扭弯作用下内嵌H型钢-钢管混凝土柱拟静力试验研究

为研究扭弯作用下内嵌H型钢-钢管混凝土柱的力学性能,以截面形式和扭弯比为参数对6个内嵌H型钢-钢管混凝土柱进行拟静力往复加载试验,得到扭弯作用下内嵌H型钢-钢管混凝土柱的破坏形态、滞回曲线、弯矩-位移骨架曲线及关键力学特征和刚度退化曲线。研究表明:1)随扭弯比增加,内嵌H型钢-圆钢管混凝土柱和内嵌H型钢-方钢管混凝土柱的破坏特征由“弯”型向“扭”型转变;2)扭矩增加到弯矩的34%和67%时,内嵌H型钢-圆钢管混凝土柱的峰值弯矩分别减少5.0%和17.7%,而内嵌H型钢-方钢管混凝土柱的峰值弯矩分别减少5.5%和22.7%,反映内嵌H型钢-圆钢管混凝土柱和内嵌H型钢-方钢管混凝土柱均有较好的扭弯复合承载力;3)扭矩对内嵌H型钢-圆钢管混凝土柱和内嵌H型钢-方钢管混凝土柱的早期受弯刚度影响较小,但会降低内嵌H型钢-圆钢管混凝土柱和内嵌H型钢-方钢管混凝土柱的峰值割线受弯刚度;4)提出了内嵌H型钢-圆钢管混凝土柱和内嵌H型钢-方钢管混凝土柱的扭弯承载力计算方法,该方法得到的扭弯承载力理论值与试验值吻合良好,有较好的精度。研究结果可完善内嵌H型钢-钢管混凝土组合结构构件的基本理论,为内嵌H型钢-圆钢管混凝土柱和内嵌H型钢-方钢管混凝土柱的扭弯承载力设计计算提供参考。

多工况荷载作用下内嵌H型钢钢管混凝土柱的受力性能

在简单钢管混凝土组合柱中内嵌H型钢,形成新型组合结构柱,为研究新型组合结构柱的受力性能,对其进行纯弯、压弯、扭弯、压弯扭4个工况的试验研究。为满足试验过程中的加载需要,设计制作了一套适用于多工况模拟的加载装置。在复杂荷载加载中,对于有轴压参与的工况,控制轴压比为0.24;对于有扭弯的工况,控制扭弯比为0.34。通过对4个试件的加载试验,分析其扭矩-扭转角滞回曲线、弯矩-位移滞回曲线、扭矩-扭转角骨架、弯矩-位移骨架、力学特征及刚度退化等指标,对结果及其产生机理进行分析。结果表明,在复杂荷载作用下,该新型组合结构柱受力性能良好。基于试验结果提出在工程实际中使用该新型结构柱的基本建议。

钢管-型钢混凝土柱耐火性能有限元分析

随着建筑结构的发展,钢混结构作为现代装配式建筑的主要形式之一,其耐火性能对建筑结构的整体能力影响重大。根据已有的试验研究,利用有限元分析软件ABAQUS构建了钢管-型钢混凝土柱的热-力耦合本构模型,分析了在ISO-834标准升温曲线下不同轴压比、偏心率、长细比和截面边长对钢管-型钢混凝土柱耐火极限的影响。模拟结果表明:构件耐火极限随着轴压比、偏心率和长细比的增加而降低;而在相同受火和荷载条件下,构件耐火极限随着截面边长的增加而增加。

钢管混凝土柱、型钢混凝土柱、钢柱与钢筋混凝土梁连接节点研究现状综述

钢-混凝土组合结构兼具钢筋混凝土结构与钢结构的共同优点,具有承载力高、刚度大、延性和抗震性能好及节约材料等优点,符合土木工程的发展方向。处于复杂受力状态下的梁-柱节点区域是建筑结构中需要特别关注的部位,既是整体结构安全性和可靠性的重要基础,又是建筑结构抗震设计中的薄弱环节,因此节点部位的设计至关重要。在综合介绍钢管混凝土柱、型钢混凝土柱及钢柱与钢筋混凝土梁的连接节点研究背景的基础上,分析了上述节点连接的构造形式及受力性能等方面的研究现状,指出了该类节点连接方式及受力性能方面有待进一步解决的问题,为该领域的深入研究及该类节点连接的设计提供参考。

内置H型钢再生混凝土钢管柱抗震性能有限元分析

为研究内置H型钢再生混凝土钢管柱的抗震性能,利用ABAQUS有限元分析软件研究了6根试验柱在低周反复荷载作用下,再生混凝土强度、再生粗骨料取代率和型钢配钢率对其破坏形态、滞回性能、骨架曲线、耗能能力和刚度退化曲线的影响规律。结果表明:试验柱均呈弯曲型破坏,滞回曲线均较为饱满,刚度退化较慢,表现出良好的耗能能力以及抗震性能;试验柱的峰值承载力和耗能能力随再生混凝土强度的提高而提高,随再生粗骨料取代率的提高而降低;随着型钢配钢率的增加,试验柱的承载力和耗能能力均显著提高;各试验柱的位移延性系数均在5.0~6.0,具有良好的弹塑性变形能力。

方钢管混凝土柱-H型钢梁组合节点抗震性能试验

目的研究不同参数下的隔板贯穿式方钢管混凝土柱-H型钢梁组合节点的抗震性能.方法对2组共6个隔板贯穿式方钢管混凝土柱-H型钢梁足尺节点试件进行低周往复荷载试验,并且完成节点的非线性有限元分析,明确各试件的破坏过程及特征,并对节点的承载力、延性、耗能能力和刚度退化等抗震性能指标进行分析.结果隔板贯通节点滞回曲线饱满,具有较强的耗能能力,同时从强度和刚度退化曲线中可以观察到退化现象,并且满足"强柱弱梁,强节点,弱杆件"的设计原则.结论改变贯穿隔板的厚度对节点的抗震性能、延性性能以及刚度和强度退化影响不是很明显,但是随着隔板厚度的增加节点的抗震性能逐渐增强;改变贯穿隔板的外伸长度对节点的抗震性能有一定的影响.

装配整体式地下车站钢管混凝土柱-型钢混凝土叠合梁节点力学性能研究

目的:为了保障新型节点的传力有效性与车站安全性,需对城市轨道交通装配式车站的新型钢管混凝土柱-型钢混凝土叠合梁节点的力学性能进行研究。方法:针对车站正常使用阶段,建立足尺模型;采用原位对拉方式加载,研究新型钢管混凝土柱-型钢混凝土叠合梁节点静载作用下的力学性能;结合力学试验结果,利用ANSYS软件中的纤维单元建立数值分析模型,对影响节点受力性能的重要参数进行分析。结果及结论:节点连接区的破坏形态为靠近柱端受压区位置部分混凝土压碎剥落,梁顶的裂缝增多并发展;通过荷载-位移曲线及应变分析验证了节点的破坏是经过了裂缝出现、屈服变形和塑性变形等几个阶段,力学试验表明预制混凝土、现浇混凝土和型钢的粘结良好并共同工作,节点具有良好的整体性能;通过数值模拟及其参数分析可得出,叠合梁节点的混凝土强度等级增加可使承载力提高,但延性降低,节点型钢的翼缘宽度对承载力及刚度的影响很小。

轴压、压扭荷载作用下内嵌H型钢钢管混凝土柱的受力性能研究

钢管混凝土组合构件已广泛使用于各类建筑结构中,本文在目前已有的钢管混凝土柱中内嵌H型钢,拟对其进行轴压和压扭两工况加载研究。通过对3个试件的试验,研究了其在轴压和压扭两种工况下的破坏形态和受力性能。通过变化轴压比的大小,分析了其扭矩-扭转角滞回曲线、扭矩-扭转角骨架、力学特征以及扭转刚度退化等指标,对结果和产生机理进行了深入分析。结果表明在压扭荷载作用下,耗能能力优良,并提出了在工程实际中使用这种新型结构的基本建议。

纯扭荷载作用下内嵌H型钢钢管混凝土柱的受力性能研究

钢管混凝土柱因其受力性能良好得到广泛推广,本文在钢管混凝土柱中内嵌H型钢,并通过自行制作设计的加载装置对其进行纯扭试验。试验过程中共制作了3个内嵌H型钢钢管混凝土柱,其截面形式为两个圆形截面和一个方形截面。通过纯扭试验,研究其在荷载作用下的破坏形态和受力性能,通过长细比的变化,分析了扭矩-扭转角滞回曲线、扭矩-扭转角骨架、力学特征以及刚度退化等指标。试验结果表明,圆形截面的内嵌H型钢钢管混凝土柱在纯扭荷载作用下其受力性能与方形截面相比更具优势,并提出了在工程实际使用这种新型结构的基本建议。

轴压比对新型型钢混凝土柱抗震性能的影响

为研究轴压比对带T型钢-圆钢管混凝土柱抗震性能的影响,使用ABAQUS有限元分析软件对现有文献中的5个试件进行建模分析,通过滞回曲线和极限承载力等指标验证模型可靠性,在被验证的模型基础上进行不同轴压比的拓展分析。结果表明:有限元滞回曲线基本吻合,极限承载力和延性误差在9%以内,略大于试验结果,模拟的混凝土损伤云图具有与试验结果一致的柱脚压溃损伤、沿试件长度方向的水平裂缝和约在1/3柱高处的塑性铰;应力分析和机理分析表明,纵筋和受压/拉侧T型钢对核心混凝土约束较大,内部钢骨主要提供抗侧刚度;随着轴压比的增大,试件由受弯破坏转变为压剪破坏,抗剪承载力最大退化了8.6%,而延性最大退化了63.5%。

方钢管约束型钢再生混凝土柱-钢梁节点抗震性能分析

基于非线性和再生混凝土损伤因子的塑性损伤本构,建立了外加强环全焊接刚性连接、外套管式端板连接半刚性连接以及顶底角钢全螺栓连接半刚性连接3种形式的方钢管约束型钢再生混凝土柱-钢梁节点有限元模型,分析了各模型的抗震性能。结果表明:在低周循环加载下,柱内含有支撑骨架且没有穿柱构件时,有利于提高节点域核心再生混凝土的整体性,受力简单;采用外套管约束节点域,核心再生混凝土的应力、应变较小,有利于再生混凝土耐久性的提高;在相同轴压比、梁柱线刚度比的情况下,外加强环全焊接刚性节点承载能力和滞回耗能能力较高,但延性相对较差;顶底角钢全螺栓连接半刚性节点承载能力、滞回耗能能力相对较低,延性较好;外套管式端板连接半刚性节点的极限承载力、滞回耗能能力和延性性能都有良好的表现;在此基础上,对外套管式端板连接半刚性节点进行了荷载-位移影响参数分析。结果表明:轴压比在弹性阶段对节点的影响不大,在进入屈服和塑性强化阶段,随着轴压比的增高,节点的极限承载力和延性下降;在强柱弱梁的前提下,梁柱线刚度比的增加有利于节点弹性刚度和水平极限承载力的提高,屈服后梁柱线刚度比对节点刚度退化影响不大;钢材屈服强度影响主要体现在节点的极限水平承载力上;再生骨料取代率对节点的延性性能稍有影响;外套管和端板的厚度变化在一定范围时对节点的弹性刚度和极限承载力有一些影响,但增幅随着厚度的增加越来越小。

火灾后内配H型钢的矩形钢管混凝土柱剩余承载力有限元分析

该文采用ABAQUS有限元软件建立了火灾后内配H型钢的矩形钢管混凝土柱模型,计算了常温下与火灾后该构件的轴向荷载-位移关系曲线,对火灾后的受力性能进行了分析;此外与相同含钢率的钢管混凝土柱构件火灾后剩余承载力进行了对比,发现内配型钢钢管混凝土柱剩余承载力较钢管混凝土柱得以增强,且构件延性优于钢管混凝土;同时对比了强、弱轴两种加载方式下该类构件火灾后剩余承载力,最后对影响火灾后该类构件剩余承载力的主要因素进行了参数分析,发现升温时间、截面周长和长细比对其影响较为显著。

型钢混凝土柱-型钢梁与钢管混凝土柱-型钢梁节点区力学性能对比

型钢混凝土柱与钢管混凝土柱均具有抗压承载力高、抗震性能优越等特点,是常用的钢-混凝土组合结构柱。文章以哈尔滨市轨道交通3号线车辆基地为背景,利用通用有限元软件ABAQUS,采用实体单元建模,分析型钢混凝土柱-型钢梁节点与钢管混凝土柱-型钢梁节点力学性能,对比两种结构柱与型钢梁节点区的受力特点。结果表明,两节点区应力分布相似,混凝土及钢材最大应力均出现在型钢梁与组合柱交界面的受压侧;相同用钢量下,钢管混凝土柱-型钢梁节点受力性能优于型钢混凝土柱-型钢梁节点,钢管混凝土柱-型钢梁节点区混凝土最大应力比型钢混凝土柱-型钢梁节点低39.3%,钢材最大应力低9.5%。

型钢-钢管混凝土柱轴压性能数值仿真

内置型钢-钢管混凝土柱是一种基于钢管混凝土柱而发展起来的新型复式组合柱,本文采用AN-SYS软件,开展了不同套箍系数、不同含钢率和不同混凝土强度等级的内置型钢-钢管混凝土组合柱轴压性能仿真分析,得到组合柱轴压性能的变化规律,为今后进一步开展该类组合柱的抗震性能研究奠定了基础。

T形钢管混凝土异形柱单偏压性能研究

为研究H型钢连接的T形钢管混凝土异形柱的单偏压性能,使用ABAQUS建立3个偏压柱模型,得到3个模型的破坏形态、荷载-位移曲线,将有限元结果与已有试验结果进行对比,验证模型的有效性。建立长细比、偏心距、加载位置3个变量的有限元模型系列,得到各个变量与该T形柱受压极限承载力的关系曲线。研究结果表明,ABAQUS能较好地模拟H型钢连接的T形柱的单偏压受力过程;H型钢与钢管混凝土柱有效连接,整体截面能协同工作;增大长细比或偏心距均会降低柱的偏压承载力,加载位置影响柱的偏压承载力;随长细比的增大,H型钢连接的T形钢管混凝土柱的N/N_(u)-M/M_(u)相关曲线逐渐由曲线向直线过渡,为这种T形钢管混凝土柱在工程上的应用提供参考。

泸州机场航站楼钢管混凝土柱-混凝土梁节点有限元分析

泸州机场航站楼的钢管混凝土柱—钢筋混凝土梁节点受力大、构造复杂,为满足承载力和刚度要求,采用了H型钢牛腿与混凝土梁进行连接,同时在钢管柱内设置内环板,既保证了节点的整体性,又兼顾了施工的便利性。设计中抗弯验算考虑钢牛腿翼缘和混凝土的共同作用,抗剪验算仅考虑牛腿腹板的抗剪性能。采用ABAQUS软件对中柱和边柱两种节点进行有限元分析,分别考虑了弯曲、剪切和弯剪三种工况。通过不同工况下节点各部分的应力、应变状态和荷载—位移曲线,研究了节点的承载力、延性、破坏模式以及整体性,以验证设计原则是否正确,同时验算实际受力状态下节点的刚度、承载力和变形能力。研究表明,H型钢牛腿和钢管柱内环板能够协同工作,整体性较好,可有效的传递荷载,并具有很好的承载能力和延性。

钢管混凝土异形柱及相关梁柱节点构造研究综述

为了解决钢管混凝土异形柱及相关梁柱节点构造创新不足的问题,以异形柱的发展改进历程为研究背景,指出钢管混凝土异形柱的优势所在.依据增强外钢管对内部混凝土的约束作用和增加柱肢单元内各钢板稳定性2种思想,将钢管混凝土异形柱分为带约束拉杆或加劲肋的钢管混凝土异形柱、多腔式钢管混凝土异形柱、缀材连接的钢管混凝土异形柱4种类型,对异形柱本身构造改进方面的研究进行综述;按传力构件与柱肢钢管的相对位置,将钢管混凝土异形柱的梁柱节点分为传力构件在钢管内部式和传力构件在钢管外部式2种类型,对相关梁柱节点构造创新方面的研究进行综述.同时,剖析了以上两方面研究现状的不足,指出今后钢管混凝土异型柱及其梁柱节点需要进一步深入研究的关键问题.

钢-混凝土组合构件在华润中心(一期)工程结构设计中的应用

钢-混凝土组合构件是一种组合受力构件,具有较高的强度和刚度,越来越广泛地运用于工程实际中。华润中心(一期)工程由于功能需要,采用了多种形式的钢-混凝土组合构件,实现了结构构件的经济性与实用性良好结合,满足了建筑大空间的使用功能要求。

方钢管混凝土暗柱内嵌钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

以某超高层建筑核心筒剪力墙结构为原型,对两端为方钢管混凝土暗柱的内嵌钢板-高强混凝土组合剪力墙进行了拟静力试验研究。试验设计了3个剪跨比为2.0、设计轴压比为0.5的1∶7模型试件,主要变化参数为混凝土强度等级和含钢率。试验结果表明:试件的破坏形态主要为暗柱钢板竖向焊缝开裂、暗柱内混凝土压溃和底部外包钢板局部屈曲,墙中部混凝土的弯剪斜裂缝发展不明显;3个试件的滞回曲线都较为饱满,具有较高的耗能能力,承载力极限状态时的等效黏滞阻尼系数约为0.22;3个试件的屈服位移角平均值为1/214,极限位移角平均值为1/58,延性系数平均值为3.77;在整个加载过程中,弯曲变形和剪切变形对顶点位移的贡献比例基本保持不变,由剪切变形产生的顶点位移约占总顶点位移的20%。

H型钢连接方钢管混凝土组合柱简化模拟方法

为了简化H型钢连接方钢管混凝土组合柱(SCFT柱)的建模计算过程,建立了三种H型钢连接SCFT柱的有限元分析模型,分别为常用的实体单元模型以及基于轴向刚度和抗弯刚度等效的双梁-单壳单元简化分析模型,结合试验结果,进行了压弯状态下的受力性能分析。基于实体模型和根据刚度等效换算的单梁-单壳单元模型、双梁-单壳单元模型,采用通用分析和设计软件MIDAS建立了典型SCFT柱框架,对比了三种模型在不同荷载下的响应。结果表明:三种模型得到的压弯状态下H型钢连接SCFT柱的破坏模式和承载力基本一致,且与试验结果吻合良好,SCFT框架自振特性、层间位移和柱底反力具有一致性,验证了简化分析计算模型结果的准确性,以及运用于结构分析计算的可行性。