钢骨-方钢管高强混凝土组合柱小偏心受压力学性能

为研究钢骨-方钢管高强混凝土组合柱小偏心受压力学性能,采用有限元软件ABAQUS对钢骨-方钢管高强混凝土组合柱小偏心受压试件进行非线性有限元分析,研究了长细比、偏心率、配骨指标和加载方向这些参数对组合柱小偏心受压力学性能的影响。通过回归分析提出小偏心受压承载力简化计算公式,并将简化公式计算结果与试验结果及有限元（FEM）计算结果进行对比。结果表明:长细比、偏心率对组合柱小偏心受压承载力影响较显著;配骨指标的增大能提高组合柱的延性;加载方向对承载力影响很小;简化公式计算结果与试验结果及有限元计算结果吻合良好。     

轴心受压钢骨-方钢管高强混凝土组合短柱承载力

为研究钢骨-方钢管高强混凝土组合短柱轴心受压力学性能,基于合理选取钢材和混凝土本构关系以及正确定义单元类型、模型接触、加载边界条件和加载方式,采用大型通用有限元软件ABAQUS建立钢骨-方钢管高强混凝土组合短柱轴心受压有限元模型,通过后处理得到组合短柱的荷载纵向应变关系曲线,并与试验的荷载纵向应变曲线进行对比分析。分析了典型试件受力全过程以及最终破坏形态,同时比对了不同类别组合短柱轴心受压承载力简化计算公式,最后给出最优简化计算公式。     

圆端形椭圆钢管混凝土受扭性能数值分析及抗扭承载力计算

为探究圆端形椭圆钢管混凝土构件的受扭性能和抗扭承载力计算方法,采用ABAQUS建立了圆端形椭圆钢管混凝土构件在纯扭作用下的有限元分析模型。为解决核心混凝土本构关系问题,提出了一种关于圆端形椭圆钢管核心混凝土本构关系的新等效方法,利用已有试验结果验证了等效方法的可行性和数值分析模型的准确性。开展了纯扭作用下圆端形椭圆钢管混凝土构件性能的参数分析,研究参数包括钢材强度、混凝土强度、含钢率、长短轴比和截面尺寸等。揭示了圆端形椭圆钢管混凝土构件在纯扭作用下的受力机理,提出了圆端形椭圆钢管混凝土构件的抗扭承载力简化计算公式。结果表明:构件抗扭承载力随钢材强度、截面尺寸、含钢率增大而增大,随长短轴比增大而减小;研究成果将为圆端形椭圆钢管混凝土构件的设计提供参考。     

型钢混凝土异形柱框架角节点抗扭承载力有限元分析

型钢混凝土异形柱结构是指在钢筋混凝土异形柱截面中配置型钢的结构。它结合了钢筋混凝土异形柱结构和型钢混凝土结构的优点,具有广阔的应用前景。本文利用ABAQUS软件对型钢混凝土异形柱框架角节点在纯扭荷载作用下的情况进行了有限元模拟分析。分析结果表明,型钢对于节点的抗扭承载力的提高作用明显。根据叠加方法并通过引入考虑组合作用的节点抗扭承载力影响系数对型钢混凝土异形柱框架角节点建立了抗扭承载力计算公式。     

钢骨-圆钢管高强混凝土组合柱抗弯力学性能研究

为研究钢骨-钢管高强混凝土新型组合柱的抗弯力学性能,采用ABAQUS软件对钢骨-圆钢管高强混凝土组合柱纯弯力学性能进行有限元分析,得到了典型组合柱纯弯试件的荷载-挠度关系曲线,不同受力阶段的应力分布规律以及破坏模态,同时考虑不同参数对组合柱抗弯力学性能的影响,探讨了钢骨-圆钢管高强混凝土组合柱抗弯承载力实用计算方法,提出简化计算式,并将简化式计算结果与有限元及试验结果进行对比。最后用MATLAB编写了组合柱纯弯纤维模型法计算源程序,并将程序计算的弯矩-跨中挠度曲线与试验结果及有限元结果进行比较。结果表明:简化式计算结果与试验及有限元计算结果吻合良好,数值模型能较好地反映组合柱纯弯受力的弯矩-挠度曲线。     

钢骨-圆钢管高强混凝土组合短柱轴心受压力学性能分析

为研究钢骨-圆钢管高强混凝土组合短柱轴心受压力学性能,对钢骨-圆钢管高强混凝土组合短柱展开非线性有限元分析。研究了不同受力阶段荷载-位移曲线的特征,不同受力阶段应力分布规律以及破坏形态,讨论了组合短柱轴心受压受力过程中荷载分配特性曲线以及荷载-横向变形系数曲线,分析了不同参数对轴心受压组合短柱力学性能的影响。提出了组合短柱轴心受压承载力计算式,并且编写了组合短柱轴心受压纤维模型法程序。结果表明:钢材强度和径厚比对组合柱轴心受压力学性能影响较大。简化公式计算结果和基于纤维模型的数值算法计算结果与试验结果和有限元计算结果吻合良好。     

型钢-钢管混凝土短柱轴压承载力可靠度分析

为检验型钢-钢管混凝土短柱轴压承载力计算公式的可靠性,根据GB 50068-2001《建筑结构可靠度设计统一标准》,采用Monte-Carlo模拟法对组合柱轴压承载力计算公式进行可靠度分析,研究了可变荷载类型、荷载效应比、混凝土强度等级、套箍系数及配骨指标对组合柱轴压承载力可靠度指标的影响。分析结果表明：在所研究的参数范围内,型钢-钢管混凝土短柱轴压承载力可靠度指标随可变荷载组合类型的变化而变化,随混凝土强度等级的提高和钢管壁厚的减小而增大,配骨指标对组合柱轴压承载力可靠度指标的影响不明显,随荷载效应比的增大可靠度指标呈先增加后降低的趋势;除个别公式外,各计算公式基本满足统一标准对延性构件可靠度指标的要求。     

L形带肋钢管再生混凝土轴压短柱力学性能有限元分析

为研究L形带肋钢管再生混凝土短柱的轴压力学性能,在验证模型有效性的基础上,使用有限元软件对带肋钢管再生混凝土短柱与无肋钢管再生混凝土短柱轴压下的受力过程、破坏模式进行对比分析。研究了再生混凝土取代率、柱长径比、钢材强度、钢板厚度等参数对L形带肋钢管再生混凝土力学性能的影响。结果表明:再生混凝土取代率和柱长径比对短柱影响显著,随着取代率、长径比的增加,构件的承载力降低,变形能力增大;随着钢材强度提高,短柱的承载力增大;钢板厚度的增加,有利于承载力及变形能力的提高。     

钢筋混凝土纯扭构件的非线性有限元分析

为研究钢筋混凝土构件在扭矩作用下的受力性能,利用有限元软件ABAQUS建立了3个钢筋混凝土纯扭构件的有限元模型,分别以截面尺寸和配箍率为研究参数,对其受力全过程进行非线性数值模拟。有限元计算结果表明:截面尺寸和配箍率是影响钢筋混凝土构件抗扭承载力的重要因素,增大截面尺寸可提高构件的开裂扭矩和极限扭矩,增加配箍率可延缓裂缝的发展,提高构件的极限扭矩;模拟得到的开裂扭矩、极限扭矩与GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》的计算公式得出的计算值吻合较好。     

钢管混凝土偏压扭短柱承载力简化计算方法研究

在现有研究成果的基础上,推导了钢管混凝土偏压扭短柱极限承载力的计算公式,并对偏心率、扭矩比、截面含钢率、钢材屈服强度和混凝土强度等参数的影响规律进行分析,提出钢管混凝土偏压扭短柱极限承载力的简化计算公式,其结果准确性高且偏于安全,可为相关工程提供参考。     

钢-混凝土组合梁的受扭试验与分析

为了研究钢-混凝土组合梁的抗扭性能,完成了4根不同配箍率的组合梁纯扭试验,借助结构分析软件,采用三维8结点实体单元的有限元模型,对组合梁纯扭试件在弹性阶段的变形、截面应力分布情况进行了分析。试验和分析结果表明:受扭承载力主要由混凝土翼板提供,翼板的截面尺寸是影响极限承载力的主要因素,其中翼板厚度对组合梁受扭承载力的影响更为显著;而配箍率对组合梁受扭承载力的影响并不大。其它条件相同时,当配箍率为0.54%左右时,组合梁受扭承载力将达到最大。提出了组合梁弹性抗扭刚度计算公式和开裂扭矩计算公式;本文采用变角空间桁架模型,并结合已有的试验成果,提出了可供设计参考的极限承载力计算公式。公式计算结果与试验值吻合良好。     

中空夹层方钢管再生混凝土柱火灾后剩余承载力

为研究中空夹层方钢管再生混凝土柱火灾后剩余力学性能,运用有限元分析软件ABAQUS建立了ISO 834标准火灾作用后中空夹层方钢管再生混凝土柱的有限元模型,分析了截面温度场和应力场的变化规律。在此基础上分析了混凝土强度、钢材强度、计算长度、受火时间、空心率、混凝土取代率、偏心率等参数对构件火灾后剩余力学性能的影响;结合大量计算结果给出了中空夹层方钢管再生混凝土柱火灾后剩余承载力简化计算公式。结果表明:构件的火灾后剩余承载力随钢材强度和混凝土强度的增加而增加;构件火灾后剩余承载力随计算长度和受火时间的增加,总体呈降低趋势,当受火时间超过60 min时,构件火灾后剩余承载力急剧降低;空心率和混凝土取代率对构件火灾后剩余承载力影响较小,构件火灾后剩余承载力随空心率的增加而降低,随混凝土取代率的增加先增加后降低;构件火灾后剩余承载力随偏心率的增加而降低;所提公式计算精度良好,可为中空夹层方钢管再生混凝土柱抗火设计提供参考。     

配螺旋箍筋方钢管混凝土柱力学性能研究

为了研究配螺旋箍筋方钢管混凝土柱的力学性能,在试验基础上应用ABAQUS软件建立了方钢管混凝土柱的有限元模型,对比分析了配螺旋箍筋方钢管混凝土柱与普通方钢管混凝土柱的力学性能,得到螺旋箍筋对混凝土具有约束加强作用的影响规律。在此基础上,进一步对配螺旋箍筋方钢管混凝土柱进行参数化分析,研究了混凝土强度等级、螺旋箍筋间距、螺旋箍筋直径、螺旋箍筋强度等级对配螺旋箍筋方钢管混凝土柱轴压承载力的影响。结果表明:提高混凝土强度等级、减小螺旋箍筋间距和增大直径均能有效提高配螺旋箍筋方钢管混凝土柱的轴压承载力,而改变螺旋箍筋强度等级对提高配螺旋箍筋方钢管混凝土柱的轴压承载力效果不明显;配螺旋箍筋方钢管混凝土柱的轴压承载力与其用钢量近似成正比关系。在相关规范的基础上,推导了适用于配螺旋箍筋方钢管混凝土柱的轴压承载力计算公式,并验证了其合理性。     

外方内圆复合钢管混凝土抗弯性能及承载力实用计算

对外方内圆复合钢管混凝土的纯弯力学性能进行了有限元模拟,计算结果得到试验结果的验证。在此基础上,进行了荷载-变形全过程受力分析和影响因素分析,基于钢管混凝土简单叠加方法,引入组合提高系数,提出了外方内圆复合钢管混凝土抗弯承载力实用计算公式。研究结果表明,外方内圆复合钢管混凝土抗弯承载力比简单叠加结果大,其组合提高系数的主要影响因数是外管屈服强度、夹层混凝土抗压强度和内外管尺寸比,且该系数随着外管屈服强度的增加、内外管尺寸比的增加而增加,随着夹层混凝土抗压强度的降低而增加;抗弯承载力简化计算结果与实测结果和有限元结果吻合良好,且总体稍偏于安全。     

内置工字形CFRP型材的方钢管混凝土轴压长柱受力性能研究

对7个内置工字形CFRP型材的方钢管混凝土长柱进行了轴压性能试验研究,得到了荷载-跨中挠度曲线和荷载-应变曲线,并分析了其受力过程及破坏特征。试验结果表明:内置工字形CFRP型材的方钢管混凝土轴压长柱的破坏模式为弯曲失稳破坏。随着长细比的增大,试件的承载力降低。试件的荷载-挠度曲线可分为弹性段、弹塑性段以及下降段。采用ABAQUS有限元分析软件对内置工字形CFRP型材的方钢管混凝土轴压长柱受力性能进行有限元模拟,模拟结果与试验结果吻合良好。在此基础上,分析了长细比、混凝土强度、钢材强度、含钢率和有无CFRP对组合柱受力性能的影响。分析结果表明,长细比对柱的受力性能影响较大,随着长细比的增加柱的承载力明显下降;提高混凝土强度可以提高柱的承载力,但延性有所降低;提高钢材强度和增大含钢率均可以提高柱的承载力;设置工字形CFRP型材可以提高柱的承载力和变形能力。     

Experimental research on concrete-filled square steel tubular slender columns with inner I-shaped CFRP under axial compression

对7个内置工字形CFRP型材的方钢管混凝土长柱进行了轴压性能试验研究,得到了荷载-跨中挠度曲线和荷载-应变曲线,并分析了其受力过程及破坏特征。试验结果表明：内置工字形CFRP型材的方钢管混凝土轴压长柱的破坏模式为弯曲失稳破坏。随着长细比的增大,试件的承载力降低。试件的荷载-挠度曲线可分为弹性段、弹塑性段以及下降段。采用ABAQUS有限元分析软件对内置工字形CFRP型材的方钢管混凝土轴压长柱受力性能进行有限元模拟,模拟结果与试验结果吻合良好。在此基础上,分析了长细比、混凝土强度、钢材强度、含钢率和有无CFRP对组合柱受力性能的影响。分析结果表明,长细比对柱的受力性能影响较大,随着长细比的增加柱的承载力明显下降;提高混凝土强度可以提高柱的承载力,但延性有所降低;提高钢材强度和增大含钢率均可以提高柱的承载力;设置工字形CFRP型材可以提高柱的承载力和变形能力。     

带加劲肋多腔双层钢板-混凝土组合剪力墙有限元分析

基于带加劲肋多腔双层钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能试验的试验结果,采用有限元软件ABAQUS建立非线性有限元模型。对加载全过程中组合剪力墙的力学性能进行分析,有限元模拟结果与试验结果吻合较好。在此基础上,分析了影响组合剪力墙力学性能的主要因素,包括混凝土强度、钢材屈服强度、钢板厚度和拉条的布置形式。结果表明:提高混凝土强度能提高组合剪力墙的承载力,但当混凝土强度高于C60时,承载力提高缓慢;提高钢材屈服强度能较明显地提高组合剪力墙的承载力;增大钢板厚度,组合剪力墙的承载力呈线性趋势增长,且初始刚度和变形能力也提高;拉条间距减小,组合剪力墙的承载力有所提高。     

型钢再生混凝土柱-钢梁组合框架节点受力性能非线性分析

在型钢再生混凝土柱-钢梁组合框架节点拟静力试验基础上,采用ABAQUS有限元软件建立了组合框架节点的数值计算模型,对该组合框架节点在水平荷载作用下的受力非线性行为进行了有限元分析,获取了组合框架节点的破坏过程、破坏形态、应力云图、荷载-位移曲线及荷载特征值,并对节点的承载力计算值与试验值进行了比较,验证了有限元计算模型的合理性,进而分析了有限元拓展参数对组合框架节点受力性能的影响规律。结果表明:有限元计算结果与试验结果吻合较好,该有限元模型能较好地模拟该组合框架节点在水平荷载作用下的受力性能;另外,提高再生混凝土强度或者箍筋强度对组合框架节点的抗剪承载力是有利的,但节点的延性变形能力有所降低;组合框架节点的抗剪承载力随着型钢强度的提高而显著增加,但节点的变形能力变化不大;增加体积配箍率或型钢配钢率可以明显提高组合框架节点的抗剪承载力和变形能力。     

钢管混凝土组合柱轴压承载力研究

旨在研究钢管混凝土组合柱轴心受压时的基本性能。共进行了8个钢管混凝土组合柱的轴压试验。试验结果表明,组合柱具有较高的承载力和较好的延性。分析了钢管含钢率、套箍指标、箍筋体积配箍率等因素对组合柱强度和延性的影响。提出了钢管混凝土组合柱的简化计算公式。     

基于MARC软件的钢骨混凝土T形截面柱抗剪承载力研究

通过对T形钢骨混凝土柱的抗剪承载力试验数据的Marc软件模拟,验证了软件模拟的可靠性。利用Marc软件,通过对改变配骨形式的钢骨混凝土T形截面柱在不同轴压力系数、剪跨比、配骨率下的数值模拟试验,得出了影响钢骨高强混凝土T形柱抗剪承载力因素的变化规律,提出了钢骨混凝土T形截面柱抗剪承载力计算公式。