型钢混凝土十字形异形柱正截面承载力计算方法

为研究型钢混凝土十字型异形柱承载力计算方法,根据已完成的低周反复荷载试验及有限元分析,并考虑箍筋约束作用编制截面弯矩-曲率关系计算程序,对试件正截面承载力进行计算,并分析不同参数对型钢混凝土十字异形柱正截面承载力的影响。结果表明:计算结果与试验结果和有限元分析结果吻合较好。随着混凝土强度、配钢率、型钢屈服强度的增大,正截面承载力增大;随着配箍特征值的增大,正截面承载力增大,但增大幅度较小;不同轴压力、荷载角对正截面承载力的影响规律不同。型钢混凝土十字型异形柱与混凝土十字型异形柱相比,正截面承载力有较大提高。分析方法和计算程序有效、稳定、精确,能较为准确地预测型钢混凝土十字型异形柱正截面承载力。

型钢混凝土十字形异形柱抗震性能试验及有限元分析

为研究型钢混凝土十字形异形柱的抗震性能,完成4个不同轴压比、配钢率、加载方向试件的低周反复荷载试验。对不同设计参数试件的破坏形态、滞回性能、骨架曲线、变形能力、耗能能力进行分析。根据试验结果,采用ABAQUS对试件进行有限元分析,分析得到的试件的破坏形态、骨架曲线及承载力与试验结果总体上吻合较好。试验及有限元分析结果表明:型钢混凝土十字形异形柱具有良好的延性、塑性变形能力和耗能能力。与钢筋混凝土十字形异形柱相比,型钢混凝土十字形异形柱承载力高、抗震性能好,可适用于高层建筑以及抗震设防烈度较高地区的建筑中。

不同配钢形式的型钢混凝土十字形异形柱抗震性能的比较研究

对4个不同轴压比、配钢率、加载方向的实腹式型钢混凝土(SSRC)十字形异形柱进行低周反复荷载试验,得到其荷载-位移滞回曲线、位移延性、强度衰减及耗能能力等抗震性能。与空腹式型钢混凝土(LSRC)十字形异形柱的抗震性能进行对比,分析结果表明:实腹式型钢混凝土十字形异形柱滞回曲线饱满,强度衰减幅度较小,耗能能力较高,延性良好。

实腹式配钢的型钢混凝土十字形异形柱的抗震性能

为研究实腹式配钢的型钢混凝土(SSRC)十字形异形柱的抗震性能,对4根不同轴压比、配钢率和加载方向的SSRC十字形异形柱进行了低周反复加载试验,记录了试件各阶段的开裂、变形及破坏特点,得到了其荷载-位移滞回曲线、荷载-位移骨架曲线,以及刚度退化、强度衰减、位移延性、耗能能力等力学性能.根据试验结果,对比分析了轴压比、配钢率和加载方向对SSRC十字形异形柱抗震性能的影响.结果表明:剪跨比较大时,试件发生弯曲破坏;SSRC十字形异形柱具有良好的延性、塑性变形能力和耗能能力;与空腹式配钢的型钢混凝土十字形异形柱相比,SSRC十字形异形柱抗震性能良好.

不同配钢形式的型钢混凝土十字形异形柱抗震性能试验简介

型钢混凝土异形柱（SRC异形柱）结构是一种新型的组合结构，SRC十字形异形柱是SRC异形柱体系的一种主要结构形式，具有良好的应用前景。目前，对SRC十字形异形柱的研究主要集中在构件承载力方面，而对其抗震性能的试验研究并不多。

轴向约束型钢RPC混凝土异形柱耐火性能研究

为考察分析受轴向约束的型钢活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete,RPC)异形柱的耐火性能,采用有限元软件ABAQUS构建火灾下型钢RPC混凝土异形柱热-力顺序耦合模型,并探究加载角、荷载比、偏心率等参数对其耐火性能的影响规律。研究表明:在一定加载角度范围内,型钢RPC混凝土异形柱的抗火性能随加载角的增大而增大;荷载比和偏心率也是影响型钢RPC混凝土异形柱耐火性能的重要因素,随着荷载比和偏心距的增大,构件的耐火极限相应降低。型钢RPC混凝土异形柱的耐火性能受偏心率、荷载角、荷载比等因素的影响逐渐增加,最终都表现为脆性破坏,其轴向变形呈现出基本恒定、缓慢下降和线性下降三个阶段。研究结果可为该类结构的防火设计提供理论依据。

冻融循环对十字形型钢混凝土柱轴压性能影响分析

为探究十字形型钢混凝土(SRC)柱经冻融作用后力学性能的演变,考虑混凝土强度、配筋率及长细比三个影响因素,采用ABAQUS软件对十字形SRC柱进行冻融和压缩模拟研究,对比分析冻融循环对十字形SRC柱荷载-应变曲线及承载力退化规律的影响,并归纳总结其承载力退化系数表达式.结果表明:SRC试件极限承载力与冻融循环次数呈负相关趋势,冻融循环导致混凝土劣化,使构件轴压承载能力降低,100次冻融循环后,SRC柱的极限承载力最大下降8.48%;而构件轴压承载能力与配筋率呈正相关趋势,因此适当提高混凝土强度及配筋率可有效抵御构件的冻融损伤;此外,极限承载力与长细比成反比,长细比过大,构件易发生弯曲失稳破坏;所提出轴压承载力退化系数计算值与模拟值吻合度较好.

H型钢连接L形方钢管混凝土组合异形柱偏压性能研究

为提升方钢管混凝土组合异形柱加工制作的便捷性与精度、减小焊接对板件变形的影响,提出了新型H型钢连接L形方钢管混凝土组合异形柱(LCFST-H),并研究其偏压荷载下的力学性能。设计了两个试件进行偏压加载试验,建立计算模型开展有限元分析。在验证有限元模型准确性的基础上,分析了H型钢连接板尺寸、方钢管截面尺寸、柱高度等参数对组合异形柱偏压受力性能的影响。结果表明:构件破坏形式为整体弯曲失稳与局部屈曲破坏,达到极限承载力后,单肢柱之间仍能通过H型钢连接板很好地协同工作,具备一定承载能力,体现出较高的延性性能。方钢管截面尺寸和柱高度对其偏压性能影响较大。结合相关规范,给出了H型钢连接L形方钢管混凝土组合异形柱单向偏压承载力计算公式,公式计算结果与有限元结果吻合较好。

型钢高性能混凝土十字形异形柱抗震性能试验研究

型钢高性能混凝土(SSRC)异形柱结构是一种新型组合结构。本文对4个不同轴压比、配钢率、加载方向的实腹式型钢高性能混凝土异形柱进行了低周反复加载试验,通过观测试件各阶段开裂变形及破坏形态并分析破坏机理,得到其荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、强度衰减、耗能能力及位移延性。分析位移延性系数,得到影响延性的主要因素。通过试验实施及相关理论计算得到了相关结论,SSRC十字形异形柱试件在剪跨比为3.25时发生弯曲破坏形态,轴压比、配钢率及不同加载方向3个方面对试件抗震性能有不同影响。

十字形截面部分包覆蜂窝钢-混凝土组合异形柱轴压性能试验研究

进行了1个主钢件为十字形截面的部分包覆蜂窝钢-混凝土组合异形柱(简称十字形PECCS异形柱)的静力轴压加载试验研究,研究其在轴压力作用下的破坏模式和轴压性能。研究结果表明:试件的破坏模式为整体失稳破坏;构件在整个试验过程中经历了线弹性、弹塑性、下降(破坏)三个工作阶段;试件的轴向承载力比按《部分包覆钢-混凝土组合结构技术规程》计算所得的截面承载力低,但高于按照《组合结构设计规范》考虑稳定系数后计算所得到的截面承载力,证明了试验时构件发生整体失稳破坏。

T型钢-方钢管钢筋混凝土十字形柱抗震性能研究

为研究T型钢-方钢管混凝土异形柱的抗震性能,采用有限元分析软件ABAQUS 2020对已有文献中的试件进行建模计算及验证,在可靠的模型基础上分析改变轴压比和T型钢翼缘厚度后的参数变化。结果表明:所建模型在滞回曲线和破坏形态上具有较高的吻合度,极限承载力和延性误差在10%以内;应力分析表明,受压及受拉区T型钢翼缘首先出现屈服,当接近极限荷载时,纵筋及T型钢腹板出现屈服,最后核心区钢管出现屈服,增大T型钢翼缘是提高抗震性能的有效方式;采用型钢-钢管的配钢形式可以使十字形柱在高轴压比下抗震性能满足规范要求;随着T型钢翼缘的增大,试件的极限承载力和延性逐渐增大,延性最大增幅为14.9%。

十字形截面方钢管混凝土组合异形柱轴压承载力试验

在钢筋混凝土异形柱和异形钢管混凝土柱的基础上,提出了一种异形柱形式———十字形截面方钢管混凝土组合异形柱,通过理论计算和有限元分析得到了异形柱的破坏形态及极限承载力,并采用叠加理论推导了其换算长细比计算公式.通过轴压试验得到了计算模型的荷载位移曲线、单肢挠度曲线以及单肢荷载应变曲线.分析结果可知,叠加理论计算、有限元分析以及轴压试验的结果一致表明异形柱的破坏形态为扭转屈曲,同时3种方法得到的屈服荷载吻合较好,验证了采用叠加理论计算异形柱承载力的可行性.

十字形钢骨混凝土异形柱轴心受压承载力研究

目的设计一种新型实腹式钢骨混凝土异形柱,进一步研究这种新型构件的承载能力,得到钢骨混凝土异形柱轴心受压承载力的计算公式.方法通过对3根十字形钢骨混凝土异形柱和1根钢筋混凝土异形柱的轴心受压承载力的试验研究,对不同含钢骨率及无钢骨构件的承载力进行了对比分析.结果随着含钢骨率的增大,构件的承载力及延性也相应增加;在轴心荷载的作用下,从开始加载到混凝土开裂直至试件达到极限荷载,型钢与混凝土能保持协同工作;提出了十字形钢骨混凝土异形柱轴心受压承载力的计算公式,理论计算值与试验结果吻合较好.结论钢骨混凝土异形柱与普通钢筋混凝土异形柱相比具有更高的承载力和更好的延性.这种新型实腹式钢骨混凝土异形柱可以在工程中推广使用.

十字形截面型钢混凝土异形柱抗火性能分析

建立了四周受火十字形截面型钢混凝土异形柱抗火分析有限元模型,采用钢筋混凝土异形柱试验数据验证了模型的合理性。应用验证后的模型分析了荷载比、含钢率、配筋率、偏心率、截面尺寸对型钢混凝土异形柱耐火极限的影响。分析表明,荷载比、偏心率、截面尺寸对耐火极限有较大的影响,荷载比、偏心率越大耐火极限越短,截面尺寸越大耐火极限越长;含钢率、配筋率对耐火极限的影响较小,耐火极限随含钢率的增加呈增大趋势,随配筋率的增加呈减小趋势。

十字形型钢混凝土异形柱抗震性能研究

通过对8根十字形型钢混凝土异形柱进行低周往复模拟,得到相应的滞回曲线、骨架曲线和刚度退化曲线,分析轴压比、混凝土等级、型钢偏移、荷载施加角度、含钢率等因素对十字形异形柱抗震性能的影响。结果表明:随着混凝土强度以及含钢率增加,强度衰退较慢,耗能增加,抗震性能提高。提高轴压比,试件承载力提高,但是延性及耗能变差,抗震性能下降。工字钢位置距各肢边缘越近,受力时能充分发挥能力,有利于抗震。另外,采用0°加载及采用方钢管均有利于试件抗震。

基于变形和能量双重准则的型钢混凝土异形柱地震损伤行为研究

为了研究型钢混凝土(SRC)异形柱地震损伤的评估机制,首先根据17个SRC异形柱抗震性能试验实测数据,建立该类结构柱基于性态的抗震设计量化指标;之后采用基于变形和能量的双重准则,结合异形柱结构的力学特性,通过引入组合系数的办法提出了适用于SRC异形柱抗震性能演化的Park-Ang修正模型。研究结果表明,型钢混凝土异形柱抗震性态水平可划分为5个等级,依次为正常使用、暂时使用、修复后可使用、生命安全和防止倒塌;在满足84.13%的概率保证率下各水平的柱构件位移角限值分别为1/700、1/150、1/100、1/50和1/35;提出的修正Park-Ang损伤模型能较好地反映型钢混凝土异形柱地震损伤的演变规律;通过控制损伤阀值,明确了型钢混凝土异形柱在各性态水平下的地震损伤评估依据。

十字形钢骨混凝土异形柱双向偏心受压试验

目的研究十字形钢骨混凝土异形柱的破坏机理、受力性能及变形能力.方法通过对6个十字形钢骨混凝土异形柱进行双向偏心受压承载力的试验研究,观察了不同含钢率、不同偏心距异形柱的受力过程和破坏形态;分析了钢骨混凝土异形柱在双向偏心荷载作用下破坏特点,荷载-位移曲线及骨架曲线、承载力、位移延性等力学性能.结果明确了钢骨混凝土异形柱在双向偏心荷载作用下的破坏特征,钢骨混凝土异形柱钢骨翼缘的存在对其内部混凝土起到了约束作用.随着含钢率的增加,构件的承载力及延性相应得到提高.结论钢骨混凝土异形柱具有很高的承载能力和很好的延性,十字形钢骨混凝土异形柱可以在工程中推广使用.

型钢混凝土异形柱正截面承载力的理论研究

在试验研究基础上,根据型钢混凝土(SRC)异形柱的工作机理,对SRC异形柱的正截面承载力进行有限元数值分析,把型钢和混凝土分别进行单元划分,对型钢单元采用不同的坐标系进行处理,并且只考虑混凝土除去型钢所占截面后的净面积,利用数值迭代法编写了一套SRC异形柱正截面承载力分析的计算机程序,该程序可得到SRC异形柱正截面承载力的N-M及Mx-My相关曲线,并能够计算SRC异形柱构件的极限承载力,计算结果与试验结果吻合较好.利用该程序对SRC异形柱正截面承载力的变化规律进行了分析,得到了一些重要结论.最后进行了SRC异形柱的实用设计方法探讨.

型钢混凝土异形柱框架节点承载力试验研究

为研究型钢混凝土异形柱框架节点的破坏形态和承载力,采用柱端加载的方式对9个中间层边节点、4个角节点和4个中节点进行低周反复荷载试验。观察各类型节点的受力过程和破坏形态,分析节点区水平箍筋、水平腹杆和型钢腹板的应变分布规律以及节点的受力机理。结果表明,型钢混凝土异形柱框架节点典型的破坏形态为节点区剪切斜压破坏,其受力机理为斜压杆、刚框架-钢板剪力墙和约束机理的综合作用。通过对试验数据的回归分析,得到节点在弯剪作用下的受剪承载力以及在剪扭作用下受剪及受扭承载力计算公式,计算值与试验值吻合较好。最后给出节点的设计建议。

低周反复荷载作用下型钢混凝土异形柱的抗剪承载力分析

从剪应力分布入手,分析型钢混凝土(SRC)异形柱中翼缘对抗剪承载力的影响,得出翼缘对抗剪强度的提高系数。根据试验得到的各构件的破坏形态和破坏机理,分别推导各种配钢形式的SRC异形柱在正向荷载(沿工程轴)以及斜向荷载作用下剪切斜压和剪切黏结破坏的抗剪承载力计算公式,计算结果与试验实测值均吻合较好。理论分析和试验结果表明:T、L形柱的斜向抗剪强度大于正向,而十形柱的斜向抗剪强度小于正向。研究结果可供工程设计参考。