震后可快速恢复功能的双钢管混凝土柱试验研究

为研究外方内圆双钢管高强混凝土(CFDT)柱能否在大震后快速恢复其结构功能,完成了4个试件的拟静力试验,试件方钢管壁板宽厚比为24.7。结果表明,位移角达到1/100时,方钢管壁板未鼓曲,外观无损坏,不需修理即可继续使用;试件的水平力-位移滞回曲线饱满,极限位移角大于1/40;轴压比设计值为0.8及1.0的CFDT柱试件,其抗震性能基本相同;方钢管的加劲板与圆钢管焊接,使试件的极限位移角增大。

高温与冲击耦合作用下双钢管混凝土柱动态响应数值模拟研究

为研究双钢管混凝土(concrete-filled double-tube,CFDT)柱在高温下的抗冲击性能,利用ABAQUS有限元软件建立CFDT柱在高温与冲击耦合作用下的有限元模型,考虑材料的温度软化、应变率强化效应以及轴力的影响,并通过已有CFDT柱的火灾试验和常温下侧向冲击试验进行了分段验证。在此基础上,从冲击力、跨中位移、荷载分布情况与损伤演化等方面分析了不同温度下CFDT柱的抗冲击动态响应,并考虑了不同截面形式、轴压比、冲击速度和混凝土强度对CFDT柱抗冲击性能的影响。研究结果表明,在高温与冲击耦合作用下,CFDT柱主要呈现弯曲破坏,随着温度升高,CFDT柱抗冲击性能和抗弯承载力逐渐降低。CFDT柱的耐火极限是普通钢管混凝土柱的2.1倍。轴力对CFDT柱抗冲击性能产生不利影响,当轴压比从0增加到0.6,高温800℃时构件冲击力平台值下降了32.4%;混凝土强度对高温下CFDT柱抗冲击性能有显著影响,高温800℃时混凝土强度由40 MPa增加到60 MPa,构件冲击力平台值提高了22.8%。

轴心受压双钢管混凝土柱火灾后剩余承载力的研究

研究了双钢管混凝土柱耐火承载力以及火灾后的剩余承载力。通过选取合适的钢材与混凝土热工性能模型,在有限元程序中模拟了ISO-834标准火灾升温曲线下双钢管混凝土柱的截面升温过程,得出了截面温度场分布以及不同部位的升温过程曲线。在此基础上结合钢管、混凝土高温下以及高温后的应力-应变本构模型分别对高温下与高温后轴心受压双钢管混凝土短柱进行了受力全过程数值分析,得到了高温下(后)轴心受压双钢管混凝土短柱的受力特点。

侧向冲击作用下圆形双钢管混凝土柱损伤评估模型研究

基于落锤冲击试验和数值模拟研究了侧向冲击下圆形双钢管混凝土(concrete-filled double-tube, CFDT)柱的损伤模式;以弯矩-转角关系作为评估指标,建立了圆形CFDT柱的冲击质量-冲击速度、冲击能量-冲击质量损伤评估模型;讨论了冲击位置、外钢管强度、内钢管径厚比和轴压比等参数对损伤评估模型的影响规律。结果表明:在冲击能量不变的情况下,圆形CFDT柱的损伤程度随冲击质量与冲击速度比值的增大而显著增加。圆形CFDT柱的临界冲击能量曲线随冲击质量的增大逐渐下降后趋于平缓,收敛于水平渐近线;不同损伤程度对应的临界冲击能量间存在显著差别。当冲击质量恒定时,增大内钢管径厚比、外钢管强度以及冲击点距自由端距离,可以提高圆形CFDT柱的临界冲击能量;增大轴压比则会使临界冲击能量呈先增大后减小的趋势。各参数对临界冲击质量的影响随着冲击速度的增大而减小,其中外钢管强度对损伤评估模型的影响最大,轴压比和冲击位置次之,内钢管径厚比的影响最小。

火灾下双钢管混凝土复合短柱的性能与承载力计算方法

为研究双钢管混凝土复合短柱的耐火性能,建立了双钢管混凝土复合短柱精细化数值模型,在类似构件试验成果验证的基础上,开展其高温反应规律和耐火性能影响因素研究;全面分析了内管径厚比、外管径厚比、内外管直径比等参数的影响,以及不同截面组合形式(内圆外圆、内方外圆和内圆外方)双钢管混凝土短柱的耐火极限。基于热传导分析理论推导双钢管混凝土短柱截面的温度场分布公式,并根据有限元模拟结果对公式进行修正;最后基于温度等效原理进一步提出了火灾条件下双钢管混凝土短柱截面温度场的简化计算公式和承载力计算方法。结果表明:双钢管混凝土复合短柱具有较好的耐火性能,在直径不变时增大内钢管的厚度以及在厚度不变时增加内钢管的直径都有利于耐火极限的提高;在荷载作用和含钢率相同的条件下,不同截面组合形式的双钢管混凝土短柱耐火极限相差不大,但总体上双圆钢管混凝土短柱的耐火性能偏优;提出的温度场简化计算公式和基于等效温度的承载力计算方法与有限元结果相对误差都在15%以内。

双钢管高强混凝土柱抗震性能的试验研究

通过5根双钢管高强混凝土柱承受轴力和低周反复水平荷载作用试验,研究了双钢管高强混凝土柱的抗震性能,讨论了该柱压弯承载力计算公式的适用性.结果表明:双钢管高强混凝土柱具有较高的压弯承载力及优良的抗震性能.

轴心受压双钢管混凝土短柱正截面承载力的试验研究

对5个双钢管混凝土短柱进行了轴心受压试验。试验结果表明,在轴心受压荷载作用下双钢管混凝土柱的受力全过程是由弹性、弹塑性以及破坏3个阶段组成的,具有很好的延性。由于双钢管混凝土短柱截面含钢率较高,钢管对核心混凝土的约束效应较大,所有试件破坏模式均为腰鼓型破坏。试件的整体工作性能较好,外钢管与内钢管变形一致,试件的极限承载力随着套箍系数增大逐步增加。

双钢管混凝土复合柱的耐火性能及参数影响分析

双钢管混凝土复合柱在普通钢管混凝土柱基础上设置了内部钢管,由于内管受到外层混凝土的高温保护,因此其耐火性能得到改善。文章通过精细化数值模拟方法对此类双钢管混凝土复合柱的耐火性能开展研究,全面分析了内管径厚比、外管径厚比、内外管直径比等参数的影响,并且对比分析了在相同的含钢率条件下不同截面组合型式(内圆外圆、内方外圆和内圆外方)双钢管混凝土短柱的耐火极限。结果表明:在直径不变时增大内钢管的厚度以及在厚度不变时增加内钢管的直径,都有利于耐火极限的提高;在保持整体含钢率不变的条件下,不同截面组合形式的双钢管混凝土柱耐火极限相差不大,但总体上双圆钢管混凝土短柱的耐火性能偏优;另外,双钢管混凝土复合柱的耐火性能比普通钢管混凝土柱有较大提高。

带加强筋的双钢管高强混凝土柱轴压性能研究

将普通螺纹钢置于内外钢管间的空隙制成带加强筋的双钢管高强混凝土柱,借助数值模拟研究该柱与普通双钢管混凝土柱在轴向荷载下的受力差异,以及加强筋平面角度、竖向间距和强度等级等参数对其轴向荷载下力学性能的影响。结果发现:带加强筋的双钢管混凝土柱前期力学性能略高于普通双钢管混凝土柱,后期延性显著高于普通双钢管混凝土柱;不同参数对其轴压性能的影响程度不同,加强筋平面角度显著,竖向间距次之,加强筋强度影响极小。

火力发电厂主厂房中钢管混凝土双肢柱的肩梁设计方法

本文介绍了目前国内针对钢管混凝土双肢柱肩梁的研究现状,并介绍了改进型钢管混凝土单腹板肩梁的构造形式,破坏模式及实用设计公式,并指出在对肩梁进行合理的设计计算和构造后,该构件体系是可以在火力发电厂主厂排架柱设计中得到广泛应用的。

圆形空心夹层双钢管混凝土短柱受压承载力研究

圆形中空夹层双钢管混凝土短柱在轴力作用下,还受内外钢管的紧箍力作用,因而夹层混凝土可以看作处于三向受压状态。考虑内外钢管对夹层混凝土的环向应力作用,结合材料力学中薄壁圆筒的受力知识,并根据混凝土三向受压作用下的受力状态,推导出圆形中空夹层双钢管混凝土短柱的轴向承载力的计算公式。将用推导公式计算出的结果与相关文献资料中的试验结果进行对比分析,发现两者的吻合度较好,从而验证了推导公式的合理性,为圆形中空夹层双钢管混凝土柱的轴向受力机理分析提供理论依据。

圆复合钢管混凝土短柱在轴压下的有限元分析

为了分析不同参数对短柱轴压性能的影响,基于有限元软件ABAQUS建立了圆复合双钢管混凝土(concrete-filled double steel tubular,CFDST)短柱在轴压下的有限元模型.针对核心混凝土受到内外钢管同时约束的情况,采用了2种核心混凝土本构模型,同时将采用2种本构模型的模拟结果与前人的试验结果进行了比较,验证了模型的正确性,提出了适合夹层混凝土、核心混凝土和钢管的本构模型.在此基础上,通过ABAQUS拓宽了参数研究范围,对圆CFDST短柱在不同参数下进行了受力分析.

应用OpenSees计算双钢管高强砼柱的水平力—位移滞回曲线

应用OpenSees计算外方内圆复合钢管高强混凝土柱(简称双钢管高强混凝土柱)的水平力—位移滞回曲线。分析了双钢管高强混凝土柱的单元和截面纤维划分。钢管材料采用双线性模型Steel02,混凝土模型采用Concrete02,圆钢管内和钢管之间的混凝土采用Susantha模型,考虑钢管对混凝土的约束作用,计算得到的水平力—位移滞回曲线与试验结果符合较好。在此基础上,应用OpenSees对双钢管高强混凝土柱进行参数影响分析,讨论了轴压比、方钢管壁厚(宽厚比)、径宽比、径厚比对双钢管高强混凝土柱抗震性能的影响。结果表明:增大轴压比,延性降低;增大方钢管壁厚(减小宽厚比),水平承载力增大;增大圆钢管直径和壁厚,有助于提高双钢管高强混凝土柱的竖向和水平承载力能力,增大耗能能力。

钢管混凝土柱-钢梁双侧板贯穿式节点力学性能有限元分析

钢管混凝土柱和钢梁组成的组合结构凭借其优越的力学性能和抗震性能，在实际工程中得到广泛的应用。节点的构造形式决定了梁柱连接处内力的传递方式。因此，对构造简单，受力合理的节点进行研究，是推动钢管混凝土柱．钢梁组合结构应用和发展的关键。

轴心受压双钢管混凝土短柱正截面受压承载力理论分析及试验研究

研究了由同心设置的内、外圆钢管构成的轴心受压双钢管混凝土短柱正截面受压承载力,分析了单钢管混凝土柱与双钢管混凝土柱的受力机理,并根据纤维模型法原理,采用适用于钢管混凝土受力特性的钢材与混凝土材料本构关系,给出了轴心受压双钢管混凝土短柱的荷载-位移全过程数值分析和正截面承载力计算公式。进行了5个双钢管混凝土短柱的轴心受压试验,验证理论分析的正确性。理论分析与试验研究表明:轴心受压双钢管混凝土短柱与单钢管混凝土柱的受力全过程都可以分为弹性阶段、弹塑性阶段和破坏阶段。双钢管混凝土短柱的破坏形态为腰鼓形,其外层混凝土的工作性能与单钢管中的混凝土大致相同,但内钢管中的内层混凝土受到的约束效应较大,且不是内、外钢管对它的约束效应的叠加,因此对内层混凝土约束效应的确定是计算承载力的关键。通过与相同含钢率的轴心受压单钢管混凝土短柱受力过程的对比得出:双钢管混凝土柱的承载力明显高于单钢管混凝土柱,且具有非常好的延性和整体性。

双钢管高强混凝土短柱偏心受压性能试验

通过偏心率为0.2~0.6、截面尺寸为180mm×180mm、高度为600mm的16个试件的静力试验,研究了外方内圆双钢管高强混凝土短柱的偏心受压性能。试验结果表明:试件的破坏形态为整体弯曲及方钢管壁板局部鼓曲,剩余轴压力为峰值轴压力的75%以上;增大方钢管含钢率或增大偏心率,双钢管高强混凝土短柱偏心受压承载力增大。采用叠加法计算得到的双钢管高强混凝土短柱试件的偏心受压承载力,与试验结果符合良好。

钢管混凝土双肢边柱双层肩梁设计方法研究

为研究双肢边柱双层肩梁的设计方法,建立了4个双肢边柱双层肩梁的有限元模型,采用数值模拟的方法对上肩梁高度、中柱内肢中心距、下肩梁高跨比、中柱内肢高度、中柱内肢断面高度等参数对边柱双层肩梁承载力、破坏模式和内力分配规律的影响进行研究。结果表明:当内肢侧腹板先全断面屈服时,构件弹性承载力对应内肢侧腹板的全断面屈服时的承载力;当外肢侧腹板先全断面屈服时,构件的弹性承载力可偏保守取下肩梁内、外两侧剪力相等时对应的弹性承载力;下肩梁内肢侧剪力计算同单层肩梁;同时给出了不同情况时下肩梁主要断面的剪力计算式,并以此推出下肩梁内、外两侧剪力相等的临界值,用于判定下肩梁内、外两侧的屈服顺序;并结合断面应力分布特点提出了双层肩梁的设计方法。

复材管-混凝土-钢管双管组合柱的偏心受压承载力

复材管-混凝土-钢管双管组合柱,是一种有效利用复合材料特点的新型组合构件.为研究该组合构件的偏心受压承载力,完成4个短柱和8个长柱试件的试验,研究加载偏心距、复材管壁厚和混凝土截面空心率的影响.结果表明:长柱偏压下均为受压侧跨中附近复材管环向断裂,且表现出良好的延性;在其他参数相同条件下,随加载偏心距的增大,极限承载力降低,而变形能力增强;随复材管壁厚的增大,极限承载力提高,变形能力增强;随截面空心率的增大,极限承载力减小.试验结果与已有双管组合长柱偏压承载力计算公式吻合良好.

沈阳宝能金融中心T1塔楼结构设计

沈阳宝能金融中心T1塔楼高565m,采用巨型空间斜撑外框架+劲性钢筋混凝土核心筒+外伸臂钢桁架结构体系,有效满足了该超高层结构的设计要求。通过合理地配置核心筒、外框结构的刚度及其连接构件,形成多重抗侧力结构体系,充分发挥了结构构件的效用,保证了结构的安全性。对结构进行了包括小震弹性、中震及大震弹塑性等深入细致的计算分析,结果表明结构具有良好的抗侧刚度和抗扭性能,可较好地满足抗震设计两阶段的性能目标。