钢管混凝土异形柱-钢梁节点恢复力模型研究

为了兼顾钢管混凝土异形柱节点的抗震性能和整体美观性,提出一种新型侧板连接T形钢管混凝土柱-钢梁节点。对7个节点试件在低周往复荷载作用下的抗震性能进行试验研究,考虑了有无侧板、不同侧板长度、有无约束拉杆和不同轴压比四种影响因素,并观察节点的破坏过程,记录试件的滞回曲线及骨架曲线。试验结果表明：试件的破坏模式分为有侧板连接试件的梁铰破坏和无侧板连接试件的柱铰破坏;新型侧板连接T形钢管混凝土柱-钢梁节点试件的滞回曲线饱满,抗震性能良好。基于试验结果,利用极限荷载和其所对应的位移进行无量纲化处理得到三折线型骨架曲线模型,分析各试件的刚度退化规律及滞回规则,建立新型T形钢管混凝土柱-钢梁节点的恢复力模型,对比试验结果验证了所提出的恢复力模型的正确性,为此类节点抗震性能的深入研究奠定了基础。     

火灾作用后型钢混凝土柱滞回性能研究

型钢混凝土柱在遭受火灾作用后,由于混凝土的力学性能受到损伤,导致柱的抗震性能劣化。为揭示火灾高温损伤对型钢混凝土柱抗震性能的影响,文章运用ABAQUS软件,基于全过程分析方法,建立了火灾作用后型钢混凝土柱滞回性能分析模型,对火灾后SRC柱荷载-位移滞回关系进行计算,分析了轴压比、受火时间对荷载-位移关系骨架线的影响规律。研究结果表明:火灾作用后型钢混凝土柱滞回关系曲线形状饱满,无明显捏缩现象;随着升温时间和轴压比的增大,高温后构件的极限承载力变小;相对于轴压比,升温时间对构件的弹性刚度有着较大的影响。     

混凝土异形柱结构特点及其应用分析

通过对异形柱结构设计计算原理、异形柱结构的刚度和延性以及抗震性能等方面的研究,并结合带暗柱异形柱结构和型钢异形柱结构新体系的研究现状,指出异形柱结构具有良好的工作性能和应用前景。随着研究的深入,异形柱结构在工业及民用建筑中的应用将得到进一步推广。     

型钢混凝土异形柱损伤模型研究

基于4个混凝土异形柱的低周反复荷载试验,分析了试件各个阶段的损伤特征,选取基于能量的损伤模型、Park-Ang损伤模型和改进Park-Ang模型进行了对比研究,结果表明：钢筋混凝土异形柱内置型钢可以延缓损伤破坏并降低试件最终损伤程度;基于能量耗散损伤模型和Park-Ang损伤模型对试件损伤程度的预估存在一定的缺陷,而基于有效耗能的改进Park-Ang模型能够较好地预估异形柱的损伤程度,为结构设计提供可靠的损伤指数。对其他文献中试件的改进Park-Ang损伤模型进行了验证研究,结果表明其预估型钢混凝土异形柱的损伤效果较好。     

型钢混凝土异形柱正截面承载力的理论研究

在试验研究基础上，根据型钢混凝土（SRC）异形柱的工作机理，对SRC异形柱的正截面承载力进行有限元数值分析，把型钢和混凝土分别进行单元划分，对型钢单元采用不同的坐标系进行处理，并且只考虑混凝土除去型钢所占截面后的净面积，利用数值迭代法编写了一套SRC异形柱正截面承载力分析的计算机程序，该程序可得到SRC异形柱正截面承载力的N-M及Mx-My相关曲线，并能够计算SRC异形柱构件的极限承载力，计算结果与试验结果吻合较好．利用该程序对SRC异形柱正截面承载力的变化规律进行了分析，得到了一些重要结论．最后进行了SRC异形柱的实用设计方法探讨．     

型钢混凝土短柱抗震性能的试验研究

本文对型钢混凝土短柱在反复剪力作用下的抗剪性能进行了试验研究。试件包括工字钢和角钢桁架的两类型钢混凝土短柱,就其开裂、滞回曲线、延性、耗能效果及破坏模式等进行了分析,提出了型钢混凝土短柱的抗剪强度计算公式。     

T形截面型钢混凝土异形柱耐火极限研究

建立了T形截面型钢混凝土异形柱抗火分析有限元模型,应用标准升温下的T形截面钢筋混凝土异形柱和型钢混凝土矩形柱耐火试验数据对模型进行了验证,包括温度场分布和耐火极限.利用验证后的模型,分析了含钢率、偏心率、轴力比、长细比等4个主要因素对型钢混凝土异形柱耐火极限的影响.分析表明,轴力比和偏心率对型钢混凝土异形柱的耐火极限影响较大,随着轴力比和偏心率的增加,耐火极限呈线性递减;随着长细比的增大,耐火极限有降低的趋势,但影响不显著;在不同轴力比情况下,耐火极限随含钢率变化的趋势有所不同.     

桁架式型钢混凝土异形柱正截面承载力的试验研究

根据异形柱截面特点和型钢混凝土结构的粘结力特性,设计4根内含桁架式型钢骨架的不对称T形截面型钢混凝土异形柱试件,进行轴心和偏心压力(包括双偏压)作用下的试验研究,以揭示桁架式型钢混凝土异形柱的工作机理、破坏形态和极限承载力.试验结果表明:桁架式型钢混凝土异形柱的破坏过程与普通钢筋混凝土构件相似,横截面的平均应变基本符合平截面假定,型钢和混凝土能够保持协同工作直至极限承载力破坏,试件破坏时型钢没有屈曲.初步掌握了桁架式型钢混凝土异形柱正截面承载力破坏的一般规律,得出了桁架式型钢混凝土异形柱的承载能力比普通钢筋混凝土异形柱有明显提高的结论.     

型钢混凝土异形柱非线性分析

基于压弯构件的原理,编制了适用于计算型钢混凝土(Steel Reinforced Concrete,简称SRC)异形柱截面的弯矩-曲率非线性程序.通过该程序,研究了SRC异形柱(T形、L形)在不同的荷载角、配钢形式、配钢率和轴压力比条件下的截面延性,并对计算结果进行了理论分析.由计算分析可知:加载角对截面的延性有较大的影响;在相同的延性条件下,配钢形式的不同对截面的抗弯承载力影响较大;在常用配钢率范围内,随配钢率的增大,SRC异形柱的延性逐渐增大;随轴压比的增大,SRC异形柱的延性逐渐下降.最后给出了适合于提高抗弯承载力的合理配钢形式,可作为SRC异形柱研究的参考.     

再生混凝土柱抗震性能试验

为了进一步在实际工程中推广应用再生混凝土,进行了8根再生混凝土柱和4根普通混凝土柱的低周反复荷载试验.采用建研式加载方式获得了荷载-位移滞回曲线.试验结果表明:再生混凝土柱的破坏形式、滞回特性、能量耗散、骨架曲线、刚度、承载力与普通混凝土柱相近;在小轴压比时发生延性破坏,在大轴压比时,发生脆性破坏;再生混凝土柱延性比普通混凝土柱差,粉煤灰的掺入可以改善再生混凝土柱的延性,但承载力会降低.总之,再生混凝土柱的抗震性能与普通混凝土相近.     

钢筋混凝土与型钢混凝土分体柱的滞回性能试验研究

进行了8个试件的滞回性能试验研究,其中包括2个钢筋混凝土超短柱、2个型钢混凝土超短柱、2个钢筋混凝土分体柱和2个型钢混凝土分体柱;超短柱的剪跨比都为1,而分体柱的剪跨比都为3.试验结果表明,型钢混凝土超短柱的破坏模式为粘结破坏,因此与钢筋超短柱相比,构件的承载力、延性和变形能力并无显著提高.与超短柱相比,钢筋混凝土与型钢混凝土分体柱的延性和变形能力明显提高.随轴压比的提高,钢筋混凝土与型钢混凝土分体柱的延性与变形能力降低.相同轴力水平下,型钢混凝土分体柱的承载力、延性和变形能力明显优于钢筋混凝土分体柱.     

十字形截面钢混凝土组合异形柱的抗震性能

为研究十字形截面钢混凝土组合异形柱的抗震性能,对5个不同轴压比、配钢形式的试件进行低周反复加载试验。研究了滞回曲线、骨架曲线、延性性能、刚度退化、耗能性能等抗震性能,对比分析了轴压比和配钢形式对抗震性能的影响。结果表明,轴压比较大的试件具有更高的承载能力,但延性降低、刚度退化速率加快;与普通钢筋混凝土异形柱相比,在异形柱内配置型钢可改善滞回性能、增强刚度、延性性能、承载能力和耗能性能,减轻破坏程度,从而提高抗震性能。配钢形式为T形钢加方钢管的试件除刚度退化外,其他性能均优于实腹型配钢试件。     

型钢混凝土异形柱的受剪机理及承载力影响因素分析

为了揭示型钢混凝土(SRC)异形柱的受剪机理,进行了17个试件的低周反复荷载试验,试验表明:SRC异形柱的破坏形态有剪切斜压、剪切粘结、剪弯型和弯曲破坏;试验实测的荷载-应变滞回曲线反映了试件在发生剪切斜压破坏时型钢及箍筋屈服,而发生剪切粘结、剪弯型和弯曲破坏时,型钢及箍筋尚未屈服.同时也对异形柱中翼缘、截面的配钢形式、荷载加载方向、剪跨比以及轴压比等因素对SRC异形柱受剪性能的影响进行了分析;结果表明:翼缘的存在能提高异形柱的抗剪承载能力,提高的程度与截面形式和荷载作用方向等因素有关;实腹配钢试件的抗剪承载能力大于空腹配钢试件;SRC异形柱的抗剪承载力随着轴压比的增大而增大,但随着剪跨比的增大反而减小.     

SRC梁-CFT柱节点受力性能研究

型钢混凝土(SRC)梁-钢管混凝土柱(CFT)节点具有承载力高、刚度大、延性好等优点.以银川国际机场T3航站楼SRC梁-CFT柱节点为原型,基于商用软件ABAQUS建立了综合考虑材料非线性、几何非线性以及钢材和混凝土之间界面特性的有限元分析模型,并利用已有试验结果对该模型进行了试验验证.在此基础上,对型钢混凝土梁-CFT柱节点的受力性能、破坏机理、承载能力及延性等进行了非线性有限元分析研究.研究表明,节点具有较大的承载能力与延性,满足工程安全性要求;节点破坏机制为梁铰破坏;水平荷载-位移曲线表明节点强度、刚度退化缓慢.     

H型钢混凝土柱复合受扭性能试验研究

为研究H型钢混凝土柱在低周反复荷载作用下的复合受扭性能,进行了3个比例为1：2的H型钢混凝土柱拟静力试验,得到柱在低周反复扭矩作用下的裂缝形成和发展规律及破坏特征,研究了扭矩一扭率曲线滞回特性、耗能能力,并讨论轴压比、扭弯比对型钢混凝土柱复合受扭性能的影响。结果表明,轴压比的提高对于型钢混凝土柱初始抗扭刚度的加强有利,但对复合受扭后期承载力的衰减不利,延性变差。扭弯比的减小增加了柱身的弯曲变形,增强了柱身的耗能能力,但由于弯曲损伤的增加,抗扭承载力相应减小。箍筋由于绑扎问题产生的滑移对抗扭承载力的丧失影响较大,抗扭角柱箍筋的构造措施应引起工程界的重视。     

钢骨高强混凝土柱抗震性能影响因素的研究

通过6根钢骨高强混凝土柱在低周反复水平荷载作用下的试验研究,分析了轴压比、配箍率及钢骨形式对柱抗震性能的影响,研究发现,钢骨高强混凝土柱的抗震性能除对轴压力系数敏感外,钢骨形式也是一个重要的影响因素,对于钢骨形式不同的钢骨高强混凝土柱,可适当调整其轴压力系数限值,而配箍率的影响则不显著.     

型钢混凝土柱在单调荷载作用下的受扭性能试验研究

试验共采用3个试件,通过它们在复合受力下的单调受扭试验,得到了型钢混凝土柱在单调荷载下的裂缝形成和发展规律及破坏特征。试验主要通过控制轴压比、扭弯比来分析型钢混凝土构件在压弯剪扭作用下的受扭性能。结果表明,轴压比的增加提高了试件的初始刚度和承载力,扭弯比的增加显著提高了试件初始刚度。     

型钢混凝土柱复合受扭性能的试验研究

对型钢混凝土柱复合受扭性能等问题进行了研究。以轴压比、扭弯比为参数,对3根型钢混凝土柱在单调扭矩作用下的扭转性能进行了试验研究,探讨了各参数对构件抗扭性能的影响,并对实验数据进行分析,得出影响型钢混凝土构件延性的各种因素。