3D打印混凝土墙体轴心受压性能研究

建筑工业化和施工智能化已成为建筑领域的发展趋势,相应的3D打印技术也逐渐得到应用。因此,3D打印构件的力学性能也需要被系统深入地研究。作为承受建筑物竖向荷载的主要构件,墙体的力学性能对于打印建筑至关重要。为此,设计了8片打印混凝土墙体,采用4种不同的截面形式与2种不同强度的材料加工制作墙体并开展了轴心受压试验研究。结果表明:打印墙体的两端为主要的受力部位,墙体破坏均从两端开始;布置内部肋可以提高对两侧墙板的约束作用,改善墙体的整体性和受力均匀性,进而提升打印墙体的承载力;使用水泥强度等级高的打印墙体截面刚度大、竖向位移小且开裂荷载高。     

混凝土圆形截面偏压柱极限承载力的解析解

采用规范规定的混凝土应力 -应变关系 ,对圆形截面混凝土偏心受压构件的极限承载力作了理论分析和计算 ,得到极限承载力 -荷载偏心距曲线     

矩形截面混凝土偏心受压构件极限承载力分析

采用规范规定的混凝土应力-应变关系，对矩形截面混凝土偏心受压构件的极限承载力作了理论分析和计算，得到极限承载力-荷载偏心距曲线。     

轻骨料混凝土圆形截面压弯构件力学性能的理论分析

利用实测的轻骨料混凝土的应力-应变关系，用非线性分析的方法，对轻骨料混凝土圆形截面偏心受压构件的荷载-变形关系进行全过程分析。并基于理论分析与试验结果的对比，考察轻骨料混凝土强度、构件长细比、加载偏心距等参数对该类构件力学性能及承载力的影响。     

火灾后中空夹层钢管混凝土柱偏压力学性能研究

为了深入研究火灾后中空夹层钢管混凝土在偏心荷载作用下的力学性能,利用有限元软件建立模型进行模拟分析,并与试验结果进行比较,二者结果吻合良好。对偏压构件的温度场进行计算,并以受火时间、偏心距、名义含钢率、外钢管屈服强度、混凝土抗压强度为主要变化参数,深入剖析了圆中空夹层钢管混凝土柱的偏压工作机理,并对其典型的荷载-跨中挠度关系曲线进行分析。结果表明:随着受火时间增加、偏心距增加、名义含钢率减小、外钢管屈服强度降低以及混凝土抗压强度的降低,构件的承载力均呈现出降低的趋势;构件的刚度随着受火时间的增加、偏心距的增加以及名义含钢率的降低而减小;构件的延性随着受火时间的增加以及偏心距的增加而变好。     

EPS混凝土砌块墙体抗压性能试验研究

采用自制的EPS轻质节能混凝土砌块,设计6组18片EPS混凝土砌块墙体,考虑砂浆强度、偏心距和高厚比的影响,开展墙体抗压破坏试验,观测墙体在轴心及小偏心竖向荷载作用下的受力过程、开裂荷载、破坏荷载,研究墙体受压性能。结果显示:EPS混凝土砌块墙体的受压破坏过程类同于普通标准砖和普通混凝土砌块墙体,但开裂荷载较2种普通砌体大,抗变形能力也较2种普通砌体强。提出了EPS混凝土砌块墙体抗压承载力计算方法,比较抗压承载力的计算值和实测值,两者吻合较好。     

方钢管混凝土柱耐火极限影响因素分析

研究了方形截面钢管混凝土柱的耐火性能 ,分析了材料强度、构件截面含钢率、截面尺寸、构件长细比及荷载偏心距、保护层厚度等参数对构件耐火极限的影响。结果表明 ,材料强度、构件截面含钢率、荷载偏心距对方形截面钢管混凝土柱耐火极限的影响不大 ;截面尺寸、构件长细比对方形截面钢管混凝土柱耐火极限的影响较大 ,且截面尺寸越大 ,构件耐火极限越长 ,长细比越大 ,构件耐火极限越短。并指出可以通过涂以一定厚度的防火涂料保证方形截面钢管混凝土柱达到要求的耐火极限     

带构造柱组合砖墙出平面偏心受压性能及设计方法

为研究带构造柱组合砖墙出平面偏心受压性能, 设计7个空间模型并对其进行静力加载试验。模型均由2片带构造柱组合砖墙及连接两片墙中部构造柱的加载梁和连接两端部构造柱的横向圈梁组成,在一定程度反映实际工程的空间作用。模型试验过程显示,随荷载增大逐步使梁跨中截面开裂、塑性铰出现、挠度剧增,迫使梁柱节点转动,以致构造柱连同墙体因偏心受压而开裂、屈服并出现塑性铰,圈梁扭矩裂缝与墙体斜裂缝贯通,组合墙显著外突而破坏。研究结果表明：上部结构的约束、轴压比的增大及偏心距的减小有利于柱、圈梁和砌体墙共同工作性能的发挥;沿墙长方向截面应力的传递和重分布十分明显,表现出构造柱与砖墙的较强协同工作能力;在梁、柱、墙和圈梁截面刚度、构造柱间距和材料强度等诸多因素中,梁刚度是控制模型极限承载力的主要因素。最后提出了关于带构造柱组合砖墙出平面偏心受压时的设计方法,即将组合墙简化为柱、将楼（屋）盖梁简化为横梁的组合框架模型进行内力分析和正截面承载力计算。该设计方法采用与现行砌体规范关于钢筋混凝土（或砂浆）面层的组合墙承载力计算公式相同的模式,但对计算单元与组合框架柱截面宽度、压区钢筋与砌体强度的取值方法等做了新的界定。本研究可为砌体结构设计规范的补充完善提供试验和理论依据。     

再生混凝土小型空心砌块墙体受压承载力试验研究

对4片再生混凝土小型空心砌块墙体进行了轴心和偏心竖向荷载作用下的试验研究,分析了再生混凝土小型空心砌块墙体在竖向荷载作用下的受力全过程及破坏形态。再生骨料掺入量为75%,再生混凝土小型空心砌块强度等级达到MU7.5。研究结果表明,再生混凝土小型空心砌块墙体在竖向荷载作用下的破环全过程和普通混凝土空心砌块墙体基本相似。受力全过程分为三个阶段:弹性阶段、裂缝发展阶段以及破坏阶段。墙体的偏心受压承载力小于轴心受压承载力。按GB50003-2001《砌体结构设计规范》公式计算得到的墙体受压承载力小于试验结果,通过对试验数据的回归分析,再生混凝土砌体承载力的计算可参照《砌体结构设计规范》中有关砌体受压承载力的计算公式。研究成果,可供再生混凝土小型空心砌块的工程应用参考。     

伊通加气混凝土砌体的轴心及偏心受压构件试验研究及有限元分析

采用ABAQUS有限元软件建立全实体单元模型,对10片用伊通加气混凝土砌块砌体构件的轴心受压和偏心受压进行建模计算,得到不同受压状态下伊通加气混凝土砌体构件的破坏荷载;对比试验结果,探求纵向弯曲和偏心距对构件的极限承载力的影响。     

冷弯薄壁型钢双肢箱形拼合柱偏压有限元分析

冷弯薄壁型钢双肢抱合箱形拼合截面柱在冷弯薄壁型钢住宅结构中常常处于偏心受压状态,为研究偏心距和偏心方向对拼合柱承载力的影响,利用ABAQUS有限元软件对其进行模拟,然后对计算结果进行分析对比,最终表明:随着偏心距增大,构件承载力降低,且当构件绕强轴偏心受压,偏心距在一定范围内时,承载力下降不明显,当构件绕弱轴偏心受压时,承载力随着偏心距增大而迅速降低;随着偏心距加大,构件刚度越小,且当构件绕弱轴偏心受压时,刚度下降比构件绕强轴偏心受压时快。     

重组竹中长柱双向偏心受压性能试验研究

研究了重组竹中长柱的双向偏心受压性能。分别从构件的长细比、偏心角和偏心距三个方面进行了试验研究,总结了偏心受压柱的破坏模式,并分析了构件跨中的截面应变及荷载-位移的发展变化。结果表明:构件极限承载力随长细比增大显著降低;在偏心荷载作用下,偏心距较小的柱,柱中受压区边缘局部纤维首先发生压屈变形,压应变达到材料极限压应变,造成试件失效;偏心距较大的柱,柱中受拉区边缘拉应变达到材料极限拉应变,发生纵向纤维拉断,随着位移持续增大,最终出现明显的纵向裂缝,造成试件破坏;斜偏心距一定时,承载力随偏心角的变化不明显,在偏心角相同的情况下,试件极限承载力随偏心距增大而降低。     

钢筋混凝土偏心受压构件截面极限承载力影响因素研究

为获得能简便有效地提高钢筋混凝土偏心受压构件截面极限承载力的调整方法,通过对一个矩形截面对称配筋偏心受压柱截面极限承载力进行数值计算,分析了截面高度、截面宽度及纵向钢筋面积等因素对钢筋混凝土偏心受压构件截面极限承载力的影响规律.结果表明:就提高构件的截面极限承载力而言,不论构件属于大偏心受压还是小偏心受压,增大截面高度的效果最显著;当构件属于大偏心受压时,增大纵向钢筋面积比增大截面宽度更有效;当构件属于小偏心受压时,增大截面宽度比增大纵向钢筋面积更有效.基于以上研究成果对各种设计调整方案的适用条件进行了讨论,供相关设计人员参考.     

钢筋混凝土偏心受压构件二阶效应计算对比分析

根据钢筋混凝土偏心受压构件的受力状态,推导出了构件截面受压承载力计算时相关参数的计算公式,由此得出了不同配筋率与不同钢筋和混凝土强度比时中国规范GB 50010—2002、美国规范ACI 318-08和欧洲规范EN 1992-1-1:2004的构件截面弯矩-轴力曲线;在此基础上,根据中国混凝土规范中的偏心距增大系数法、美国混凝土规范的弯矩增大系数法和欧洲混凝土规范的基于名义刚度及名义曲率的方法分析考虑二阶效应的承载力,给出了不同长细比时偏心受压构件的弯矩-轴力曲线。分析结果表明:对于混凝土偏心受压构件的二阶效应,中国混凝土规范主要考虑了构件长细比的影响,美国规范考虑了构件端部弯矩、刚度和长细比的影响,欧洲规范考虑了构件长细比、曲率和端部弯矩的影响;对于构件两端偏心距相同的情况,按中国、美国和欧洲混凝土规范计算的承载力均随长细比的增大而降低,美国规范下降最快,欧洲规范次之,中国规范下降最慢。     

配筋砌块砌体短肢剪力墙偏心受压性能的试验研究

针对4片T形截面配筋砌块砌体短肢墙体进行偏心荷载作用下的承载力试验研究,了解该类墙体的承载能力、变形性能、破坏过程及破坏形态,并对墙体中芯柱钢筋应变、砌体表面的应变、墙体侧向变形及所承受的竖向荷载,进行了试验全程数据采集.通过数据分析,对文献[2]的计算方法进行试验验证,试验结果与计算结果比较接近.应用ANSYS有限元分析软件,选择三维八节点的混凝土单元Solid65模拟灌孔砌块砌体、杆单元Link8模拟钢筋.针对竖向偏心荷载作用下的配筋砌块砌体短肢剪力墙进行三维非线性有限元分析,研究了该类墙体的破坏形态、承载与变形能力,并将模拟结果与试验值进行对比,验证了有限元分析方法的可行性.     

工字形截面型钢混凝土短柱受压性能研究

为研究工字形截面型钢混凝土短柱的受压性能,设计了5个1/20缩尺工字形截面型钢混凝土短柱试件,各试件几何尺寸、配筋、配钢均相同,进行了不同偏心距、不同加载方向工况下的轴压、偏压单调加载试验。通过试验,分析了各试件的破坏特征、承载力、刚度及退化过程等。对比分析了偏心距、加载方向对工字形截面型钢混凝土短柱受压性能的影响规律。基于试验,进行了工字形截面型钢混凝土短柱受压承载力计算,计算结果与试验结果符合较好。研究表明:工字形截面型钢混凝土短柱具有良好的弹塑性变形能力和较高的承载力;随着偏心距的增大,工字形截面型钢混凝土短柱的承载力逐渐降低,弹塑性最大位移逐渐增大,延性逐渐增强,刚度退化逐渐减慢;偏心距相近时,与沿翼缘方向偏心加载的试件相比,沿工字形截面腹板方向加载的试件屈服荷载、极限荷载较高,延性性能较好。     

混凝土偏压构件极限承载力的非线性理论分析计算

根据混产土材料的非线性的应力－应变关系，采用非线性分析计算的方法，对矩形、圆形截面的混凝土偏心受压构件的极限承载力做了理论分析与计算，建立了荷载偏心对构件承载力影响折减系数的计算方法。     

配筋砌块砌体柱偏压承载力试验研究与分析

对10个配筋砌块砌体柱进行了偏心荷载作用下的承载力试验研究,了解了该类柱子的受力与变形性能、破坏过程与形态等特征,考察了偏心距、芯柱纵向钢筋等因素对承载力的影响,并对截面应变和芯柱钢筋应力进行了加载全过程记录。借助钢筋混凝土结构的分析方法,推导了配筋砌块砌体柱在偏心荷载作用下的承载力公式,该方法在形式上与普通混凝土偏心受压构件保持了一致性,但在纵向弯曲对承载力的影响上又借鉴了砌体结构的表达式,试验结果证明这一方法是得当的。     

预应力型钢混凝土柱偏心受拉性能试验研究

为研究预应力型钢混凝土构件在偏心受拉作用下的受力性能,以预应力筋根数、预应力度、纵筋配筋率、型钢配钢量和偏心距为主要设计参数,对15个偏心受拉柱进行了单调加载试验。试验中观察了预应力型钢混凝土柱在偏心受拉作用下的受力过程和破坏形态,得到荷载-位移曲线、荷载-应变曲线、承载力、侧向变形以及裂缝发展情况等。研究结果表明:增加柱中预应力筋根数与型钢配钢量,提高预应力度、纵筋配筋率,减小偏心距等可使预应力型钢混凝土柱偏心受拉承载能力提高,且偏心距是影响预应力型钢混凝土柱偏心受拉承载能力的主要因素。通过施加预应力筋,可以有效控制裂缝的产生与扩展。根据理论与试验结果分析,给出了预应力型钢混凝土偏心受拉构件的承载力算式,计算值与试验值吻合较好。     

椭圆钢管混凝土长柱偏压受力性能研究

为研究椭圆钢管混凝土(ECFST)长柱的偏压性能,利用ABAQUS建立了偏压作用下椭圆钢管混凝土长柱的数值分析模型,考虑了钢管与核心混凝土的复杂接触问题、材料非线性问题和椭圆截面特征的影响,并利用试验结果验证了数值分析模型的准确性。对钢材强度、混凝土强度、偏心距、径厚比、长短轴比和截面面积等参数进行了分析,评价了各参数对偏压作用下椭圆钢管混凝土长柱轴压承载力的影响,揭示了其破坏模式和受力机理。研究结果表明,偏压作用下椭圆钢管混凝土长柱的破坏模式根据偏心距大小可以分为大偏压破坏和小偏压破坏,根据加载路径的不同可以分为长轴偏压破坏和短轴偏压破坏。椭圆钢管混凝土偏压长柱的轴压承载力随着混凝土强度、钢材强度和截面面积的增大而增大,随着偏心距、径厚比、长短轴比和长细比的增大而减小。研究结果将为建立椭圆钢管混凝土构件的设计方法提供参考。