通过给暗柱配置预应力钢绞线,墙身配置普通钢筋的复合配筋方式设计了3面复合配筋预应力钢绞线剪力墙,并设计了1面普通钢筋混凝土剪力墙进行对比。基于Diana有限元分析软件对两种墙体进行了拟静力分析,对比研究了暗柱不同配筋形式及轴压比对剪力墙滞回性能、承载性能、变形性能、刚度退化、耗能能力及裂缝开展的影响。结果表明:与普通钢筋混凝土剪力墙相比,复合配筋预应力钢绞线剪力墙可以有效地提高构件的承载性能,并抑制裂缝的开展;随着轴压比的增大,构件承载力有所提升,但延性显著下降。

采用预应力钢绞线和普通钢筋复合配筋形式,提出了一种全装配式预应力钢绞线混凝土复合配筋柱(PSRC柱),并采用DIANA有限元分析软件进行了拟静力试验数值模拟,通过1组普通钢筋混凝土柱模型和3组预应力钢绞线混凝土复合配筋柱模型的对比,分析了在不同轴压比下各构件的滞回曲线、骨架曲线、水平承载力、刚度退化、延性和耗能能力。结果表明:配置了预应力钢绞线的PSRC柱有着较好的水平承载力和延性,构件的残余位移较小,整体抗震性能良好;随着轴压比增大,构件的延性降低,耗能能力减弱。

通过选取典型的足尺试验模型,从其骨架曲线、荷载及位移等方面进行了ABAQUS验证,从而得出有限元计算的可靠性。基于此,进行了高轴压比(0.5、0.7、0.9)下十字型ECC框架节点在循环荷载下的抗震性能分析。结果表明:设计轴压比为0.9时框架节点易出现严重的节点核心区剪切破坏,耗能相比于0.5轴压比下降了约11.2%,出现严重的塑性变形;0.5轴压比下位移延性系数μ达到了5.37,所有试件μ均值达到了3.0以上,破坏模型均为延性破坏。

基于4个比例为1:2的H型钢混凝土柱在单调荷载下的复合受扭试验,运用ABAQUS建立相应的有限元分析模型。通过对比开裂扭矩、极限扭矩和扭矩-扭率曲线,验证了有限元分析在型钢混凝土复合受扭性能研究方面的有效性,分析了轴压比、扭弯比和混凝土强度对型钢混凝土柱复合受扭性能的影响。研究结果表明,提高轴压比可提高型钢混凝土柱的极限扭矩,但对其后期延性不利;扭弯比的减小使弯曲损伤加大,对于构件极限抗扭不利;提高混凝土强度可提高构件的极限扭矩,但后期延性变差。

为比较区域约束与传统约束的差异,对6根混凝土柱(传统约束混凝土柱和区域约束混凝土柱各3根)进行了不同轴压比下的周期往复荷载试验。区域约束混凝土采用区域约束与整体约束相结合的约束方式,箍筋与纵筋共同作用,约束效力更高。试验结果表明,即使在高轴压比下,区域约束混凝土也有较好的承载能力和变形能力,极限状态为延性破坏。区域约束混凝土的应用可有效提高建筑结构抗震性能,具有推广应用价值。

通过对11根全高炉矿渣钢筋混凝土柱的低周反复荷载试验,根据各柱的滞回曲线、骨架曲线等指标,对影响全矿渣柱延性的因素进行了分析;以各柱骨架曲线为基础,得出各柱的位移延性系数,对全高炉渣柱的延性性能进行了分析。

数值模拟了钢板加固火后混凝土框架节点的抗震性能,分析了轴压比对加固节点包括滞回曲线、承载能力、耗能、应力分布的影响。结果表明相比于火后未加固节点,钢板加固后的节点在不同轴压比下弹性阶段承载力几乎不变,但极限承载力、耗能能力、延性均有不同程度的变化;当轴压比为0.5时,极限承载力、耗能能力相比未加固分别提高了8.2%、3.2%,表现出理想的抗震效果;随着轴压比的增大,节点应力分布从低轴压比下的梁端处的高应力区转变为高轴压比下的柱子的高应力分布,结构的破坏形式发生改变。

采用C30混凝土按碳纤维体积掺量2‰进行配合比设计,制作了3个试验试件柱,对其进行水平低周往复加载,分析其在轴压比0.4、0.5、0.6下试件的滞回曲线、骨架曲线及位移延性系数;同时采用ABAQUS软件对碳纤维混凝土柱的滞回性能进行有限元分析,得到碳纤维柱的滞回曲线和应力云图。结果表明,轴压比的变化对试件滞回曲线的饱满程度影响不大,不同轴压比下试件的滞回曲线均比较饱满,没有出现捏拢现象,到达极限承载力后,曲线下降平缓;随着轴压比的增大,试件的极限承载力降低,所对应的极限位移和延性系数均减小。采用ABAQUS软件模拟得到的曲线与试验所得曲线吻合较好。