三种不同形式异形柱框架Pushover对比分析

针对钢筋混凝土异形柱抗震性能较差的特点,选取三榀异形柱中框架作为研究对象,分别为钢筋混凝土异形柱框架、型钢混凝土异形柱框架和钢管混凝土异形柱框架,采用有限元分析软件OpenSees对三者进行Pushover分析。研究结果表明:型钢混凝土异形柱框架和钢管混凝土异形柱框架较钢筋混凝土异形柱框架在承载能力和位移延性等方面有较大提高,为异形柱结构体系的理论分析和推广应用提供了参考。     

型钢混凝土异形柱结构受力性能研究的发展现状

型钢混凝土异形柱结构不仅具有异形柱结构的房间柱棱不凸出、美观适用、实际得房率高等优点,同时能够克服钢筋混凝土异形柱结构承载能力不足、抗震性能差等缺点,对于进一步推广异形柱结构具有重要意义。在综合介绍型钢混凝土异形柱结构研究背景的基础上,分析了型钢混凝土异形柱轴心受压性能、偏心受压性能、受剪性能和抗震性能、型钢混凝土异形柱框架节点的受剪性能和抗震性能、型钢混凝土异形柱框架的抗震性能以及构造要求等方面的研究现状,指出了型钢混凝土异形柱结构受力性能研究领域有待进一步解决的问题,为该领域的深入研究及型钢混凝土异形柱结构的设计应用提供参考。     

型钢混凝土异形柱结构受力性能研究的发展现状

型钢混凝土异形柱结构不仅具有异形柱结构的房间柱棱不凸出、美观适用、实际得房率高等优点,同时能够克服钢筋混凝土异形柱结构承载能力不足、抗震性能差等缺点,对于进一步推广异形柱结构具有重要意义。在综合介绍型钢混凝土异形柱结构研究背景的基础上,分析了型钢混凝土异形柱轴心受压性能、偏心受压性能、受剪性能和抗震性能、型钢混凝土异形柱框架节点的受剪性能和抗震性能、型钢混凝土异形柱框架的抗震性能以及构造要求等方面的研究现状,指出了型钢混凝土异形柱结构受力性能研究领域有待进一步解决的问题,为该领域的深入研究及型钢混凝土异形柱结构的设计应用提供参考。     

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。     

型钢混凝土异形柱框架地震反应特性研究

论文采用有限元软件ANSYS分别建立了三组对比模型。计算分析了钢筋混凝土异形柱和型钢混凝土异形柱框架,具有型钢相同含钢率的型钢混凝土矩形柱和型钢混凝土异形柱框架,具有等形心轴惯性矩的钢筋混凝土矩形柱、钢筋混凝土异形柱和型钢混凝土异形柱框架。研究了对比模型在水平地震作用下的振动反应特性。得出型钢混凝土异形框架柱的扭矩和层间位移都较小;具有等形心轴惯性矩的钢筋混凝土矩形柱、钢筋混凝土异形柱和型钢混凝土异形柱框架三种结构的框架柱扭矩和层间位移非常接近,具有相似的振动反应特性。     

筒仓结构中型钢混凝土的应用研究

介绍了型钢混凝土结构的优点和筒仓的支承形式,并以某码头筒仓的设计为例,通过对钢筋混凝土柱和型钢混凝土柱的比较,论证了型钢混凝土在筒仓中应用的可行性,阐述了其应用对筒仓结构延性和抗震性能提高具有实际意义。     

某高层建筑型钢混凝土柱计算分析

考虑到型钢混凝土结构比钢筋混凝土结构具有更大的结构承载能力及良好的结构延性,某高层建筑主体结构采用型钢混凝土柱-钢筋混凝土简体结构;型钢混凝土柱正、斜截面设计以《钢骨混凝土结构设计规程》（YB9082—2006）和《型钢混凝土组合结构技术规程》（JGJ138—2001）为依据,在设计中将以上两种规程相互比照并互相参考。     

型钢混凝土异形柱抗震性能足尺试验研究

通过对4个足尺型钢混凝土异形柱的低周往复荷载试验,对其滞回曲线、承载能力、位移、延性、刚度退化、耗能能力等性能指标进行分析。研究结果表明:相比于足尺钢筋混凝土异形柱试件,试件内部添加型钢,可以减缓试件裂缝的发展,降低试件破坏程度;剪跨比较大时试件发生弯曲破坏,剪跨比较小时试件发生剪切破坏;相比于足尺钢筋混凝土异形柱试件,在保证试件内部配筋率的前提下,通过内部增加型钢,可以提高试件的承载能力、滞回性能、变形能力、耗能能力和刚度退化率,改善抗震性能;当减少钢筋混凝土异形柱内部纵筋配筋率并内置型钢时,试件的承载力得到提高。     

核芯型钢混凝土(CSRC)结构应用前景及抗震性能分析

核芯型钢混凝土(CSRC)结构体系是型钢混凝土(SRC)结构和核芯钢管混凝土结构的发展,相对普通钢筋混凝土框架结构体系具有较好的抗震性能,并可与短肢剪力墙结构和异形柱结构体系相结合,形成核芯型钢混凝土短肢剪力墙和核芯型钢异形柱结构体系。核芯型钢混凝土(CSRC)结构体系能有效实现小高层住宅和办公楼的建筑、结构、经济三者的合理协调,在小高层住宅结构和办公楼结构中体现出较好的性能优势和经济效益,具有较好的应用推广前景。文章对核芯型钢混凝土结构体系的应用前景、性能特点、目前国内外的应用和研究现状以及该结构体系目前存在的主要问题进行了综合分析,并结合工程设计实例提出了核芯型钢混凝土结构体系抗震设计的设计思路,文章可为核芯型钢混凝土结构应用推广和研究开展提供有益参考。     

低周反复荷载下型钢混凝土柱-钢筋混凝土梁异形节点破坏机理及受力性能研究

型钢混凝土框架-混凝土分散剪力墙火电厂主厂房结构体系中存在着大量钢骨混凝土柱-钢筋混凝土梁异形节点,该类节点属于变柱、左右梁高不等且存在错层的异形节点,通过低周反复加载试验研究该类节点的破坏机理和受力性能。研究结果表明:该类节点破坏过程均经历了初裂、通裂、极限、破坏4个特征阶段,最终均发生柱端塑性铰破坏。在强震作用下,型钢混凝土结构相对于普通钢筋混凝土结构构件具有良好的后期变形和承载能力。该类异形节点的受力机理可以通过斜压杆模型与钢桁架模型解释。     

型钢混凝土异形柱轴压力系数限值的试验与理论分析

根据17个型钢混凝土(SRC)异形柱试件在低周反复水平力作用下的试验结果,采用大小偏压界限破坏理论和叠加法理论计算了SRC异形柱的轴压力系数限值,并与试验结果进行比较,结果表明:采用大小偏压界限破坏理论的计算结果与实际不符,计算SRC异形柱的轴压力系数限值存在缺陷;而采用叠加法理论的计算结果与试验结果吻合较好,并给出了SRC异形柱的轴压力系数限值。通过对比SRC异形柱的轴压力系数限值和RC异形柱的轴压比限值表明:与RC异形柱相比,SRC异形柱所能承受的轴压力限值明显提高,可有效改善普通RC异形柱因轴压比限值过低而影响其适用范围。     

型钢混凝土异形柱正截面承载力试验及有限元分析

为研究型钢混凝土(SRC)异形柱的正截面承载力性能，设计22个试件进行静力和循环加载试验研究，分析其破坏机理。编写了计算机程序，利用程序分析了加载角、截面配钢形式、配钢率、混凝土强度等级以及柱肢高厚比等变化参数对SRC异形柱正截面承载力的影响，并与钢筋混凝土（RC）异形柱的正截面承载力进行对比分析。研究结果表明：SRC异形柱破坏形态表现为大偏心受压破坏、小偏心受压破坏和轴心受压破坏；截面应变基本符合平截面假定；加载角和截面配钢形式对正截面承载能力有显著影响，T形柱的薄弱加载方向是0°、90°和315°，L形柱的薄弱加载方向是90°和315°，十形柱的薄弱加载方向是0°，实腹配钢比空腹配钢试件的承载能力有明显提高；适当增加截面配钢率、混凝土强度等级以及柱肢高厚比均能有效提高SRC异形柱的正截面承载能力；当截面配钢率不大于6%时，SRC异形柱的承载力与普通的RC异形柱相比提高36%以上。     

型钢混凝土异形柱受剪机理及承载力计算

为研究型钢混凝土(SRC)异形柱的抗震性能,对17个型钢混凝土异形柱试件采用"建研式"加载装置进行低周反复荷载试验,观察了不同配钢形式的SRC异形柱的受力过程和破坏形态。试验表明SRC异形柱的破坏形态有剪切斜压破坏、剪切粘结破坏、剪弯破坏和弯曲破坏;分析了SRC异形柱的破坏机理和特点,给出了荷载-位移滞回曲线和荷载-应变滞回曲线;分别推导了各种配钢形式的SRC异形柱在正向荷载(沿工程轴)以及斜向荷载作用下发生剪切斜压破坏和剪切粘结破坏时的受剪承载力计算公式,计算结果与试验实测值吻合较好。理论分析和试验结果表明:异形柱中的翼缘对构件的抗剪强度有提高作用,提高的程度与荷载作用方向和柱的肢长肢厚比有关,但在肢长肢厚比一定的前提下与肢厚的改变无关。T、L形截面柱的斜向抗剪强度大于正向加载抗剪强度,而十字形截面柱的斜向抗剪强度小于正向加载抗剪强度。     

钢筋混凝土异形柱结构分析

介绍了钢筋混凝土异形柱的研究现状,简要阐述了钢筋混凝土异形柱的特点及应用,论述了钢筋混凝土异形柱的缺点,并对钢筋混凝土异形柱的发展方向进行了分析,以促进钢筋混凝土异形柱的应用与推广。     

型钢混凝土异形柱抗震性能试验研究

对17个型钢混凝土(SRC)异形柱试件采用“建研式”加载装置进行低周反复荷载试验,观察了不同配钢形式的SRC异形柱的受力过程和破坏形态;分析了SRC异形柱的破坏特点,荷载-位移滞回曲线及骨架曲线、承载力、位移延性、刚度退化和耗能能力等力学性能。试验研究结果表明:SRC异形柱的主要破坏形态是剪切斜压破坏和弯曲型破坏,破坏主要发生在与加载方向平行的柱肢,滞回曲线对称、饱满,试件延性好,极限侧移角大,具有良好的抗震能力,因此,可以推广应用于高抗震设防烈度区的建筑以及高层建筑中。     

型钢混凝土异形柱剪切开裂的试验与计算

对12个小剪跨比的型钢混凝土(SRC)异形柱试件采用"建研式"加载装置进行低周反复荷载试验,得到了型钢混凝土异形柱的剪切开裂荷载值。分析了剪跨比、轴压比、荷载加载方向对型钢混凝土异形柱剪切开裂荷载的影响;并通过编写计算机程序,分析了型钢混凝土异形柱中翼缘对剪切开裂荷载的影响,给出了翼缘对剪切开裂的提高系数表;考虑了配钢的影响,给出了型钢混凝土异形柱的剪切开裂荷载计算公式,计算结果与试验实测结果吻合较好。     

蜂窝状钢骨混凝土不对称十字形柱的非线性有限元分析

在实腹式钢骨混凝土异形柱和桁架式钢骨混凝土异形柱的基础上,提出了一种新型的异形柱——蜂窝状钢骨混凝土异形柱.利用ANSYS软件,分析了钢骨腹板开洞率、配钢率、加载角、偏心距等因素对该新型异形柱力学性能的影响.分析结果表明:钢骨含钢量越大,加载角越大及偏心距越小,柱子的承载力也越大,而钢骨腹板开洞率对柱子的承载力影响是有限的.本文的研究成果,为该新型钢骨异形柱在工程中的应用提供了理论依据.     

浅谈异形柱框架结构的设计

通过最近对异形柱框架结构的设计,深刻认识了普通混凝土框架结构与异形柱框架结构设计的特殊要求,并做突出强调,阐述了使用异形柱的优点,指出异形柱是低层住宅比较理想的结构柱形。     

实腹式型钢混凝土异形柱中框架抗震性能试验研究

通过1榀两跨三层实腹式型钢混凝土(SRC)异形柱中框架的低周反复加载试验,观察其受力过程及破坏形态,分析其荷载-位移滞回曲线和骨架曲线、承载能力、层间位移角、延性、耗能以及刚度退化等力学特性。结果表明：实腹式SRC异形柱中框架属于典型的“强柱弱梁”结构,破坏机制为梁铰机制;滞回曲线饱满,破坏时结构整体位移延性系数均值达到5.5,等效黏滞阻尼系数达到0.249;抗倒塌能力强,极限弹塑性层间位移角约为1/39～1/13。实腹式SRC异形柱中框架总体上表现出良好的抗震性能,可以应用于高抗震设防烈度区的多高层建筑中。     

实腹式型钢混凝土异形柱边框架抗震性能试验研究

为研究实腹式型钢混凝土(SRC)异形柱边框架的抗震性能,对1榀两跨三层的框架模型进行低周反复荷加载试验。观察结构的受力过程及破坏形态,并分析结构的荷载-位移滞回曲线和骨架曲线、承载能力、层间位移角、延性、耗能及刚度退化等力学特性。结果表明:实腹式SRC异形柱边框架破坏时形成梁铰机制,符合"强柱弱梁"的要求;滞回曲线饱满,刚度退化小;破坏时,等效黏滞阻尼系数和位移延性系数分别大于0.24和5.3;弹塑性极限层间位移角大于抗震规范规定的限值,抗倒塌能力强。实腹式SRC异形柱边框架显示出良好的抗震性能,可以应用于高抗震设防烈度区的建筑以及高层建筑中。