循环荷载作用下型钢高强高性能混凝土短柱抗剪承载力研究

基于循环荷载作用下的型钢高强高性能混凝土短柱的试验结果,对影响型钢高强高性能混凝土柱剪切破坏的剪跨比、轴压比、混凝土强度、含钢率以及配箍率等主要因素进行分析。通过单独考虑钢筋混凝土部分、型钢部分、轴压力部分对柱抗剪承载力的贡献,根据叠加原理,并考虑位移延性需求的影响,分别给出型钢高强高性能混凝土短柱剪切黏结破坏以及剪切斜压破坏两种情况下的抗剪承载力计算公式。通过与试验结果的对比发现,所建立的公式能较好地反映型钢高强高性能混凝土短柱的抗剪承载力,研究结果可为型钢组合结构规范的修订以及工程设计提供理论依据和参考。     

型钢高强混凝土柱抗剪性能的试验与分析

通过对20个混凝土抗压强度为65.3~84.9MPa的型钢高强混凝土柱在轴力和水平荷载共同作用下的试验,对型钢高强混凝土柱的抗剪性能进行研究。试验主要考虑剪跨比、轴压比、配箍率和混凝土强度4个参数对构件抗剪性能的影响。由试验得到水平荷载下型钢高强混凝土柱的破坏形态,对剪跨比、轴压比、配箍率和混凝土强度对构件抗剪承载能力的影响进行分析,提出型钢高强混凝土柱抗剪承载能力的计算公式,该公式与我国现行混凝土结构设计规范中的斜截面承载能力计算公式相衔接,且计算结果偏于安全,可直接用于工程设计。     

低周反复荷载下型钢高强混凝土柱受力性能试验研究

通过20个混凝土强度为65.3～84.9MPa的型钢高强混凝土柱的低周反复加载试验,研究型钢高强混凝土柱在压、弯、剪共同作用下的破坏形态和抗震性能。试验中考虑剪跨比、轴压比、配箍率、混凝土强度4个参数的影响,由试验获得型钢高强混凝土柱的主要破坏形态和滞回曲线,分析各参数对构件延性、滞回特性、耗能性能以及承载力衰减的影响。结果表明,与型钢普通强度混凝土柱一样,在压、弯和反复剪力共同作用下,型钢高强混凝土柱的破坏形态主要为弯曲型破坏、剪切黏结破坏、剪切斜压破坏,破坏形态主要与剪跨比有关;箍筋能显著提高大剪跨比试件的延性和耗能能力,但对小剪跨比试件的延性与耗能性能改善有限;随着轴压比与混凝土强度的提高,试件的承载力衰减速度加快,后期变形能力减小,抗震性能越来越差;与钢筋混凝土柱相比,型钢高强混凝土柱的等效阻尼比远大于前者,耗能能力强,抗震性能好;提出型钢高强混凝土柱位移延性系数的计算公式,公式的计算结果与试验结果符合较好,可供工程设计应用参考。     

高性能钢应用对钢-混凝土组合柱抗震性能影响

为研究高性能钢的应用对钢-混凝土组合柱抗震性能的影响,以实际工程构件的缩尺构件抗震性能试验结果为依据,建立Open SEES有限元分析模型。以型钢屈服强度、剪跨比、轴压比为研究参数,进行26个型钢混凝土压弯滞回构件有限元影响因素参数分析。结果表明:普通钢、高强钢SRC柱抗震性能变化趋势较为一致:剪跨比增大时,SRC柱承载力下降,延性性能先提高后降低;轴压比增加时,SRC柱承载力变化较小,延性性能显著降低;随着型钢屈服强度的提高,SRC柱极限承载力提高,但延性性能有下降趋势;为满足构件抗震性能,高强钢SRC柱剪跨比和轴压力限值应低于普通钢SRC柱。     

型钢高强高性能混凝土框架节点地震损伤模型

为了研究地震作用下型钢高强高性能混凝土框架节点的损伤迁移特征和性能退化机理,通过5榀1/4比例框架节点的拟静力试验,对不同轴压比、不同混凝土强度等级的梁柱节点进行了研究.确定了节点损伤变量及涉及的损伤参数,将试验研究结果进行了损伤量化,对试验框架节点的损伤演化过程进行了计算分析,在分析已有地震损伤模型的基础上,提出了适合型钢高强高性能混凝土框架节点的地震损伤模型.结果表明,该模型基于变形和累积耗能非线性组合,与试验现象吻合较好,能反映地震作用下型钢高强高性能混凝土框架节点的受力机理和破坏模式,可对该类节点的抗震设计和地震损伤评估提供理论参考.     

型钢高强混凝土柱抗剪承载力RBF神经网络预测方法及参数分析

在已有文献有关试验的基础上,引入径向基(RBF)网络理论,提出了型钢高强混凝土柱抗剪承载力RBF神经网络预测方法.以混凝土强度等级、剪跨比、轴压比和配箍率为输入参数,混凝土柱的抗剪承载力为输出参数,建立精确RBF神经网络模型,以多组不同试验数据分别作为训练样本和检验样本,对网络进行训练和检验,并把仿真结果与采用非线性最小二乘法拟合公式的计算结果进行了比较.在文中所提方法的基础上,对型钢高强混凝土的抗剪承载力进行的参数分析结果表明,用训练成熟的RBF网络进行仿真,避免了诸多人为因素的影响,大大提高了结果的精度,使计算更加准确、高效.参数分析还表明,型钢高强混凝土柱的抗剪承载力随着混凝土强度、轴压比和配箍率的增大而增大,但随着剪跨比的增大而减小,并且剪跨比对柱的抗剪能力的影响最大,轴压比、混凝土的强度和配箍率则趋于同等重要影响程度.     

配矩形螺旋箍筋型钢高强混凝土柱抗震性能试验研究

为研究配矩形螺旋箍筋型钢高强混凝土(SRHC)柱的抗震性能,设计12个试件进行低周反复荷载试验,其中1个为配普通箍筋的对比试件,主要考虑剪跨比、轴压比、配箍率和混凝土强度的影响。通过试验揭示配矩形螺旋箍筋SRHC柱的破坏机理,并分析各变化参数对其抗震性能的影响。结果表明:配矩形螺旋箍筋SRHC柱随剪跨比的增大,破坏模式依次表现为剪切斜压破坏、剪切黏结破坏和弯曲破坏;配矩形螺旋箍筋SRHC柱的滞回曲线饱满,耗能能力强;随剪跨比的增大,其受剪承载力降低,耗能能力和延性提高;随轴压比的增加,受剪承载力提高,但延性降低;随配箍率的增加,受剪承载力增大,后期变形能力增强,延性提高。采用配矩形螺旋箍筋的构造措施能有效提高型钢高强混凝土柱的抗震承载力和变形性能,且具有更优的抗倒塌能力,其综合抗震性能指标优于配普通箍筋型钢高强混凝土柱。     

低周反复荷载作用下型钢高强高性能混凝土框架柱损伤试验研究

为了研究地震作用下型钢高强高性能混凝土框架柱的损伤演化过程,通过改变轴压比、体积配箍率、含钢率、加载制度对12榀型钢高强高性能混凝土框架柱试件进行了低周反复加载试验,得到了试件经历不同次数循环加载后其极限承载、变形和极限耗能能力的变化规律,并从损伤的角度系统地分析了不同设计参数及加载制度对试件荷载-位移曲线、骨架曲线、刚度和强度退化、变形能力、滞回耗能等的影响。研究结果表明,试件的损伤过程可以分为无损、损伤稳定增长、损伤急剧增长三个阶段;随着循环次数和位移幅值的增加,试件损伤逐渐累积,使其刚度、强度不断退化,耗能能力以及极限变形能力不断降低;与变幅循环加载相比,常幅循环加载下试件的损伤演化过程较为缓慢,滞回耗能总量相对较大。研究结果为进一步建立能够描述型钢高强高性能混凝土框架柱损伤程度的地震损伤模型,揭示损伤对框架柱力学性能的影响提供试验支持。     

配矩形螺旋箍筋型钢高强混凝土柱拟静力试验及有限元分析

通过配矩形螺旋箍筋型钢高强混凝土柱的拟静力试验发现:构件随着剪跨比的增大依次主要发生剪切斜压破坏、剪切黏结破坏和弯曲破坏,采用螺旋箍筋构件相比普通箍筋构件的滞回曲线饱满,耗能能力及延性提高。采用ABAQUS软件进行有限元分析,计算结果与试验结果吻合较好,在此基础上,以剪跨比、轴压比、型钢含钢率和型钢屈服强度为参数进行分析。研究结果表明:构件的承载力和初始刚度随剪跨比的增加而降低,延性提高;提高轴压比对构件承载力的影响是先增加后降低,而延性始终呈下降的趋势;提高型钢的含钢率和屈服强度,能够提高构件的承载力和延性。     

循环荷载作用下型钢高强高性能混凝土框架柱受力性能试验研究

为了研究型钢高强高性能混凝土框架柱的抗震性能,进行了9个不同轴压比、体积配箍率、含钢率、加载制度下的型钢高强高性能混凝土框架柱试件低周反复加载试验.获得了型钢高强高性能混凝土框架柱的破坏形态,分析了不同设计参数及加载制度对该框架柱的荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、刚度和强度退化、变形能力、滞回耗能等力学性能的影响.试验结...     

考虑损伤效应的型钢高强高性能混凝土框架柱恢复力模型研究

为研究型钢高强高性能混凝土框架柱的抗震特性,基于已进行的9榀型钢高强高性能混凝土框架柱低周反复加载试验结果,进一步分析了其滞回特性,并将其骨架曲线简化为带下降段的理想三折线型骨架曲线模型,给出了骨架曲线的确定方法,同时简化了滞回环。通过引入基于损伤的循环退化指数对构件在反复荷载作用下的屈服荷载、硬化刚度、卸载刚度、再加载刚度以及承载力等各项力学性能指标的退化规律进行了描述,建立了基于损伤的型钢高强高性能混凝土框架柱的恢复力模型,给出了具体的滞回规则。结合试验结果,对恢复力模型的有效性进行了验证。研究结果表明：该模型能够较好地描述型钢高强高性能混凝土框架柱在反复荷载作用下的滞回特性,研究结果可为该类结构的弹塑性时程分析提供理论参考。     

轴压比对高强钢筋混凝土异形柱抗震性能影响研究

通过对高强钢筋混凝土异形柱试件进行低周往复加载试验,对比分析异形柱试件的破坏特征、承载能力、位移及延性、滞回特征、骨架曲线、刚度退化和耗能能力等抗震性能指标,研究轴压比对高强钢筋混凝土异形柱抗震性能的影响。研究表明:轴压比对高强钢筋混凝土异形柱的抗震性能影响效果显著。减小高强钢筋混凝土异形柱试件的轴压比能够增加高强钢筋混凝土异形柱试件的变形能力,改善异形柱试件的延性性能及滞回性能,减缓试件的刚度退化。增加高强钢筋混凝土异形柱试件的轴压比可以提高试件的极限承载能力。     

不同配箍形式型钢混凝土柱抗震性能试验研究

为研究不同配箍形式对型钢混凝土(SRC)框架柱抗震性能的影响,进行了8个1∶2比例SRC柱试件的低周反复加载试验。主要研究参数为配箍形式、体积配箍率和剪跨比。通过试验研究了各参数对试件强度衰减、延性、滞回特性和耗能能力等性能的影响。研究表明,试件变形能力随体积配箍率和剪跨比的增大而增大,强度衰减随配箍率的增大而减小,配箍率对试件刚度衰减影响不明显。配箍形式对SRC柱滞回性能有明显影响,八角复合箍优于井字复合箍,矩形箍增设角箍,可有效延缓纵筋压曲,提高试件的极限承载能和变形能力。研究成果可为SRC结构工程实践提供参考。     

型钢高性能混凝土梁抗震性能试验研究

基于5榀型钢高性能混凝土梁低周反复加载试验,对梁的破坏形态以及不同参数下梁的荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、延性和耗能能力等方面的规律和特点进行较为系统的研究。分析不同设计参数对梁抗震性能的影响。结果表明:在低周反复荷载作用下,经过合理设计的型钢高性能混凝土框架梁一般发生弯曲型破坏,且具有良好的延性和抗震耗能能力。     

焊接环式箍筋约束高强混凝土柱恢复力模型试验研究

对6个1/2比例焊接环式箍筋约束高强混凝土柱进行了低周反复加载试验,研究了轴压比和配箍率对柱变形性能和滞回特征的影响。通过试验结果的回归分析,以位移比、轴压比和配箍率等为主要参数,建立了卸载刚度和反复加载下的承载力退化率的计算式。在试验研究基础上,对滞回曲线特征进行了分析,并根据试验 P-Δ滞回曲线的特征,得到了柱恢复力模型。研究结果表明：采用由弹性、强化和承载力退化三阶段所组成的三折线型骨架曲线,可以反映焊接环式箍筋约束高强混凝土柱的恢复力特性,该骨架曲线按试验实测数据统计回归分析法以及截面条带分析法确定,其强化段和承载力退化段均考虑了轴压比和配箍率的影响。在试验研究基础上,建立了焊接环式箍筋约束高强混凝土柱剪力-侧移恢复力模型。分析和试验结果表明：所建立的恢复力模型能较好地反映不同轴压比与配箍率对柱的滞回规律特性的影响,可用于该类柱的抗震性能分析。     

Investigation on seismic performance and shear strength of high‐strength concrete‐filled polyvinyl chloride tube short columns

This paper innovatively designs polyvinyl chloride tube (PVCT) with high‐strength concrete (HC) and presents the results of cyclic loading tests on new reinforced high‐strength concrete short columns, including three high‐strength concrete‐filled PVCT (HC‐PVCT) short columns, one high‐strength concrete‐filled steel tube short column and one HC short column. The main objective of this research was to evaluate the seismic behaviors of HC short columns based on the quasistatic test of the columns. The design parameters of the columns in the experiments were axial compression ratio, reinforcement measures, concrete strength, stirrups configuration, and the height‐diameter ratio of tubes. The crack distribution, failure modes, hysteresis loops, skeleton curves, energy dissipation capacity, strength degradation, stiffness degradation, and cumulative damage of the columns were presented and analyzed. The results showed that the HC‐PVCT column had a fuller hysteretic loop and a higher peak load than the HC column. Compared with HC column, the strength degradation of HC‐PVCT columns was slower, and the ductility increased significantly. With a larger axial compression ratio, the ductility of HC‐PVCT columns was decreased. Based on the test and analysis results, a modified HC‐PVCT design method was proposed to calculate the nominal shear strength of HC‐PVCT short columns.     

方钢管活性粉末混凝土柱地震损伤模型研究

为研究方钢管活性粉末混凝土(RPC)柱在水平低周往复荷载作用下的抗震性能和地震损伤模型,利用ABAQUS有限元软件建立了125根不同参数(含钢率、轴压比及长细比)的方钢管RPC柱模型,对其滞回曲线、骨架曲线、延性及耗能能力进行分析。参考Park损伤模型和付国有效耗能假设,提出一种基于变形和有效累积滞回耗能的双参数损伤模型,非线性拟合得到损伤参数α=0.851和β=-0.508。研究结果表明:滞回曲线的形状规则且饱满,说明方钢管RPC柱具有良好的变形能力和耗能能力,有限元分析结果与试验结果吻合较好,验证了方钢管RPC柱模型建立的正确性; 将方钢管RPC柱试件的变形和有效累积滞回耗能结果代入损伤模型计算的试件损伤变量D值均接近于1,试件最终破坏形态及其损伤变量D值与损伤评估中《建(构)筑物地震破坏等级划分》(GB/T 24335—2009)规定的地震破坏等级中的破坏现象及其所对应的损伤变量D值基本一致,说明该损伤模型能较好地反映方钢管RPC柱的地震损伤状态。     

型钢高强高性能混凝土框架节点抗震性能试验研究

为了研究型钢高强高性能混凝土框架节点的抗震性能,进行了5榀缩尺比例为1/4的框架中节点的低周反复加载试验,对不同混凝土强度等级、不同轴压比下梁柱节点的受力特点、应变分布、裂缝开展模式、破坏形态、变形特征、延性性能进行了研究。结果表明,型钢高强高性能混凝土框架节点的破坏过程与普通型钢混凝土框架节点相似,相同条件下节点的延性性能和耗能能力较普通型钢混凝土节点的略差,但型钢对高强高性能混凝土的有力约束改善了其本身延性差带来的不利于抗震的脆性特征,设计合理的型钢高强高性能混凝土框架节点具有良好的位移延性和滞回特性。     

型钢混凝土异形柱损伤行为及性能量化指标研究

为研究型钢混凝土异形柱在不同形式的水平荷载作用下的损伤行为,采用“建研式”加载方式对15根SRC异形柱(9根T形柱、3根L形柱、3根十形柱)进行试验研究,考虑加载制度、轴压比、配钢率等因素对其损伤性能的影响,观察其破坏形态,分析荷载 位移(P-Δ)曲线特性。结果表明：试件主要表现为弯曲破坏并伴随着黏结破坏特征;低周反复荷载作用下荷载-位移曲线饱满对称,无明显“捏缩”现象;试件延性系数介于4.16～9.44,具有良好的变形能力,尤其单调加载时试件延性最好。基于试验,通过考虑混凝土开裂、加载路径以及有效耗能对试件损伤的影响,建立基于变形和能量的损伤模型,并对其各特征点处的损伤程度进行评估。同时,将SRC异形柱的抗震性能水准划分为正常使用、基本正常使用、暂时使用、修复后使用、接近严重破坏等5个水准。对41根SRC异形柱各特征点的位移角进行频次统计,建立SRC异形柱在不同性能水平下的位移角量化指标以及相对应的损伤指数阈值,以期为SRC异形柱结构基于性能的抗震设计和震后修缮加固提供依据。