压扭作用下混凝土异形柱的抗扭性能

为考察轴压比、截面形状、配筋情况对异形柱抗扭性能的影响，对9根混凝土异形柱在压力和扭矩共同作用下抗扭性能进行研究。试验结果表明：轴压比对钢筋混凝土异形柱的抗扭性能影响较大，异形柱的开裂扭矩和极限扭矩随轴压比的增加而增大。轴压比为0．189和O．314的L形柱的开裂扭矩较轴压比为0．063的提高了23．7％和74．O％，极限扭矩提高了14．2％和38．7％。轴压比为0.314的T形柱的开裂扭矩和极限扭矩较轴压比为0．189的分别提高了71．0％和16．0％。配置钢筋能显著提高素混凝土异形柱的开裂扭矩、极限扭矩和极限扭转角。轴压比为O．189的配筋L形柱、T形柱和十字形柱较相应的素混凝土异形柱的开裂扭矩分别提高了40．8％，18．9％和26．2％；极限扭矩分别提高了102．0％，106．1％和63．9％；极限扭转角分别提高了486．1％，469．4％和494．0％。轴压比、横截面面积和配筋率均相同时，异形柱的开裂扭矩从大到小依次为L形柱，T形柱，十字形柱。十字形柱和T形柱的极限扭转角较L形柱大34．6％-44．3％。

火灾后混凝土短肢剪力墙抗震性能的试验研究

通过对6榀火灾后混凝土短肢剪力墙试件和1榀未受火对比试件的拟静力试验,研究受火时间、轴压比、暗柱和暗支撑的设置对混凝土短肢剪力墙的破坏形态、承载力、刚度、延性比、骨架曲线、滞回耗能等性能的影响。利用Park损伤评价模型对受火前后短肢剪力墙的抗震性能损伤进行评估,提出一种能反映火灾高温对短肢剪力墙抗震性能损伤加大程度的评价指标。借鉴规范的常温下混凝土剪力墙抗剪承载力的计算方法,建议四周受火后混凝土短肢剪力墙抗剪承载力的计算公式。结果表明:火灾后短肢剪力墙的承载力随受火时间的增加而降低。轴压比为0.2的短肢剪力墙受明火60min、120min后,承载力较未受火时分别降低7.3%、19.6%。轴压比可提高火灾后短肢剪力墙的承载力。受明火60min后,轴压比为0.2、0.3的短肢剪力墙的承载力分别较轴压比为0.1时提高24.6%、51.7%。暗柱和X形暗支撑均可提高火灾后短肢剪力墙的刚度和耗能,但暗柱不会提高承载力,而后者对承载力有提高作用。受火前后短肢剪力墙的滞回规则明显不同。

外包薄壁钢管加固受火后混凝土柱的抗震性能

通过2根未受火钢筋混凝土柱、2根受火后未加固钢筋混凝土柱和10根外包薄壁钢管加固受火后钢筋混凝土柱的拟静力试验,考察了轴压比、剪跨比、钢管厚度及加固方式等参数对外包薄壁钢管加固受火后混凝土柱抗震性能的影响情况,建议了外包薄壁钢管加固受火后混凝土柱受剪承载力的计算公式。结果表明:薄壁钢管加固可显著提高受火后混凝土柱的受剪承载力、极限变形和累计滞回耗能,且加固后试件的割线刚度与未受火试件相比相差较小。受火后剪跨比为1.78和3.0的混凝土柱加固后的承载力分别比相应的未加固柱的承载力提高了41.8%~47.0%和38.5%~74.4%。轴压比对加固后试件的受剪承载力、刚度、耗能能力和延性影响较大,对极限变形影响较小。薄壁钢管厚度对加固后试件的耗能能力影响较大,对受剪承载力影响较小。薄壁钢管根部焊接角钢并用螺栓锚固的方式可提高加固效果。

相邻两面受火和三面受火混凝土矩形柱的耐火极限研究

利用高温下钢筋混凝土柱基于虚梁法的数值模拟程序RCSSCF,分析了轴压比、计算长度、截面尺寸、荷载偏心率、配筋率和荷载角等参数对ISO834标准升温过程下相邻两面受火和三面受火钢筋混凝土矩形柱耐火极限的影响规律。针对不同轴压比、计算长度、截面尺寸、荷载偏心率、配筋率和荷载角等情况,共进行了9792种工况下相邻两面受火矩形柱的高温反应分析、11520种工况下三面受火矩形柱的高温反应分析。在计算结果的基础上,定量给出了相邻两面受火和三面受火钢筋混凝土矩形柱耐火极限的实用计算方法。研究表明:a)严格控制轴压比是提高矩形柱耐火极限的有效措施;b)荷载角对相邻两面受火和三面受火矩形柱的耐火极限影响较大;c)随着轴压比的增大,相邻两面受火和三面受火矩形柱耐火极限的差异减小。

CFRP加固锈蚀钢筋混凝土短柱的抗震性能

为评估CFRP加固锈蚀钢筋混凝土短柱抗震性能的效果,选取1根未锈蚀钢筋混凝土短柱、2根锈蚀钢筋混凝土短柱和4根CFRP加固锈蚀钢筋混凝土短柱进行抗震性能试验研究,考察了CFRP加固量、细骨料类型对抗震加固效果的影响情况,建议了CFRP加固锈蚀钢筋混凝土短柱受剪承载力的实用计算公式。结果表明:钢筋锈蚀会降低短柱的抗震性能,锈蚀钢筋试件的受剪承载力、极限变形能力和累积滞回耗能较未锈蚀钢筋试件分别降低了7.8%、35.5%和42.2%;外包CFRP加固能将锈蚀钢筋试件的受剪承载力提高至未锈蚀钢筋试件的107.1%～109.1%,并显著改善短柱的延性和耗能能力;外包CFRP的层数由1层增至2层时,加固试件的受剪承载力提高较少,且试件达到峰值荷载时,CFRP的最大应变减少;在钢筋锈蚀前后和CFRP加固前后,混凝土短柱无量纲近极限滞回环的滞回规则大体相同。

典型受火方式下等肢T形柱的耐火性能

利用高温下钢筋混凝土柱基于虚梁法的数值模拟程序RCSSCF,分析轴压比、计算长度、截面尺寸、荷载偏心率、配筋率和荷载角等参数对ISO 834标准升温过程下典型受火方式钢筋混凝土T形柱耐火性能的影响规律.通过15 552种工况下T形柱的高温反应分析和计算,定量给出3种受火方式下钢筋混凝土T形柱耐火极限的实用计算方法.研究结果表明,严格控制轴压比是提高典型受火方式下T形柱耐火性能的有效措施;典型受火方式下,T形柱的耐火极限随计算长度的增加而线性减小;荷载角对典型受火方式下T形柱的耐火极限影响较大.

混凝土矩形柱的耐火极限分析及实用计算

采用常温下和高温下混凝土矩形柱的试验结果,验证数值模拟程序RCSSCF的有效性,并分析各主要参数对《ISO 834建筑构件耐火试验方法》规定的升温过程下混凝土矩形柱耐火极限的影响规律.针对不同荷载比、计算长度、截面尺寸、荷载偏心率、配筋率和荷载角共9 000种工况,进行四面受火时混凝土矩形柱的高温反应分析.通过对大量计算结果的整理和分析,给出了该类构件耐火极限的实用计算公式.

高温下钢筋混凝土异形柱的截面特性

考察了高温下钢筋混凝土异形柱截面的温度场、广义中性轴位置、极限承载力、极强中心、N-M包络图和M-M包络图的特点,进一步揭示了异形柱的高温受力特性.研究表明:(1)常温下处于轴压状态的等肢T形柱和等肢L形柱,高温下会成为偏压柱;(2)当荷载不是作用在对称主轴上时,异形柱截面的广义中性轴的法线与弯矩作用平面之间的夹角随温度的升高而变化,最大夹角可达到29;°(3)方形柱截面的极强承载力与异形柱截面极强承载力之间的差值总体上随受火时间的增加而逐渐增大,180m in时前者可比后者平均大20%左右;(4)升温过程中等肢T形柱和等肢L形柱截面的极强中心在截面对称轴上发生偏移;(5)异形柱截面大、小偏压的界限偏心距总体上随受火时间的增加而减小.

钢筋混凝土L形柱的耐火极限

利用数值模拟程序RCSSCF,分析了荷载比、柱计算长度、截面尺寸、荷载偏心率、配筋率和荷载角等参数对ISO834标准升温过程作用下钢筋混凝土等肢L形柱耐火极限的影响规律.针对不同荷载比、柱计算长度、截面尺寸、荷载偏心率、配筋率和荷载角共5 400种工况进行了四周受火时钢筋混凝土等肢L形柱的高温反应分析.在此基础上,定量给出了该类构件耐火极限的实用计算方法.研究结果表明:荷载角对L形柱耐火极限的影响较大,且影响规律较为复杂;严格控制荷载比是提高L形柱耐火极限的有效措施.

高温下端部受约束的混凝土异形柱抗火性能研究

为考察高温下异形柱与结构中相邻构件之间的相互作用对柱耐火性能的影响,建立了高温下端部受约束的混凝土异形柱数值分析模型。基于二维热分析矩形单元和三维梁单元编制了端部受约束的异形柱高温反应全过程分析程序。利用程序分析了轴向约束和转动约束对柱耐火性能的影响。结果表明:1)在升温过程中,轴向约束会产生较大的附加轴力。当轴向约束刚度较大时,附加轴力可达到常温时轴力的65%左右;2)转动约束可使柱耐火极限显著提高;3)无转动约束时,柱耐火极限随荷载偏心率的增大而减小;但有转动约束时,荷载偏心率对柱耐火极限的影响较小。

面向设计的摩擦耗能框架结构时程分析法

在吕西林等人研究的基础上 ,建立面向设计的摩擦耗能框架结构弹塑性的时程分析方法 .该方法中钢筋混凝土框架整体结构采用层间剪切模型 ,柱采用四线性恢复力模型 .柱模型的骨架控制点参数由 M- φ非线性计算程序计算 ,摩擦耗能装置的恢复力模型采用理想弹塑性模型 .文中利用 VC+ +编制相关的程序 IDAFF,该程序考虑 P- Δ效应 ,同时给出一个分析算例 .

钢筋混凝土柱火灾试验数值模拟的关键技术

基于三维热分析实体元和三维梁单元,利用Visual C++编制钢筋混凝土柱火灾试验数值模拟程序RCSSCF,模拟火灾试验时柱式构件中部受火的情况,并考虑了轴力的二阶效应.研究结果表明,采用的温度场求解的子结构技术,适用于炉膛内外交界区域及钢筋混凝土结构梁柱节点的三维温度场的求解.在保持计算精度不变的前提下,该求解方法能够明显减少计算时间.材料本构关系加卸载对柱耐火极限的预测精度影响不大,但对升温后期轴向变形的预测结果影响较大.在进行钢筋混凝土结构的抗火性能研究时,需要考虑材料本构关系的加卸载.

多层摩擦耗能减震结构的减震分析

在钢筋混凝土结构的层间恢复力模型采用线性强化弹塑性模型的基础上,从多自由度的角度对摩擦耗能减震结构进行减震分析。(1)以结构位移为考查目标,通过计算分析了多层摩擦耗能减震结构在地震波作用下,支撑刚度、耗能装置起滑位移对结构减震效果的影响及规律。(2)给出支撑刚度和耗能装置起滑位移偏差对摩擦耗能框架在地震作用下的反应偏差的分析方法,根据分析结果可以得知摩擦耗能支撑参数偏差对此类摩擦耗能框架地震响应的影响显著程度。

压扭作用下钢筋混凝土L形柱的抗扭承载力

为了研究钢筋混凝土L形柱压扭承载力的实用计算方法,利用有限元方法较系统地分析轴压比、纵筋配筋率、截面尺寸和箍筋间距对压扭作用下L形柱抗扭承载力的影响规律。建立L形截面的扭转截面系数和相当极惯性矩的简化计算方法。进行5种轴压比、3种纵筋配筋率、8种截面尺寸和3种箍筋间距共360种工况的压扭作用下L形柱抗扭承载力的数值计算,建立压扭作用下钢筋混凝土L形柱抗扭承载力的实用计算公式。研究结果表明:轴压比对L形截面的扭转截面系数和相当极惯性矩的影响很小。压扭作用下L形柱的极限扭矩随轴压比的增加、纵筋配筋率的增大和箍筋间距的减小而近似呈线性增加,但当轴压比大于0.6时其极限扭矩开始随之下降。

摩擦耗能减震技术在结构抗震中应用的新方法

传统的抗震结构是通过增强结构自身的强度和刚度,来提高结构的抗震能力和减少结构在地震作用下的水平位移,结构通过自身的塑性变形和损伤来耗散地震能量.

地震作用下摩擦耗能减震结构优化分析的遗传算法求解

提出了地震作用下摩擦耗能支撑参数优化的一种新的数学模型。它的特点是在给定的几条地震波作用下,在满足框架的规范层间位移角限值要求下,框架各层安装的耗能支撑刚度之和最小,从而实现安装较少的耗能装置而能达到相同的抗震要求。本文利用遗传算法求解该优化问题,并编制了基于遗传算法的几条地震波分别作用下的摩擦耗能框架结构支撑参数弹塑性动力优化分析程序GAOFF。最后给出了一6层框架在三条地震波分别输入下的优化算例,分析结果表明本文方法是有效的。

摩擦耗能支撑参数优化

提出摩擦耗能支撑参数优化的一种新数学模型 .它的特点是在相同的层间位移角限值下 ,所求得的框架各层耗能支撑刚度之和最小 ,从而实现安装较少的耗能装置而能达到相同的抗震要求 .文中利用遗传算法求解该优化问题 ,编制基于遗传算法的摩擦耗能框架结构弹塑性动力优化分析程序GAOFF .算例表明 。

不同受火方式后混凝土短柱的抗震性能

通过对5个混凝土短柱的拟静力试验,其中1个为未受火短柱,1个为四面受火后短柱,2个为三面受火后短柱,1个为邻面受火后短柱,考察受火方式和水平力加载方向对短柱的破坏形态、受剪承载力、刚度、延性和滞回耗能等特性的影响情况。建立有限元模型对短柱进行火灾全过程下温度场分布和灾后单向推覆过程的数值模拟,并利用试验结果验证数值模型的有效性。结果表明:随混凝土柱受火面数量的减少,截面中心处的最高过火温度、短柱的受剪承载力和耗能能力的损伤显著减少。受火120 min后,四面、两种三面、邻面受火后混凝土短柱截面形心处最高过火温度分别为341℃、267℃和251℃、191℃。与未受火短柱相比,四面、两种三面、邻面受火120 min后混凝土短柱的受剪承载力分别降低了41.2%、18.6%和18.8%、6.6%,1/50位移角循环结束时短柱的累积滞回耗能分别降低了46.2%、27.6%和28.9%、12.4%。对于三面受火后混凝土短柱,水平力沿对称轴作用和垂直对称轴作用两种加载方向作用下抗震性能大致相同。建立的有限元模型能较好预测不同受火方式后截面的温度发展历程和灾后受剪承载力。

摩擦耗能减震技术在结构抗震加固中的应用研究

探讨摩擦耗能减震技术在结构抗震加固中的应用方法。以一工程为例,结合软件TAT对该结构进行抗震验算,找出结构薄弱层。利用遗传算法优化设计摩擦耗能支撑参数,使结构满足多遇地震和罕遇地震下预期结构位移控制要求。

钢筋混凝土异形柱结构性能研究与展望

总结钢筋混凝土异形柱结构的力学性能研究情况,对异形柱的截面承载力、构件力学性能、节点承载力和抗震性能进行研究,强调开展钢筋混凝土异形柱抗火性能研究的必要性。