、洞口尺寸和位置对墙体承载力的影响,得到了不同构造墙体在竖向荷载作用下的破坏形态。建立有限元分析模型,对影响墙体受力性能的因素进行分析,包含混凝土面层厚度、配筋率、内覆板材料、墙板螺钉间距、面层混凝土和钢框材料强度、洞口尺寸。研究结果表明:带混凝土面板的墙体竖向承载力比不带混凝土面板的墙体有较大程度的提升,门窗洞口对墙体的承载力影响较大,墙体的破坏是墙体内侧立柱首先局部屈曲,引起墙体沿着各墙柱屈曲部位的连线向内侧失稳；混凝土面层配筋率、墙板类型和螺钉间距对复合墙体竖向承载力影响较小,建议钢筋网间距取50 mm,石膏板采用150 mm螺钉间距。

摘要:为提高装配RC剪力墙的施工效率和结构整体性,提出了一种集成钢连接件的螺栓连接装配式剪力墙（bolted-connection assembled shear wall,简称BASW）,包括全装配剪力墙和两端边缘构件现浇的半预制装配剪力墙。设计了1片现浇普通混凝土剪力墙、3片全装配剪力墙以及3片半装配剪力墙,设计参数为装配方式以及剪跨比,并进行了拟静力试验。试验结果表明剪跨比和装配方式对剪力墙抗震性能有较大影响,全装配剪力墙由于连接钢框使墙肢底部破坏面上移,峰值承载力要高于同剪跨比的现浇和半装配剪力墙。结合数值分析,进一步研究了装配率、剪跨比、轴压比、边缘构件配箍率及边缘构件尺寸等参数对模型骨架曲线与滞回性能的影响,建立了新型螺栓连接装配式剪力墙的三折线骨架曲线模型以及恢复力模型。对比发现,本文所提出的恢复力模型与试验曲线吻合较好,能够较好地反映出墙体的滞回性能,可用于该类螺栓连接装配式剪力墙的弹塑性分析。

摘要:办公楼等大跨装配式混凝土结构的强震响应很大程度上取决于楼/屋盖的连接结构构件性能、连接节点构造措施、以及由其控制的楼盖横隔板,应提出大跨装配式混凝土结构楼/屋盖及其连接构件的合理设计方法。基于线性参数化分析,考虑了9种板-板连接、5种墙-墙连接及3种板-墙/梁连接共135种不同刚度连接组合下模态分析,评价了节点连接刚度对于结构动力特性及楼盖横隔板效应的影响；结合水平地震动反应谱分析及弹性时程分析,分析了不同楼/屋面连接的结构地震响应。分析表明:刚性节点连接变形控制能力强,对楼/屋盖刚度和质量均匀性的分布贡献大,有利促进了横隔板的积极效应；超柔性连接的楼/屋盖刚度和变形的不均匀性显著,可出现扭转等非预期变形；相对于刚性连接,工程常用半刚性连接下结构侧移较大,且非刚性连接使得楼层加速度放大明显,显著影响了楼盖设计的荷载取值。建议大跨装配式混凝土结构构件间采用可有效抵御构件平面内错动、平转动刚度大、有利于实现积极横隔板效应的新型连接。

摘要:为提高结构地震反应分析的计算效率,可以仅将决定结构地震反应大小的地震动强烈震动段作为输入,因此研究对应于强烈震动段的持时预测方法具有意义。本文以地震动截取前后结构最大位移反应保持不变为标准,考虑结构进入塑性时导致的周期延长影响、高阶模态影响、估计结构屈服强度时存在不确定性的影响,提出了一种基于深度学习的地震动持时预测方法,该方法可以针对不同周期的结构给出相应的地震动持时预测结果。该深度学习模型以地震动参数和结构参数作为输入特征,对80 280个样本进行训练和预测,将该模型用于分析4层结构和16层结构的最大层间位移角,并与广泛使用的工程输入地震动持时确定方法（95%Arias持时和75%Arias持时）所得结果进行比较。结果表明:本文方法和95%Arias持时方法用于4层结构时均表现良好,但用于16层结构时95%Arias持时方法的计算误差明显变大；75%Arias持时用于4层和16层结构时的计算误差均远高于本文方法。基于人工智能的地震动持时预测方法有望实现兼具计算效率高、较小计算误差和较强适用性的优点,是处理工程输入地震动的一种有效方法。

摘要:为了研究地震作用下高延性纤维增强复合材料（large-rupture-strain fiber reinforced polymer,LRS FRP）加固非延性钢筋混凝土（reinforced concrete,RC）方柱的抗震性能,对7个FRP加固RC方柱进行了拟静力试验。试验试件包括1根对比柱,1根碳纤维(carbon FRP,CFRP)加固柱和5根高延性（LRS）FRP加固柱。通过分析不同试件的破坏形态、抗震性能参数、FRP应变,研究了FRP种类和加固层数对其破坏形态和抗震性能的影响。试验结果表明:在轴压荷载与水平往复荷载作用下,未加固柱的破坏形式为塑性铰区混凝土保护层发生剥落并被压碎,纵筋发生严重屈曲,而FRP加固柱均未产生混凝土的剥落,FRP布也未断裂,表明FRP加固改变了非延性柱的破坏形态；与未加固柱相比,FRP加固显著提高了RC柱的延性和耗能能力,但对其最大水平承载力的提高程度较小；FRP加固减小了纵筋和箍筋的应变,抑制了纵筋屈曲现象；相比于CFRP加固柱,LRS FRP的高延性优势在试验中并不明显,主要原因是本论文墩柱的轴压比较小和长细比较大, 塑性铰区FRP约束混凝土的受压区面积较小。基于在OpenSees软件平台中二次开发的高延性FRP约束混凝土应力应变模型对试验结果进行模拟,模拟曲线与试验曲线较为吻合,验证了该模型在FRP加固墩柱抗震分析中的准确性和可靠性。

摘要:调谐液体阻尼器（TLD）是一种典型有效的结构响应被动控制装置。为解决已有报道中缺乏不同参数影响下TLD对高层结构的频域减震规律试验研究的问题,本研究建立了TLD-结构振动台实时子结构试验系统,通过一系列正弦激励试验,研究了不同参数下TLD对高层结构的频域减震性能。分别讨论了地震动频率与结构一阶频率比、TLD频率与结构一阶频率比、TLD与结构质量比、结构阻尼比以及正弦波输入幅值对TLD减震性能的频域影响规律。试验结果表明:输入荷载频率与TLD频率均为结构一阶频率时,TLD对结构加速度和位移减震综合效果最好,且在此频率比下,TLD减震效果随阻尼比增大而变差,但受输入幅值影响不明显；当输入荷载频率与TLD频率偏离结构频率时,除输入荷载频率低于结构频率时产生较大的负作用外,其余情况下TLD均不会明显增加结构的地震响应。TLD更适用于控制小阻尼比结构的共振响应成分,对远离结构自振频率的频率成分减震效果较差,且对小于结构自振频率的成分可能产生较大不利作用。

摘要:为合理有效地进行基础隔震结构隔震层黏滞阻尼器设计,提出一种根据隔震层位移和剪力设计侧重需求确定阻尼器参数的优化设计方法。针对隔震层设置黏滞阻尼器的基础隔震结构建立地震能量平衡方程,给出由地震结束时刻总输入能量预测隔震层最大位移与总剪力系数的简易方法,并利用动力时程分析验证预测法的准确性,结果表明阻尼器附加阻尼比越大则预测精度越好。分析了最优剪力设计下的隔震层响应降低效果。基于求解响应比组合函数极小值的设计原则,利用隔震层位移响应比与总剪力响应比的线性组合构建优化设计目标函数,并分析了4种典型目标下的隔震层响应特性,在此基础上给出隔震层附加黏滞阻尼器的优化设计流程。最后通过对 6 层钢框架基础隔震结构进行优化设计和时程分析验算,验证了方法的可行性与高效性。本文预测法可作为一种具有较好的准确性及安全性的响应验算方法；设计法优化了基础隔震结构隔震层位移与剪力响应,设计流程简单且适合手算,是一种高效的隔震层附加黏滞阻尼器优化设计方法。

摘要:为有效提高自由曲面网格结构的性能,改进了自由曲面网格结构的多目标优化方法,基于NURBS技术生成自由曲面,以曲面控制点高度为优化变量,结构应变能为静力性能优化目标,提出了以综合考虑曲面相似性、流畅性以及网格规整性的几何综合量化指标为几何优化目标；将目标函数的敏感度与进化算法NSGA-II结合,提出了敏感度混合进化算法。进行了自由曲面索撑网壳与自由曲面空间网格结构的多目标优化。研究结果表明:与其他3种算法相比,敏感度混合进化算法不仅可获得精确性、均匀性更好的Pareto解集,而且明显提高了算法的优化效率；两个结构优化后的应变能分别下降了21.2%、60.9%,几何综合量化指标分别下降了15.4%、30.9%；优化后结构自身的力学性能有所提高,以综合量化指标为目标函数有效提高了自由曲面的相似性、网格流畅性以及网格规整性。

摘要:为研究装配式节点的初始刚度缺陷对索撑网壳稳定性能的影响,分别对各节点具有相同刚度偏差和随机刚度偏差的柱面索撑网壳进行了非线性全过程计算,分析了结构的失稳机理与破坏模式。并基于节点刚度不对称度β的概念,提出了柱面索撑网壳失稳模式的判别方法,为初始刚度缺陷的控制标准提供了依据。研究结果表明:对于沿两纵边支承的柱面索撑网壳,考虑节点半刚性的稳定承载力相比于理想刚接结构下降了15%；半刚接柱面索撑网壳对随机节点刚度缺陷较敏感,当随机缺陷的最大幅值为初始刚度的2%时,极限承载力相比于无缺陷的半刚接结构最多下降了36%；由于节点刚度的不对称分布,导致了柱面索撑网壳可能发生正对称失稳或反对称失稳两种模式,且当节点刚度不对称度大于1时,结构将从正对称失稳转变为反对称失稳,承载力随之下降30%左右。

摘要:为研究高强埋弧焊接圆钢管纵向残余应力分布规律及影响因素,考虑了高强钢材非线性物理材料属性和焊接过程中的相变潜热,以均匀热源模型模拟第一道次熔化极气体保护焊（GMAW）热源,以双椭球热源模型模拟第二、三道次埋弧焊（SAW）热源,通过单元生死功能模拟焊缝生长过程,并在焊接荷载步间不断修正钢管与空气热传递的表面积,对3道次焊接工艺进行了热-结构耦合瞬态分析并根据拓展的有限元模型研究了焊接方向、道间温度、焊接速度对纵向残余应力分布的影响。与试验对比表明:有限元模型可对焊接纵向残余应力进行预测并为焊接工艺提供建议。高强埋弧焊接圆钢管纵向残余应力分布形式为:焊缝附近残余拉应力接近钢管屈服,随着距焊缝距离增大转变为残余压应力最大值后再次变为残余拉应力。焊接工艺建议:第一和第三道次焊接方向相同而第二道次反向,GMAW焊接速度为4 mm/s,SAW焊接速度为6 mm/s,在冷却时间成本可控范围内道间温度应控制在最低。

摘要:超高延性水泥基复合材料（UHDCC）是新型纤维增强混凝土,受拉时表现出超高的延性和应变硬化能力。为提供UHDCC应用于受力构件的界面黏结理论依据,进行了45个钢筋在UHDCC中锚固的拉拔试验,考察了锚固长度、浇筑方式、保护层厚度、90°弯钩等对黏结性能的影响。试验结果表明:由于纤维约束作用,试件未发生劈裂破坏；UHDCC的浇筑方式显著影响黏结强度,垂直浇筑的黏结强度大于平行浇筑；由于UHDCC的应变硬化现象,试件锚固长度从4d增大到6d时黏结强度有上升趋势,大于6d时中心锚固试件（保护层较厚）锚固长度对黏结强度影响不大,偏心锚固试件（保护层较薄UHDCC材料的约束作用减小）随锚固长度增加黏结强度降低；直锚段钢筋长度为4d时,增设90°弯钩(4d)后,承载力提升幅度可达67%,但随着直锚段长度增加,弯钩对承载力提升幅度减小；绝对锚固长度相等时直锚组试件承载力大于带弯钩的试件,弯钩段锚固并不等价于直锚钢筋,弯钩锚固必须保证直锚段长度。论文分析了带肋钢筋与UHDCC之间的黏结滑移机理,给出了UHDCC直接锚固的黏结强度公式。

摘要:为研究波纹钢板-混凝土界面黏结滑移性能,综合考虑混凝土强度、保护层厚度及钢板埋置长度,设计了10个波纹钢板混凝土试件进行推出试验,研究其破坏形态、受力机理、应变分布、黏结强度与黏结滑移本构关系等关键问题。结果表明:波纹钢板混凝土组合构件主要发生黏结劈裂破坏和黏结锚固破坏,试件荷载-滑移曲线可分为微滑移段、滑移段、陡降段、缓降段及残余段；在荷载上升段,波纹钢板应变沿埋置长度呈指数分布形式,钢板自由端应变可能出现过零点现象；通过分析混凝土强度、保护层厚度及钢板埋置长度对波纹钢板-混凝土界面黏结强度的影响,线性拟合得出特征黏结强度计算式,理论值与试验值误差较小；基于波纹钢板-混凝土界面黏结滑移本构模型,通过ABAQUS软件对典型试件进行数值模拟,有限元模型曲线与试验曲线吻合度较高。

摘要:为评估火灾后不锈钢-碳钢复合钢筋的低周疲劳性能,对8个温度梯度的不锈钢-碳钢复合钢筋试件进行了低周疲劳试验,获得了火灾后不锈钢-碳钢复合钢筋的滞回曲线和疲劳寿命。在此基础上,分析了不同温度对低周疲劳荷载下不锈钢-碳钢复合钢筋的最大拉压应力、塑性应变幅值以及能量密度的影响,并从微观角度观察了不锈钢-碳钢复合钢筋高温后的金相组织变化,讨论了其疲劳破坏模式。试验结果表明:当受火温度高于500 ℃时,不锈钢-碳钢复合钢筋的低周疲劳性能随温度增加先降低后升高,疲劳寿命和能量密度在700 ℃时到达最低点；高温导致不锈钢-碳钢复合钢筋疲劳强度降低,塑性应变增加；金相组织变化是高温后不锈钢-碳钢复合钢筋低周疲劳性能改变的原因,受火温度高于700 ℃时碳钢芯筋的金相组织发生改变,冷却后有粒状珠光体生成。结果明确了不锈钢-碳钢复合钢筋的低周疲劳破坏机理,揭示了经历不同高温的不锈钢-碳钢复合钢筋低周疲劳性能演化规律。

摘要:为评估RC结构内钢筋的锈蚀损伤状态,开展了基于压电传感的RC梁钢筋锈蚀监测与定位技术研究。首先,在钢筋表面布设3组压电陶瓷(PZT)传感器,随后对监控到的信号进行基4FFT变换和提取频谱特征,刻画了钢筋锈蚀发展过程,并验证了基于PZT的监控方法对钢筋锈蚀全过程监测的适用性；其次,通过对概率成像方法中的权重函数进行修正,得到锈蚀位置图像,进而对钢筋的锈蚀位置进行定位分析；最后,通过频域信号峰值分析,建立损伤因子与锈蚀率的定量关系来量化钢筋的锈蚀程度。结果表明:RC梁中钢筋的锈蚀过程可分为脱钝、脱黏和失效3个阶段；提出的损伤因子F_DI可有效刻画钢筋锈蚀过程中的3个阶段,并量化钢筋锈蚀率；新的概率成像方法实现了钢筋锈蚀的全过程监测和锈蚀损伤的定位分析。这表明本文研发的监测技术与概率成像方法可以精准地监控RC结构中钢筋锈蚀全过程与锈蚀位置,建立的锈蚀各阶段与损伤因子的定量关系可用来量化钢筋锈蚀程度,并为RC结构安全评估提供技术支持。