方钢管混凝土柱-钢梁外加强环节点的非线性有限元分析

目的研究环板宽度和柱轴压比对方钢管混凝土柱-钢梁外加强环节点力学性能的影响.方法采用ABAQUS有限元程序,对方钢管混凝土柱-钢梁外加强环节点进行非线性分析,计算和分析了外环板节点受力的荷载-变形全过程关系曲线.结果给出了有限元计算中钢材和混凝土本构关系模型、钢管及其核心混凝土之间界面模型等确定方法,分析柱端水平荷载-水平位移（P-Δ）骨架曲线,并提出了合理的环板宽度设计建议,理论计算结果与试验结果吻合较好.结论柱轴压比的增大和环板宽度的减小,都会降低节点水平极限承载力;按现有规程设计外加强环是安全可靠的,但环板宽度可按2/3设计就已满足抗震要求的承载力和刚度.     

钢管混凝土环板节点设计的关键问题探讨

本文探讨了钢管混凝土柱-钢梁外加强环板节点设计计算中的关键问题,基于ABAQUS软件建立了此类节点的三维有限元模型,进行了其荷载-变形曲线的全过程数值模拟,理论计算与试验结果总体上吻合良好。利用此有限元模型,探讨了环板宽度对节点的极限承载力和初始刚度的影响规律。分析结果表明：随着环板宽度的减小,节点的极限承载力降低,初始刚度减小。合理的环板尺寸的计算公式尚需要在大量的参数分析基础上确定。     

CFRP-方钢管高强混凝土中长柱的轴压性能

目的研究内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土轴压中长柱的受力全过程,得出内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土轴压中长柱的工作机理和静力性能,为更进一步的研究奠定基础.方法在6根内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土轴压中长柱试验的基础上,比较分析了6种构件不同的破坏形态、荷载—纵向应变曲线、荷载—横向应变曲线以及各种因素对承载力的影响.结果在加载过程中,对比于同等尺寸的普通方钢管高强混凝土构件,构件的弹性段明显增加,构件的破坏形态均为失稳破坏,达到极限承载力后,构件的承载力有反弹.结论CFRP的存在有效地延缓和抑制了高强混凝土中剪切斜裂缝的产生,使方钢管的约束作用得到充分发挥,内置CFRP圆管轴压中长柱的极限承载能力相比于普通方钢管高强混凝土轴压中长柱有了显著的提高.     

外加强环式与内隔板式方钢管混凝土柱-钢梁框架抗震性能比较

为了对比外加强环式与内隔板式方钢管混凝土柱-钢梁连接框架结构的抗震性能,设计并制作了1榀3层2跨外加强环式连接的方钢管混凝土柱-钢梁框架,对其进行了低周反复加载试验,与内隔板式连接的方钢管混凝土柱-钢梁框架抗震试验成果进行比较。分析两种节点连接方式下试件的滞洄曲线、骨架曲线、延性和耗能能力、强度退化和刚度退化。结果表明:两种节点连接方式下试件的滞回曲线饱满,延性系数均大于4,满足抗震要求;外加强环式连接的试件极限承载力要明显高于内隔板式连接试件;外加强环式连接的试件具有更好的弹塑性变形能力及耗能能力,抗震性能整体优于内隔板式连接试件。     

带外套管钢管混凝土柱与钢梁节点力学性能研究

在总结以往钢管混凝土柱与钢梁连接节点不足的基础上,提出了新型带外套管式钢管混凝土柱与钢梁单边螺栓连接节点,通过已有的试验研究和理论分析,考虑构件的初始几何缺陷和混凝土的塑性损伤本构,在与试验对比后,分别建立了带和不带外套管式钢管混凝土柱-钢梁端板连接节点的有限元模型.通过对模型进行单调加载,分析节点的破坏和工作机理;然后对节点进行参数分析,总结出影响节点初始刚度和承载力的主要因素;提出外套管式钢管混凝土柱-钢梁端板连接节点的M-θr实用模型.结果表明:带外套管式钢管混凝土-钢梁端板连接节点具有更大的初始刚度、承载力,提出节点的M-θr曲线实用计算方法与有限元计算出的M-θr曲线吻合较好,研究将为外套管式钢管混凝土柱-钢梁单边螺栓端板连接节点在实际工程中的应用提供参考.     

穿心构造的钢管混凝土柱-钢梁节点抗连续性倒塌性能分析与评估

火灾、爆炸、撞击等突发事件可能造成建筑物发生连续性倒塌,二十世纪以来,随着国际上恐怖活动逐年增多,各国专家学者开始重视建筑防倒塌规范的制定和结构抗连续性倒塌性能的研究。目前,钢管混凝土柱-钢梁外环板式节点已被广泛应用于工程实例中,但其因在钢管外壁焊接外加强环板占用大量建筑空间,影响建筑物使用功能,而钢管混凝土柱-钢梁穿心式节点即钢梁整体或部分穿过钢管及钢管内填充的混凝土,大大节省建筑使用空间。为研究穿心型钢管混凝土柱-钢梁节点在连续性倒塌工况下的机制,利用ABAQUS有限元软件建立5个穿心构造的钢管混凝土柱-钢梁节点及1个全焊接节点模型,考察节点在连续倒塌工况下的抗力机制、变形模式及内力变化,并评估其节点的抗连续倒塌能力。结果表明：穿心型钢管混凝土柱-钢梁节点的连续倒塌破坏模式可分为钢梁倒塌破坏模式和柱壁倒塌破坏模式两种类型,柱壁倒塌破坏虽有更好的延性及承载力,但钢管壁鼓曲具有不稳定性。节点的竖向承载力主要由抗弯机制及悬链线机制提供,其中抗弯机制提供前期抗力,悬链线机制决定后期极限承载力。新型穿心构造的钢管混凝土柱-钢梁节点具有良好的抗连续倒塌能力,其节点抗连续倒塌性能评估指标η高于其余钢梁倒塌破坏节点。     

穿心构造的钢管混凝土柱–钢梁节点抗连续性倒塌性能分析与评估

火灾、爆炸、撞击等突发事件可能造成建筑物发生连续性倒塌,二十世纪以来,随着国际上恐怖活动逐年增多,各国专家学者开始重视建筑防倒塌规范的制定和结构抗连续性倒塌性能的研究。目前,钢管混凝土柱–钢梁外环板式节点已被广泛应用于工程实例中,但其因在钢管外壁焊接外加强环板占用大量建筑空间,影响建筑物使用功能,而钢管混凝土柱–钢梁穿心式节点即钢梁整体或部分穿过钢管及钢管内填充的混凝土,大大节省建筑使用空间。为研究穿心型钢管混凝土柱–钢梁节点在连续性倒塌工况下的机制,利用ABAQUS有限元软件建立5个穿心构造的钢管混凝土柱–钢梁节点及1个全焊接节点模型,考察节点在连续倒塌工况下的抗力机制、变形模式及内力变化,并评估其节点的抗连续倒塌能力。结果表明:穿心型钢管混凝土柱–钢梁节点的连续倒塌破坏模式可分为钢梁倒塌破坏模式和柱壁倒塌破坏模式两种类型,柱壁倒塌破坏虽有更好的延性及承载力,但钢管壁鼓曲具有不稳定性。节点的竖向承载力主要由抗弯机制及悬链线机制提供,其中抗弯机制提供前期抗力,悬链线机制决定后期极限承载力。新型穿心构造的钢管混凝土柱–钢梁节点具有良好的抗连续倒塌能力,其节点抗连续倒塌性能评估指标高于其余钢梁倒塌破坏节点。     

圆CFRP钢管混凝土外加强环节点有限元分析

为了深入研究圆CFRP钢管混凝土外加强环节点的力学性能,使用有限元软件ABAQUS分析了混凝土强度、钢材强度、轴压比、加强环板的厚度和加固形式对节点力学性能的影响.对节点模型进行了低周往复荷载下数值模拟.结果表明,当混凝土和钢材强度不变时,随着轴压比的增加,外加强环节点的承载力保持不变;加强环板厚度对节点承载力影响较大,随着加强环板厚度的增加,节点的承载力明显增加,当厚度增加到一个限值时,承载力基本保持不变;加强板和加强筋加固形式可以显著提高节点的刚度,使钢梁先于柱屈服,实现强节点弱构件的抗震目标.     

内置CFRP圆管的方钢管混凝土角柱节点有限元分析

为了分析内置CFRP圆管的方钢管混凝土角柱节点在往复载荷作用下的力学性能,以及不同的材料属性对节点力学性能的影响,利用ABAQUS有限元分析软件建立了10个角柱节点模型,分析钢材强度、含钢率和轴压比等参数对节点力学性能的影响.结果表明,随着钢材强度的提高,极限承载力有显著提高,含钢率对极限承载力和延性均有一定的改善,轴压比的增加使得极限承载力急剧下降,且延性变差.加强环宽度的增加对节点承载力有显著提高,达到70 mm之后有脆性破坏的趋势.     

内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土中长柱轴压性能试验

目的 研究内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土的可行性和必要性,并指出内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土应用于建筑物的竖向承重构件中所具有的优越性.方法 通过对7根内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土柱和5根方钢管高强混凝土柱承载力的对比试验,探讨了在相同宽度厚度比的情况下,3种CFRP层数和5种长细比对内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土柱承载力的影响.结果 CFRP圆管对构件的承栽力的有显著提高,内置一层CFRP管承载力增长5%左右,二层增加12%左右;随着长细比的增加,内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土构件承载力有减小的趋势.结论 通过对应变曲线的分析得出宽厚比和CFRP参数的最优组合为2层.     

钢管混凝土柱-钢梁外环板节点抗弯承载力计算方法

基于ABAQUS软件建立了钢管混凝土柱-钢梁环板节点的三维有限元数值模型,通过已有试验结果与数值计算结果的对比校验了有限元模型的适用性。基于数值分析结果,分析了此类节点的受力特性,并利用有限元模型进行了参数分析,探讨了环板宽度、柱截面含钢率、钢梁极限弯矩、钢管强度、钢梁材料强度、混凝土强度、柱轴压比、梁柱线刚度比等参数对此类节点抗弯承载力的影响规律。在参数分析的基础上建议了此类节点的抗弯承载力简化计算公式,简化计算结果与有限元计算结果总体上吻合良好。     

圆钢管混凝土 K 型焊接管板节点受力性能试验

为研究格构式钢管混凝土风力发电机塔架K型焊接管板节点的受力性能,进行了4个圆钢管混凝土K型焊接管板节点的单调静力加载试验和1个空心圆钢管K型焊接管板节点的对比试验,探讨了该类节点的破坏模式、极限承载力以及节点区应力分布和发展规律,研究了各试验参数对节点受力性能的影响。试验结果表明：塔柱内混凝土的填充使得焊接管板节点的破坏模式由节点交汇处塔柱管壁塑性变形失效转变为节点板失效和腹杆失效;节点的极限承载力大幅增加,变形减小;节点几何参数和构造参数的变化对试件受力性能的影响较大;当节点板中部设置加劲肋时,节点的承载力提高,节点板平面外失稳得以避免;当节点极限承载力由腹杆屈曲或屈服承载力控制时,在一定范围内随着腹杆与塔柱管径比和壁厚比的增加,节点的承载力提高。     

内置CFRP圆管方钢管高强混凝土纯弯构件力学性能的试验

目的了解内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土纯弯构件的静力性能,研究不同CFRP配置率和含钢率对纯弯构件的承载能力的影响．方法对5个内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土纯弯构件和3个方钢管高强混凝土纯弯构件进行静力试验,分析试验结果,绘制荷载-跨中挠度曲线,钢管碳纤维P-ε曲线．结果受弯构件内置了CFRP圆管约束内部核心混凝土后,有效地改善了该构件的力学性能（承载力提高率可提高10％左右、延性提高5％-12％）;试件的荷载跨中挠度全过程曲线可分为弹性阶段、弹塑性阶段、强化段．结论内置CFRP圆管可有效地改善方钢管高强混凝土纯弯构件的力学性能．     

钢管混凝土柱与型钢梁装配式节点抗震试验

为了研究一种新型钢管混凝土柱与型钢梁装配式节点的抗震性能,对不同参数的节点进行低周往复循环加载试验.节点均经历弹性、塑性和极限破坏三个阶段,且为环板与钢梁翼缘的连接处破坏.对比分析表明：节点的轴压比越大,承载力越低;环板越宽,承载力越高;方形环板比圆形环板承载力更高;垫板对节点试件的承载力有提高作用.钢管混凝土柱与型钢梁装配式节点设计合理、传力明确、承载力高、构造简单、施工方便,是一种值得推广的组合装配式节点形式.     

内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土框架结构的静力弹塑性分析

目的研究内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土柱-工字型钢梁框架结构的工作特点和抗震性能及不同材料配置量对结构抗震性能的影响．方法使用OpenSees软件,对一个8层内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土柱一工字型钢梁的框架结构建立标准模型,进行Pushover分析．结果不同参数对组合柱的承载力、刚度、延性均产生影响,并且由于约束作用的存在改变了夹层混凝土和核心混凝土的本构关系,间接影响了组合柱的抗震性能．将Pushover分析中能力谱法得出的性能点反带入能力谱求出其所对应的目标位移为140mm,满足规范的限值要求．结论设计时应根据需要改变梁柱刚度比的最小值及其性能,达到在合理塑性破坏形式的前提下,使组合柱更多的参与结构抗震,以提高结构的抗震能力．     

内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土长柱轴压性能试验

为了研究内置碳纤维复合材料（CFRP）圆管的方钢管高强混凝土长柱的力学性能,对4根内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土柱和4根方钢管高强混凝土柱进行了承载力对比试验研究,绘制了荷载一变形曲线,并对内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土轴压长柱的力学性能进行了全过程分析。结果表明：在含钢率相同的条件下,随着长宽比的增大,相同CFRP层数的方钢管高强混凝土柱承载力有所降低;随着CFRP层数的增加,在长宽比相同的情况下,方钢管高强混凝土柱承载力有显著提高;对核心混凝土的约束效应增加,延缓了构件的屈服时间;CFRP层数对试件的承载力影响更为显著。     

钢管再生混凝土短柱承载性能有限元分析

为了分析钢管再生混凝土短柱承载性能的影响因素,试验设计了3个不同偏心距的方套方中空夹层钢管再生混凝土短柱进行单调加载,用于验证所建立有限元模型的正确性;并利用得到验证的有限元模型设计了三种截面类型（方套方中空截面、方套圆中空截面、方实心截面）共7个钢管再生混凝土短柱试件,并以偏心距及外钢管壁厚为变化参数,运用ABAQUS建立有限元模型进行静力加载分析。得到了不同偏心距及外钢管壁厚下钢管再生混凝土柱的荷载-轴向位移曲线,分析了偏心距及外钢管壁厚对钢管再生混凝土短柱承载性能的影响。分析结果表明：三种类型中方钢管中空夹层再生混凝土短柱随偏心距减小或外钢管壁厚的增加,其承载性能均有所提高;三种截面类型中,方套方中空夹层试件初期刚度最大,极限承载力最高。     

内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土轴压短柱承载力计算初探

目的 研究内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土轴压短柱的承载力.方法 进行了12根内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土轴压短柱和6根普通方钢管高强混凝土轴压短柱的试验研究和理论分析,探讨了与试件的含钢率及CFRP圆管与方钢管的相对配置率之间的关系以及它们对承载力的影响.结果 承载力随着含钢率及CFRP圆管与方钢管的相对配置率的增大而提高,回归得到了内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土轴压短柱的承载力计算初探公式.结论 承载力计算公式的理论计算结果 与试验结果 吻合良好.证明了提出的计算公式的正确性.