型钢混凝土T形截面剪力墙基于性能的变形限值研究

为更好地评估T形截面型钢混凝土(steel reinforced concrete,SRC)剪力墙变形性能,采用ABAQUS有限元软件对按照规范设计的324个T形截面SRC剪力墙构件的破坏形态和变形性能进行研究,根据收集的试验数据分析构件的破坏形态,提出T形截面SRC剪力墙的破坏形态划分准则;以构件的各材料应变极限值为准则来判别构件的性能状态,考虑轴压比、剪跨比、弯剪比、腹板暗柱配钢率、暗柱纵筋配筋率及箍筋暗柱特征值对构件变形性能的影响。对不同性能状态变形限值和参数进行线性回归分析,得到不同破坏类型下各性能状态位移角限值计算式;按规范ASCE 41修正各性能状态变形限值的失效概率,得到具有15%、20%、35%失效概率保证的各性能状态变形限值取值表。研究表明:剪跨比、轴压比对构件各性能状态位移角限值影响较大,暗柱腹板配钢率、纵筋配筋率及箍筋特征值对构件位移角限值影响相对较小,但能提高其延性。按规范ASCE 41修正后的位移角限值取值较为合理且有一定的安全储备。为T形截面SRC剪力墙基于性能的抗震设计与性能评估提供参考。

T形截面剪力墙约束边缘构件设计建议

约束边缘构件的构造对剪力墙抗震性能影响较大,抗震规范对T形截面剪力墙约束边缘构件的配筋及长度的相关规定可能存在不足。为研究T形截面剪力墙约束边缘构件的合理构造,基于有限元平台OpenSEES,建立了T形截面剪力墙纤维模型,仿真结果与试验数据吻合良好,验证了有限元模型的合理性和可靠性。在此基础上,研究T形截面剪力墙翼缘端约束边缘构件纵筋配筋率和腹板自由端约束边缘构件长度对其抗震性能的影响,结果表明:抗震规范对T形截面剪力墙翼缘端约束边缘构件纵筋配置的要求过于保守;降低翼缘端约束边缘构件的纵筋配筋率、同时增加腹板端约束边缘构件长度,可显著提升T形截面剪力墙抗震性能,且用钢量减少。借鉴美国规范ACI 318⁃19,提出了确定T形截面剪力墙腹板端约束边缘构件长度的简化方法,给出了T形截面剪力墙约束边缘构件的设计建议。

800MPa高强钢T形截面轴压构件极限承载力有限元分析

针对800MPa高强钢T形截面轴压构件失稳问题,基于ABAQUS软件建立有限元计算模型,分析残余应力、几何初始缺陷、翼缘宽厚比、腹板高厚比和构件长细比对构件极限承载力的影响,建立正则化长细比与整体稳定系数关系曲线,并将高强钢T形截面轴压构件极限承载力的模拟结果与GB50017—2017系列设计规范进行比较分析。结果表明:建立的有限元模型能够准确模拟试验构件的屈曲行为,残余应力峰值对短柱承载力影响较小,对大长细比构件的承载力影响较大;试件初弯曲和板件翘曲对小长细比构件极限承载力影响较大,随构件长细比增加,构件极限承载力随着翼缘宽厚比变化表现为敏感度降低,腹板的高厚比变化规律与之类似。计算得到的稳定系数与GB50017—2017中b类柱子曲线吻合较好,建议采用b类柱子曲线计算800MPa高强钢焊接T形截面轴压构件的极限承载力。

具有T形截面的U形钢板阻尼器滞回性能理论分析与数值模拟

U形钢板阻尼器具有耗能能力良好、能够依靠自身变形耗能,以及性能稳定、制作方便、价格低廉等优点,但是也存在初始刚度小和承载能力低的问题。为此,提出一种具有T形截面的U形金属屈服阻尼器(简称阻尼器)。基于虚功原理和卡斯蒂利亚诺第二定理,建立了阻尼器的屈服承载力和初始刚度理论公式。基于非线性混合强化本构模型和三维延性断裂准则,建立了考虑材料延性断裂的阻尼器有限元模型。重点考察了阻尼器的刚度、屈服承载力、耗能能力和破坏模式等。通过参数分析量化了几何尺寸等参数对阻尼器力学性能的影响。研究表明,阻尼器在刚度、屈服承载力及耗能能力等方面与U形阻尼器相比都有明显的提高。阻尼器T形截面的腹板宽度和高度、翼缘宽度和厚度对阻尼器的力学性能都有显著的影响。

非对称T形截面钢柱Z向加载受力研究

为研究一种工程应用中的复杂T字异形截面钢柱受力性能,文章采用ABAQUS软件建立了T字异形截面钢柱的有限元模型,通过分析构件的破坏形式、侧向刚度变化、骨架曲线、延性性能等关键参数的变化,探究在不同加载方式下该异形截面钢柱的受力性能。分析结果表明:该类T形截面柱在沿Z轴方向进行加载时,其耗能性能相对较弱,延性相对较差,结构塑性区域主要发生在距离柱脚一定高度处。

不同双轴加载路径下T形截面RC剪力墙抗震性能试验研究

为了探究复杂多维地震作用下带翼缘剪力墙的损伤机理和抗震性能,进行了5个T形截面RC剪力墙的水平单、双轴拟静力试验,研究双轴加载对T形墙破坏模式、滞回性能、承载力、延性与耗能能力的影响,考察T形墙在不同双轴加载路径下的受力机理和多维抗震性能。结果表明:T形墙在单、双轴加载下的破坏均发生在墙肢自由端底部,双轴加载加剧了裂缝的开展和混凝土的剥落,且对翼缘的损伤影响更大;T形墙两正交方向的受力行为存在明显的相关性,双轴耦合受力产生的内力重分布和局部附加应力会改变T形墙的局部受力机理和整体性能,表现为一个方向受荷时,其正交方向在位移不变的情况下荷载会产生突变;相较于单轴加载,双轴加载下T形墙各方向承载力平均降低了6.90%,极限变形能力平均降低了11.28%,单个方向破坏时的累积耗能减小,且双轴耦合效应按“十”字形、“8”字形、矩形加载路径的顺序依次增强。鉴于地震动的随机性以及结构响应的多维耦合性会显著改变带翼缘RC剪力墙在实际地震作用下的抗震能力,建议在剪力墙结构抗震设计时合理考虑承载力的折减并适当减小层间位移角限值。

国产Q460高强钢焊接T形截面轴心压杆整体稳定承载力研究

为了研究国产Q460高强钢焊接T形截面轴心压杆的整体稳定承载力,用厚度为8mm和12mm的国产Q460高强度钢板制作了3根焊接T形截面试件进行轴心受压试验。基于实测的钢材力学性能、截面残余应力和试件几何尺寸,建立考虑了初始几何缺陷和力学缺陷的有限元模型,分析预测试件的极限承载力,并将有限元结果与试验结果进行对比,验证有限元分析方法的正确性。利用经试验验证的有限元分析方法,补充计算了24根不同长细比压杆的整体稳定极限承载力,将相应的整体稳定系数与《钢结构设计标准》(GB 50017—2017)中的柱子稳定系数曲线进行比较。研究表明,国产Q460高强钢焊接T形截面轴心压杆的整体失稳形式为绕对称轴的弯扭失稳,失稳时压杆进入了弹塑性变形阶段,在设计过程中选取b类截面柱子曲线对其进行计算是安全可靠的。

Q690高强钢焊接T形截面纵向残余应力分布数值模拟

焊接纵向残余应力是影响钢压杆整体稳定性的重要因素之一。基于ANSYS对Q690高强钢焊接T形截面纵向残余应力大小及分布情况进行数值模拟分析。通过与已有的研究成果对比,提出合理的有限元分析模型;借助该模型,分析纵向残余应力大小及分布随板件宽厚比和板厚的变化规律;以及翼缘和腹板残余应力的自平衡性;并提出适合Q690高强钢焊接T形截面的纵向残余应力分布模型。研究结果表明:提出的有限元分析模型适合焊接T形截面纵向残余应力研究;翼缘外伸端以及腹板中部的纵向残余压应力大小随板件宽厚比、板件厚度的增大成下降趋势,翼缘与腹板相交焊缝处和腹板外伸端的纵向残余拉应力大小与板件宽厚比和板件厚度没有多大联系;各板件内的残余应力均满足自平衡。基于数值模拟分析,提出的Q690高强钢焊接T形截面纵向残余应力分布模型,为后续T形截面残余应力的试验研究及压杆的整体稳定性数值分析提供参考。

弯剪耦合破坏T形截面RC剪力墙抗震性能试验研究

针对T形截面RC(reinforced concrete)剪力墙潜在的翼缘受拉方向受剪控制破坏和翼缘受压方向受弯控制破坏共存的现象,对两个弯剪耦合控制和一个受弯控制T形墙进行了拟静力试验,对比分析了T形墙的裂缝分布形态和破坏机理,考察了剪跨比和水平钢筋配筋率对T形墙抗震性能的影响。结果表明:弯剪耦合控制T形墙的破坏集中于腹板自由端,且破坏区域沿斜向贯穿整个边缘约束区;减少水平钢筋配筋率会加剧T形墙斜裂缝和竖向错动裂缝的开展,并导致形心轴附近产生“分缝”现象,以此抵消剪切效应增强引起的变形能力降低;减小剪跨比会大幅降低T形墙的延性和耗能能力降低,并导致剪切变形占比增大至50%。各国规范对于T形墙受剪承载力的计算存在明显差异和不足,为实现“强剪弱弯”的抗震设计目标,安全起见应保证T形墙的受剪承载力至少高于受弯承载力15%;虽然弯剪耦合破坏T形墙在翼缘受拉方向的变形能力较差,但仍满足我国抗震规范关于罕遇地震下层间位移角限值的要求。

Q460高强钢焊接T形截面纵向残余应力分布

采用分割法测量了4个Q460高强钢焊接T形截面的纵向残余应力分布;借助通用有限元程序ANSYS,采用热-结构耦合分析方法模拟钢板的切割和焊接过程,将数值模拟获得的纵向残余应力与试验值进行对比,从而验证有限元分析过程的正确性;基于有限元方法获得更多不同截面尺寸的Q460高强钢焊接T形截面纵向残余应力分布,对丰富的数据进行汇总分析,重点研究板件宽厚比和板厚对残余应力大小及分布的影响.结果表明,残余拉应力分布在焊缝周边区域、翼缘和腹板外伸端,残余压应力则分布在翼缘外伸段中部及腹板中部区域;残余拉应力与板件宽厚比和板厚均无关,残余压应力与板件宽厚比和板厚成反比;翼缘和腹板的残余应力均达到自平衡.提出的Q460高强钢焊接T形截面纵向残余应力分布模型,可为后续钢压杆的整体稳定承载力数值分析提供重要参考.

CFRP刚度对CFRP-T形截面轴压构件粘结性能的影响

为促进新型CFRP-钢复合结构的工程应用及探究CFRP刚度对复合构件粘结性能和失效机理的影响,本文设计了3根相同截面尺寸而粘贴不同层数CFRP的T形截面钢柱,并在竖向荷载作用下进行轴压试验。从屈曲破坏模式、CFRP应力承担情况、界面剪应力分布等角度分析了复合构件的破坏机理和失稳机制。结果表明:随着构件屈曲变形加大,柱底至1/2柱高范围内钢柱受拉侧CFRP发生应力转化来约束试件的屈曲变形;随着CFRP刚度增大,CFRP材料开裂会延迟,两种材料协调工作能力更强,同时CFRP材料受拉界面处剪应力会增大。

T形截面轴压短柱畸变屈曲的无穷级数解与FEM验证

为研究T形截面短柱的畸变屈曲力学性能,采取理论计算和有限元验证的方法,根据“板-梁”理论和传统能量法理论,求出在两端恒载作用下简支T形截面短柱发生畸变屈曲的应变能。通过假定截面的横向位移和截面转角以及待定系数的纵向位移来表示构件的应变能和初应力的势能,得到构件的总势能方程。根据最小势能原理,获得总势能函数的偏导数以及畸变屈曲的能量矩阵,以最小特征值法求得屈曲临界荷载。同时,借助ANSYS有限元软件建立T形截面短柱端部轴压有限元模型,并对其屈曲性能进行分析研究。结果表明:T形截面短柱的跨高比在6.67左右时,结构处于弯扭屈曲和畸变屈曲的临界状态。所得屈曲临界荷载模拟数值与理论计算值较吻合,误差均控制在10%以内,可以验证理论方法的正确性和计算公式的准确性。

Mathcad在钢筋混凝土T形截面梁正截面配筋计算中应用

根据钢筋混凝土T形截面梁正截面配筋计算公式与计算步骤,采用Mathcad软件编程的方法,快速准确地计算梁的纵向受力钢筋面积,通过各种不同类型实例验证Mathcad编程设计的计算结果。

钢骨混凝土T形截面短柱力学性能的试验研究

通过试验研究钢骨混凝土T形截面短柱的抗剪性能和抗震性能。制作14根钢骨混凝土T形截面短柱和2根钢筋混凝土T形截面短柱,主要考虑剪跨比、轴压力系数、体积配箍率及配骨率等参数对T形短柱抗剪承载力和位移延性的影响,提出钢骨混凝土T形截面短柱抗剪承载力计算公式,计算值与试验结果吻合较好。试验结果表明,钢筋混凝土T形截面短柱经加入钢骨抗剪承载力和位移延性均有较大程度的提高,且随配骨率、体积配箍率的增大而增大;另外,钢骨混凝土T形截面短柱的位移延性随轴压力系数的增大而降低,随剪跨比的增大而提高。研究成果为钢骨T形短柱应用于抗震烈度较高地区有一定的参考价值。

钢筋混凝土T形截面梁温度场精确算法

研究标准升温曲线作用下混凝土T形截面梁温度场的变化,对混凝土T形截面梁进行60 min和75 min火灾试验;介绍三维、二维导热微分方程,采用有限元和有限差分的混合方法计算截面温度场,计算中考虑了混凝土、钢筋的热工性能和混凝土的水分蒸发对温度场的影响,计算结果与试验结果吻合较好。实验和计算结果表明,T形梁翼缘内的温度分布与单面受火板相似,腹板内的温度分布与三面受火矩形截面梁相似;T形截面内,腹板角部温度最高,翼缘下部腹板由侧面向核心区温度下降最快。

L形和T形截面柱正截面承载力的研究

本文根据Ｌ形和Ｔ形截面钢筋混凝土压弯构件的试验结果，在证明了试件的横截面符合平截面假定之后，采用我国《混凝土结构设计规范》（ＧＢＪ１０—８９）的钢筋和混凝土的应力－应变关系，用数值积分法编制程序作非线性分析．由该程序所算得的构件承载力与试验的极限荷载有较好的符合。在此基础上提出了钢筋混凝土Ｔ形截面压弯构件正截面承载力的实用计算方法。

体外预应力CFRP筋加固T形截面混凝土梁受弯性能试验研究

通过体外预应力CFRP筋加固T形截面混凝土梁静力试验,研究体外预应力CFRP筋加固梁的受弯性能,包括受力过程、破坏形态、延性及CFRP筋应力增量等,分析张拉控制应力、非预应力配筋率和混凝土强度等级对加固梁受弯性能的影响。结果表明:与未加固梁相比,采用体外预应力CFRP筋加固,能显著提高混凝土梁的受弯承载力、整体刚度和极限变形能力,限制裂缝发展;张拉控制应力和非预应力筋配筋率对加固梁受弯承载力影响较为明显,而混凝土强度等级影响较小。基于试验结果,运用现有体外预应力混凝土结构理论,建立了体外预应力CFRP筋加固T形截面混凝土梁受弯承载力计算公式,可供实际工程设计参考。

配高强箍筋的T形截面混凝土梁的斜裂缝宽度试验研究

对12根高强钢筋作箍筋的T形截面钢筋混凝土简支梁进行了试验研究。分析了混凝土强度、配箍率和加载方式对斜裂缝宽度的影响,建立了计算配高强箍筋的混凝土梁的斜裂缝宽度的实用公式。研究结果表明,混凝土强度大于等于C40时,配高强箍筋的混凝土梁的斜裂缝宽度可以满足《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)正常使用极限状态验算中裂缝宽度限值的要求。

T形截面振子的驰振特性试验研究

T形振子的流致振动响应表现出了"非自限制"特性,随着流速的增大出现驰振现象,振动增强,有利于能量利用.但T形振子在复杂环境条件及自身截面变化条件下的研究尚未开展.基于此,进行了T形振子的试验研究,旨在探索其流致振动完整响应规律及在不同截面高宽比下的响应差异,具体结论如下:与三棱柱振子类似,T形振子也存在硬、软驰振现象,阻尼比较大时,出现硬驰振现象,而阻尼比较小时出现软驰振现象;软驰振响应中,振子的驰振具有自激发特性,由涡激振动激发而成;硬驰振响应中,振子需外力才可激发驰振;随着截面高宽比的增大,振动响应逐渐由硬驰振转化为软驰振,且驰振分支中振幅与频率均有所降低.

T形截面柱框架边节点的抗震性能

本文报告了五个钢筋混凝上Ｔ形截面柱框架边节点在低周反复荷载作用下的试验结果，分析了梁纵筋的锚固、节点的延性和耗能能力，并根据试验结果提出了抗剪承载力公式及若干设计建议。