ISSN 1000-6869 CN 11-1931/TU
为研究半刚性框架-两边连接防屈曲钢板剪力墙结构的抗震性能，进行了一榀1∶3比例的单跨两层半刚性框架-两边连接防屈曲钢板剪力墙结构的拟静力试验，试验研究了半刚性框架与内填防屈曲低屈服点钢板的相互作用，并获得其承载力、刚度、骨架曲线、耗能性能等指标。试验结果表明：该种结构具有优越的耗能能力，半刚性框架和内填低屈服点钢板协同工作良好；边缘加劲槽钢的设置为内填钢板提供有效锚固，解决了普通两边连接钢板剪力墙有效抗剪面积折减过大的问题；纵横密肋可改善内填钢板的受力状态，内填钢板以密肋间小区格局部屈曲为主，提高结构的刚度及承载力，避免了普通两边连接钢板剪力墙滞回曲线的严重“捏缩”效应。研究结果可供相关结构体系理论分析和工程应用参考。
为分析轻质填充墙对装配式钢框架抗震性能的影响，开展了3榀1/2缩尺的2层1跨装配式钢框架的低周往复加载试验研究。通过对比有轻质填充墙及无轻质填充墙试件的受力过程，得到了采用可变梁高梁柱节点的装配式钢框架的受力特点和失效模式，分析了蒸压加气混凝土（ALC）填充墙板和轻钢龙骨纸面石膏板填充墙（LSF干式墙）对装配式钢框架的滞回性能、刚度退化以及耗能能力的影响。结果表明：由可变梁高梁柱节点拼装而成的钢框架具有良好的延性以及足够的抗侧刚度和承载能力；ALC墙板可延缓钢框架的失效，并提高其初始刚度、峰值荷载以及耗能能力，但LSF干式墙板对钢框架力学性能的加强作用不明显。采用数值建模的方法对试验进行了模拟，其结果与试验结果吻合较好。
为研究方钢管混凝土柱和H型钢梁框架内置中间开洞薄钢板剪力墙结构的抗震性能，对两榀1/3比例的2层单跨方钢管混凝土柱框架内置薄钢板剪力墙结构进行了低周反复荷载试验。研究了钢板剪力墙中间开洞对方钢管混凝土柱框架内置薄钢板剪力墙抗震性能的影响，得到了方钢管混凝土柱框架内置薄钢板剪力墙的荷载位移滞回曲线、骨架曲线、各阶段的荷载和位移值及抗震性能指标，分析了结构的破坏特征、延性、耗能能力、承载能力及刚度退化。结果表明：方钢管混凝土柱框架内置薄钢板剪力墙结构具有较高的承载能力、抗侧刚度以及良好的耗能能力；钢板墙开洞会降低结构的承载能力和抗侧刚度；在洞口周边设置加劲肋，可以降低钢板墙的高厚比，改善钢板墙的受力性能。
为研究Y形偏心支撑高强钢框架结构的抗震性能，为该结构的抗震设计及其在抗震设防区应用提供依据，进行了一个1/2缩尺的3层Y形偏心支撑高强钢框架结构模型的振动台试验。采用模拟地震的方法，选取El Centro波、Taft波和兰州波，地震波加速度考虑从7度多遇到9度罕遇的烈度水平，通过试验结果，分析了Y形偏心支撑高强钢框架结构在水平地震作用下的动力特性、加速度反应、位移反应、剪力分布等。结果表明：在多遇地震作用下，结构刚度无明显退化，在8度和9度罕遇地震作用下，结构刚度退化明显，但结构仍具有较大抗侧刚度；结构在水平地震作用下以剪切变形为主；多遇地震下结构最大层间位移角为1/869，罕遇地震下结构最大层间位移角为1/129，均满足我国现行抗震设计规范对层间侧移角限值的要求；Y形偏心支撑高强钢框架结构具有良好的抗震性能，能够满足“三水准”抗震设防要求。最后，根据底部剪力法计算得到模型各层水平地震反应，计算值均大于实测地震反应值，这表明底部剪力法可以安全地用于Y形偏心支撑高强钢框架结构的地震反应计算。
对高强奥氏体型（316）不锈钢、奥氏体-铁素体双相型（2205）不锈钢和普通强度的奥氏体型（304）不锈钢X型矩形管节点进行了系统的静力试验研究，其中对部分试件的主管施加了轴压力，观察到主管翼缘塑性破坏、主管腹板屈曲破坏和支管局部屈曲破坏的典型破坏模式。通过试验发现：对主管施加轴压力对冷弯不锈钢X型矩形管节点的承载力并没有显著的影响。试验结果与按现行澳大利亚/新西兰冷弯不锈钢结构设计规范、国际管结构研究与发展委员会（CIDECT）和欧洲标准委员会（CEN）制订的碳素钢管节点设计规范和我国钢结构设计规范的计算结果进行了对比，发现按现行设计规范关于平面管节点的计算结果都极为保守，相对而言，按中国规范的计算结果对比试验结果无论是接近度还是离散度都比按CIDECT规范的计算结果更小、更合理。
针对10根铝合金工字形大截面受弯构件进行局部稳定试验研究。重点对构件的破坏形态、局部屈曲后承载力、荷载竖向位移曲线以及荷载应变曲线进行研究。并建立有限元分析模型对试验进行模拟计算。试验中6个试件发生受压局部屈曲，腹板发生明显凸起；4个试件发生剪切屈曲，形成拉力带。研究结果表明：板件宽厚比越大，构件中材料强度发挥越不充分；布置跨中加劲肋的构件其承载力会大幅度提高；构件的腹板高厚比越大，其屈曲时应力水平越低，局部失稳发生后承载力提升的空间越大；有限元分析结果与试验结果吻合良好。
为开发轻质高效的结构耗能阻尼器并将其应用于空间结构振动控制，利用国产铝合金作为防屈曲耗能支撑的核芯材料，并对研制的6个支撑试件进行了拟静力试验。按照稳定理论设计的试件在试验中未发生整体失稳，铝芯板与约束钢管间预留一定间隙并填充锂基润滑脂以消除套箍效应和减小界面摩擦。试验结果显示：支撑在受拉和受压时都能屈服而不屈曲，铝芯板应变强化现象明显，滞回曲线稳定饱满，有较高的耗能能力，其拉压峰值不均匀系数不超过1.3。基于Chaboche钢材循环塑性本构模型，通过试验数据对相关铝材模型参数进行了标定，并将其应用于防屈曲支撑的有限元分析，计算结果与试验曲线吻合良好，相关模型参数能够进一步应用于结构抗震弹塑性分析。
为了研究近表面植玄武岩纤维（BFRP）筋与外包BFRP布的复合快速修复震损钢筋混凝土圆柱的抗震性能，在4~5d内完成了4根震损圆柱的修复，然后对其进行低周往复荷载试验，得到了各试件在不同BFRP植筋率和BFRP布体积率组合的复合修复方案下的抗震性能指标。在试验数据的基础上分析对比了修复后试件与原试件的延性性能、耗能能力、承载力及刚度退化情况。分析结果表明：经过快速修复工艺修复的4根震损试件，其延性和耗能能力均能恢复到原试件的水平；4根试件的承载力相比原试件均有不同程度的提高。此外，4根试件的刚度基本恢复到原试件的水平，试件屈服后承载力随位移的增大明显增加，试件存在明显的屈服后刚度。试件屈服后刚度与BFRP筋及BFRP布的用量有直接关系，当BFRP布的体积率与BFRP筋的植筋率的比值 λ 在1.80~1.92范围内，试件可以较好地获得屈服后刚度，有效减小残余位移。
为了研究抗剪栓钉对板的破坏形态和受剪切性能的影响，完成了3组6个设有抗剪栓钉的钢筋混凝土单向板柱节点受剪试验。在3组试件中，第1组为未配置抗剪栓钉的具有不同剪跨比的钢筋混凝土单向板试件，其他两组为配置有不同间距和高度的抗剪栓钉的对比试件，研究的主要参数为抗剪栓钉的间距、高度和板的剪跨比。研究结果表明：同未配置抗剪栓钉的钢筋混凝土单向板柱节点发生剪切破坏的情况相比，配置抗剪栓钉的钢筋混凝土单向板柱节点分别发生了栓钉群内(S50-5系列试件)和群外(S50-7系列试件)的剪切破坏；使用抗剪栓钉能有效提高板柱节点的延性，改善失效模式，使单纯的剪切破坏向弯曲破坏转变，与抗剪栓钉相交的斜裂缝更为平缓，从而使受剪承载力明显提高；配置抗剪栓钉对钢筋混凝土单向板柱节点的加强效果随着抗剪栓钉间距和高度的改变存在较大差别，特别是对剪跨比较小的钢筋混凝土单向板影响更为显著。基于试验结果，给出了不同剪跨比的钢筋混凝土单向板与柱栓钉连接的设计建议。
为研究框架-摇摆墙结构的实现形式与抗震性能，进行了摇摆墙体与框架及摇摆墙与基础的可更换节点的设计，在此基础上开展了框架-摇摆墙结构的拟静力试验。试验共设计一榀钢筋混凝土框架模型和两榀框架-摇摆墙模型，其中摇摆墙体与框架分别采用软钢的工字形和圆柱形两种延性连接件形式，摇摆墙与基础则分别采用橡胶垫的非抗剪和抗剪连接。拟静力试验结果表明：设计的框架-摇摆墙能够将失效部位设定在预期构件上，有助于实现强震后的可恢复性；两种框架-摇摆墙模型的受剪承载力较对比框架分别提高了21.8%和29.5%；框架-摇摆墙较框架结构有更优异的刚度与承载力退化性能和更好的耗能能力；框架-摇摆墙可有效改善框架结构的变形模式，使得各层的层间位移趋向均匀。框架与摇摆墙的延性连接节点是决定框架摇摆墙抗震性能的关键，应在保证连接件不发生断裂破坏的前提下充分发挥其在强震下的耗能能力。
针对钢筋钢纤维混凝土梁柱节点的受剪性能与承载力计算方法，采用混凝土八面体强度模型，并以国内外钢筋钢纤维混凝土梁柱节点相关试验数据为基础，对其进行了理论研究。建立了梁柱节点破坏时核心区混凝土正应力与剪应力之间的关系，提出了钢筋钢纤维混凝土梁柱节点受剪承载力计算方法，并分析了影响钢筋钢纤维混凝土梁柱节点受剪承载力的因素。结果表明，钢筋钢纤维混凝土梁柱节点受剪承载力随柱端轴压比、混凝土强度、节点核心区配箍率以及钢纤维含量特征参数的增加而增大；梁柱截面高度比对受剪承载力的影响较小。基于相关的试验数据，通过趋势分析验证了所提出的计算方法能够综合反映柱端轴压比、混凝土强度、节点核心区箍筋以及钢纤维含量特征参数的影响。研究结果可为钢筋钢纤维混凝土梁柱节点受剪承载力计算提供理论依据。
为了研究型钢混凝土（SRC）异形柱框架节点的地震损伤评估，考虑Park-Ang损伤模型存在数值收敛性差及适用范围受限的不足，结合异形柱结构力学特性，通过引入组合系数提出了适用于SRC异形柱框架节点地震损伤的Park-Ang修正模型。根据低周反复荷载作用下SRC异形柱框架平面与空间节点的实测滞回数据，确立了组合系数的计算方法，并对各试验影响因素进行了损伤演化分析。研究结果表明：SRC异形柱框架节点的修正Park-Ang模型损伤指数最大接近1.0，较好地满足了数值收敛性，且理论上更为合理；当水平加载角为45°时，T形截面柱空间节点的损伤水平最低，而十形截面柱空间节点则与之相反；在一定范围内，增大轴压比能延缓SRC异形柱框架节点的地震损伤；配钢形式对平面节点的损伤影响不大，对于空间节点的损伤水平的影响，配槽钢试件的比配T形钢试件的大，配空腹式钢试件的比配实腹式钢试件的大；L形截面柱的节点损伤程度较十形截面柱的大，而十形截面柱的节点损伤发展与累积则远大于T形截面柱节点。
为了考察约束混凝土轴压力学性能的尺寸效应，对两个系列的圆形箍筋约束混凝土圆柱试件进行了单调轴压试验，主要试验变量为体积配箍率和试件几何尺寸，试件的最大直径为576 mm。试验结果表明，约束混凝土的峰值应力和峰值应力对应应变均随试件尺寸的增大呈下降趋势，而变形能力与试件尺寸的关系不够明确。利用析因分析法对试验数据进行分析，发现体积配箍率对箍筋约束混凝土的峰值应力、峰值应力对应应变和变形能力均有显著影响。试件几何尺寸对峰值应力及对应应变的影响较为显著，但对试件变形能力的影响不明显。体积配箍率与试件几何尺寸的交互作用对峰值应力、峰值应力对应应变和变形能力的影响均不显著。基于试验、分析结果，建立了针对圆形箍筋约束混凝土的应力应变本构关系模型，模型预测值与本文试验结果吻合较好。
提出一种由冷弯薄壁C型钢托梁-轻质配筋蒸压加气混凝土板（ALC板）组合楼盖，并设计完成了6片该类组合楼盖足尺模型耐火试验，考察了吊顶类型、填充层、荷载水平等因素对组合楼盖耐火性能的影响。研究结果表明： 1） 当组合楼盖空腔岩棉填充层不依靠吊顶板材即可固定于相邻托梁龙骨之间时，填充层对组合楼盖耐火起有利影响；带35mm厚岩棉填充层的组合楼盖试件在2.0 kN/m2 荷载水平下，耐火极限较类似构造的无填充层楼盖延长10.6%，达到83 min。 2） 组合楼盖耐火极限随荷载水平降低呈增大趋势，其中，采用双层防火石膏板吊顶的冷弯薄壁型钢组合楼盖试件，当荷载水平由5.0 kN/m2降至2.0 kN/m2时，耐火极限由65 min延长至75 min。 3） 组合楼盖的托梁龙骨受火屈曲破坏模式与楼盖荷载水平及吊顶构造无明显关联，表现为半波长为螺钉间距的跨中上翼缘高温畸变屈曲同时伴随相邻腹板、卷边高温局部屈曲破坏。 4）玻镁板具有明显优于防火石膏板的耐火性能，空腔无填充层的单层15 mm玻镁板吊顶的组合楼盖试件在2.0 kN/m2 荷载水平下，耐火极限达到84 min。组合楼盖试件均满足我国规范的多层民用建筑耐火极限要求。
为了获得高强度Q460钢柱的抗火性能，对4根轴向约束高强度Q460钢焊接H形截面柱进行了抗火性能试验。试验采用恒载升温模式，升温曲线为ISO 834标准升温曲线，考虑了两种轴向约束刚度和两个级别的荷载比。试验测量了轴向约束高强度Q460钢柱受火过程中的温度、轴向位移和跨中挠曲变形。根据试验结果得到了轴向约束高强度Q460钢柱的屈曲和破坏时的温度。采用轴向约束钢柱的轴力放大系数方法计算了试验构件的破坏温度，并和试验结果进行了对比，同时还对轴向约束高强度Q460钢柱和普通Q235钢柱的抗火性能的差异进行了比较。研究表明：轴向约束刚度和荷载比对高强度Q460钢柱的抗火性能影响较大；相同荷载比下，轴向约束刚度大的高强度Q460钢柱破坏温度低；相同约束刚度下，荷载比大的轴向约束高强度Q460钢柱破坏温度低。采用轴力放大系数方法可以较准确地确定轴向约束高强度Q460钢柱的破坏温度。相同荷载比下，相同约束刚度和几何尺寸的高强Q460钢柱比普通Q235钢柱具有更好的抗火性能。
冷弯薄壁型钢组合墙在国内外逐渐应用于低层及多层房屋结构的承重单元，其抗火问题亦得到日益关注。针对该类型承重墙的耐火性能开展简化模型理论研究，提出可考虑墙体各组成层不同热物理特性及墙覆板脱落影响的组合墙隐式差分传热模型，以及组合墙热-力耦合简化模型，并以此进行墙体受火传热、-时间-变形曲线模拟，以及破坏模式、耐火极限的预测。所提出组合墙传热及热力耦合模型均通过前期完成的冷弯薄壁型钢承重墙耐火试验进行验证，模型预测结果与试验结果整体吻合良好。根据组合墙抗火简化模型，进行国内常见低层冷弯薄壁型钢承重墙体耐火性能模拟，提出分别具有30、60 min耐火极限的冷弯薄壁C型钢组合墙横截面形式、荷载水平及其构造措施，实现该类型墙体实用抗火设计。
通过35个正拉试件和44个单剪试件的试验研究，考察了CFRP布与高温后混凝土界面黏结性能受过火温度、恒温时间、冷却方式、粘贴长度、粘贴宽度、粘贴层数等参数的影响规律。根据试验结果进行回归拟合，建立了CFRP布与高温后混凝土界面正拉黏结强度与过火温度的关系式，提出了分别基于双曲线模型和基于Popovics模型的CFRP-高温后混凝土界面黏结滑移本构模型，并给出了曲线的特征参数值。结果显示：正拉黏结强度随过火温度的升高而降低，喷水冷却后试件的正拉黏结强度较自然冷却后的进一步降低，经历300℃、500℃高温作用后的混凝土试件，自然冷却和喷水冷却后正拉黏结强度较常温时分别降低了4.1%、30.8%和11.0%、40.4%。当过火温度小于500℃时，试件的极限黏结荷载随粘贴长度的加长呈先上升后下降的趋势，且在粘贴长度为130 mm时达到最大。当过火温度为500℃时，极限黏结荷载随粘贴长度的增加而增加，同时由于表层黏结剂渗入到混凝土孔隙内部进而提高黏结滑移性能，出现高温后极限黏结荷载大于常温下的情况。CFRP布与高温后混凝土间的界面黏结滑移关系曲线经标准化处理后大体相同。
针对砖砌体结构抗震性能差的问题，提出了采用竖向后张预应力对砖砌体结构进行抗震加固的方法，即沿被加固墙体均匀布置预应力筋并施加竖向预应力，使墙体均匀受压，从而改善砌体墙体在地震作用下的破坏形态，提高其受剪承载力和抗震耗能能力。为验证该项方法的加固效果，对加固无筋砖墙体及其对比墙体进行了拟静力试验，试件中有5片为整截面墙体，4片为开洞墙体，研究对比分析了未加固墙体与后张预应力加固墙体的破坏形态和受力特点。结果表明，后张预应力加固可以显著提高墙体的受剪承载力和变形能力，抗震耗能能力显著增强。其中整截面墙体加固后，其承载力和延性的提高幅度较开洞墙体更为显著。但预应力施加不宜过大，当预应力与竖向荷载的组合作用轴压比超过临界点时，延性会有一定程度下降。同时，后张预应力加固还可以降低无筋砖砌墙体的刚度退化速率，提高无筋砌体墙的开裂后刚度，这对改善墙体在强震作用下的受力性能有重要作用。该加固方法基本不改变墙体的弹性抗侧刚度，加固后墙体的质量也基本没有增加，是一种行之有效的抗震加固方法。
软黏土地基沉降具有时变性，其规律被广泛认知。随着超高层建筑的大量兴建，工程师对超高层建筑与地基基础共同作用问题越来越重视。从地基沉降的时变性出发，综合考虑地基沉降的时变效应与地基-基础-上部结构共同作用的耦合问题，以时间切片的形式进行共同作用分析，提出了考虑地基沉降时变效应的共同作用计算方法，经初步分析得到地基沉降的时变效应对超高层建筑结构关键构件内力的影响。对软土地基上高500 m的超高层结构的分析结果表明，地基沉降的时变效应对上部结构的影响仅限于中低层区；其对巨柱、核心筒轴力的影响较小，轴力最大增、减幅值仅约为5%，在工程实践中可以忽略不计；但其对伸臂构件的影响较大，尤其是斜腹杆最为明显，其内力最大增幅可达200%，在工程实践中应给予重视。
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