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Field measurements for calibration of simplified models of the stiffening effect of infill masonry walls in high-rise RC framed and shear-wall buildings

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Earthquake Engineering and Engineering Vibration 2020年第1期19卷 87-104页

作者： Zhou Yun Pei yilin Zhou yi Hyeon-Jong Hwang yi weijian College of Civil Engineering Hunan UniversityChangsha 410082China Hunan Provincial Key Lab on Damage Diagnosis for Engineering Structures Hunan UniversityChangsha 410082China Key Laboratory for Green&Advanced Civil Engineering Materials and Application Technology of Hunan Province Hunan UniversityChangsha 410082China

As a type of nonstructural component, infill walls play a significant role in the seismic behavior of high-rise buildings. However, the stiffness of the infill wall is generally either ignored or considered by simplified empirical criteria that lead to a period shortening. The difference can be greatly decreased by using a structural identification methodology. In this study, an ambient vibration test was performed on four on-site reinforced concrete high-rise buildings, and the design results were compared with the PKPM models using corresponding finite element(FE) models. A diagonal strut model was used to simulate the behavior of the infill wall, and the identified modal parameters measured from the on-site test were employed to calibrate the parameters of the diagonal strut in the FE models. The SAP2000 models with calibrated elastic modulus were used to evaluate the seismic response in the elastic state. Based on the load-displacement relationship of the infill wall, nonlinear dynamic analysis models were built in PERFORM-3 D and calibrated using the measured modal periods. The analysis results revealed that the structural performance under small/large earthquake records were both strengthened by infill walls, and the contribution of infill walls should be considered for better accuracy in the design process.

关键词： high-rise building ambient vibration test model calibration infi ll wall seismic performance nonlinear dynamic analysis

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The theoretical analysis of dynamic response on cantilever beam of variable stiffness

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Engineering Sciences 2014年第2期12卷 93-96页

作者： Huo Bingyong yi weijian College of Civil Engineering Hunan University

The paper presents the theoretical analysis of a variable stiffness beam. The bending stiffness EI varies continuously along the length of the beam. Dynamic equation yields differential equation with variable co- efficients based on the model of the Euler-Bernoulli beam. Then differential equation with variable coefficients becomes that with constant coefficients by variable substitution. At last, the study obtains the solution of dy- namic equation. The cantilever beam is an object for analysis. When the flexural rigidity at free end is a constant and that at clamped end is varied, the dynamic characteristics are analyzed under several cases. The results dem- onstrate that the natural angular frequency reduces as the fiexural rigidity reduces. When the rigidity of clamped end is higher than that of free end, low-level mode contributes the larger displacement response to the total re- sponse. On the contrary, the contribution of low-level mode is lesser than that of hi^h-level mode.

关键词： stiffness function differential equation with variable coefficients cantilever beam

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最小配箍率下钢筋混凝土简支梁受剪性能试验研究

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建筑结构学报 2022年第1期43卷 128-137页

作者：易伟建刘莎湖南大学土木工程学院湖南长沙410082

为研究配置最小配箍率有腹筋梁的受剪性能,以配箍率、剪跨比和混凝土强度为变量,完成了集中荷载作用下36根钢筋混凝土简支梁(12根无腹筋梁和24根有腹筋梁)的受剪性能试验,对其裂缝发展、破坏形态、临界斜裂缝倾角、主斜裂缝荷载、受剪... 详细信息

为研究配置最小配箍率有腹筋梁的受剪性能,以配箍率、剪跨比和混凝土强度为变量,完成了集中荷载作用下36根钢筋混凝土简支梁(12根无腹筋梁和24根有腹筋梁)的受剪性能试验,对其裂缝发展、破坏形态、临界斜裂缝倾角、主斜裂缝荷载、受剪承载力及跨中挠度等进行了分析。结果表明,最小配箍梁与无腹筋梁的裂缝发展、破坏形态差异较大,剪跨比对临界斜裂缝倾角具有显著影响,箍筋效率系数不小于1.1。基于美国规范ACI 318-19、加拿大规范CSA A23.3-14、欧洲规范BS EN 1992-1-1最小配箍率计算公式,对我国规范GB 50010—2010最小配箍率取值的合理性进行分析。结合本文试验结果以及收集的无腹筋梁、116根普通混凝土和90根高强混凝土最小配箍有腹筋梁的剪切破坏试验数据,对我国规范GB 50010—2010计算公式对于无腹筋梁和最小配箍梁的安全度进行评估,发现近30%试验结果低于规范公式计算值。在此基础上,提出低配箍率有腹筋梁的受剪承载力计算公式,并建议在可靠度校准的基础上对规范中的最小配箍率规定进行必要的调整。

关键词：钢筋混凝土简支梁有腹筋梁最小配箍率静力试验受剪性能设计规范

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考虑土-结构动力相互作用的框架结构的参数识别研究

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土木工程学报 2007年第6期40卷 14-19页

作者：周云易伟建湖南大学湖南长沙410082

对一座采用柱下独立基础的钢筋混凝土4层框架结构进行了随着层数增加的4种工况模态实验,用脉冲锤击法测试得到了各种工况的整体模态频率和振型。考虑地基-基础-上部结构动力相互作用,上部框架结构采用缩聚得到的弯剪结构模型,下部基础利... 详细信息

对一座采用柱下独立基础的钢筋混凝土4层框架结构进行了随着层数增加的4种工况模态实验,用脉冲锤击法测试得到了各种工况的整体模态频率和振型。考虑地基-基础-上部结构动力相互作用,上部框架结构采用缩聚得到的弯剪结构模型,下部基础利用Pais等人提出的弹性地基上埋置矩形板的地基阻抗函数进行简化处理得到的计算模型。在满足地基动剪模量和各层混凝土的弹性模量随框架层数的增加而增加的原则下,建立了4种工况下的多目标优化准则。将基于频率数据识别欠定问题的灵敏度方法进行了结构物理参数以及地基参数同时识别,识别得到的模态实验值与测试值符合良好。识别结果能够反应地基基础对结构的影响并为进一步损伤诊断提供了依据。

关键词：土-结构动力相互作用框架结构实验模态分析多目标优化灵敏度方法参数识别

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加载速率对钢筋混凝土梁受剪性能影响的试验研究

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振动与冲击 2019年第7期38卷 119-127页

作者：袁健易伟建中南林业科技大学土木工程学院长沙410004 湖南大学土木工程学院长沙410082

利用电液伺服试验系统,以位移控制的单调加载方式进行不同加载速率下18根钢筋混凝土梁受剪性能试验,加载速率分别为3.5×10^(-4) m/s、3.5×10^(-2) m/s和3.5×10^(-1) m/s,主要考察加载速率对钢筋混凝土梁破坏模式和荷载—位移曲线的... 详细信息

利用电液伺服试验系统,以位移控制的单调加载方式进行不同加载速率下18根钢筋混凝土梁受剪性能试验,加载速率分别为3.5×10^(-4) m/s、3.5×10^(-2) m/s和3.5×10^(-1) m/s,主要考察加载速率对钢筋混凝土梁破坏模式和荷载—位移曲线的影响。结果表明,随着加载速率的提高,梁的破坏形态出现了从纵向受拉钢筋屈服前的剪切破坏向弯剪破坏的转变,裂缝分布也发生了改变;材料应变率效应是梁的受剪承载力随加载速率提高而增大的主要原因,而惯性效应可以忽略。结合国外学者完成的54根梁的受剪试验结果进行分析发现,剪跨比较小的梁的受剪承载力随加载速率提高而增大的现象比剪跨比较大的梁更显著,且受剪承载力增大幅度总体上随配箍率的提高而减小。

关键词：钢筋混凝土梁受剪承载力加载速率材料应变率

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钢筋混凝土梁受剪承载力可靠度分析

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建筑结构学报 2017年第4期38卷 109-128页

作者：袁健易伟建湖南大学土木工程学院湖南长沙410082 中南林业科技大学土木工程学院湖南长沙410004

在GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》修订过程中,所参考的试验数据主要来自85版设计规范背景资料,其构件数量及试验参数取值范围均存在一定的局限性。通过收集并整理国内外的钢筋混凝土矩形截面简支梁受剪试验数据,对GB 50010—201... 详细信息

在GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》修订过程中,所参考的试验数据主要来自85版设计规范背景资料,其构件数量及试验参数取值范围均存在一定的局限性。通过收集并整理国内外的钢筋混凝土矩形截面简支梁受剪试验数据,对GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》中钢筋混凝土梁受剪承载力计算公式的合理性进行分析,得到计算模式不定性的统计参数,并采用考虑基本变量概率分布类型的一次二阶矩方法进行可靠度分析。结果表明:GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》中均布荷载作用下钢筋混凝土梁受剪承载力的可靠指标能够满足GB 50068—2001《建筑结构可靠度设计统一标准》的要求;集中荷载作用下钢筋混凝土梁受剪承载力计算公式拟合曲线不再是更新后的试验数据的下包线,其可靠指标既不能满足GB 50068—2001《建筑结构可靠度设计统一标准》的基本要求,也明显低于正截面受弯承载力的可靠指标。建议GB 50010—2010在全面更新试验数据的基础上,校准钢筋混凝土梁承载力计算公式的可靠度。

关键词：钢筋混凝土梁受剪承载力数据库计算模式不定性可靠度

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钢筋混凝土无腹筋简支和连续深梁压杆-拉杆模型的评价与改进

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建筑结构学报 2019年第7期40卷 154-161页

作者：陈晖易伟建湖南大学土木工程学院湖南长沙410082 湖南大学工程结构损伤诊断湖南省重点试验室湖南长沙410082

压杆-拉杆模型(strut-and-tiemodel,STM)被广泛应用于钢筋混凝土深梁受剪承载力计算中。基于可靠的钢筋混凝土无腹筋简支和连续深梁剪切试验数据库,对ACI318-14、EC2和CSAA23.3-04的STM进行了评价,结果表明:ACI318-14与EC2中的STM不能... 详细信息

压杆-拉杆模型(strut-and-tiemodel,STM)被广泛应用于钢筋混凝土深梁受剪承载力计算中。基于可靠的钢筋混凝土无腹筋简支和连续深梁剪切试验数据库,对ACI318-14、EC2和CSAA23.3-04的STM进行了评价,结果表明:ACI318-14与EC2中的STM不能准确反映剪跨比对深梁受剪承载力的影响,而CSAA23.3-04中的STM在计算连续深梁受剪承载力时偏于不安全。因此,依据试验数据库,提出考虑剪跨比和混凝土强度影响的压杆有效系数,用于无腹筋或者腹筋配筋量不满足最小配筋率要求的压杆有效强度的计算。在此基础上,建立了改进的深梁STM,通过与试验数据及其他规范的比较,认为所提模型的适用范围广(剪跨比不大于2.5),预测深梁的受剪承载力能同时保持较低的变异系数(0.29)和较高的安全余度(不安全预测值的占比为5.4%)。

关键词：深梁压杆-拉杆模型受剪承载力数据库压杆有效系数

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钢筋混凝土无腹筋梁受剪承载力计算模型误差分析

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建筑结构学报 2014年第9期35卷 72-81页

作者：袁健易伟建湖南大学土木工程学院湖南长沙410082 中南林业科技大学土木工程与力学学院湖南长沙410004

为提高钢筋混凝土无腹筋梁受剪承载力计算的准确性,收集国内外743根矩形截面无腹筋简支梁的剪切试验数据,对GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》、JTG D62—2004《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》、美国规范ACI 318-11、... 详细信息

为提高钢筋混凝土无腹筋梁受剪承载力计算的准确性,收集国内外743根矩形截面无腹筋简支梁的剪切试验数据,对GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》、JTG D62—2004《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》、美国规范ACI 318-11、欧洲规范EN 1992-1-1:2004和Zsutty拟合式的受剪承载力计算式进行误差分析。结果表明:对于集中荷载作用下无腹筋梁的受剪承载力,Zsutty拟合式预测结果的误差较小;纵筋配筋率较低时,GB 50010—2010和ACI 318-11公式的计算结果偏于不安全;EN 1992-1-1:2004公式较好地考虑了尺寸效应的影响。对于均布荷载作用下无腹筋梁的受剪承载力,ACI 318-11精确公式的预测效果较理想,而GB 50010—2010中的公式误差较大。基于计算模型误差分析结果,进一步探讨了我国规范公式的合理性,并通过试验数据的非线性拟合得到无腹筋梁受剪承载力的建议计算式。建议计算式采用统一表达式,能较好地预测集中荷载和均布荷载作用下无腹筋梁的受剪承载力。

关键词：钢筋混凝土梁无腹筋受剪承载力统计分析模型误差

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钢筋混凝土浅梁受剪承载力的修正计算

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建筑结构学报 2020年第3期41卷 71-80页

作者：袁健易伟建中南林业科技大学土木工程学院湖南长沙410004 湖南大学土木工程学院湖南长沙410082

在更新钢筋混凝土矩形截面简支梁受剪试验数据的基础上,分析了GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》中钢筋混凝土浅梁受剪承载力计算公式存在的问题。通过对集中荷载作用下987根无腹筋梁受剪试验数据进行非线性拟合得到混凝土项,并利用... 详细信息

在更新钢筋混凝土矩形截面简支梁受剪试验数据的基础上,分析了GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》中钢筋混凝土浅梁受剪承载力计算公式存在的问题。通过对集中荷载作用下987根无腹筋梁受剪试验数据进行非线性拟合得到混凝土项,并利用103组配对试件受剪试验结果验证了45°桁架模型的合理性,进而提出了修正计算式。结果表明GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》中钢筋混凝土浅梁受剪承载力计算公式的安全度偏低,而对混凝土强度取值范围的限制偏于保守。修正计算式采用统一的表达式,且考虑了纵向受拉钢筋配筋率和尺寸效应的影响。集中荷载和均布荷载作用时,修正计算式的可靠指标较接近,且都能满足GB 50068—2001《建筑结构可靠度设计统一标准》的基本要求。

关键词：钢筋混凝土梁受剪承载力修正计算统计分析可靠度

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持续荷载作用下钢筋锈蚀对混凝土梁工作性能的影响

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土木工程学报 2006年第1期39卷 7-12页

作者：易伟建赵新湖南大学湖南长沙410082

利用新设计的一套试验装置,对钢筋混凝土梁进行在钢筋加速锈蚀条件下的准长期静力荷载试验。通过对纵向受力钢筋通稳压直流电,采用氯化钠溶液作为电解液等实验方法,实现了被混凝土所包裹的主筋的快速均匀锈蚀。在长期恒定荷载条件下,观... 详细信息

利用新设计的一套试验装置,对钢筋混凝土梁进行在钢筋加速锈蚀条件下的准长期静力荷载试验。通过对纵向受力钢筋通稳压直流电,采用氯化钠溶液作为电解液等实验方法,实现了被混凝土所包裹的主筋的快速均匀锈蚀。在长期恒定荷载条件下,观测了试验梁的固有频率、挠度、混凝土应变随时间的变化。通过对比,建立了恒载作用下,钢筋锈蚀量与试验梁固有频率、挠度、混凝土受压区应变变化的对应关系。并利用根据纵向裂缝宽度分布修正之后的截面抗弯刚度,采用差分法计算钢筋锈蚀后梁的挠度,试验值与实测值吻合良好。分析结果表明,梁的固有频率对锈蚀的发展敏感,在实际工程中可以通过动测方法诊断钢筋锈蚀导致的结构损伤。

关键词：钢筋锈蚀钢筋混凝土梁长期荷载固有频率挠度

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