ISSN 1000-6869 CN 11-1931/TU
为研究方钢管混凝土框架-十字加劲薄钢板剪力墙结构的抗震性能和水平承载力，进行了一榀缩尺比为1∶3的2层单跨方钢管混凝土框架-十字加劲薄钢板剪力墙结构的拟静力试验，得到了其破坏形态、荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、特征荷载和位移等。利用有限元软件ABAQUS对其进行了非线性数值模拟，分析了方钢管混凝土框架-十字加劲薄钢板剪力墙的抗震性能、受力机理和破坏机制。基于试验和数值模拟结果，结合理论研究，提出了方钢管混凝土框架-十字加劲薄钢板剪力墙的水平承载力的计算式，并将其计算结果与试验、数值模拟结果进行对比。结果表明：方钢管混凝土框架-十字加劲薄钢板剪力墙具有较高的水平承载力、初始刚度及良好的延性和耗能能力，水平承载力计算式的计算结果与试验、数值模拟结果吻合较好。
为了研究型钢自密实混凝土叠合剪力墙的抗震性能以及恢复力特性，对1个全现浇型钢普通混凝土剪力墙试件和5个型钢自密实混凝土叠合剪力墙试件进行了低周反复加载试验。通过分析试验所得的剪力墙的水平荷载-位移骨架曲线，建议将其简化为以屈服点、峰值荷载点、极限点为特征点的三折线模型，并根据试验现象以及理论分析结果给出骨架曲线中各特征点参数的计算方法。对试验所得滞回曲线进行回归分析，得到了墙体的抗侧刚度退化规律，据此得出适用于型钢自密实混凝土叠合剪力墙的恢复力模型，并用试验得到的骨架曲线与滞回曲线进行验证。结果表明，由此恢复力模型求得的计算曲线与试验曲线吻合程度较好，该模型可以较好地反映型钢自密实混凝土叠合剪力墙的恢复力特性，可用于计算地震作用下以受弯破坏为主的型钢自密实混凝土叠合剪力墙的荷载-位移滞回曲线。
为研究酸雨侵蚀环境中RC框架梁的抗震性能，设计了3组不同剪跨比（剪跨比分别为5.0、4.2、3.4）的RC框架梁，采用人工气候盐雾箱对其进行酸雨环境（pH值为3.0）加速侵蚀试验，随后对其进行拟静力试验，分析了不同酸雨酸化深度下的钢筋锈蚀程度和剪跨比对RC框架梁抗震性能的影响。结果表明：在酸雨溶液中的H+和SO42-的共同侵蚀作用下，RC框架梁混凝土表面出现坑蚀小洞，且蚀洞随着侵蚀程度的增加而逐渐加重；当酸化深度小于混凝土保护层厚度时，RC框架梁的承载力和延性略有增加；随着酸雨侵蚀程度的加深，相同剪跨比的试件，其破坏状态由弯曲破坏转变为以弯曲变形为主的弯剪破坏，当纵筋锈蚀率为6.5%时，承载力下降了17.6%，延性降低了5.24%，累积耗能减少30.87%；当钢筋锈蚀程度相近时，试件的弯剪破坏形态随着剪跨比的减小逐渐明显，承载力增大，延性和耗能能力随之减小。
为研究竖向框排架结构中排架柱的抗震性能，选取一榀典型竖向框排架结构作为研究对象，完成了缩尺比为1∶5的结构模型的拟静力试验，并采用ABAQUS有限元软件对其进行了数值模拟。对竖向框排架结构中排架柱的破坏特征、骨架特性、延性、耗能能力、层间位移角等进行了分析，研究了长细比和轴压比对排架柱抗震性能的影响。结果表明：排架柱的破坏模式为弯曲破坏；由于偏心距较大，不同加载方向下的排架柱的水平承载能力存在较大差别；排架柱的延性和耗能能力随长细比和轴压比的增加显著降低，建议将同类结构的排架柱长细比和轴压比分别控制在45和0.2以下。
工程用水泥基复合材料(ECC)是一种具有高延性、高韧性和多缝开裂特征的纤维增强水泥基复合材料，采用配筋ECC制作柱永久性模板，其内浇筑素混凝土形成组合柱。设计了4根外包配筋ECC组合柱和1根钢筋混凝土(RC)对比柱，开展拟静力试验，研究组合柱破坏形态和抗震性能。试验结果表明：ECC组合柱表现出明显的多缝开裂特征和更好的延性；随着剪跨比增加，柱端水平荷载-位移滞回曲线饱满，峰值荷载降低，但位移延性系数和能量耗散系数分别提高50%和185%；配箍率较高的构件，柱端水平荷载-位移滞回曲线较饱满，刚度退化较缓，变形能力较大。基于OpenSees平台，嵌入ECC材料本构模型，模拟了试验柱端水平荷载-位移曲线，并与试验结果进行对比，验证了有限元模型的准确性。
为充分发挥型钢混凝土在受力性能及预制装配结构在施工等方面的优势，提出两种部分预制型钢混凝土梁。通过7个T形截面梁试件的弯曲静力试验，对部分预制装配型钢混凝土梁（PPSRC）、部分预制装配型钢混凝土空心梁（HPSRC）及全现浇型钢混凝土梁（SRC）的受弯破坏形态和承载能力进行对比分析，研究了预制装配、梁截面空心和现浇混凝土强度对PPSRC梁和HPSRC梁受弯性能的影响。研究结果表明：HPSRC梁和PPSRC梁具有相似的受弯承载力与破坏形态，预制装配与截面空心对两种梁的受力性能影响较小；随着现浇混凝土强度的提高，HPSRC梁和PPSRC梁的受弯承载力均有所提高；对两种部分预制装配型钢混凝土梁进行截面受弯承载力分析，其计算结果与试验结果吻合较好。
设计并制作了4个钢筋混凝土框架梁柱节点试件，其中两个现浇整体节点试件，两个预制装配梁柱节点试件（采用灌浆套筒连接钢筋），轴压比分别为0.3和0.4。对试件进行低周往复加载试验，研究了梁柱节点试件的破坏形态、滞回特性、刚度退化、耗能性能以及灌浆套筒接头受力状态等。结果表明：预制装配梁柱节点试件的耗能能力略低于现浇整体梁柱节点试件的耗能能力，两者破坏形态明显不同，预制装配节点试件的裂缝分布比较集中，主要分布在梁柱交界面、灌浆套筒端部区域以及梁跨中截面区域，而现浇节点试件的裂缝分布比较均匀密集；加载前期，轴压比对滞回性能影响不明显，而加载后期，轴压比对预制装配整体式节点试件节点核心区的钢筋滑移和剪切变形影响较为明显；基于试验结果，对灌浆套筒材料进行简化等效处理，并对节点不同区域采用不同的截面属性，采用OpenSees有限元软件对节点试件进行了模拟，其模拟结果与试验结果吻合较好。
根据预期减震目标，对总高度90.35m，高宽比达3.96，设防烈度为8度（0.2g）的玉溪公租房项目中基础隔震高层剪力墙结构，按照7度设防对上部结构进行设计，对其进行罕遇地震作用下静力弹塑性（Pushover）分析，并对隔震结构整体进行非线性时程分析。设计并制作了1∶12.5的缩尺模型，对其进行振动台试验研究。结果表明：基础隔震高层剪力墙结构呈现出良好的抗震性能及较高的地震安全储备；在8度多遇、设防地震作用下，结构完好，前5阶频率基本未发生变化，结构尚处于弹性状态；在8度罕遇地震作用下，仅少数连梁轻微开裂；结构层间位移角、隔震支座最大位移、支座应力均未超过规范限值；隔震层滞回曲线饱满、耗能显著；在9度超罕遇地震（0.7g）作用下，未出现倾覆、局部倒塌现象，仅少数连梁、剪力墙出现轻微损伤，频率最大衰减幅度小于10%，刚度下降不明显。
空间结构非线性等效单自由度体系的荷载-位移曲线后屈服段较短，采用等能量方法将其转化为双折线时易产生较大计算误差，且双折线拐点需迭代确定。针对此问题，采用Ramberg-Osgood模型描述空间结构等效单自由度体系荷载-位移滞回曲线；基于等效线性化方法，采用最大位移对应的割线刚度作为等效线性体系刚度ke；对滞回曲线积分得到滞回环面积，令滞回耗能与等效线性体系阻尼耗能相等，导出等效黏滞阻尼ζe。将线性加速度设计反应谱变换为T(周期)-ζ(阻尼比)-d(位移)格式，与空间结构等效线性体系的Te(等效周期)-ζe-d曲线联立，用图解法直接计算等效线性体系的地震位移反应，并进一步得到空间结构的整体地震反应。采用所提出的方法计算柱面网壳和球面网壳结构的非线性地震反应。结果表明：该方法简洁高效，无需迭代，易于编程实现，对空间结构地震位移反应求解精度较高。
持续强震作用对结构破坏作用较强，是造成2008年汶川地震中大量房屋结构破坏的主要原因之一。为研究房屋结构在持续强震作用下的结构反应特征，设计和制作了12层RC框架结构模型，并对其开展了三次模拟地震振动台试验，研究结果表明：结构在相同地震波持续强震作用下，对这种激励波的反应强度逐渐降低，并趋于稳定；当采用其他地震波对模型结构进行激励时，结构对不同地震波的反应明显增大，结构地震反应剧烈并增长迅速。根据试验研究结果，提出结构抗震稳健性的概念，对结构抗震稳健性的机理进行了探讨，并提出了结构抗震稳健性概念性计算方法，建议加强结构的抗震稳健性研究，以提高房屋结构在持续强震作用下的安全性。
为研究双向地震作用下阻尼填充墙(damped infill wall, DIW)的平面外受力性能，对3片经历了平面内拟静力加载试验的DIW进行平面外静力加载试验，研究DIW平面外的受力性能、变形模式和破坏特征。结果表明：DIW的平面外受力阶段分为弹性、弹塑性、塑性和破坏4个阶段，各阶段的DIW平面外位移沿墙体高度分布均呈“三折线”形态；DIW具有一定的平面外抗侧刚度，与以低强度砂浆作为阻尼层的DIW相比，以 SBS 改性沥青卷材作为阻尼层的DIW平面外初始刚度明显较大，可更好地控制墙体的平面外变形。DIW通过砌体单元间以及砌体单元与框架梁间的相互作用形成拱承载机制，具备抵御9度罕遇地震作用下平面外承载能力；DIW的拉结筋主要在墙体平面外位移较大时发挥作用，具有第二道防线的作用。拉结筋拉断标志着DIW的最终破坏，拉断前DIW未发生失稳倒塌现象。
通过对7个钢管铅阻尼器的低周往复加载试验，研究不同厚径比、高径比和削弱比对钢管铅阻尼器滞回性能的影响。研究结果表明：钢管铅阻尼器滞回曲线饱满对称，工作性能稳定，耗能性能和延性好，在很小的位移(1mm)即进入耗能状态，且快速进入稳定耗能阶段，等效阻尼比稳定在0.4~0.5之间，位移延性系数大于20；钢管铅阻尼器随厚径比、高径比和削弱比的不同而产生剪切、弯剪和弯曲三种破坏类型；设计钢管铅阻尼器时，应保证阻尼器屈服耗能主要集中在耗能段范围内，避免发生弯曲破坏；厚径比、高径比和削弱比对钢管铅阻尼器的初始刚度和承载力影响较大，随厚径比增大，钢管铅阻尼器的初始刚度和承载力增大，随高径比、削弱比增大，钢管铅阻尼器的初始刚度和承载力减小。
为研究钢-竹组合构件长期荷载作用后的整体工作性能，针对纯胶结型界面与复合胶结型界面共27个钢-竹界面试件进行了长期荷载作用后的推出试验，以界面形式、长期持荷水平以及持荷时间为基本参数，对钢-竹界面的承载力、黏结应力及相对滑移进行了分析。研究表明：钢-竹界面构造形式合理，具有较高的承载能力，长期荷载作用后试件界面完整性良好，复合胶结型界面试件的破坏具有显著的延性特征；2组纯胶结型界面试件在长期荷载作用后承载力发生衰减，衰减系数分别为0.91与0.81；纯胶结型界面的剪应力与相对滑移分布具有“两端大、中间小”的特征，2组试件界面最大剪应力分别为1.41MPa和1.25MPa，与短期荷载作用后试件相比，约衰减10%和20%，界面的相对滑移则略有增长；长期荷载作用后复合胶结型界面的承载力、黏结应力及相对滑移与短期荷载作用后试件相比，未发生显著变化，自攻螺钉可有效提高界面抗剪能力，按间距80mm加设自攻螺钉后，界面最大剪应力可达到1.7MPa。提出了长期荷载作用后的钢-竹界面黏结承载力计算方法，其计算结果与试验结果吻合较好。
为分析不同节点刚度、矢跨比对单层K6型木网壳结构受力性能的影响，设计了4个跨度为4m，矢跨比分别为1/10、1/5，连接节点分别为单列、双列螺栓的缩尺比1∶10网壳试件，进行了全跨、半跨以及破坏荷载作用下的试验。研究结果表明：在不同加载阶段，试件节点位移基本呈顶点位移最大，1环其次，2环最小的趋势，矢跨比对试件的初始刚度影响较大；半跨加载阶段，矢跨比对试件刚度的影响比全跨加载阶段更明显；破坏荷载作用阶段，矢跨比对提高试件跨中挠度达到l/400（l为跨度）时的加载值的影响更大，节点刚度对提高杆件出现第2条裂缝时的加载值的影响更大；矢跨比越大，试件由于节点处应力集中而易发生开裂，节点刚度提高有利于抑制第2条裂缝的发生，并减缓试件刚度的退化；矢跨比大的试件易发生承载力破坏，矢跨比较小的试件易发生失稳破坏。
针对钢填板-螺栓胶合木梁-柱连接节点易发生木材横纹劈裂脆性破坏的问题，提出在钢填板上下端增设翼缘以降低木材横纹拉应力或约束木材横纹裂缝扩展，形成带翼缘钢填板-螺栓连接胶合木梁-柱节点形式。通过对其进行单调加载试验，获得了该连接节点的弯矩-转角关系曲线，对比分析了该类连接节点和采用不同加固技术的普通钢填板-螺栓连接节点的受弯承载力。研究表明：带翼缘钢填板-螺栓连接节点具有良好的变形能力，其相对受弯承载力较普通钢填板-螺栓连接节点提高最多可达129%，且高于采用自攻螺钉、碳纤维布和交叉胶合木等技术加固的普通钢填板-螺栓连接节点的受弯承载力。
为研究胶合竹I形搁栅梁的受力性能，设计3组共30根不同跨度的胶合竹I形搁栅梁，并在每组试件的不同位置设置指接，采用三等分点处加载的方式对其进行静力试验研究。对胶合竹I形搁栅梁的破坏形态、破坏机理、截面刚度和承载力等进行研究。结果表明：胶合竹I形搁栅梁的跨中截面应变沿梁截面高度基本呈线性分布，符合平截面假定；截面刚度能够满足木工字梁相关规范要求；胶合竹I形搁栅梁的承载力主要由腹板的性能以及腹板和翼缘的指接强度控制。采用加拿大规范CAS 086-01中建议的承载力计算公式，并结合指接处的应力分析，计算得到的试件承载力与试验结果接近。
应用连续介质损伤力学和塑性流动理论，建立了基于能量耗散机制的塑性-损伤耦合模型。模型采用非关联塑性流动法则描述混凝土不可恢复变形的演化。模拟刚度退化的损伤变量演化函数则通过断裂能和应力-非弹性应变空间中的累积耗散能量建立。基于有限元程序ABAQUS，推导了增量格式的材料雅可比矩阵，构建了塑性-损伤模型的仿真分析程序。应用模型分析混凝土板平面内双轴受压试验、混凝土切口梁试验和钢筋混凝土梁受弯试验，计算获得的构件响应与试验结果吻合良好，能够反映多轴应力状态对混凝土抗压强度的影响，也能准确模拟损伤导致的构件非线性反应。
挠度控制是混凝土受弯构件正常使用极限状态设计中的重要内容，已有研究对混凝土受弯构件挠度控制的可靠度水平进行了分析和验证，但所采用的分析方法存在理论上的缺陷，且大多是以个别典型情况为例验证挠度控制的可靠度水平。为准确地揭示混凝土受弯构件挠度控制的可靠度水平，采用无量纲形式系统分析了各种情况下混凝土受弯构件挠度控制的可靠度水平，并分析了主要影响因素。结果表明，GB 50153—2008《工程结构可靠性设计统一标准》对钢筋混凝土受弯构件、不允许出现裂缝的预应力混凝土受弯构件的可靠度控制较为适中，对允许出现裂缝的预应力混凝土受弯构件的控制略显保守，可适当调整。可变作用效应的相对数值对构件挠度控制的可靠度影响显著，且可变作用效应相对越大，挠度控制的可靠度水平越高。
采用劲性搅拌桩加固地基的复合地基技术越来越多地被用于实际工程，而对其固结理论的研究有待深入。基于等应变假定，推导出劲性搅拌桩复合地基在变荷载作用下桩间土的固结方程，采用双层地基一维固结理论求解该固结方程，得到了桩间土中的平均超静孔隙水压力和复合地基整体平均固结度的解析表达式。通过与固结度有限元分析结果的比较，评价了固结度解析表达式的计算精度。利用该固结度解析表达式进行参数分析，研究了劲性搅拌桩复合地基的固结特性。研究结果表明，劲性搅拌桩复合地基的固结速率远大于传统的水泥搅拌桩复合地基，它随着劲性搅拌桩的置换率、芯桩芯长比和水泥土外壳材料压缩模量的增大而增大。芯桩的截面含芯率和压缩模量对复合地基固结速率影响很小。
覆盖型岩溶对建筑地基与建筑自身的安全影响较大，结合某实际工程，分析了地基岩溶的发育情况以及溶洞和土洞发育的形态和规模；根据建筑物的基础形式，采用充填浅部溶洞、裂隙和所有土洞的注浆处理方案，以阻断岩溶发育的通道，挤密加固地基土，提高地基承载力。为保证注浆的有效性和经济性，采用由外向内的逐层封闭的注浆方法；采用动态施工技术，根据检测孔的测试结果动态调整施工技术参数。施工完成后对地基进行了物探、检查孔、室内试验、平板载荷试验、标准贯入试验以及沉降观测等。结果表明：对岩溶地基注浆处理的加固效果较为显著，注浆后地基土强度、密度、变形等指标提高幅度为6.4%～25.58%；基于静载荷试验和标准贯入试验结果分析，地基承载力提高大于10%；与桩基础方案和大面积深部溶洞处理方法相比，造价节约20%～30%，工期缩短约1/3。
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