蜂窝状钢骨混凝土T形截面异型柱的斜截面受力性能分析

蜂窝状钢骨混凝土T形柱,是一种很适合于当今钢结构住宅建筑的新型异型柱。为了比较全面地探讨该新型构件的斜截面抗剪能力与变形特性,本文首先进行了单调加载试验,以考察在轴向力和横向力共同作用下该新型柱的斜截面抗剪能力、变形特性以及破坏形态;然后利用ANSYS有限元分析软件对T形截面柱进行非线性有限元分析,研究轴压力系数、剪跨比、配钢率、配箍率、混凝土强度等主要参数变化对该新型构件斜截面抗剪性能的影响及其规律,并提出相应的设计建议。研究表明,蜂窝状钢骨混凝土T形柱的抗剪破坏形态与相应荷载作用下的钢筋混凝土柱的抗剪破坏形态相似;平均应变的平截面假定在蜂窝状钢骨混凝土T形截面异型柱中仍然适用;该新型柱斜截面抗剪性能优于桁架式钢骨混凝柱T形柱;该新型柱的斜截面极限抗剪承载力随轴压系数、配钢率、配箍率、混凝土强度的增加而增加,但随剪跨比的增加而降低;其中剪跨比和轴压系数是影响T形柱斜截面抗剪性能比较敏感的因素。     

蜂窝状钢骨混凝土L形截面异形柱的抗剪性能分析

为了探讨蜂窝状钢骨混凝土L形柱斜截面受力性能,利用有限元软件ANSYS,分析腹板肢偏移系数、轴压力系数、剪跨比、混凝土强度、配箍率、型钢强度、配钢率、腹板肢钢骨腹板开洞率、钢骨腹板高厚比等因素对蜂窝状钢骨混凝土L形柱斜截面受力性能的影响。结果表明:轴压力系数、剪跨比、混凝土强度、型钢强度、配钢率、腹板肢钢骨腹板开洞率、钢骨腹板高厚比等对蜂窝状钢骨混凝土L形柱的抗剪承载力影响较大;而腹板肢偏移系数、配箍率对柱子的抗剪承载力影响有限。     

轴心受压状态下十字形钢骨混凝土异形柱的试验研究

为提高混凝土异形柱的承载力,本文提出一种新型实腹式钢骨混凝土异形柱。为了解这种新型钢骨混凝土异形柱的受力性能及破坏机理,本文通过对3根十字形钢骨混凝土异形柱和1根钢筋混凝土异形柱的轴心受压的试验研究,分析了钢骨混凝土异形柱和普通混凝土异形柱在轴心压力作用下的破坏形态以及试验过程中各种材料的受力状态。试验结果表明在轴心荷载的作用下,从弹性阶段到开裂荷载直至极限荷载,型钢与混凝土能保持协同工作,这种新型构件中各种材料的力学性能均能得到充分发挥,钢骨的存在改善了构件的延性。本文提出的新型实腹式钢骨混凝土异形柱受力性能良好,可以应用于工程。     

蜂窝状钢骨混凝土L形柱正截面承载力的非线性分析

蜂窝状钢骨混凝土L形柱,是一种特别适于钢结构住宅建筑的新型异形柱。为了全面掌握该新型构件的受力、变形特性,论文利用ANSYS软件进行了非线性有限元分析,研究了钢骨腹板开洞率、配钢率、配筋率、加载角、偏心距、构件长细比、混凝土强度等级以及钢材牌号等主要因素对该新型构件性能的影响及其规律,并提出设计建议。研究表明,该新型构件的钢骨腹板开洞能够增强混凝土与钢骨的协同工作能力;该新型构件的极限承载力随着配钢率、配筋率、混凝土强度、钢材强度的增加而增加,但随其长细比的增加而降低;加载角和偏心距的改变对蜂窝状钢骨混凝土L形柱的承载力影响非常敏感,设计时宜尽量避开最不利加载角对构件承载力的不利影响。     

L形截面钢骨混凝土柱正截面承载力试验研究

为探索一种承载力高且便于施工的钢骨混凝土异形柱, 研究其破坏的一般规律和极限承载力,进行了3根以粗钢筋和型钢为钢骨的不等肢L形截面混凝土柱试件在双向偏心压力作用下的试验.试验得到试件中的钢骨及混凝土在不同荷载时的应变、裂缝开展情况以及极限承载力等相关数据.表明在双向偏心压力作用下,这种柱子破坏过程与普通钢筋混凝土构件相似,横截面平均应变符合平截面假定,极限承载力比相同截面普通钢筋混凝土异形柱有显著提高;粗钢筋作为钢骨可以有效利用钢筋与混凝土的粘结力,不必在钢骨间设置钢腹杆.粗钢筋作为钢骨便于施工.     

钢骨混凝土L形柱抗震性能的有限元分析

基于蜂窝状钢骨混凝土L形柱低周反复荷载试验的结果,利用大型有限元分析软件,建立蜂窝状钢骨混凝土L形柱的计算模型,并对其在不同轴压比条件下低周反复荷载全过程进行非线性有限元分析。从而进一步对蜂窝状钢骨混凝土L形柱抗震性能影响因素进行分析,并分别建立其有限元模型进行数值分析,得到不同轴压比、剪跨比、体积配箍率及腹板开洞率情况下的蜂窝状钢骨混凝土L形柱的滞回曲线和骨架曲线,分析不同因素对L形柱延性性能以及变形能力的影响。     

十字形钢骨混凝土异形柱偏心受压试验研究

为了研究实腹式钢骨混凝土异形柱在偏心荷载下的破坏机理、受力性能及变形能力.本文通过对12个十字形钢骨混凝土异形柱进行偏心受压承载力的试验研究,观察了含钢率和偏心距不同情况下的试件受力过程和破坏形态,分析了钢骨混凝土异形柱的荷载一位移曲线、承载力、位移延性等力学性能.通过试验,明确了钢骨混凝土异形柱的破坏特征,含钢率对承载力的影响.试验结果表明,含钢率越大,构件的承载力及延性也会相应增加,钢骨混凝土异形柱具有较高的承载能力和较好的延性.     

蜂窝状钢骨混凝土L形柱抗震性能研究

蜂窝状钢骨混凝土L形柱作为一种新型组合结构,较钢筋混凝土L形柱而言,具有良好的延性和较高的承载力。采用ABAQUS软件对蜂窝状钢骨混凝土L形柱在低周往复荷载作用下的受力性能进行研究,分析了开洞率、轴压比和剪跨比对蜂窝状钢骨混凝土L形柱的延性、滞回性能、耗能能力、承载力退化、刚度退化的影响,并将ABAQUS分析结果和试验结果进行对比分析。结果表明:过高的轴压力会使其耗能性能变差,延性降低,容易发生脆性破坏;耗能能力随着开洞率的增大而降低;剪跨比越大,试件的延性和耗能能力越好。     

T形截面钢骨混凝土柱延性性能分析

利用大型有限元分析软件ABAQUS分析了T形截面钢骨混凝土柱在低周反复荷载作用下的受力性能,综合钢骨混凝土柱现有的试验研究成果,研究了T形截面钢骨混凝土柱在不同轴压比系数、配钢率、混凝土强度等级和长细比等参数对其延性的影响,得出了T形截面钢骨混凝土柱具有很好的延性性能,并提出了不同参数影响下T形截面钢骨混凝土柱满足一定延性要求的轴压比限值。     

非对称配钢钢骨混凝土柱抗震性能试验研究

为研究非对称配钢钢骨混凝土柱的抗震性能,进行了12个T形配钢、12个L形配钢的钢骨混凝土柱试件在低周往复荷载作用下的试验研究,试验参数为剪跨比、轴压比、体积配箍率以及是否配置拉结筋,对受力过程、破坏形态、滞回特性、骨架曲线、延性、耗能能力等进行了分析比较。结果表明,在恒定轴向荷载和水平低周往复荷载共同作用下,非对称配钢钢骨混凝土柱表现出较好的受力性能,破坏形态主要有弯曲破坏、剪切黏结破坏、剪切斜压破坏、剪切复合型破坏4种,各试件表现出较明显的正负滞回环不对称现象。剪跨比对破坏形态有较大影响,剪切复合型破坏主要发生在配有严重不对称的L形配钢的试件中;各试件的延性性能均随轴压比的增大而降低,在L形配钢试件中更为明显;增大配箍率对T形配钢试件的延性和承载力均有明显的提高,并能改善试件屈服后的耗能能力,有效改善混凝土的脆性性质,但对于剪跨比较小的L形配钢试件受力性能的改善并不明显;配置拉结筋能够提高各试件的承载能力,改善加载后期试件的承载力衰减和刚度退化,并明显增强了L形配钢试件的变形能力。     

钢管混凝土Y形柱非线性有限元分析及试验对比研究

以北京市某地铁车站Y形钢管混凝土柱为工程背景,在对其进行拟静力试验的基础上,利用大型通用有限元软件Abaqus对缩比试验模型进行建模和分析,并将计算模型得到的骨架曲线、柱底应力和应变、Y形铸钢部分应力与试验结果进行对比分析,得到结论:1)模拟计算结果与试验结果基本吻合,有限元模拟有一定的可靠度,可为实际设计及施工提供参考,也可为以后研究提供借鉴。2)根据结果推测,柱底仍是试件最薄弱部位。3)提出扩大模型范围研究,对结构进行设计优化和通过等效简化模型来提高其精确度的展望。     

冷弯薄壁型钢-钢板剪力墙抗震性能试验研究

为研究冷弯薄壁型钢-钢板剪力墙结构的抗震性能,对冷弯薄壁型钢边柱内置薄钢板剪力墙进行低周往复加载试验,对比不同边柱截面厚度及截面形式对其抗震性能的影响。试验中得到了冷弯薄壁型钢-钢板剪力墙的破坏形态、荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、荷载及位移特征值,并对结构的破坏特征、延性、耗能能力、承载力及刚度退化进行分析。结果表明:冷弯薄壁型钢-钢板剪力墙具有良好的抗震性能;增加边柱截面厚度及选用帽形边柱均可提高剪力墙的承载力、刚度及耗能性能。计算3个试件受剪承载力设计值和弹性抗侧刚度,其值均高于常用冷弯薄壁组合墙体的;结合破坏特征提出冷弯薄壁型钢-钢板剪力墙3个受力阶段;边柱对剪力墙破坏起控制因素,工程设计中应保证边柱承载能力,宜采用"强边柱、弱钢板"的设计理念。     

预压型钢混凝土柱滞回特性有限元分析

在型钢混凝土柱基础上提出预压型钢混凝土柱,并对预压型钢混凝土柱研究意义进行了概要分析。采用ANSYS有限元分析软件,通过对9个不同混凝土强度等级、不同型钢预压比、不同轴压比的预压型钢混凝土柱的低周反复荷载试验,得到预压型钢混凝土柱在不同轴压比、型钢预压比下的破坏形态和滞回曲线。研究结果表明:预压型钢混凝土柱有良好的抗震性能,但是其随着轴压比增大和混凝土强度的提高而降低。     

高强钢焊接箱形柱受力性能研究(Ⅰ)：残余应力统一分布模型

现有高强钢焊接箱形截面残余应力分布模型仅适用于特定强度等级的高强钢,尚缺乏适用于不同强度等级高强钢的残余应力分布模型。为此,基于不同强度等级高强钢焊接箱形截面残余应力的已有试验,研究钢材的强度等级、板件厚度及宽厚比对残余应力分布和峰值的影响,提出不同强度等级高强钢焊接箱形截面的残余应力统一分布模型。该模型采用多重阶梯函数形状,适用于屈服强度460~960MPa的焊接箱形截面,且满足每个板件自平衡条件和对称性。将残余应力统一分布模型的形状、数值和已有试验结果进行对比,证明该模型的准确性。在基于纤维模型的极限承载力数值分析中,分别采用残余应力统一分布模型和已有分布模型计算高强钢焊接箱形柱的受压承载力,并将各自得到的极限承载力与已有试验结果进行对比。研究结果表明,采用残余应力统一分布模型后,不同等级高强钢焊接箱形柱的纤维模型计算能更准确地预测其极限承载力。残余应力统一分布模型可为不同等级高强钢焊接箱形柱的二阶非弹性分析提供参考。     

方钢管混凝土柱-钢梁外隔板节点拟静力试验研究

通过对2个方钢管混凝土柱-工字钢梁外隔板式节点试件进行的拟静力加载试验,研究节点在反复循环荷载作用下的滞回性能、耗能能力、延性、应力分布和传力机制。试验结果表明,节点具有较高的承载力以及较好的延性和耗能能力,外隔板式节点的梁端弯矩一部分通过柱腹板两侧隔板传递到柱钢管腹板和核心混凝土,另一部分则主要通过柱角两内侧各0.25倍柱宽范围内的隔板直接传递给柱钢管翼缘和核心混凝土。柱角附近的隔板出现严重的应力集中,影响节点的耗能和延性。对节点建立同时考虑几何非线性和材料非线性的有限元分析模型,模拟分析了节点的受力性能。结果表明,由有限元分析所得的位移曲线与试验所得的骨架曲线极为相似,由有限元模型所得的应变分布规律与试验结果一致。     

工形截面钢拱结构腹板在径向均布荷载作用下的弹性屈曲

焊接工形截面钢拱结构具有造型美、受力性能好、制作简便等优点,在国内外均得到了较为广泛的应用.然而,我国还没有钢拱结构的专用技术规程,现行钢结构设计规范及技术规程中也都没有针对钢拱结构的技术条文.相比较于直梁、柱中的腹板,焊接工形截面钢拱的腹板同样存在着正应力和剪应力,但两者最大的不同在于腹板的几何形状.钢拱的腹板呈弧形...     

Analysis on Extension Length of Shape Steel in Transfer Columns of SRC–RC Hybrid Structures

Seismic performance of SRC–RC transfer column was analyzed based on the experiment of 16 transfer columns specimens under low cyclic reversed loading, which mainly focus on the extension length of shape steel. Analysis of ductility, bearing capacity, energy dissipation capacity and degeneration ratio of strength were completed. Displacement ductility promotes at first and then reduces with increasing of extension length of shape steel, reaching the peak value when extension length gets close to three fifths of column height. Extension length of shape steel has little effect on bearing capacity, while energy dissipation capacity of transfer columns is influenced by many factors. Three fifths of column height is the rational extension length of shape steel, of which specimens have advanced in energy dissipation, good stability of stiffness and strength. The bond performance between concrete and shape steel decreases with the increasing of extension length of shape steel, and hence the stability of strength decreases. Minimum extension length of shape steel was confirmed and the calculation method was proposed, which is mainly used to ensure the bend yielding of shape steel at bottom section. Moment at the truncation section leads to pull-out effect of steel bars, which enhances with increasing of the moment and section ratio of shape steel. Contraflexure point is at three fifths of column height. If the shape steel extends to contraflexure point, moment of steel truncation section will reach minimum. So the reduce the concrete damage with better deformation ability and mechanical behavior of transfer column.     

无黏结预应力型钢混凝土框架梁静力性能试验研究及有限元模拟

为研究无黏结预应力型钢混凝土(UPSRC)框架梁的静力性能,对4榀UPSRC框架梁试件进行了竖向静载试验,主要的变化参数为框架梁中普通钢筋用量、型钢用量以及框架柱尺寸。对其裂缝发展、破坏模式、荷载-位移曲线、普通钢筋及型钢应变、无黏结筋应力变化等进行了分析。结果表明：UPSRC框架梁整体呈“梁铰”破坏机制,梁端及跨中出现塑性铰,截面转动能力强;达到极限荷载时,跨中及梁端受拉钢筋均屈服,部分受压钢筋屈服,型钢受拉翼缘基本屈服,受压翼缘则处于弹性工作状态;极限荷载后,UPSRC框架梁仍有较高的承载能力;无黏结筋应力增量与跨中挠度呈良好线性关系,且已有规范计算方法低估了UPSRC构件达到极限状态时无黏结筋的应力增量值;与型钢用量及框架柱截面尺寸相比,改变普通钢筋直径对UPSRC框架梁的极限荷载以及裂缝宽度的影响最为显著。利用ABAQUS有限元软件对试验进行了数值模拟。经分析发现,该模型可较好地模拟竖向荷载作用下UPSRC框架梁的力学性能。     

扩大十字形截面型钢混凝土柱-SRC梁节点抗震承载力试验研究

提出了内置扩大正、斜向十字形截面型钢混凝土柱-工字钢型钢混凝土（SRC）梁节点的构造方式。通过对4个内置扩大正十字形和斜向十字形截面的型钢混凝土柱-SRC梁节点试件和1个内置普通十字形截面型钢混凝土柱-SRC梁节点试件的低周反复荷载试验,研究了试件的破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、剪切变形和钢材应变,分析了配钢形式、加载角度和构造措施（直接焊接、竖向隔板连接）对节点受力性能的影响,并在此基础上对节点核心区受剪承载力进行了计算。试验结果表明：上述两种新型截面型钢混凝土梁柱节点均发生节点区剪切破坏,达到极限状态时,节点区箍筋及型钢腹板应力均达到屈服强度,试件型钢及翼缘框内混凝土仍能承担较大荷载,并趋于稳定;新型SRC梁柱节点核心区剪力-剪切角滞回曲线饱满,无捏缩现象,其受剪承载力比相同破坏模式的普通型钢混凝土梁柱节点试件大;柱内采用斜向布置十字型钢以及梁柱正交时,节点试件的剪切承载力更大,所提出的两种构造措施对节点承载能力影响不大。