拉-压变轴力下小剪跨比RC剪力墙受剪试验研究

近年来,高层建筑中底部剪力墙因受拉,处于拉-压变轴力和水平荷载耦合受力的问题得到了广泛的关注。为了研究拉-压变轴力下小剪跨比钢筋混凝土(RC)剪力墙的受剪性能,该文完成了3个剪跨比为1.0的RC剪力墙在拉-压变轴力下的往复受剪试验,研究参数为拉-压变轴力变化幅值和加载路径。结果表明:不同加载路径下RC墙均在压剪方向发生剪压破坏,压剪方向极限位移角为1.2%~1.4%;拉-压变轴力变化幅值改变墙体拉剪和压剪承载力,加载路径对墙体的拉剪强度有一定的影响,但对压剪强度影响很小;拉-压变轴力下剪力墙的滞回曲线呈现明显不对称现象,拉-压变轴力的变化幅值对滞回曲线的形状影响较小,但加载路径改变滞回曲线的形状;拉-压变轴力的变化幅值将增加剪力墙拉剪与压剪刚度的差别,在双肢墙结构中可能导致更多的剪力从受拉墙体转移到受压墙体;基于OpenSees建立了可准确模拟拉-压变轴力下RC剪力墙受剪行为的有限元模型。

钢企口连接的预制叠合主次梁节点受力性能试验研究

为研究采用钢企口连接的预制叠合主次梁节点受力性能,设计了一个钢企口连接的预制叠合主次梁节点试件和一个整浇主次梁节点试件,进行静力加载试验,考察两试件的破坏模式、承载力、变形能力、荷载-悬臂端挠度关系、钢筋应变和钢企口栓钉应变等。研究结果表明:钢企口连接的预制叠合次梁的裂缝主要集中在主次梁交界面、次梁固端至钢企口范围内和次梁底部,表现为次梁固端弯曲破坏;钢企口连接的预制叠合次梁的开裂荷载和屈服荷载可基本等同整浇次梁,正截面受弯承载力比整浇次梁提高约100%;梁端荷载小于80kN时,钢企口近端栓钉受压、远端栓钉受拉,梁端荷载大于80kN时,钢企口各栓钉应力突增;钢企口连接的预制叠合次梁的正截面受弯承载力实测值与《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)(2015年版)计算值的比值为109,可按规范计算值预测其正截面受弯承载力;拉-压杆模型计算得出钢企口连接的预制叠合次梁的破坏模式为拉杆破坏(受弯破坏)。

基于软化拉-压杆模型的RC空间边节点抗剪承载力计算方法

实际地震作用是多维的、随机的,框架节点在2个方向同时受力,其抗震能力相比于单向地震作用会降低。目前,对节点核心区在2个方向同时受力时抗剪承载力的研究尚未完善。在双向受力下,节点核心区2个方向传来的剪力形成合剪力作用面,在节点核心区内部形成不同于单向受力下的斜向斜压杆。本文基于软化拉-压杆模型,针对水平双向受力相同的空间边节点,在合剪力作用面内建立抗剪承载力计算模型,确定空间边节点核心区斜压杆以及钢筋拉杆的计算方法。利用有限元软件建立不同参数空间边节点模型,并收集部分空间节点试验数据,将剪力计算值与模拟值或试验值进行对比。结果表明,基于软化拉-压杆模型建立的双向受力下钢筋混凝土框架,其边节点抗剪承载力计算值与模拟值或试验值吻合良好。

钢-混结合梁桥主梁顶升施工时双柱式花瓶桥墩空间受力分析

借助某工程钢-混结合梁桥在主梁顶升施工过程中墩顶出现的裂缝现象,通过空间有限元程序Midas FEA建立实体单元对桥墩进行受力分析,验证该结构的安全性,通过成桥状态和顶升状态两种工况分析桥墩的受力变化并作对比。再根据花瓶墩顶“D区”类似“深梁”的受力特点,用实体计算所得的应力迹线绘制杆件,模拟规范中的拉压杆模型,采用规范中的拉压杆模型进行试验算,得出拉压杆模型并不适用于该类型桥墩系杆力计算的结论,同时为受力复杂的该类型桥墩结构提供了一种计算方法以供参考。明确了该顶升措施的利与弊,提醒为应对主梁特定的施工工艺而加强构件局部配筋设计。同时依据分析结果对施工中出现的裂缝问题采取适当的措施进行修复。

拉—压杆模型法在牛腿配筋设计中的应用

钢筋混凝土结构构件的设计一般采用截面内力法进行受力分析,然后采用经验公式进行配筋设计。国际上比较常用的方法是应用拉-压杆模型法进行结构构件的配筋设计。本文以钢筋混凝土短牛腿为例,阐述拉-压杆模型的基本原理,同时通过一个设计实例说明拉-压杆模型的建立、设计准则、设计步骤等。

无腹筋混凝土短梁受剪承载力尺寸效应研究

《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010)中对于短梁受剪承载力的计算没有考虑梁高的影响,而现有研究表明无腹筋梁的抗剪承载力随梁有效高度的增加而降低。梁受剪尺寸效应的作用机制并没有统一的认识。为研究无腹筋梁的受剪尺寸效应及作用机制,设计了2组8根无腹筋梁,高度为200~1600mm,剪跨比为2.0。三点简支加载。获取了荷载-挠度曲线、纵筋应变、混凝土应变、裂缝宽度、裂缝张开-滑移位移。计算了临界斜裂缝上的应力。搜集并分析了已有的梁受剪尺寸效应试验数据。研究结果表明:无腹筋短梁抗剪承载力存在尺寸效应;骨料咬合机制对无腹筋短梁抗剪承载力贡献有限;受压区未开裂混凝土的强度具有明显的尺寸效应,进而引起了梁抗剪承载力的尺寸效应;我国规范中短梁和不配置抗剪钢筋的单向厚板的抗剪承载力计算公式基本合理,但对部分短梁和大尺寸梁的受剪承载力预测可能偏于不安全,建议在可靠度校准的基础上适当调整。

钢筋混凝土无腹筋简支和连续深梁压杆-拉杆模型的评价与改进

压杆-拉杆模型(strut-and-tiemodel,STM)被广泛应用于钢筋混凝土深梁受剪承载力计算中。基于可靠的钢筋混凝土无腹筋简支和连续深梁剪切试验数据库,对ACI318-14、EC2和CSAA23.3-04的STM进行了评价,结果表明:ACI318-14与EC2中的STM不能准确反映剪跨比对深梁受剪承载力的影响,而CSAA23.3-04中的STM在计算连续深梁受剪承载力时偏于不安全。因此,依据试验数据库,提出考虑剪跨比和混凝土强度影响的压杆有效系数,用于无腹筋或者腹筋配筋量不满足最小配筋率要求的压杆有效强度的计算。在此基础上,建立了改进的深梁STM,通过与试验数据及其他规范的比较,认为所提模型的适用范围广(剪跨比不大于2.5),预测深梁的受剪承载力能同时保持较低的变异系数(0.29)和较高的安全余度(不安全预测值的占比为5.4%)。

钢筋套筒挤压搭接连接叠合次梁-主梁连接节点受力性能试验研究

为研究后浇段设置在次梁端与主梁侧面之间、叠合次梁预制部分纵筋采用套筒挤压搭接连接的叠合次梁-主梁连接节点的受力性能,进行了1个端节点和1个中节点试件在次梁悬臂端竖向荷载作用下的静力试验。研究结果表明:次梁受压、受拉纵筋套筒挤压搭接接头可有效传力,套筒没有出现裂纹,钢筋没有发生滑移;次梁预制混凝土与后浇混凝土结合面未见破坏,次梁的破坏形态为固端一倍梁高范围内类似深梁的斜截面弯曲破坏,可以采用"拉-压杆"模型解释次梁的受力机理、截面应变分布;次梁的实测承载力与《混凝土结构设计规范》正截面受弯承载力预测值的比值平均为1.37,与"拉-压杆"模型承载力计算值的比值平均为1.09。

两桩厚承台的承载力设计

根据两桩厚承台的受力特点和破坏模式,以拉压杆模型为基础,探讨了模型建立的原则和方法,提出了两桩厚承台按拉压杆模型设计的方法并给出了相应的计算公式,选取6个两桩厚承台室内试验结果并分别采用各国规范设计方法及拉压杆模型设计方法进行比较验证。结果表明:各方法用于两桩厚承台设计均安全可靠,但采用拉压杆模型的承台设计方法符合厚承台的受力机理,用该方法算得的承台承载力与试验值吻合较好。

中高层生态复合墙体斜截面极限承载力分析

随着城镇化建设的飞速发展,多层住宅已经不能满足人们的需求,为解决实际问题提出中高层生态复合墙体结构体系。本文在保持原有生态复合墙原有诸多优点基础上,根据中高层生态复合墙体的受力特点和破坏模式,建立复合墙体软化拉-压杆模型进行研究,通过拟合参数有限元分析,进一步提出了统一的斜截面承载力公式,该分析模型能够较好地反映生态复合墙体的极限承载力特性,可应用于不同受力状态下生态复合墙体的极限承载力验算。

钢筋混凝土空腹夹层板剪力键的静力参数化分析

为分析钢筋混凝土空腹夹层板剪力键的静力受剪承载力,本文建立了其压杆-拉杆模型和有限元基准模型。将压杆-拉杆模型计算结果和规范公式以及基准模型计算结果进行了对比。结果表明压杆-拉杆模型与基准模型计算结果较为接近,规范公式计算的受剪承载力与之相差较多。通过参数化分析发现:混凝土的相对受压强度、体积配箍率对剪力键受剪承载力几乎无影响;纵筋配筋率、上肋相对截面高度、剪力键剪跨比对其影响较大。对这些参数进行多元回归分析,得到了基于压杆-拉杆模型的剪力键受剪承载力计算公式。

运用宏观力学模型探索结构局部区域钢筋布置

结构局部区域(应力、应变被干扰区域)常常是结构的关键部位。采用压杆-拉杆这种宏观力学模型方法可避开复杂的有限元计算,就可明确这类区域的主导传力路径,进而采取相应的构造处理措施,保证结构安全。本文论述了压杆-拉杆模型方法的基本概念、基本原理、建立方法、计算方法和应用示例,为解决结构局部区域钢筋合理布置提供了一种有效手段。

梁-薄墙平面内偏心连接节点传力模型和设计方法

基于8个钢筋混凝土梁-薄墙平面内连接节点模型试验结果,结合非线性有限元参数分析,详细研究了节点受力性能和传力机理,提出了梁-薄墙平面内偏心连接节点的宏观受力模型和两类拉-压杆传力模型,在此基础上,进一步给出了梁-薄墙平面内偏心连接节点的模型计算和设计方法;通过与试验结果对比表明,采用该方法对梁-薄墙偏心节点进行设计是合理和可行的。

碳纤维增强复合材料-梁端加腋组合方法加固梁柱节点的受剪性能研究

基于碳纤维增强复合材料(CFRP)约束的梁端混凝土加腋区,CFRP-梁端加腋组合方法可大幅度扩展节点刚性域范围,适用于受剪性能严重不足的梁柱节点加固。考虑到节点受力的复杂性,在前期试验验证的基础上,采用有限元仿真分析方法以进一步明确加固节点的受剪性能与工作机理,以及不同加固构造对加固效果的影响规律。在此基础上,建立了CFRP-梁端加腋组合方法加固节点的压杆-拉杆受力分析模型。

复杂条件下矿石破碎厂房结构设计

三山岛矿石破碎厂房因建筑生产工艺的要求,在厂房主楼层下布置了近800t的混凝土矿石仓。由于矿仓壁无落地条件,采用了部分框支剪力墙结构体系。该建筑地处临海地区,风荷载大;且工程地质条件差,地处中、强腐蚀环境,抗震不利地段。对厂房结构采用SAP2000进行有限元分析,发现厂房框支转换构件(剪力墙与转换梁)近似表现为“压杆-拉杆”桁架的受力机制,比国内常用的转换梁受拉剪作用效应更突出;通过对框支柱、转换梁、钢筋混凝土楼板内力计算分析后,采取了柱承式矿仓构造措施,将框支柱兼作扶壁柱,并竖向加腋延伸至矿仓顶,加强转换梁,增加矿仓壁和楼盖的厚度,以满足结构的承载力和延性要求,确保整体结构达到4级抗震性能要求。为提高该厂房混凝土结构的耐腐蚀性能,采用了混凝土添加抗硫酸盐外加剂和外涂环氧沥青等措施。