ISSN 1000-6869 CN 11-1931/TU
对一栋3层足尺的新型装配整体式混凝土剪力墙子结构进行拟静力试验。该结构中包含4种连接构造，即同层同跨内预制墙的竖缝采用干式连接，同层相互垂直墙体间采用现浇转角墙连接，上、下预制墙间采用型钢抗剪键和后浇型钢边缘构件2种连接构造进行连接。试验结果表明：该类型装配整体式型钢剪力墙结构具有良好的抗震性能；连梁在整个抗侧力体系中起到第一道防线的作用，加载结束时，连梁发生明显剪切破坏，具有较强的耗能能力；干式连接在试验中陆续进入屈服，可作为结构的第二道耗能防线；试验后期，部分干式连接的焊缝出现断裂，无法继续限制墙肢对楼板的冲切作用。型钢边缘构件和后浇RC转角墙中的纵筋分别在层间位移角达到1/150和1/100时发生屈服；整体模型在层间位移角达到1/75后，未出现承载力失效或楼板构件脱落现象，可认为该结构体系的抗震性能等同于现浇剪力墙结构。
为研究采用预制剪力墙、预制框架的全装配式RC框架-剪力墙结构的抗震性能，对2榀1/2比例两层两跨RC框架-剪力墙结构子结构模型试件（其中1榀为全装配试件PCFW2，1榀为全现浇对比试件RCFW）进行了低周反复荷载试验，分析了结构的破坏机制、破坏形态、塑性铰开展、滞回性能、位移延性、刚度退化和耗能能力等。结果表明：全装配式试件PCFW2与全现浇对比试件RCFW的开裂荷载相当，破坏过程和最终破坏形态基本相同；灌浆套筒、约束浆锚可有效传递钢筋应力；全装配式试件PCFW2整体性良好，其屈服荷载、峰值荷载、极限荷载均略大于全现浇对比试件RCFW的相应值，但相差不超过13.0%，位移延性系数较全现浇试件RCFW的略低。在大部分受力阶段，试件PCFW2耗能优于试件RCFW。建议全装配式框架-剪力墙结构中剪力墙的边柱（或边缘）纵筋，采用灌浆套筒连接，其余部分采用约束浆锚搭接连接，而框架湿节点处的后浇混凝土采用微膨胀混凝土。
半装配式单排配筋混凝土剪力墙是由带预留孔的上层预制剪力墙、带墩头钢筋的下层预制剪力墙、上下墙体间坐浆层、纵横墙交接处的现浇暗柱等组成。下层预制剪力墙顶部的单排竖向墩头钢筋伸入上层预制墙体底部的预留孔中，采用灌浆锚固的方法连接。通过4个低轴压比、不同剪跨比的工字形单排配筋再生混凝土剪力墙试件（包括2个半装配式、2个现浇式剪力墙试件）的低周反复荷载试验研究，分析了各试件的承载力、刚度、延性、滞回特性等，研究其损伤演化过程和破坏机制。结果表明：剪跨比1.0时，剪力墙呈剪切破坏，试件的承载力较高，剪跨比15时，剪力墙发生以弯曲破坏为主的弯剪破坏，承载力较低，但延性较好；在设计轴压比0.15下，半装配式单排配筋剪力墙的综合抗震性能与现浇剪力墙接近，可用于低、多层建筑结构中。
对三个不同参数螺栓连接的多高层钢结构装配节点的抗震性能进行试验和有限元分析，获得以梁端荷载-位移表征的滞回曲线、骨架曲线、延性性能、转动能力、刚度退化曲线等，分析了法兰螺栓和盖板螺栓对试件受力性能的影响。试验和有限元分析结果表明：通过调整盖板螺栓数量和规格，可以实现梁柱刚性连接和变刚度连接，变刚度连接时，可实现多遇地震作用下不滑移，设防地震和罕遇地震作用下利用盖板与梁翼缘相对滑移耗散地震能量；通过分析螺栓接触面的滑移，认为盖板与梁翼缘滑移构造提高了梁端的变形能力，延性以及耗能能力，实现了摩擦耗能，可以用于抗震设防区结构中。
为研究装配式钢框架节点带Z字形悬臂梁段和削弱梁段拼接的抗震性能，采用拼接区和削弱梁段共同耗能设计了4个试件。对4个试件进行了低周往复加载试验以及单调及往复加载的有限元分析。通过对试件的破坏模式和拼接区的滑移情况进行了分析，研究了以梁端弯矩转角表征的滞回曲线、骨架曲线、耗能能力、转动能力等。结果表明：试件主要利用削弱梁段的塑性变形和拼接区的滑移实现耗能；其失效模式为螺孔或者焊缝处撕裂、削弱梁段处局部屈曲和削弱梁段处弯扭失稳；为保证节点充分发挥耗能能力，应增大削弱梁段处的侧向约束，防止发生弯扭失稳；为满足现场安装方便的要求和应对工厂加工精度不足的现状，可以在悬臂梁段翼缘开大孔；为降低工厂加工难度，可以将方钢柱内隔板替换为三角形垂直加劲肋。
设计制作了15个部分预制装配型钢混凝土梁试件及2个全现浇型钢混凝土梁试件，并对其进行了静力试验，对处于正、负弯矩区段的部分预制装配型钢混凝土梁和采用蜂窝型钢的部分预制装配型钢混凝土梁的受剪性能进行了研究。通过分析试件的破坏过程、箍筋应变、荷载-转角曲线，对不同参数下试件的破坏形态、破坏机理和承载能力进行研究。结合试验研究结果，对影响预制装配型钢混凝土梁受剪性能的主要因素进行了分析。结果表明：部分预制型钢混凝土梁中预制部分与现浇混凝土能够很好地共同工作，部分预制梁受剪性能与现浇型钢混凝土梁无明显差别。
针对震损钢筋混凝土框架，提出了基于纤维增强水泥基复合材料（ECC）的加固修复方法，并开展了振动测试和低周反复荷载试验。研究结果表明：震损加固框架在加载试验后的基本频率仅下降了6.8%，损伤程度较轻，屈服和峰值荷载时的顶点位移角分别为1/48和1/25，破坏时位移角超过1/19。震损加固框架的峰值荷载较未损伤原框架提高了9.6%，表明ECC加固修复震损框架的方法能够使其抗震承载能力完全恢复并略高于原框架；ECC加固震损框架的耗能能力也可恢复至原框架的水平。此外，ECC加固对震损框架的刚度提高有限，震损加固框架的初始刚度仅为原框架的36.0%，但刚度退化较为缓慢。应变分析结果表明，ECC置换梁端混凝土能够显著改善塑性铰区的受力性能和破坏模式。
通过对9片预应力高强钢绞线网-聚合物砂浆加固的钢筋混凝土剪力墙和1片未加固对比墙试件进行低周往复加载试验，研究了轴压比、单双面加固、预应力水平对抗震加固效果的影响。试验结果表明：经预应力高强钢绞线网-聚合物砂浆技术加固后，较未加固试件，剪力墙试件的开裂荷载提高83%、屈服荷载提高100%、极限荷载提高9.5%；双面加固试件的滞回性能要优于单面加固试件；在轴压比n=0.4下，较未加固试件，单面加固试件的延性最大增幅为27.7%，耗能能力最大增幅为66.07%；双面加固试件的延性最大增幅为72.8%，耗能能力最大增幅为96.60%。此外，加固后试件的刚度显著提高，刚度退化减缓；预应力水平的提高对试件的耗能能力和刚度退化影响不大，但对延性的影响较明显。
试验中设计了2根足尺木梁，包括1根未加固对比木梁和1根粘贴钢板加固木梁，进行了1200 d的长期持荷试验。试验结果表明：加固木梁与对比木梁均有明显的初始蠕变阶段和稳态蠕变阶段，但加固木梁的跨中挠度和跨中曲率增量明显小于对比木梁，说明加固钢板对木材蠕变具有约束作用；木材应变总体上随温度和湿度的升高而增加、随温度和湿度的降低而减小。采用老化理论、Burgers模型和五参数模型对对比木梁的跨中挠度-持荷时间曲线进行了参数拟合和预测，验证了五参数模型可满足初始与稳态蠕变阶段的计算精度，能够较好地进行木梁蠕变的预测。采用ANSYS中的蠕变方程，并基于所提出的蠕变参数分时段线性化的方法对粘贴钢板加固木梁的长期挠度进行了模拟，计算结果具有较好的精度。
为研究高延性混凝土（HDC）加固混凝土柱的受力性能，设计了8个RC柱，采用HDC和高性能复合砂浆进行加固，通过低周反复荷载试验，研究其破坏形态、变形和耗能能力。试验结果表明：采用HDC围套加固混凝土柱，可对核心区混凝土形成较好的约束作用，破坏形态由脆性破坏向延性破坏转变，加固柱的承载力、延性和耗能能力都得到显著提高；HDC加固层能与混凝土较好地协调工作，可充分发挥HDC的高耐损伤能力，其加固效果明显优于高性能复合砂浆钢筋网加固；在HDC加固层配置钢筋网，可提高加固层对内部混凝土的约束作用，进一步提高加固柱的延性和耗能能力，但对其承载力的贡献较小；采用HDC围套式加固混凝土柱，可减轻竖向构件的损伤程度，提高其抗震性能。
为研究Y形偏心支撑-高强钢框架结构抗震性能，在已完成的1∶2缩尺3层模型结构振动台试验的基础上，重新设计了耗能梁段，并对该结构再次进行振动台试验。试验中选取El Centro波、Taft波和兰州波作为地震动输入并考虑7度多遇到9度罕遇的地震水准，分析了结构在水平地震作用下的动力特性、加速度响应、位移响应、应变响应、剪力分布等，并与已有试验结果进行了对比。通过ABAQUS建立了有限元分析模型，与试验结果进行对比。结果表明：该结构在多遇地震作用下处于弹性状态，在罕遇地震作用下表现为耗能梁段的局部破坏；耗能梁段破坏后，结构刚度大幅下降，但未发生倒塌；在多遇地震和罕遇地震作用下，结构的最大层间位移角满足抗震规范层间位移角限值的相关要求；在罕遇地震作用下，耗能梁段进入塑性状态而进行耗能，其他构件仍保持弹性状态；所建立的有限元模型可以有效模拟振动台试验结果。
为研究适用于高层钢结构住宅体系的组合异形柱框架结构的翼缘加强型节点的抗震性能，设计了两种不同构造形式的足尺节点试件，即格构式宽肢组合异形柱节点和实腹式宽肢组合异形柱节点，并进行拟静力试验，研究了该类节点的破坏形态、滞回性能、承载能力、梁端转角、延性及耗能能力。试验结果表明：2个节点最终均在加强件端部发生了翼缘开裂而破坏；节点的受弯承载力是梁端全截面塑性承载力的1.10~1.13倍；钢梁转角是梁端总转角的主要组成部分，节点区转角只占梁端总转角的1.0%~1.8%，柱变形转角占9.2%~13.0%；节点的位移延性系数约为2.33~2.38，黏滞阻尼系数约为0.264~0.267。此外，2个节点的承载能力基本相当，格构式宽肢组合异形柱节点的抗震性能指标相对实腹式宽肢组合异形柱节点较好；但与传统翼缘加强型节点相比，其延性和耗能能力略有降低。
通过7个模型静力试验，分析了均布荷载作用下超高扣件式钢管满堂脚手架的失稳机理和破坏模式，以及顶层杆件扣件连接方式、立杆步距、扣件拧紧力矩、非加载区域等参数对满堂脚手架极限荷载的影响。通过与采用JGJ 130—2011《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》中满堂脚手架承载力计算公式的计算结果对比，发现试验值是规范公式计算值的1.56~3.75倍，表明规范计算公式偏于保守。建立考虑扣件半刚性和杆件初弯曲的有限元分析模型，其分析结果与试验结果吻合较好，证明了有限元方法可精确预测扣件式满堂脚手架的承载力和破坏模式。根据有限元分析获得的顶层扣件连接摩擦力的分布规律，建议满堂脚手架顶层扣件抗滑承载力计算的不均匀系数取值1.51。
为研究骨料种类对无腹筋梁受剪性能的影响，以剪跨比和纵筋配筋率为变量，进行了16根集中荷载作用下的无腹筋混凝土简支梁受剪性能试验，其中8根采用普通碎石混凝土，8根梁采用页岩陶粒（轻骨料）混凝土，对轻骨料和普通混凝土梁的裂缝发展、破坏形态、斜向开裂荷载、受剪承载力、跨中挠度、裂缝面相对位移等进行了观察和测量。对比分析表明：轻骨料混凝土梁的斜向开裂荷载和受剪承载力均低于普通混凝土梁，其裂缝面较普通混凝土的更加光滑；将轻骨料混凝土梁受剪承载力试验值与采用我国JGJ 12—2006《轻骨料混凝土结构技术规程》和美国规范ACI 318-11、加拿大规范CSA 23.3-04、欧洲规范EC 2方法的计算值进行对比分析，结合此次试验结果和从国内外文献中搜集的126组已有试验数据，对我国JGJ 12—2006的受剪承载力公式的准确性和安全性进行探讨，提出了无腹筋轻骨料混凝土梁受剪承载力计算的建议公式。
为研究高温后方钢管高强混凝土的黏结性能，以混凝土强度、温度、锚固长度为变化参数，完成了17个方钢管高强混凝土试件的高温后静力推出试验。通过试验获取了各试件的荷载-滑移曲线及特征点参数，分析了各变化参数对黏结强度的影响；并基于试验分析，提出了高温后方钢管高强混凝土黏结滑移的本构关系。结果表明：加载端和自由端的荷载-滑移曲线形状相似；方钢管高强混凝土黏结强度与锚固长度成反比，并随恒定温度的升高呈现先增大后减小的变化趋势；试件黏结损伤的发展随历经恒定温度的升高而发展较迟且缓慢；界面黏结耗能能力总体上随混凝土强度的提高而增强、随历经温度的升高而下降的变化趋势；方钢管的应变与应力沿其长度方向均呈指数分布，由自由端向加载端减小。
结合GB 50009—2012《建筑结构荷载规范》中的等效静风荷载计算方法，研究设置主被动可切换的混合调谐质量阻尼器(TMD/ATMD)的规则高层建筑结构的风振分析与实用设计方法。将控制系统的风振控制效果按照风振响应方差相等的原则归结为对受控结构的附加等效阻尼比，推导了控制系统最优参数和附加等效阻尼比的计算公式，给出了惯性质量平均最大行程比、主动控制力和额定功率的简化计算方法；并讨论了主动/被动控制模式的切换准则。最后给出以风振控制Benchmark结构模型为对象的受控结构及混合调谐质量阻尼系统的设计算例。算例分析表明：建议的设计方法可以方便地进行受控结构响应分析和控制系统参数设计；混合调谐质量阻尼器可以有效减小设计等效静风荷载和结构的动力响应。
对预压弹簧自恢复耗能支撑进行了低周往复加载试验及数值模拟分析，结果表明，二者滞回曲线吻合较好，自恢复耗能支撑具有稳定的旗形滞回特性、良好的耗能能力和复位能力。对自恢复耗能支撑分别通过刚接和铰接与结构组成的支撑子结构进行了抗震性能数值模拟分析。结果表明：铰接支撑子结构具有更好延性、更稳定旗形滞回性能、更高承载力，对自身残余变形具有更好的控制能力；刚接支撑受力性能受连接板传递弯矩影响较大，铰接支撑耗能能力是刚接支撑的1.4~2.3倍，对结构的耗能贡献比刚接支撑提高了34%~40%，铰接支撑最大残余变形为刚接支撑的25.5%，基本消除了残余变形。
某高层建筑建造于岩溶场地，采用刚性桩复合地基。在现场开展了大型坑下综合性原位试验，包括多项载荷试验、桩与土的应力测试以及沉降观测等。运用BOTDA分布式光纤技术，获得复合地基桩身应力及桩侧摩阻力连续分布曲线。基于试验数据，对复合地基的荷载传递机制、荷载分担变化与发展规律、桩与土承载力发挥状况等进行了分析，研究了土层注浆和桩底后注浆对复合地基承载力与应力分布的影响。研究表明：增强体采用非挤土置换成桩工艺，对桩间土具有加固效果；桩底后注浆对复合地基的加固效果主要体现在加载后期的较高荷载水平下；土层注浆在提高桩间土和复合地基承载力的同时，降低了桩、土相对刚度，总体上有利于发挥土的承载作用；土层注浆对桩侧正、负摩阻力发挥均具有作用，可减少荷载经桩传递产生的下卧层附加应力，有利于下伏溶洞的安全。根据研究结果，给出了采用土层注浆时复合地基承载力发挥系数的建议值。
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