焊接栓钉型钢混凝土柱压-弯-剪-扭滞回性能试验研究

为了研究压-弯-剪-扭复合受力焊接栓钉型钢混凝土柱的滞回性能,通过研发的试验装置,对设计的9个试件进行恒定轴压力下低周反复弯-剪-扭的加载试验,考虑了栓钉位置、栓钉间距和栓钉长度等3个变化参数。通过试验观察了试件的受力破坏过程及形态,获取其弯矩-位移和扭矩-扭率滞回曲线,并分析了试件破坏形态、滞回曲线、刚度退化、能量耗散、延性等抗震性能指标。结果表明：恒定轴压力反复弯-剪-扭作用下,型钢混凝土试件表现为以弯曲破坏为主、伴随扭转斜裂缝的弯扭型破坏形态;弯矩-位移滞回曲线呈梭形,滞回环饱满,而扭矩-扭转角滞回曲线则呈反S或Z形,滞回曲线不饱满;扭矩作用下,型钢混凝土柱的延性变差;通过焊接栓钉可提高其延性,栓钉间距越小延性越好,当型钢翼缘和腹板交错焊接栓钉时,更有利于提高构件的抗震性能。     

配置HRB500ERC梁柱组合体在低轴压比下滞回性能

轴压比会对梁柱组合体节点的抗震性能带来影响。本文设计了6个配置高性能钢筋(HRB500E)的足尺低、中、高剪压比梁柱组合体试件,分别在低、中轴压比情况下进行拟静力加载试验,得到各个试件的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、延性系数、耗能系数以及刚度退化率并进行对比。试验结果表明:中低剪压比情况下,低轴压比不利于核心区的保护,降低轴压比使得试件的破坏模式发生改变,高剪压比下的试件破坏模式一致;低轴压比时,试件的延性性能比中轴压比试件有所降低,但是随着剪压比的提升,降低的幅度越来越小;低轴压比下,低剪压比试件SP1由于梁纵筋的粘结滑移较为严重,导致能量耗散抗震性能表现较差,但中高剪压比试件SP2,SP3能量耗散性能好于中轴压比试件SP5,SP6。     

往复偏心拉压荷载下矩形钢管混凝土柱工作性能试验研究

为研究矩形钢管混凝土柱在往复偏心拉压荷载下的工作性能,进行了4个截面外廓尺寸为130 mm×170 mm的矩形钢管混凝土柱模型在往复偏心拉压荷载下的工作性能试验研究,其中:2个试件的钢板厚度为3 mm,相应配钢率为8.14%,一个试件有栓钉,一个试件无栓钉;2个试件的钢板厚度为1.5 mm,相应配钢率为4.07%,一个试件有栓钉,一个试件无栓钉。通过试验,对比分析了各试件承载力、刚度、延性和破坏特征。研究表明:矩形钢管腔体内设置栓钉可显著提高构件的抗拉和抗压性能;矩形钢管钢板厚度较大的试件对栓钉约束能力较强,可提高栓钉与混凝土的共同工作性能。     

扭矩作用下钢筋PVA-ECC柱抗震性能试验研究

为了研究压弯剪扭复合作用下钢筋聚乙烯醇纤维增强水泥基复合(PVA-ECC)柱的抗震性能,以轴压比、扭弯比、剪跨比为变化参数,设计了6个PVA-ECC柱试件和1个作为对比试件的普通钢筋混凝土柱,进行拟静力试验,分析试件破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、延性及能量耗散等抗震性能指标.结果 表明:在压弯剪扭复合作用下,7个试件均发生扭型破坏;与普通混凝土试件相比,PVA-ECC试件裂缝开展较为缓慢,其开裂荷载、屈服荷载、峰值荷载及极限扭率都明显提高,说明采用PVA-ECC材料能提高试件的复合受扭能力和变形能力;轴压比小、扭弯比大的试件扭转滞回曲线更为饱满,受扭延性更好;提高轴压比和剪跨比、减小扭弯比,试件受扭刚度退化加快;试件的受扭强度退化随试件的轴压比、剪跨比、扭弯比的提高而加快.     

预应力钢带加固钢筋混凝土短柱抗震性能试验研究

为研究预应力钢带加固钢筋混凝土短柱的抗震性能,对6个预应力钢带加固钢筋混凝土短柱试件和3个对比试件进行低周反复荷载试验。结合试验研究结果,分析预应力钢带加固柱的破坏形态、滞回曲线、位移延性系数、骨架曲线、耗能性能和刚度退化;研究轴压比、剪跨比、钢带间距对加固试件抗震性能的影响。试验结果表明,采用预应力钢带加固钢筋混凝土短柱可以明显改善其延性、变形能力和耗能性能,并且能显著提高短柱的抗剪承载力,抗震性能得到显著提高和改善。     

高轴压比下中高剪跨比双钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

通过对4片高轴压比、中高剪跨比双钢板-混凝土组合剪力墙的拟静力试验,研究该类组合剪力墙在低周往复水平荷载作用下的受力性能和破坏模式,分析其延性、刚度、承载力、耗能等性能指标,以及剪跨比、轴压比、距厚比（栓钉间距与钢板厚度之比）等因素对其抗震性能的影响。试验结果表明：中高剪跨比试件的破坏模式为压弯破坏;墙体钢板随距厚比的增加更易发生局部屈曲;试件轴压比越大,压屈越明显、屈曲范围越接近试件底部、屈曲发展越迅速;试件刚度和极限荷载受轴压比、距厚比的影响较小,但变形能力随轴压比的增大而降低;试件剪跨比越大、轴压比越小,滞回性能越稳定;试件耗能随变形增大而迅速增长,抗震性能良好。     

仿古建筑方钢管混凝土柱-钢筋混凝土圆柱连接抗震性能试验研究

通过4个仿古建筑方钢管混凝土柱(CFST)与钢筋混凝土圆柱(RC)连接的低周反复加载试验,观察了试件在不同轴压比下的破坏形态,分析了试件的滞回曲线、骨架曲线、变形能力、耗能能力、刚度退化及承载力衰减等。试验结果表明:CFST-RC柱连接的破坏形态以弯曲破坏为主,且有一定的剪切破坏特征,CFST柱及RC柱根部均形成塑性铰,RC柱中、上部出现较为明显的剪切斜裂缝;滞回曲线较为饱满,刚度退化及承载力衰减较慢,破坏时试件的位移延性系数介于4.42~5.54之间,等效黏滞阻尼系数介于0.233~0.311之间,具有良好的变形及耗能性能。在试验设计的轴压比范围内,增大轴压比,试件的峰值荷载和延性提高;当轴压比相同时,随长细比增大,试件的峰值荷载和延性降低。     

配置HRB500钢筋的混凝土异形柱滞回性能试验研究

为了研究配置HRB500钢筋的混凝土异形柱的抗震性能,进行了六个不同轴压比、配箍率的配置HRB500钢筋的混凝土异形柱试件低周往复加载试验,对比分析了试件的滞回曲线,根据滞回曲线得出试件的骨架曲线和刚度退化曲线,对各试件的承载能力、位移及延性和耗能能力进行了分析,研究了轴压比和配箍率的参数变化对配置HRB500钢筋的混凝土异形柱滞回性能的影响。研究结果表明:减小轴压比和增加配箍率,可以提高试件的变形能力及延性,改善试件的滞回特性。研究结果为配置HRB500钢筋的混凝土异形柱结构设计提供了参考。     

方中空夹层钢管混凝土柱滞回性能研究

以轴压比和空心率为主要参数,进行了12个方中空夹层钢管混凝土试件和4个方实心钢管混凝土试件滞回性能的试验研究。试验表明:方中空夹层钢管混凝土和方实心钢管混凝土荷载-位移滞回曲线饱满,其延性明显优于空钢管试件;轴压比越大的试件,初始刚度越大,但刚度后期退化越快。比较了国内外较典型的几种设计规范(程)对试件抗弯刚度的计算,结果表明,AISC-LRFD(1999)、EC4(1994)、BS5400(1979)、DBJ 13-51(2003)的计算结果与实测的初始抗弯刚度较吻合,DBJ 13-51(2003)的计算结果与实测的使用阶段抗弯刚度最接近。在确定了钢材和混凝土的本构关系的基础上,采用数值方法对荷载-位移滞回曲线进行了计算,理论计算结果与试验结果较吻合。最后分析了轴压比、空心率、长细比、名义含钢率、材料强度等参数对荷载-位移骨架曲线的影响。     

复合受扭型钢混凝土组合柱滞回性能试验研究

为了研究复合受扭型钢混凝土柱的滞回性能,对设计的8个型钢混凝土组合柱进行了压-弯-剪-扭复合受力的拟静力试验。观察试件破坏过程和形态,分析扭弯比、轴压比、栓钉和型钢类型对构件滞回性能的影响。研究结果表明:在复合扭矩作用下,8个试件均发生扭型破坏;扭矩-扭率滞回曲线主要呈反S形,捏缩现象明显;减小扭弯比、增大轴压比、焊接栓钉均会降低试件延性,但栓钉有利于提高构件承载能力,十字型钢混凝土试件延性优于H型钢混凝土试件;试件相对刚度退化规律基本一致,屈服前退化较快,屈服后退化较慢;各试件扭转强度退化系数为0. 77～0. 95,等效阻尼比为0. 18～0. 27,耗能能力随着扭弯比的减小而增大。     

斜拉肋加劲薄壁方钢管混凝土柱的滞回性能研究

在方钢管两临边焊接斜拉肋可显著提高薄壁方钢管的局部屈曲承载力,有效改善薄壁方钢管混凝土(CFST)柱的力学性能.为研究斜拉肋加劲薄壁方CFST柱的滞回性能,完成4个试件的拟静力试验.试验主要变化参数为斜拉肋上是否开孔、轴压比、钢管宽厚比.试验结果表明:试件的破坏模式为压弯破坏,破坏区域钢板受压鼓曲、钢管与斜拉肋之间纵向...     

方钢管混凝土粘结滑移性能试验研究

考虑构件长细比、钢管宽厚比两个重要参数,通过9根内灌C60混凝土的F150方钢管混凝土推出构件的试验,研究了方钢管混凝土粘结滑移性能,包括轴压力作用下荷载的传递机理、粘结滑移的分布规律,考察了方钢管混凝土的粘结强度及其荷载-滑移曲线的变化规律,探讨了剪切连接件对构件受力后期界面剪力传递的影响。试验结果表明,随构件钢管宽厚比的增大,粘结强度有降低的趋势。剪切连接件的设置对构件受力后期延性和承载力的提高有着显著的效果。     

高含钢率型钢混凝土压弯构件受力性能影响因素分析

以8个含钢率分别为13.12%和15.04%、截面尺寸为500mm×500mm的型钢混凝土柱水平拟静力加载试验为基础,分析轴压比、含钢率和配箍率对高含钢率型钢混凝土压弯构件荷载-位移骨架曲线的影响。利用有限元分析软件ABAQUS建立试验试件的非线性有限元分析模型,模拟试验骨架曲线,验证有限元分析模型的有效性。以含钢率、轴压比和配箍率为参数,对37个型钢混凝土压弯构件进行参数分析,建模时考虑了型钢和箍筋对混凝土的约束作用,分析各参数对含钢率在20%以内的型钢混凝土柱骨架曲线的影响。结果表明：随着轴压比的增大,不同含钢率试件的屈服点割线刚度、峰值荷载、极限位移和延性水平逐渐接近,高含钢率型钢混凝土柱的优势逐渐减弱;当设计轴压比小于1.2时,型钢混凝土柱试件均具有良好的延性;随着配箍率的增大,峰值荷载和峰值位移均增大,试件延性增大。     

Experimental study of hysteretic behaviour for concrete-filled square thin-walled steel tubular columns

In this paper, the hysteretic behaviour of concrete-filled thin-walled steel tubular (CFTST) columns was investigated experimentally. The parameters in the study included the axial load level and steel tube section type. Nine CFTST columns, including six columns with a longitudinal stiffener on each inner face of the steel tube and three columns with a longitudinal stiffener on the two opposite inner faces of the steel tube, were tested under a constant axial load in addition to a cyclic lateral load. The effect of axial load level on the hysteretic behaviour (stiffness, ductility and energy dissipation) was studied. Experimental results indicated that the CFTST columns under an axial load level below 0.5 exhibited plump hysteretic loops with a slight pinching effect, better ductility and energy dissipation capacity. The displacement ductility decreases significantly with an increase in the axial load level. Columns with two steel tube sections had almost the same load capacity, whilst the ductility and energy dissipation capacity of columns with a longitudinal stiffener on each inner face of the steel tube was better than that of columns with two opposite stiffeners.     

钢管约束钢筋混凝土压弯构件滞回性能试验研究与分析

进行了4个圆钢管约束钢筋混凝土(CTRC)和4个方钢管约束钢筋混凝土(STRC)压弯构件滞回性能的试验研究,并进行了两个钢筋混凝土(RC)对比试件的试验研究。试验中的主要参数为轴压比(0.34、0.65和0.80)和混凝土强度等级(C30和C60)。试验结果表明,由于钢管对核心混凝土的有效约束,核心高强混凝土柱的承载力、延性和耗能能力得到了显著提高。随轴压比和混凝土强度的提高,CTRC压弯构件的受弯承载力提高;但轴压比和混凝土强度对试件的延性无明显影响。随轴压比和混凝土强度的提高,STRC压弯构件的受弯承载力提高,但延性下降。相同轴压比条件下,CTRC压弯构件的受弯承载力和延性明显优于STRC构件。根据试验结果,建议了钢管约束钢筋混凝土柱截面受弯承载力的计算方法。建立了钢管约束钢筋混凝土压弯构件的纤维模型数值计算方法,计算中采用随荷载的增加而不断增大钢管对核心混凝土的约束效应的方法,数值计算结果与试验结果吻合良好。     

T形、L形钢管混凝土柱抗震性能试验研究

本文对6根T形6、根L形钢管混凝土柱进行低周反复荷载试验研究,对试件破坏过程及结果进行了较为详细的描述,给出了荷载-位移曲线及骨架曲线。在此基础上,考虑了轴压比、钢管壁厚、内填混凝土强度对T形、L形钢管混凝土柱承载力和延性的影响。得出如下结论:随着轴压比增加,极限荷载提高不显著或下降,延性随着轴压比增加而下降;极限荷载和延性随着钢管壁厚加大而提高;混凝土强度提高对极限荷载增加很显著,但对延性影响不显著。     

Performance evaluation of intermittently CFRP wrapped square and circularised square reinforced concrete columns under different loading conditions

This paper presents the results of an experimental investigation on square and circularised square reinforced concrete (RC) columns intermittently wrapped with carbon fibre reinforced polymer (CFRP) under different loading conditions. Twelve RC specimens consisting of eight square RC specimens with 150?mm × 150?mm cross-section and 800?mm height and four circularised square RC specimens with 212?mm diameter and 800?mm height were tested under concentric axial load, eccentric axial load and four-point flexural load. The test results showed that intermittent wrapping increased the strength and ductility of square RC specimens. The test results also showed that circularisation combined with intermittent wrapping significantly improved the strength and ductility of square RC specimens. The experimental axial load-bending moment interaction diagram showed that the best performance was achieved by intermittently CFRP wrapped circularised square RC specimens.     

仿古建筑矩形与圆形钢管柱连接抗震性能试验研究

为研究仿古建筑中矩形与圆形截面钢管柱连接的破坏形态和抗震性能,设计制作了4个缩尺比例为1∶1.5的矩形与圆形截面钢管柱连接模型,通过施加一定轴压比的竖向荷载和低周往复水平荷载,对柱连接模型进行加载破坏试验。观察了试件的受力过程及破坏形态,得到了柱端水平荷载-位移滞回曲线和骨架曲线。分析了长细比、轴压比对试件的破坏模式、滞回性能、刚度、承载力、延性和耗能能力的影响。结果表明：矩形与圆形截面钢管柱连接的破坏形态主要是矩形截面钢管柱翼缘根部周围焊缝开裂;滞回曲线饱满,刚度退化慢,承载力高,破坏时试件的位移延性系数介于4.17～4.97之间,等效黏滞阻尼系数介于0.445～0.537之间,具有很好的耗能能力及抗震性能。在试验研究的基础上,利用ABAQUS软件对该类连接构件进行了非线性分析,研究了轴压比、材料屈服强度、矩形钢管板件宽厚比等参数对其力学性能的影响,结果表明：提高轴压比和材料屈服强度,可提高连接构件的水平承载力,但延性降低;随着矩形钢管板件宽厚比的提高,连接构件的延性提高,但承载力有所降低。     

配筋圆钢管自密实混凝土柱抗震性能试验研究

通过7根配筋圆钢管自密实混凝土柱和1根圆钢管自密实混凝土对比柱的低周反复荷载试验,研究了纵筋配筋率、轴压比和钢管壁厚对配筋圆钢管自密实混凝土柱的承载力、延性、耗能能力和性能退化规律的影响。试验结果表明:配筋圆钢管自密实混凝土试件的滞回曲线饱满,表现出良好的抗震性能,在加载中后期,配筋试件的纵筋屈服,强度得到发挥,配筋圆钢管自密实混凝土试件的承载力和延性较普通圆钢管自密实混凝土试件均有不同程度提高,同时,耗能性能提高,且纵筋配筋率越大,配筋圆钢管自密实混凝土试件的承载力和延性也越大。轴压比和钢管壁厚对配筋圆钢管自密实混凝土柱抗震性能的影响规律与普通圆钢管混凝土柱相同。     

大径宽比钢管混凝土叠合柱轴压试验

为研究大径宽比钢管混凝土叠合柱的轴压性能,设计制作了外径在400～600 mm范围内、含钢管率在3.70%～6.75%范围内的6根大径宽比钢管混凝土叠合短柱试件,并对其进行轴压试验。使用亚克力棒测量了钢管内部混凝土的应变,给出了不同柱径试件各部位的典型应变增长曲线。结合试验结果,引入考虑试件尺寸效应的混凝土材料强度折减系数,提出了适应大径宽比钢管混凝土叠合柱的极限承载力计算公式。结果表明:大径宽比叠合柱达到峰值荷载后承载力下降缓慢,具有较好的延性; 含钢管率的提升直接增强叠合柱的承载力,含钢管率为6.08%的试件比含钢管率为3.70%的试件承载力高27.3%; 不同尺寸试件的破坏特点存在差异,一般表现为尺寸越大,破坏越显脆性,但不同尺寸试件的各部位典型应变增长模式基本一致; 叠合柱外部钢筋混凝土在加载中后期对承载力贡献较小。