内置钢管混凝土剪力墙非线性分析

采用有限元软件ABAQUS对内置钢管混凝土剪力墙做单调水平荷载及往复荷载下进行非线性分析,揭示影响墙体承载力的影响因素,为便于比较,做了一片与之含钢率相同的普通钢筋混凝土剪力墙,做了对比论述。

钢管混凝土键连接框架梁和剪力墙的受剪性能

目的 研究钢管混凝土键连接框架梁和剪力墙的受剪性能,为工程应用提供设计依据。方法 应用有限元分析软件ABAQUS对比钢管混凝土键连接与现浇连接梁墙的结构受剪性能,分析前者受剪机理及不同因素对受剪性能的影响。结果 钢管混凝土键连接梁墙的结构承载力和延性系数较现浇结构分别提高约10%和34%;钢材强度从Q235到Q390,初始刚度增加8.44%;截面高度从100 mm到120 mm,延性系数提高17.73%;截面厚度每增加2 mm,承载力提高约15%;截面长度和混凝土强度等级对承载力、初始刚度和延性系数的影响均小于15%,纵向距离对其受剪性能几乎无影响。结论 采用钢管混凝土键连接梁墙的结构总体受剪性能优于现浇结构;钢材强度和截面厚度分别是影响初始刚度和承载力的主要因素。

十字形钢管束自密实混凝土短肢剪力墙轴压性能研究

为研究十字形钢管束自密实混凝土短肢剪力墙的轴压受力性能,通过模型试验研究和ABAQUS数值模拟相结合的方法,对不同腔体数十字形钢管束自密实混凝土短肢剪力墙的轴压性能进行分析。首先,根据轴压试验结果对剪力墙的破坏形态和轴向荷载-应变曲线等轴压受力性能进行分析,提出轴压承载力计算公式。其次,建立剪力墙轴压有限元计算模型,将试验结果和模型计算结果进行对比以验证有限元模型的准确性。最后,根据有限元参数化分析结果验证并修正剪力墙轴压承载力计算公式。研究发现,剪力墙的轴向荷载-应变曲线在不同腔体数下具有相似的特征,表明其变形能力良好。在破坏过程中,钢管束对核心混凝土的约束作用显著,提高了试件的延性和承载能力,其中钢管束的破坏主要表现为多波鼓曲和焊缝开裂,尤其是在钢管束中部的1/4区域。此外,随着腔体数增加,剪力墙极限承载力提升,但其延性系数有所下降。本研究提出的简化公式与有限元分析结果的误差控制在10%以内,该公式可为工程设计应用提供理论借鉴。

十字形钢管束高强混凝土组合剪力墙的抗剪承载力研究

为研究不同参数对十字形钢管束高强混凝土组合剪力墙抗剪承载力的影响,通过ABAQUS有限元软件建立了十字形钢管束高强混凝土组合剪力墙的有限元模型,重点考察钢材强度、混凝土强度、钢板厚度、钢管厚度、轴压比、墙体长度、墙体高度、腔体长度等参数对此类组合剪力墙抗剪承载力的影响。分析结果表明:随着钢材强度、钢板厚度、钢管厚度、墙体长度的增加和墙体高度的减小,试件的抗剪承载力呈显著增大趋势;随着混凝土强度的提高和腔体长度的减小,试件的抗剪承载力略呈增大趋势;当轴压比较小时(n∈(0,0.3]),轴压比对试件的抗剪承载力有一定的提高作用;当轴压比较大时(n∈(0.3,0.8]),随着轴压比的增加其抗剪承载力逐渐降低。最后,提出了十字形钢管束高强混凝土组合剪力墙的抗剪承载力计算公式。

钢框架+钢管混凝土束剪力墙结构装配式施工研究

以某市场升级改造工程为实例进行分析,研究钢框架和钢管混凝土束剪力墙结构体系在装配式施工中的应用。该工程采用了多层结构,其中地上主体结构采用了创新的钢框架和钢管混凝土束剪力墙结构,并详细探讨了该结构体系的结构优势以及装配率的计算方法。研究表明,钢管混凝土束组合结构住宅体系具有抗震性能好、施工周期缩短、工业化生产、现场装配化施工、节能环保等优点,对提高建筑工程的质量和效率具有重要意义。

轴压比对T形钢管束混凝土组合剪力墙抗震性能的影响研究

为研究轴压比对T形钢管束混凝土组合剪力墙抗震性能的影响,本文运用数值模拟软件ABAQUS设计并建立了轴压比为0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8的九个试件,进行有限元分析,系统分析了试件的抗震性能。分析结果表明:随着轴压比增大,T形钢管束混凝土组合剪力墙的承载能力有所降低,耗能能力有所提高;当轴压比大于0.6时,初始刚度显著降低。

内置碳钢不锈钢管海洋混凝土柱轴压试验及承载力计算

为研究不锈钢管海洋混凝土柱及内配碳钢后的轴压力学性能,以型钢类型、螺旋筋间距、纵筋直径为变化参数,完成了10个试件的轴心受压静力加载试验。观察了试件的受力破坏全过程及形态,获取了轴向荷载-位移曲线及各钢材应变曲线,基于试验实测数据,就各变化参数对试件的轴压承载力、延性、耗能能力和损伤发展的影响规律进行了分析。结果表明:不同试件的破坏形态相似,均表现为不锈钢管局部屈曲压皱,混凝土斜向剪切破坏;内置碳钢可以提高试件的极限承载力、轴压延性和耗能能力,抑制试件的损伤发展;在增加相同用钢量的条件下,增加圆钢管含钢量对试件轴压性能提升幅度最大;基于“复合约束叠加法”推导计算公式所得承载力计算值与试验值吻合良好。

钢管混凝土边框剪力墙受剪承载力计算方法对比研究

为研究不同力学模型在钢管混凝土边框剪力墙受剪承载力计算中的适用性,总结了国内外学者推导的经验公式和理论模型,建立了基于软化拉压杆模型、统一强度理论和国内外相关规范的承载力计算方法,对比分析了理论力学模型和多国规范在预测此类组合墙受剪承载力上的表现,探讨了轴压比、高宽比、宽厚比和材料性能等对计算结果误差的影响;最后结合已有试验数据,验证了各模型的计算精度和适用性。结果表明:由于未考虑构件各部分所分担的剪力,多数规范模型理论计算结果普遍低于试验值,而统一强度理论与软化拉压杆模型计算结果相对准确;软化拉压杆模型计算方法能充分考虑墙体各部分对承载力的贡献,计算偏差基本控制在20%以内;在各项参数变动的前提下,软化拉压杆模型更能准确预测钢管混凝土边框剪力墙的受剪承载力,计算值与试验值吻合良好,能合理反映钢管混凝土边框剪力墙的受剪机理,为其承载力计算方法的优化设计提供理论依据。

钢管混凝土连接件横向连接剪力墙结构抗剪性能研究

为研究钢管混凝土连接件横向连接剪力墙结构的抗剪性能,采用ABAQUS对比钢管混凝土连接件横向连接剪力墙与现浇剪力墙结构的抗剪性能,探讨其可行性,分析钢管截面高度、混凝土强度、带槽角钢厚度等参数对其抗剪性能的影响。钢管混凝土连接件横向连接剪力墙试件与现浇试件相比、延性较高、极限承载力较高、初始刚度偏低;钢管截面高度对构件的破坏承载力影响最大,高度越高承载力越大;混凝土强度对构件的延性系数影响最大,强度越高延性系数降低越大;带槽角钢厚度对构件的初始刚度影响较大,厚度越厚初始刚度越大;钢材强度和钢管壁厚度对构件的抗剪性能影响较小;钢管内混凝土强度对构件的抗剪性能几乎无影响。钢管混凝土连接件横向连接剪力墙结构具有较高可行性;钢管截面高度是影响承载力的主要因素、混凝土强度是影响延性的主要因素、带槽角钢厚度是影响初始刚度的主要因素。

基于薄壁钢管的装配式混凝土剪力墙抗震性能研究

为研究基于薄壁钢管的装配式混凝土剪力墙抗震性能,设计并足尺制作了1个现浇剪力墙试件和2个装配式薄壁钢管剪力墙试件,按轴压比0.3对试件进行拟静力试验,对比分析3个墙体试件滞回曲线、骨架曲线、承载力、变形能力、刚度退化和耗能能力等抗震性能指标。试验结果表明:3个剪力墙试件均发生压弯破坏;薄壁钢管剪力墙试件滞回曲线饱满、捏缩不明显,承载力高,延性好,耗能能力强;2个装配式薄壁钢管剪力墙试件试验现象和破坏形态相似,各项抗震性能指标相差不大,试验设计中减少竖向连接的方式对装配式薄壁钢管剪力墙抗震性能影响较小。

内置异形箍筋矩形钢管混凝土柱的轴压力学性能

钢管混凝土作为一种发展前景广阔的结构形式,具有较好的承载力和塑性变形能力。矩形钢管混凝土柱作为其中常见的一种形式,在实际工程中的应用较为广泛。该研究基于矩形钢管混凝土在实际应用中存在的长短边约束不一致和对核心混凝土约束不足两个问题,探究一种新型的矩形钢管混凝土构件,即内置异形箍筋矩形钢管混凝土柱。为此,对11根内置异形箍筋矩形钢管混凝土柱、2根内置跑道形箍筋的矩形钢管混凝土柱、2根普通矩形钢管混凝土柱开展了轴压力学性能试验,重点分析了并束距、钢管壁厚、混凝土强度等级、箍筋间距、箍筋直径、内置用钢量等重要参数对内置异形箍筋矩形钢管混凝土柱的轴压承载力和延性的影响规律。结果表明:在总用钢量不变的情况下,将矩形钢管的壁厚减薄,并加工成异形箍筋内置于核心混凝土中,能够有效地提高试件的轴压承载力和延性;内置异形箍筋矩形钢管混凝土柱的轴压过程可以分为4个阶段——弹性阶段、弹塑性阶段、塑性强化段、下降段;相比于普通矩形钢管混凝土柱,内置异形箍筋矩形钢管混凝土柱有更为饱满的塑性强化段。在试验和参数分析结果的基础上,采用已有的约束混凝土本构模型,推导得到内置异形箍筋矩形钢管混凝土柱的轴压承载力计算公式。该研究可为实际工程应用提供科学依据和数据参考。

钢管混凝土柱内置拉筋结构性能研究

本工程瞄准我国新型城镇化建设以及抗震设防高烈度区域的重大需求,针对内置拉筋钢管混凝土柱及其结构体系构造的关键科学技术难题,从试验研究、理论分析、强化技术和工程应用等多方面开展了系统研究,提出了内置拉筋结构钢管混凝土柱及其结构体系约束系数理论,实现了抗震性能好、建造成本低、效率高、质量更优、绿色环保节能等目标,取得了显著的经济和社会效益。

9度抗震设防区某54m钢管混凝土束剪力墙结构性能研究

钢管混凝土束剪力墙结构是一种新型装配式钢结构住宅体系,因在设防烈度9度地区应用钢管混凝土束剪力墙结构的经验不足,目前的《钢管混凝土束结构技术标准》(T/CECS 546—2018)中该体系的适用范围尚未纳入9度抗震设防区。以某高层住宅项目设计案例为背景,通过有限元分析与试验结果对比证明分层壳元可以较好地模拟钢管混凝土束剪力墙在罕遇地震作用下的弹塑性性能,采用结构抗震性能化设计方法对钢管混凝土束剪力墙结构在9度抗震设防区的结构性能进行了研究。结果表明通过适当加厚重要部位的钢管混凝土束剪力墙钢板厚度,该体系可用于9度抗震设防区。

基于极限平衡理论的内置型钢-钢管煤矸石混凝土组合柱轴压承载力分析

内置型钢-钢管煤矸石混凝土组合柱是一种结合煤矸石混凝土与内置型钢-钢管混凝土的新型结构,该结构可为固体废弃物煤矸石的资源化利用提供一条有效途径。采用极限平衡理论,分析了内置型钢-钢管煤矸石混凝土组合柱的实际受力情况,建立了该新型组合柱的轴压承载力公式,并验证了公式的正确性。在此基础上,探讨了钢管管壁厚度、钢管强度、煤矸石混凝土强度及型钢强度等主要参数对组合柱轴压承载力的影响。结果表明:采用极限平衡法建立的公式与试验结果吻合较好,组合柱轴压承载力随钢管管壁厚度的增加而增大,钢管管壁厚度每增加1 mm,组合柱的轴压承载力提高约7%,钢管对煤矸石混凝土的约束应力提高约31%;煤矸石混凝土强度每增大5 MPa,组合柱的轴压承载力提高约6%。随着钢管管壁厚度的增加和钢管强度的增大,钢管对核心煤矸石混凝土作用的约束应力有所提高,型钢的轴压承载力随型钢强度的增加而增大,煤矸石混凝土的轴向应力随着其强度的增加而增大。该结论可为内置型钢-钢管煤矸石混凝土组合柱的工程设计提供理论依据。

方钢管混凝土框架内置侧边开洞薄钢板剪力墙的抗侧承载力研究

对1榀1/3比例的单跨2层方钢管混凝土框架内置侧边开洞薄钢板剪力墙进行了拟静力试验.利用有限元软件ABAQUS对其进行了非线性数值分析,结合试验结果,分析了方钢管混凝土框架内置侧边开洞薄钢板剪力墙的受力机理和破坏机制.研究了洞口边缘构件与边框梁不同连接方式对结构抗侧承载力的影响.基于侧边开洞薄钢板剪力墙的受力机理,提出了方钢管混凝土框架内置侧边开洞薄钢板剪力墙的抗侧承载力计算模型及计算公式,并与试验及足尺有限元模型结果对比.结果表明:方钢管混凝土框架内置侧边开洞薄钢板剪力墙具有较高的承载力、初始刚度和延性,抗侧承载力公式计算结果与试验及有限元结果吻合较好.

轴压比对一字型钢管束高强混凝土组合剪力墙滞回性能影响分析

为评估轴压比对一字型钢管束高强混凝土组合剪力墙滞回性能的影响,设计并采用了轴压比为0、0.3、0.6、0.9的四种不同轴压比的钢管束混凝土组合剪力墙试件,采用有限元分析软件ABAQUS建立其精细化有限元模型,系统地分析了四种试件在循环荷载作用下的滞回性能。分析结果表明:随着轴压比的增大,钢板与混凝土进入塑性的面积均增大,变形也有所增加;试件的承载力随着轴压比增加而降低。钢管对混凝土的约束作用随着轴压比的增加而降低;随着轴压比的增大,试件初始刚度有所降低;钢管束混凝土组合剪力墙的耗能能力较好,所有试件等效粘滞阻尼系数均在0.4以上,试件的耗能能力随着轴压比的提高而提高。

新型钢管混凝土端柱-带钢斜撑混凝土剪力墙设计方法研究

为满足在多层建筑底部设置大跨空间的建筑功能布局,国家会议中心二期项目结构设计采用了大跨多层叠合布置的结构体系。为满足转换桁架支座刚性连接要求、同时提高转换层抗侧刚度,采用了一种新型钢管混凝土端柱-带钢斜撑混凝土剪力墙作为转换桁架支承构件及结构主要抗侧力构件。针对本项目新型组合剪力墙构件进行了缩尺模型拟静力试验研究,包括破坏形态、刚度、承载能力等;根据试验结果,结合现行规范要求,提出了该新型组合剪力墙简化设计方法及截面控制要求并在设计中有针对性的采取了构造加强措施。研究显示,国家会议中心二期项目采用的新型钢管混凝土端柱-带钢斜撑混凝土剪力墙具有良好的受力性能,承载力及刚度均大幅提高,满足工程实际需求。

内置钢管混凝土组合剪力墙变形性能分析

内置钢管混凝土组合剪力墙是一种新型组合剪力墙。运用ABAQUS有限元软件对普通钢筋混凝土剪力墙和内置钢管混凝土组合剪力墙两种形式建立计算模型,进行了在高轴压比下的低周反复加载分析,研究其破坏形态、变形能力、滞回性能、应变分布等变形性能。通过对比分析,得出内置钢管混凝土组合剪力墙具有较好的变形性能,并给出工程结构设计中的一些建议。

9度抗震设防区钢管混凝土束剪力墙结构性能影响因素分析

钢管混凝土束剪力墙是一种新型双钢板-混凝土组合剪力墙。以某9度抗震设防区钢管混凝土束剪力墙结构为原始算例,采用动力弹塑性有限元分析方法,分别以最大层间位移角,结构底层总剪力、轴压比、最大弯矩和剪力,混凝土损伤和用钢量为评价指标,研究了钢管混凝土束剪力墙厚度、钢板厚度、端部腔体钢板厚度、混凝土强度等级和结构整体高宽比等因素对9度抗震设防区钢管混凝土束剪力墙结构性能的影响规律,结果表明增加钢管束端部腔体钢板厚度和提高钢管束内混凝土强度等级是提升钢管混凝土束剪力墙抗震性能的最有效措施,9度抗震设防区不宜仅通过增加墙体厚度对钢管束墙体进行加强。

复式钢管混凝土柱-钢板剪力墙抗震性能分析

在高层及超高层结构中,将复式钢管混凝土与钢板剪力墙结合起来的框架结构的抗震性能研究却较少,所以需要进一步对其进行相关试验和分析。设计了有钢板剪力墙和无钢板剪力墙两种框架结构体系,研究钢板剪力墙对框架结构抗震性能的影响。通过低周反复荷载试验,研究了两种结构在循环荷载作用下的抗震性能指标,为带钢板剪力墙的复式钢管混凝土框架结构抗震性能提供相关理论指导和借鉴。