圆形钢管混凝土柱框架典型节点受力性能分析

圆形钢管混凝土柱框架结构节点构造复杂,目前国内对其受力性能的研究较少。对于很多工程中应用到的节点,没有规范或规程可以作为其设计的依据,因此有必要对圆形钢管混凝土柱框架节点的受力性能进行深入研究。本文采用有限元软件ANSYS建立节点域精细化模型,进行节点受力性能的非线性有限元分析。结果表明,圆形钢管混凝土柱框架结构节点具有良好的承载能力,满足设计要求;加劲板能够有效改善支撑内力较大节点的受力性能。

圆形钢管混凝土柱轴压承载力及承载力组成研究

为了研究相互作用下圆形钢管混凝土(circular concrete-filled steel tube,CCFST)柱中钢管和混凝土各自的承载力贡献,通过ABAQUS软件中的VUMAT子程序导入一种新的混凝土材料本构,建立了能够反映CCFST柱中钢管和混凝土相互作用的三维有限元模型,并通过试验数据验证了模型的荷载-位移曲线、钢管和混凝土的荷载-变形曲线以及侧向变形曲线。在此基础上分析了混凝土强度、钢管屈服强度、径厚比以及套箍系数对CCFST柱承载力及其组成的影响。然后结合有限元模型推导了CCFST柱在轴压荷载下峰值承载力的数学模型,模型中提出的钢管环向应力比例系数和混凝土承载力贡献系数可以评估钢管和混凝土的受力状态。将计算模型与现行规范及现有研究进行对比,发现提出的计算公式具有良好的计算精度,且可以评估钢管和混凝土各自的承载力贡献。

圆形钢管混凝土柱偏压性能研究

通过系统的试验设计,探究了圆形钢管混凝土柱在不同偏心距和加载质量下的承载能力、变形性能和破坏模式。结果表明,偏心距和加载质量对圆形钢管混凝土柱的性能影响显著,表现为承载力的非线性增长、变形性能的复杂变化以及破坏模式的多样性。研究结果为理解圆形钢管混凝土柱在偏心受压条件下的力学行为提供了依据,并为结构设计和安全评估提供了重要的参考价值。

采用铁素体不锈钢的圆形不锈钢管混凝土柱的设计方法研究

为研究采用铁素体不锈钢的圆形不锈钢管混凝土短柱的轴压性能,首先建立并验证其有限元模型,然后利用该模型创建典型算例数据库。基于算例数据库分析径厚比、名义屈服强度、混凝土强度等参数对其轴压性能的影响规律,并基于该有限元算例数据库验证现有圆钢管混凝土短柱设计方法的有效性。最后建议了采用铁素体不锈钢的圆形不锈钢管混凝土短柱的轴压承载力、轴压刚度和峰值应变的简化模型。简化计算结果和有限元计算结果吻合良好。

钢管混凝土框架柱质量控制标准探讨

钢管混凝土框架柱以其承载力高和抗震性能优越的特点,被广泛应用于各类超高层建筑的竖向构件。钢管混凝土框架柱的质量对其承载力和结构性能具有决定性的影响,实际工程中采取必要的设计和施工措施,对结构安全至关重要。文章针对钢管混凝土框架柱实际工程中经常遇到的质量问题,总结和提出了钢管混凝土框架柱的设计、施工要求和质量控制标准,为同类项目的实践具有一定的参考价值。

环梁连接的RC梁-钢管混凝土柱框架试验研究

介绍了一个采用钢筋混凝土 (RC)环梁连接的 2层 2跨RC梁 -钢管混凝土 (STCC)柱框架的拟动力试验和静力试验。为了研究环梁在地震作用下的破坏形态 ,大部分节点设计成“弱环梁、强框架梁” ,即环梁屈服先于框架梁 ;少量节点设计成“强环梁、弱框架梁” ,即框架梁屈服先于环梁。试验表明 :小震时 ,框架的刚度降低很少 ;中震时 ,刚度降低约 3 0 % ;大震时 ,层间位移角小于 1 10 0 ;即使弱环梁已经破坏、层间位移角达 1 3 4,框架的承载力仍未下降 ;能够实现“强柱弱梁”和实现塑性铰形成于框架梁端的“强连接、弱构件”的抗震设计概念。RC环梁与STCC柱之间局部范围的缝隙不影响框架的整体抗震性能 ;环梁与柱之间几乎无相对竖向滑移。采用RC环梁连接的RC梁 -STCC柱框架具有良好的抗震性能。

钢管柱-钢筋混凝土框架转换节点设计研究

在传统钢管柱与钢筋混凝土框架转换方式的基础上,提出了一种适用性较强的新型转换节点。框架柱纵向受力钢筋与节点域钢管侧壁焊接,框架梁纵向受力钢筋与节点钢牛腿翼缘焊接。该转换节点钢管下插长度小,节约钢材效果明显。通过钢牛腿翼缘的叠层式连接构造,既能解决框架梁钢筋焊接的问题,又可减小牛腿翼缘偏心受力的影响,焊接施工方便。在清华大学教育部重点实验室进行了4个转换节点的缩尺模型试验,并采用非线性有限元软件Marc对转换节点的受力机理进行深入分析。结果表明:在水平往复荷载作用下,试件加载至最大位移时,牛腿端部混凝土压溃、剥落,纵向受力钢筋弯折变形显著,形成塑性铰。框架柱顶部混凝土裂缝数量较少,试验结束时框架柱基本完好。钢管柱底部管壁可能进入屈服,钢管柱及节点域均未出现面外变形。试件的荷载-位移滞回曲线饱满,具有良好的耗能能力。钢管柱的最大应力均出现在框架的顶部附近,过渡段钢管的应力低于钢管柱。在达到极限变形状态时,钢牛腿、内环板及竖向加劲肋应力较低,均处于弹性状态。该钢管柱-钢筋混凝土框架转换节点具有良好的技术经济性能,能够达到“强节点、弱构件”的抗震性能目标。

钢管混凝土柱框架结构模型地震反应试验研究

基于现行结构设计规范,设计制作了一榀1/10比例的单跨、两开间八层钢管混凝土柱-钢梁框架结构模型,对其进行了模拟地震振动台试验.研究了模型结构在地震作用下加速度、位移和应变反应.试验结果表明,根据现行规范所设计的钢管混凝土柱框架能满足地震区的抗震设防要求,具有较好的抗震性能.

新型钢管混凝土柱框架节点低周反复荷载试验研究

本文介绍了新型钢管混凝土柱框架节点在低周反复荷载作用下的试验结果， 对其抗震性能进行了探讨，

端部设肋方钢管混凝土框架柱抗震性能分析

提出了一种端部设肋方钢管混凝土框架柱,采取在柱端部区域设置纵向加劲肋的方式避免端部过早地发生局部屈曲,以提高其承载力,改善延性和抗震性能.采用通用非线性有限元软件MSC.Marc建立壳-实体精细有限元分析模型对已有试验进行了非线性有限元分析,有限元分析结果与试验结果吻合良好.在验证了有限元模型合理性的基础上,分析了不同参数条件下端部设肋方钢管混凝土框架柱的力学性能.研究表明,端部加劲肋能够延缓钢管壁的鼓曲,提高柱的承载力,显著改善柱的延性和抗震性能.端部加劲肋的设置长度以柱的1~2倍边长为宜,高度和厚度应满足一定的构造要求,可以通过增大加劲肋的厚度或增加每边加劲肋的设置数量来提高柱的承载力,且后者效果更好.

钢管混凝土框架梁柱刚性抗震节点的试验研究

本文介绍了５个钢管混凝土框架梁柱刚性抗震节点的试验结果，其中２个试件采用钢梁，３个试件采用钢筋混凝土梁．试验结果表明，钢管混凝土框架梁柱刚性抗震节点有很好的抗震性能，能够保证钢管混凝土框架在地震区推广应用．同时，提出了钢管混凝土框架梁柱刚性节点抗震设计要点和合理的设计建议，可供设计时参考．

钢管混凝土核心柱预应力梁框架节点试验研究

通过5个框架节点的试验,研究节点的破坏形态、延性、滞回特性及抗剪切性能。试验结果表明,所提出的钢管混凝土核心柱预应力梁框架节点设计方法是可靠的,该节点形式具有很好的延性和能量耗散能力,由于柱为钢管混凝土核心柱,大大提高了节点核心区的抗剪承载力。

多腔钢管混凝土柱巨型框架抗震性能试验研究

结合某超高层巨型框架结构工程实际,进行了一榀巨型框架结构底部三个巨型层1/25缩尺模型抗震性能试验研究。该巨型框架的巨型柱为多腔钢管混凝土异形截面柱,巨型梁为钢桁架梁,底部巨型层加设人字形箱形截面钢支撑,二、三巨型层加设X形箱形截面钢支撑。通过试验,分析了该巨型框架的滞回特性、承载力、刚度及退化过程、延性和屈服机制。试验表明,该巨型框架的支撑作为第一道防线首先屈服,之后巨型桁架梁上下弦杆进入屈服,最后巨型柱柱底出现塑性铰,实现了多腔钢管混凝土柱巨型框架结构延性屈服机制,抗震性能良好。

钢管混凝土框架柱的抗震性能

为了明确混凝土强度、钢管的径厚比、钢筋配置形式、加强肋等主要实验参数对双肢框架柱抗震性能的影响,通过对6组圆形钢管混凝土双肢框架柱在水平反复荷载作用下的试验,深入研究了圆钢管混凝土双肢框架柱的滞回性能、吸能性能和延性等抗震性能.分析了混凝土强度等主要实验参数对双肢框架柱抗震性能的影响.结果表明,钢管混凝土双肢框架柱具有良好的抗震性能,配置二重筋后会进一步增强试验体的吸能性能、承载力及延性.

削弱梁端的方钢管混凝土柱-钢梁框架结构静力弹塑性分析

提出了适用于SAP2000分析设计软件的等效梁端削弱形式,进而对多层和高层削弱梁端的方钢管混凝土框架结构分别在7度、8度多遇和罕遇地震作用下进行了Push-over分析,并对其抗震性能进行了评估。结果表明:对于多层结构,削弱梁端翼缘对结构整体刚度的影响很小,考虑楼板作用模型的刚度大于未考虑楼板作用模型的刚度,在均布荷载水平加载模式作用下模型的底部剪力大于倒三角荷载水平加载模式作用下相应模型的底部剪力;对于高层结构,楼板作用对结构在弹性阶段整体刚度的影响较小,在均布和倒三角水平荷载作用下,考虑楼板作用模型的最大底部剪力比未考虑楼板作用模型的最大底部剪力分别大7%和4.5%;削弱梁端的方钢管混凝土框架结构具有较好的抗震性能。

斜向受力方钢管混凝土框架柱滞回性能分析

根据 5根斜向受力方钢管混凝土框架柱的滞回性能试验 ,总结了斜向受力方钢管混凝土框架柱的水平荷载—位移滞回曲线的特点 ;分析了加载角度、轴压比、宽厚比 (含钢率 )和长细比 4个控制参数对荷载—位移滞回曲线的影响 ,并对试验试件的耗能比、位移延性系数、单位体积耗能比进行了分析 .结果表明 ,方钢管混凝土框架柱具有较好的抗震性能 .

T形钢管再生混凝土柱-钢梁框架节点抗震性能试验研究

为研究T形钢管再生混凝土柱-钢梁框架节点的抗震性能,取再生骨料取代率为100%,根据现行规范制作了3个节点试件模型并进行了拟静力试验。研究轴压比对节点抗震性能的影响,观察节点在加载全程中的破坏过程,分析滞回曲线、骨架曲线、延性、刚度退化、耗能能力及核心区剪切变形等抗震性能指标。结果表明:节点的破坏形态大体相似,表现为钢梁出现塑性铰的局部屈曲破坏,满足了"强柱弱梁、强节点弱杆件"的抗震设计要求;轴压比对节点的极限承载力和延性有一定影响,轴压比越大,节点的极限承载力越高,但延性和耗能能力会降低,且刚度退化越严重;节点的滞回曲线饱满、具有良好的抗震性能,可在抗震设防区及其他地区推广该类节点的使用。

方钢管混凝土柱-钢框架结构的工程实例

陕西省某商务中心A楼采用方钢管混凝土柱-钢框架结构。与圆钢管混凝土相比,具有节点形式简单、便于加工、施工工期短、成本低等特点,建筑效果和经济效益较好。

方钢管混凝土柱-不等高钢梁组合框架结构受力性能有限元分析

基于一榀两跨三层方钢管混凝土柱-不等高钢梁组合框架结构的低周往复荷载试验,应用ABAQUS软件建立相应的有限元模型并对模型正确性进行了验证,利用该模型研究了轴压比、核心混凝土强度等级、钢管屈服强度、左右侧梁高比以及柱截面宽厚比对方钢管混凝土柱-不等高钢梁组合框架结构受力性能的影响。结果表明,方钢管混凝土柱-不等高钢梁组合框架结构的设计符合“强柱弱梁,强节点弱构件”的抗震设计原则;当轴压比大于0.6时,框架结构延性明显变差;当核心混凝土强度等级提高至C50后,框架结构的承载力主要取决于钢管强度;随着钢管屈服强度的提高,框架结构的峰值荷载和破坏荷载均不断增大;左右侧梁高比的变化对框架结构的侧向承载力和弹性阶段的受力情况均有影响;框架结构的刚度和承载力均随柱截面宽厚比的增大而逐渐减小。

钢管混凝土柱框架节点域的研究现状与展望

综合分析了国内外对钢管混凝土柱框架节点域性能的研究成果,重点讨论了各研究成果在实际工程应用中的优缺点,并对今后有关钢管混凝土柱框架节点域的研究方向提出了建议.