十字形方钢管混凝土组合异形柱压弯性能和可靠度分析

运用ANSYS有限元软件,对单向压弯状态下十字形截面方钢管混凝土组合异形柱进行仿真计算,并在此基础上采用蒙特卡罗法分析结构的可靠度。结果表明,十字形方钢管混凝土组合异形柱具有承载力高、塑性和韧性好的特点;钢管与混凝土能良好地协同工作,提高了混凝土的承载能力。与此同时,ANSYS分析得出柱子高度、截面尺寸等参数对结构最大侧向位移和应力强度的灵敏度影响较大,同时得出结构的可靠度概率。     

组合式十字形钢管混凝土柱轴压力学性能试验研究

基于钢筋混凝土异形柱的设计思路,提出了一种组合式十字形钢管混凝土柱。利用方钢管和槽钢焊接形成有多腔室的钢管混凝土柱。以试件长度和截面形式为主要参数,共设计制作5个试件。通过对其进行轴心受压试验研究,考察了试件的破坏形态和荷载-应变关系曲线,并分析了各参数对此新型截面形式钢管混凝土柱轴压承载力和延性的影响。组合式十字形钢管混凝土试件最终破坏形态为沿试件长度方向分布多个较小鼓曲。试验结果表明,钢管对混凝土约束良好,该组合形式有效提高了十字形异形柱的承载力并改善了其延性;相同截面形式的组合式十字形钢管混凝土极限承载力随着柱高的增加,略有下降;相同柱高、不同截面形式的钢管混凝土柱,随着柱肢长度的增加,其极限承载力显著增加;在现行规范的基础上,提出了组合式十字形钢管混凝土柱轴压承载力计算公式,根据该公式计算所得理论值与试验值吻合较好。     

钢管混凝土异形柱抗侧刚度的计算

钢结构住宅设计中,为避免室内露柱露梁,可采用钢管混凝土异形柱框架,但钢管混凝土异形柱如何参与计算成为制约结构计算的难点。分析了等面积代换和等弯曲刚度代换成矩形截面钢管混凝土柱存在的缺陷,利用平截面假定和叠加原理,通过异形柱在纯弯曲状态下的变形分析,推导了钢管混凝土异形柱的抗侧刚度,并与有限元计算结果进行了对比。结果表明,对于存在对称轴的等肢厚T形和十字形截面,将其按等弯曲刚度等代成矩形截面计算其抗侧刚度是可行的,而对于L形截面和非对称T形、十字形截面,则需要考虑扭转影响。     

十字形截面方钢管混凝土组合异形柱压弯性能研究及优化

对十字形截面方钢管混凝土组合异形柱在单向压弯状态下进行试验研究和有限元分析,并在此基础上对构件连接板进行优化。结果表明,十字形截面方钢管混凝土组合异形柱整体压弯性能良好、承载力高以及截面延性较大;有限元软件ANSYS分析得出结果与试验结果吻合良好,验证了ANSYS建模计算的准确性;根据试验和有限元对比分析结果,对连接钢板进行拓扑优化,探究其在结构中的合理形式。     

内置钢管高强混凝土芯柱的十字形异形柱耐火性能试验研究

为提高钢筋混凝土十字形异形柱受力性能,在钢筋混凝土十字形异形柱中设置钢管高强混凝土芯柱,形成内置钢管高强混凝土芯柱的十字形组合异形柱结构。通过对2个足尺十字形组合异形柱试件在ISO 834标准升温过程下的明火耐火试验和1个组合异形柱试件在常温下的轴压性能试验,分析内置芯柱、箍筋间距对组合异形柱在高温下的破坏形态、轴向变形和耐火极限的影响规律。试验研究结果表明:处于试件内部的内置钢管高强混凝土芯柱对十字形异形柱的耐火极限有很大提高,而箍筋间距对组合异形柱的耐火极限影响不大。     

基于神经网络的十字形截面方钢管混凝土组合异形柱轴压承载力研究

采用有限元法对方钢管混凝土组合异形柱轴压性能进行模拟分析,通过有限元模型的破坏形式和轴压承载力与试验结果对比,验证了有限元程序的可行性。基于有限元分析结果,训练神经网络,通过承载力的对比,二者误差较小,验证了神经网络的可行性和精确性。利用神经网络对十字形截面方钢管混凝土组合异形柱轴压承载力影响因素进行参数化分析,结果表明承载力随着钢材强度、混凝土强度、钢管高度、钢管尺寸和钢管厚度的增大而增大。     

T形截面方钢管混凝土组合异形柱压弯承载力的神经网络方法研究

对T形截面方钢管混凝土组合异形柱压弯性能进行了有限元分析和试验研究,通过对所得结果进行对比分析,验证了有限元程序的可行性。此外,通过神经网络学习及承载力结果对比,验证了神经网络的可行性和精确性。并采用神经网络对T形截面方钢管混凝土组合异形柱压弯承载力影响因素进行了参数化分析。结果表明,承载力随着钢材强度、混凝土强度、钢管尺寸的增大而增大。     

L形截面方钢管组合异形柱的长细比计算

方钢管组合异形柱是一种新型的异形柱形式。针对L形截面的方钢管组合异形柱,对其长细比计算公式进行了推导,并采用通用有限元程序ANSYS验证了长细比计算公式的正确性。     

钢管混凝土十字形截面柱耐火性能试验研究

结合钢管混凝土结构和异形柱结构的特点,提出一种由钢管混凝土芯柱和翼柱构成的钢管混凝土十字形截面柱。为研究该钢管混凝土十字形截面柱结构的耐火性能,完成了5个钢管混凝土十字形截面柱足尺试件在ISO 834标准升温曲线下的明火受火试验,研究了轴压比和防火涂层厚度对该钢管混凝土十字形截面柱在高温作用下的破坏形态、轴向变形和耐火极限等性能的影响规律。结果表明,试件轴压比越大,耐火极限越短;防火涂层厚度越厚,耐火极限提高越明显。通过与现行防火规范计算结果的对比发现,该钢管混凝土十字形截面柱具有良好的耐火性能,在防火涂层厚度为10 mm时,试件耐火极限可以达到190 min。在相同耐火极限下,该钢管混凝土十字形截面柱所需防火涂层厚度约为规范建议的纯钢管柱防火涂层厚度的22%。     

H型钢连接L形方钢管混凝土组合异形柱偏压性能研究

为提升方钢管混凝土组合异形柱加工制作的便捷性与精度、减小焊接对板件变形的影响，提出了新型H型钢连接L形方钢管混凝土组合异形柱(LCFST-H),并研究其偏压荷载下的力学性能。设计了两个试件进行偏压加载试验，建立计算模型开展有限元分析。在验证有限元模型准确性的基础上，分析了H型钢连接板尺寸、方钢管截面尺寸、柱高度等参数对组合异形柱偏压受力性能的影响。结果表明：构件破坏形式为整体弯曲失稳与局部屈曲破坏，达到极限承载力后，单肢柱之间仍能通过H型钢连接板很好地协同工作，具备一定承载能力，体现出较高的延性性能。方钢管截面尺寸和柱高度对其偏压性能影响较大。结合相关规范，给出了H型钢连接L形方钢管混凝土组合异形柱单向偏压承载力计算公式，公式计算结果与有限元结果吻合较好。     

方钢管混凝土轴压短柱承载力分析

采用统一强度理论,对方钢管混凝土轴压短柱进行研究,提出一种方钢管混凝土轴压短柱极限承载力的简化计算方法,与国内外大量试验数据进行比较,结果符合良好,验证了理论公式的正确性。该结果为方钢管混凝土轴压短柱的承载力计算提供了一定的理论依据,可供有关工程参考。     

开孔钢板连接L形截面方钢管混凝土组合异形柱换算长细比计算方法

应用GB 50017-2003《钢结构设计规范》中格构柱板条模型和缀条模型相叠加的方法,对开孔钢板连接L形方钢管混凝土组合异形柱换算长细比计算方法进行了推导。建立了与试验结果相吻合的有限元模型,并以长细比为变量,验证了换算长细比计算公式的正确性。     

钢管与混凝土粘结性能的试验与理论分析

钢管与混凝土之间的粘结是钢管混凝土柱性能研究的重要课题。考虑不同形式的粘结状态,研究钢管和混凝土之间粘结性能,分析粘结形式对钢管混凝土柱受压承载力的影响,并将试验结果与钢管混凝土设计规程进行对比分析。结果表明,粘结对钢管混凝土柱的极限承载力的影响不显著,研究结果可供理论和设计参考。     

方钢管混凝土柱施工工艺的应用

针对工程的特殊性、复杂性,通过现场试验,确定了方钢管混凝土柱内浇筑混凝土的类型,并介绍了方钢管混凝土柱钢导管法施工工艺,结果表明：方钢管混凝土柱内采用自密实混凝土,确保了钢管内以及隔板下方35°～45°角处混凝土的密实度;先浇筑混凝土楼板,再浇筑方钢管混凝土柱,采用钢导管法分段作业,降低了浇筑高度,确保了施工的安全性。     

内撑式预应力撑杆柱的稳定承载能力试验研究

采用预应力撑杆柱是提高细长型钢柱稳定承载能力的有效方法。本文在分析预应力撑杆柱受力特点的基础上,结合南京图书馆新馆的工程实际,对5根内撑式预应力撑杆柱进行了稳定承载能力模型试验研究,并进行了2根细长形方钢管柱和3根方钢管混凝土柱的模型试验作为对比。重点研究了不同长细比、不同柱截面形式、不同支座约束条件的预应力撑杆柱的稳定承载力。本文的试验与分析结果表明,只要设计合理,内撑式预应力撑杆柱与同尺寸的钢管柱相比具有更高的稳定承载能力,是一种安全、可靠、美观的结构构件。文章还对背景工程内撑式预应力撑杆柱的设计和施工提出了参考建议。     

Fire resistance of axially loaded concrete filled steel tube columns

The behaviour of axially loaded square and circular concrete-filled steel tube (CFST) columns when exposed to elevated temperatures is investigated in this paper. The fire resistance of this kind of composite tubes is calculated. Comparison of the square and circular columns in the fire resistance shows that, for columns with the same steel and concrete cross-section areas, the circular column has slightly better fire resistance than the square column.     

Experimental study and parameter analysis of L-shaped composite column under axial loading

A special-shaped column composed of concrete-filled steel tubes (SCFST column) is experimentally investigated in this paper. The SCFST column is composed of several small-sized concrete-filled square tubular columns (mono-columns) connected by connection plates. This kind of column is proposed because it can increase the usable space in residential buildings. The axial loading behavior of L-shaped SCFST columns is experimentally investigated. The failure mode, strain distribution, cooperation of mono-columns, bearing capacity, and the effect of a concrete core on column behavior were tested. As concluded, the SCFST column can be regarded as a useful kind of column. A finite element analysis model was proposed according to the experimental results, and the influence of connection plate size on bearing capacity was studied using the finite element model. Finally, proposed were the optimal width and thickness of connection plates for improving the design of the SCFST column.     

方钢管膨胀混凝土短柱偏压极限承载力研究

方钢管膨胀混凝土是一种较为理想的钢管混凝土结构。在偏压试验的基础上,依据现有规程对方钢管膨胀混凝土偏压短柱构件承载力进行研究,并依据极限平衡理论,提出适合方钢管膨胀混凝土短柱偏压极限承载力的计算方法,供工程实践和相关理论研究参考。