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新型阶梯型节点悬臂段抗震性能试验及有限元分析

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哈尔滨工业大学学报 2025年第2期57卷 131-142页

作者：李赟程欣安毅杨旭路国运刘建飞太原理工大学土木工程学院太原030024

针对外伸悬臂式拼接全螺栓连接节点梁翼缘很难同时保证上下表面平齐与足够抗震性能的问题,提出一种新型阶梯型全螺栓连接梁柱节点。对两个不同端板连接面形式的悬臂型节点试件进行低周往复加载试验,通过对试件的破坏模式、滞回曲线、骨... 详细信息

针对外伸悬臂式拼接全螺栓连接节点梁翼缘很难同时保证上下表面平齐与足够抗震性能的问题,提出一种新型阶梯型全螺栓连接梁柱节点。对两个不同端板连接面形式的悬臂型节点试件进行低周往复加载试验,通过对试件的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、承载力、延性及耗能能力等进行分析,考察该类型节点的抗震性能,并分析厚端板与U型卡扣连接形式对抗震性能的影响。结果表明:不同连接面形式对节点的弹性段性能影响较小,对节点最终破坏形式影响较大;厚端板阶梯型节点具有良好的承载性能和变形性能,U型卡扣节点抗震性能较差。并以厚端板试件为例进行有限元模型的建立与校核,通过有限元软件改变参数探究端板厚度对新型节点抗震性能的影响,发现随着端板厚度的降低,节点初始刚度、承载能力及耗能能力均随之降低。

关键词：装配式钢结构阶梯型节点拟静力试验抗震性能有限元分析

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一种X构型的负刚度NES抗震性能研究

东南大学学报(自然科学版) 2025年第1期55卷 171-182页

作者：杨海旭刘可宁张茂花王海飙东北林业大学土木与交通学院哈尔滨150040 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083

为拓宽非线性能量阱(NES)的控制频率范围,提出一种引入负刚度的NES,由附加质量通过X型环绕弹簧产生非线性恢复力,增加准零刚度特性,同时调整控制动力参数,降低系统固有频率,能够有效提高NES的非线性和鲁棒性。采用拟静力试验方法,对所... 详细信息

为拓宽非线性能量阱(NES)的控制频率范围,提出一种引入负刚度的NES,由附加质量通过X型环绕弹簧产生非线性恢复力,增加准零刚度特性,同时调整控制动力参数,降低系统固有频率,能够有效提高NES的非线性和鲁棒性。采用拟静力试验方法,对所提出的负刚度NES模型进行低周往复加载,同时采用ABAQUS有限元软件完成负刚度NES的数值模拟,系统分析弹簧运动行程长宽比、预压缩量和刚度3种参数对负刚度NES抗震性能的影响。研究结果表明:这种X构型负刚度NES比常规NES表现出更宽的频率范围;调整弹簧刚度、长宽比和弹簧预压缩量都能拓宽NES的负刚度和频率变化范围,提高NES的耗能能力和抗震性能,有助于推广非线性结构控制技术在工程中的应用。

关键词：结构被动控制非线性能量阱负刚度拟静力试验抗震性能

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既有上部结构向下增建地下结构抗震性能研究

振动与冲击 2025年第2期44卷 245-253页

作者：邬泽卢广庄海洋唐柏赞中铁工程设计咨询集团有限公司北京100055 南京工业大学岩土工程研究所南京210009 华东交通大学土木建筑学院南昌330013

基于深圳北站广场向下增建城际铁路地下车站结构的实际工程背景,场地土中地下车站附带上部已建结构的地震反应特征、相互作用机理及其破坏机制成为结构抗震性能评价的关键问题。鉴于此,采用整体动力时程分析方法建立了土-地下结构-上部... 详细信息

基于深圳北站广场向下增建城际铁路地下车站结构的实际工程背景,场地土中地下车站附带上部已建结构的地震反应特征、相互作用机理及其破坏机制成为结构抗震性能评价的关键问题。鉴于此,采用整体动力时程分析方法建立了土-地下结构-上部结构静、动力耦合非线性动力相互作用的三维精细化数值模型,系统地研究了地下车站附带上部结构、单建地下车站结构、单建地上结构的地震响应规律及其损伤演变过程。结果表明:相比单建地下车站结构,由于受上部结构影响,增建地下车站结构的水平侧向力及其层间位移角均显著增大,且顶、底板地震损伤面积及程度明显加剧;相比单建地上结构,由于受地下车站结构影响,增建地下车站结构的上部结构的变形协调性显著降低,其地震损伤较单建地上结构严重,尤其在中柱与二层楼板连接处。研究成果可为既有上部结构向下增层拓建的科学设计、防震减灾提供支撑和借鉴。

关键词：土-地下结构-上部结构动力相互作用增建地下结构抗震性能地震损伤时程分析法

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氯盐侵蚀RC梁抗震性能试验与数值模拟方法

哈尔滨工业大学学报 2025年第2期57卷 143-152页

作者：胡卫兵罗雨欣白澄宇郑山锁西安建筑科技大学土木工程学院西安710055 结构工程与抗震教育部重点实验室(西安建筑科技大学) 西安710055

为研究锈蚀钢筋混凝土(RC)梁抗震性能,对8根RC梁进行人工气候加速腐蚀试验和拟静力加载试验,分析了锈蚀程度和配箍率对RC梁破坏过程、承载能力、变形能力及耗能能力等的影响。在OpenSees中分别采用SFI-MVLEM单元和零长度截面单元模拟梁... 详细信息

为研究锈蚀钢筋混凝土(RC)梁抗震性能,对8根RC梁进行人工气候加速腐蚀试验和拟静力加载试验,分析了锈蚀程度和配箍率对RC梁破坏过程、承载能力、变形能力及耗能能力等的影响。在OpenSees中分别采用SFI-MVLEM单元和零长度截面单元模拟梁的弯剪变形和黏结滑移变形,并以承载力和耗能能力最优为原则对模型相关参数进行标定。结果表明:纵筋锈蚀率从0增加到6.8%,试件剪切破坏特征愈加严重,承载力、延性及塑性转动能力分别降低6.7%、5.1%、11.5%;随着配箍率的增加,试件的变形能力、延性和承载力逐渐提高;单位纵筋锈蚀率增量下,梁试件DL-4的峰值荷载、延性系数和塑性转角比相同配箍率试件DL-3分别降低1.48%、1.79%和3.04%;试件DL-8的峰值荷载、延性系数和塑性转角比相同配箍率试件DL-7分别降低1.77%、3.20%和6.97%,表明锈蚀率和配箍率参数存在耦合效应。模拟与试验的承载力误差均值为8.95%,累积耗能能力误差均值为9.82%,表明所提出的数值模型具有较好的准确性,可用于锈蚀RC梁抗震性能评估。

关键词：锈蚀钢筋混凝土梁销钉刚度系数数值模型抗震性能

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冷弯型钢剪切耗能框架-K形支撑结构抗震性能研究

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工程力学 2025年第2期42卷 173-189页

作者：向弋李洪龙石宇柯珂重庆交通大学山区桥梁及隧道工程国家重点实验室重庆400074 重庆交通大学土木工程学院重庆400074 重庆大学土木工程学院重庆400045 山地城镇建设与新技术教育部重点实验室(重庆大学) 重庆400045

为提升冷弯型钢结构抗震性能,推动多层冷弯型钢结构的发展,该文提出了冷弯型钢剪切耗能框架-K形支撑结构体系。共设计2个足尺单层单跨框架试件进行拟静力试验研究,通过变化耗能板宽厚比,得到试件的抗震性能指标并进行评估。同时,为了考... 详细信息

为提升冷弯型钢结构抗震性能,推动多层冷弯型钢结构的发展,该文提出了冷弯型钢剪切耗能框架-K形支撑结构体系。共设计2个足尺单层单跨框架试件进行拟静力试验研究,通过变化耗能板宽厚比,得到试件的抗震性能指标并进行评估。同时,为了考察蒙皮效应的影响,在ABAQUS中对上述2个试件双面覆12 mm厚石膏板并对其滞回性能进行研究。此外,还建立多层冷弯型钢剪切耗能框架-K形支撑结构体系模型并对其进行弹塑性动力时程分析。试验及有限元分析结果表明:该结构滞回曲线饱满,在层间位移角达到2%以前,损伤主要集中在耗能板上,并依靠耗能板的滞回塑性变形耗能。双面覆石膏板之后,结构的极限承载力及抗侧刚度有所提高,但是不会影响结构的破坏模式。与冷弯型钢-钢板剪力墙结构相比,该文提出的新型结构在地震作用下各层层间位移角均明显减小,在8度罕遇地震作用下,结构横、纵向层间位移角减小幅度分别为43.29%和46.25%。

关键词：冷弯型钢结构耗能区段支撑拟静力试验抗震性能

考虑受扭影响的焊接栓钉型钢混凝土组合柱抗震性能研究

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振动与冲击 2025年第5期44卷 218-229页

作者：陈宇良张绍松王双翼叶培欢吉云鹏广西科技大学土木建筑工程学院广西柳州545006 广西科技大学广西装配结构安全防控工程研究中心广西柳州545006 广西高校防灾减灾与预应力技术重点实验室广西柳州545006

为探究焊接栓钉型钢混凝土(stud steel reinforced concrete,SSRC)柱在压弯剪扭复合受力作用下的滞回性能及抗扭承载力计算方法,以型钢配钢率、纵筋配筋率、体积配箍率、栓钉间距和栓钉位置为变化参数,设计并完成了12根SSRC柱和1根对比... 详细信息

为探究焊接栓钉型钢混凝土(stud steel reinforced concrete,SSRC)柱在压弯剪扭复合受力作用下的滞回性能及抗扭承载力计算方法,以型钢配钢率、纵筋配筋率、体积配箍率、栓钉间距和栓钉位置为变化参数,设计并完成了12根SSRC柱和1根对比柱的拟静力加载试验。观察了试件的破坏形态,获取了各试件的滞回曲线、骨架曲线、承载力、能量耗散、变形性能等抗震性能指标,分析了不同变化参数对上述指标的影响规律,提出了该类构件的抗扭承载力计算公式。结果表明:各变化参数对试件的破坏形态影响较小,所有试件呈现为明显的弯扭型破坏;试件的扭矩-扭转角滞回曲线存在明显的捏缩现象,表现为反“S”形,但弯矩-位移滞回曲线较为饱满,表现为梭形;型钢配钢率和体积配箍率对SSRC柱的抗扭及抗弯承载力影响较小;纵筋配筋率和栓钉间距对SSRC柱的抗扭承载力影响较大,最大提高幅度分别为12.29%、18.92%,但对SSRC柱的抗弯承载力影响较小;焊接栓钉能够显著增强型钢混凝土柱的延性及能量耗散能力;综合承载力、能量耗散、延性等抗震指标,建议栓钉采用X型焊接;最后,提出了SSRC柱抗扭承载力实用计算公式,计算结果与试验结果吻合良好。

关键词：型钢混凝土(SSRC)柱压-弯-剪-扭焊接栓钉抗震性能抗扭承载力

考虑断裂损伤的足尺透榫节点抗震性能试验及恢复力模型研究

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土木工程学报 2025年第1期58卷 22-34页

作者：白福玉董飞隋䶮薛建阳胡成明吴晨伟西安建筑科技大学理学院陕西西安710055 西安建筑科技大学土木工程学院陕西西安710055 西安建筑科技大学结构工程与抗震教育部重点实验室陕西西安710055

为研究断裂损伤对古建筑木结构透榫节点抗震性能及恢复力模型的影响,对3个足尺铁杉透榫节点模型进行拟静力试验,通过声发射测试确定节点临界荷载和临界能量释放率,分析节点断裂损伤模式、滞回性能,提出考虑断裂损伤效应的节点恢复力模... 详细信息

为研究断裂损伤对古建筑木结构透榫节点抗震性能及恢复力模型的影响,对3个足尺铁杉透榫节点模型进行拟静力试验,通过声发射测试确定节点临界荷载和临界能量释放率,分析节点断裂损伤模式、滞回性能,提出考虑断裂损伤效应的节点恢复力模型。结果表明:往复荷载下透榫节点破坏为变截面与榫颈局部断裂,变截面局部为RL、LT及RT型断裂,榫颈局部为LT与RT型断裂。负向加载松动程度对节点能量释放率影响较大,负向最大能量释放率相差217.48kN/mm。拔榫量随松动程度增加而降低,正向加载拔榫量最多降低33.72%,负向加载拔榫量最多降低35.53%。变截面裂纹贯通前,随着节点松动增加,正负向加载初始滑移增大,弹性刚度减小,屈服刚度变化不大;榫颈截面开裂后,随着节点松动增加,正向加载刚度减小,负向加载刚度变化不大。

关键词：古建筑木结构足尺透榫节点声发射断裂损伤抗震性能恢复力模型

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单侧锈蚀钢筋混凝土柱抗震性能试验研究

振动与冲击 2025年第5期44卷 197-206,277页

作者：刘小娟黄哲烜刘阳郭子雄蒋欢军陈玉洁华侨大学土木工程学院福建厦门361021 福建省结构工程与防灾重点实验室福建厦门361021 同济大学土木工程防灾减灾全国重点实验室上海200092

受外界环境的影响,同一个钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)柱中不同部位钢筋锈蚀率往往不一致,在弯曲受拉侧和受压侧的纵向钢筋锈蚀对RC柱压弯性能的影响机理也不同。为研究纵向钢筋锈蚀对RC柱抗震性能的影响规律,进行了一个未锈蚀R... 详细信息

受外界环境的影响,同一个钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)柱中不同部位钢筋锈蚀率往往不一致,在弯曲受拉侧和受压侧的纵向钢筋锈蚀对RC柱压弯性能的影响机理也不同。为研究纵向钢筋锈蚀对RC柱抗震性能的影响规律,进行了一个未锈蚀RC柱和五个锈蚀RC柱的拟静力加载试验,分析了钢筋锈蚀率、锈蚀位置和轴压比等参数对RC柱抗震性能的影响。研究结果表明,单侧锈蚀RC柱的损伤分布和力学性能存在一定的不对称性。当轴压比为0.1时,锈蚀侧纵筋受拉断裂是导致RC柱力学性能退化的主要原因。当轴压比较大时,锈蚀侧混凝土的受压损伤和锈蚀纵筋受压屈曲是引起RC柱力学性能退化的主要原因。与未锈蚀RC柱相比,纵筋锈蚀率不超过15.00%的单侧纵筋锈蚀RC柱正向承载力降幅不超过10.00%,反向承载力降幅不超过5.00%,在极限状态时的累积耗能降幅约6.48%~15.21%。与承载力和耗能能力相比,钢筋锈蚀对RC柱变形能力的影响最显著。随着钢筋锈蚀率的增大,RC柱的弯曲变形占比减小,剪切变形和滑移变形占比增大。当受拉侧钢筋因锈蚀而提前断裂时,RC柱正向极限变形降低约30.00%~37.00%,反向极限变形降低约10.00%~17.00%。进行锈蚀RC柱抗震性能评估时,需合理考虑受拉和受压纵筋锈蚀的不均匀性。

关键词：锈蚀钢筋混凝土(RC)柱抗震性能单侧钢筋锈蚀锈蚀率轴压比

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外剪内框结构体系力学计算与抗震性能

东南大学学报(自然科学版) 2025年第1期55卷 1-8页

作者：张文津肖绪文肖建庄李水生丁陶吕凤悟周泉同济大学土木工程学院上海200092 中国建筑第八工程局有限公司上海200120 中国建筑第五工程局有限公司长沙410004

为灵活设计商场、库房等大开间建筑的内部空间,提出了一种外剪内框结构体系,即在普通框架结构四周布置剪力墙,将其作为主要抗侧力构件,内部框架结构主要承担竖向荷载。推导了外剪内框结构体系的内力分析方法,提出了框架与剪力墙相对刚... 详细信息

为灵活设计商场、库房等大开间建筑的内部空间,提出了一种外剪内框结构体系,即在普通框架结构四周布置剪力墙,将其作为主要抗侧力构件,内部框架结构主要承担竖向荷载。推导了外剪内框结构体系的内力分析方法,提出了框架与剪力墙相对刚度控制参数的计算公式与设计方法。基于某4层框架结构,设计了对应的外剪内框结构,评估了外剪内框结构体系的抗震性能与抗倒塌能力。结果表明,外剪内框结构体系内部框架柱截面面积相对较小,可以实现更大的建筑空间,框架-剪力墙相对刚度的设计方法可用于实际设计。材料用量相同时,外剪内框结构较框架结构抗震性能更好,其抗侧刚度提升30.3%,极限承载力提高7.3%,罕遇地震下基底剪力减小13.8%,顶点位移减小66.3%,最大层间位移角减小74.3%。

关键词：外剪内框结构体系剪力分担比弹性计算方法刚度设计抗震性能