压弯剪扭实腹型钢混凝土柱抗震性能试验研究

为研究型钢混凝土(SRC)柱在压弯剪扭复合受力状态下的抗震性能,以截面尺寸、型钢含钢率、纵筋配筋率、体积配箍率和栓钉位置为变化参数,完成了12根型钢混凝土柱和1根钢筋混凝土(RC)对比柱的压弯剪扭低周反复试验。观察了试件在复合受扭状态下的破坏形态,对比分析了各试件的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、耗能及延性性能。结果表明:在压弯剪扭受力状态下,所有试件均发生弯扭破坏;荷载-柱顶位移滞回曲线呈饱满的梭形,扭矩-扭转角曲线为捏拢的“S”形;增大截面尺寸和配筋率可有效提高SRC柱的抗扭和抗弯承载力;峰值荷载前,抗扭刚度的退化速率明显快于抗弯刚度的退化速率,增大型钢含钢率和配筋率可延缓SRC柱的刚度退化;SRC柱的抗弯耗能能力优于抗扭耗能能力,扭转延性大于弯曲延性;与方形截面相比,矩形截面具有更好的扭转变形能力;在工字钢翼缘上焊接栓钉可有效提高SRC柱的抗震性能;根据现行规范和试验数据,提出SRC柱构造设计的相关建议和扭转耗能退化的经验公式。

矩形型钢混凝土复合受扭构件抗扭刚度的研究

为研究型钢混凝土构件在复合受扭下的抗扭刚度,考虑型钢混凝土构件的轴压比、混凝土强度、配筋率、型钢尺寸4个影响因素,通过ABAQUS对6根构件进行分析得到型钢混凝土构件在复合受扭下的扭矩-扭率曲线,以钢筋混凝土结构理论、钢-混组合结构理论和空间桁架模型为基础,从构件开裂前,开裂后到构件达到屈服,屈服后到构件达到极限承载力这3个阶段去分别讨论构件抗扭刚度,并结合有限元分析结果,对构件各阶段的抗扭刚度进行理论计算,将计算值与模拟值比较,吻合良好,验证了公式的正确性,并为下一步的研究提供参考。

钢管约束型钢高强混凝土压弯构件的抗震性能研究

进行两个圆钢管约束型钢混凝土和两个方钢管约束型钢混凝土压弯构件的滞回性能试验研究,并进行两个普通型钢混凝土对比试件的试验研究。试件的混凝土为C70高强混凝土,试验中的主要参数为轴压比(n0=0.3和0.5)。试验结果表明,型钢混凝土和钢管约束型钢混凝土压弯构件易发生黏结破坏,因此工程实践中应在型钢翼缘设置抗剪连接件以防止黏结破坏的发生。相同用钢量条件下,圆钢管约束型钢高强混凝土柱的抗弯承载力、延性、极限层间变形能力和耗能性能明显高于型钢混凝土柱。随轴压比的提高,圆钢管约束型钢高强混凝土压弯构件的抗弯承载力提高,但轴压比对构件的层间变形能力无明显影响。相同用钢量条件下,方钢管约束型钢高强混凝土柱的抗弯承载力与型钢混凝土柱基本相同,但方钢管约束型钢高强混凝土柱的延性、极限层间变形能力和耗能性能明显高于型钢混凝土柱。随轴压比的提高,方钢管约束型钢高强混凝土压弯构件的抗弯承载力提高,但轴压比对构件的层间变形能力无明显影响。根据试验结果和理论分析结果建议了钢管约束型钢混凝土柱的截面抗弯承载力计算方法,提出设计建议,可为工程实践提供参考。

钢筋混凝土双向压弯剪扭构件抗扭性能的试验研究

根据七个构件的试验结果，研究了钢筋混凝土双向压弯剪扭构件的开裂扭矩、延性和极限扭矩等性能随轴压比和相对偏心距变化而变化的规律，并将试验结果和理论公式作了对比，符合较好．

钢筋混凝土压弯扭构件的强度相关性

本文根据空间桁架模型和斜压场理论,建立了钢筋混凝土构件的压-弯-扭强度相关方程。据此,提出了极限抗扭强度的计算方法并与试验结果做了比较,同时对影响抗扭强度的因素进行了分析。

钢筋混凝土构件在压弯剪扭作用下的截面非线性刚度矩阵

本文详细地考虑混凝土和钢筋对刚度矩阵的贡献，推导出了钢筋混凝土构件在压弯剪扭复合荷载作用下的截面非线性刚度矩阵的详细表达式．

箱型钢管混凝土构件在纯扭作用下的数值分析

为研究箱型钢管混凝土构件在纯扭作用下的受力机理,通过ABAQUS对设计的13个模型试件进行数值模拟分析,探讨组合构件中混凝土、型钢以及钢筋在开裂和破坏时的应力变化情况,在传统承载力叠加原理的基础上对型钢混凝土构件受扭承载力方法进行改进研究.研究结果表明:试件开裂前,不同试件的混凝土应力变化相近;试件达到极限状态时,钢管与部分箍筋基本达到屈服,纵向受力钢筋尚未屈服,开裂后的混凝土裂缝呈45°方向发展;通过修正系数计算得到的承载力值与数值模拟误差较小,证明了改进后承载力叠加法的合理性和修正系数的准确性.

型钢混凝土纯扭构件极限扭矩的计算初探

探讨了钢筋混凝土受扭构件和型钢混凝土受扭构件在纯扭作用下极限扭矩的计算,并将它们的受扭情况进行了对比,通过计算值与试验值的比较,计算值与试验值基本吻合。

型钢-钢管混凝土压弯构件的恢复力特性

基于钢管混凝土滞回曲线计算方法,采用纤维模型法建立了型钢-钢管混凝土压弯构件滞回曲线的计算方法;计算中采用Mander模型的混凝土加卸载规则;钢材的滞回模型中考虑了包辛格效应。纤维模型计算结果与试验结果吻合较好。在纤维模型的基础上进行了参数分析,分析了轴压比和循环荷载对构件力学性能的影响。

基于纤维梁单元模型的内配工字型钢方钢管混凝土压弯构件延性分析

采用ABAQUS有限元软件并结合二次开发的纤维梁单元模型程序i Fiber LUT,在合理选取钢材与混凝土本构关系的基础上建立基于纤维梁单元的往复加载下内配工字型钢方钢管混凝土压弯构件数值分析模型,并与已有试验进行对比验证。计算出往复荷载作用下典型压弯构件的荷载-位移滞回关系曲线,并给出相应的骨架曲线。分析了轴压比、型钢含钢率、不同加载方式以及材料强度等参数对构件骨架曲线和延性的影响。结果表明:轴压比和型钢含钢率是影响组合构件延性的重要因素,其中轴压比对构件延性的影响最为显著,该类构件总体上表现出良好的延性和较高的承载力,能够适用于地震区建筑的结构设计。

型钢混凝土复合受扭构件的恢复力模型研究

为建立型钢混凝土复合受扭构件的恢复力模型,进行了6个1/2比例的型钢混凝土柱在低周反复荷载作用下的复合受扭试验。试验考虑了轴压比、混凝土强度、扭弯比、配钢率和配箍率对型钢混凝土柱复合受扭滞回特征的影响。通过对试验结果的回归分析及其理论分析,及扭矩-扭率骨架曲线特征点的计算公式,提出了反复加载下强度退化率和卸载刚度的确定方法。并建立了型钢混凝土复合受扭构件的扭矩-扭率恢复力模型,可供型钢混凝土复合受扭构件非线性地震反应分析和工程设计参考。

型钢混凝土L形截面柱压弯剪扭的抗震性能

为研究型钢混凝土L形截面柱在压弯剪扭复合受力下的抗震性能,以配钢形式、扭弯比以及肢高肢厚比为变化参数,对12根型钢混凝土L形柱进行恒定轴力下低周反复弯-剪-扭的试验。基于试验数据,对比分析L形柱的破坏特征、滞回曲线以及延性、刚度、耗能等特征点参数;重点研究在压弯剪扭复合受力下不同配钢形式对L形柱抗震性能指标的影响。结果表明:型钢混凝土L形柱的破坏特征差异主要取决于扭弯比的大小,可分为弯曲破坏、弯剪破坏以及弯扭破坏;配钢形式对试件最终破损程度有影响。弯矩-位移、扭矩-扭转角滞回曲线均出现捏拢效应。增大扭弯比可以提高试件抗扭能力但抗弯能力变弱,刚度退化越快;减小肢高肢厚比可以提高型钢混凝土L形截面柱的延性和耗能。综合对比可知,在压弯剪扭复合受力下,空腹式T型钢混凝土L形截面柱具有较好的抗震性能。

钢筋混凝土压弯剪扭构件的抗扭强度研究

本文通过在压、弯、剪、扭复合受力下14个试件的试验,讨论了构件的破坏形态。根据变角空间桁架模型建立了压、弯、剪、扭强度相关方程,理论值和实验值符合较好。在此基础上,结合《混凝土结构设计规范》,建立了实用抗扭强度计算公式,它也可以用于压、弯、扭共同作用下的抗扭强度计算,计算结果偏于安全。

压弯剪扭型钢混凝土柱在实际工程中的运用

随着建筑外形复杂化,功能多样化,为了外立面的造型效果,大跨度悬挑结构越来越常见。考虑到此类结构在悬挑部位通常抗震不利,容易破坏,通过对比受力性能好的型钢混凝土柱与传统大截面的钢筋混凝土柱,选择抗震性能良好、截面相对较小的型钢柱。对受力复杂的压弯剪扭型型钢混凝土柱进行了受力分析,使用有限元软件对结构进行了弹性时程分析及动力弹塑性损伤分析,罕遇地震下能量耗散规律分析,结果表明结构能够满足三水准的抗震要求,对其安全性、合理性进行了验证。本文通过实际工程案例,对受力复杂的压弯剪扭型钢柱,大跨度悬挑,单榀结构,楼板开大洞等重难点问题,提出相对安全可靠的加强措施,增加结构的安全储备。

型钢混凝土复合受扭构件滞回性能的研究

为研究型钢混凝土复合受扭构件的滞回性能,试验考虑了轴压比、混凝土强度、扭弯比和配箍率对型钢混凝土柱复合受扭滞回性能的影响,研究了5个1/2比例的十字型钢混凝土柱在低周反复荷载作用下的复合受扭性能,同时,还与1个钢筋混凝土复合受扭柱进行了对比试验。并采用ABAQUS软件对试验全过程进行了数值模拟,发现,模拟结果与试验结果基本吻合,证明了用本文有限元分析方法来研究型钢混凝土构件的受扭性能是可行的。

不同影响因素下矩形型钢混凝土复合受扭构件抗扭性能研究

为研究矩形型钢混凝土复合受扭构件的抗扭性能,以轴压比、配筋率、混凝土强度、型钢尺寸为影响因素,通过ABAQUS对6根构件进行有限元分析,发现合理增大构件的轴压比能够显著提高型钢混凝土构件开裂前的抗扭性能;提高混凝土的强度能够提高构件的开裂扭矩,但对构件开裂后的抗扭性能影响极小;增加构件的配筋率会使构件开裂后的抗扭刚度显著提高;合理增大含钢率能够显著提高构件的开裂扭矩与开裂后的抗扭刚度。

型钢混凝土纯扭构件极限扭矩计算理论研究

在现有钢筋混凝土纯扭极限扭矩计算公式的基础上,基于叠加原理,对H型钢混凝土纯扭构件的极限扭矩计算公式进行了初步研究,提出了型钢混凝土纯扭构件的受扭承载力计算公式,并将计算值与试验值进行比较,计算值与试验值符合良好。比较了开口截面与闭口截面型钢的抗扭性能,结果表明在抗扭性能方面,闭口截面比开口截面具有很大的优越性。

钢管混凝土压弯扭（剪）承载力相关关系及钢管混凝土统一设计理论构想

本文推导了钢管混凝土压弯扭（剪）承载力相关方程，从而将钢管混凝土轴压、纯弯和纯扭（剪）构件承载力计算公式相互衔接起来，概念明确。大量实例计算表明，相关方程计算结果与试验结果吻合令人满意。最后，本文提出钢管混凝土统一设计理论的构想。

复合受扭型钢混凝土L形柱抗震性能试验研究

为研究压弯剪扭复合受力下实腹式型钢混凝土L形柱的抗震性能,以扭弯比、肢高肢厚比为变化参数,设计了6个实腹式型钢混凝土L形柱试件,在恒定轴力反复弯剪扭的加载试验,观察试件的破坏过程和破坏形态,获取扭矩—扭转角滞回曲线和荷载—位移滞回曲线以及试件的开裂、屈服、峰值和破坏等特征点参数。基于试验数据,详细分析了压弯剪扭复合受力下柱的极限承载力、位移延性、层间侧移角、能量耗散、强度及刚度退化等抗震性能指标。结果表明,低周反复压弯剪扭实腹式型钢混凝土L形柱的破坏形态主要表现为弯曲、弯剪和弯扭破坏;其滞回曲线呈中间捏拢的非对称反S形,扭矩—扭转角滞回曲线在峰值荷载后出现"荷载跌落"现象;位移延性系数大于扭转延性系数,但二者均小于3.0;破坏时的侧移角普遍小于扭矩1/50,低于我国现行抗震设计规范的要求;试件耗能前期以扭转耗能为主,后期以弯曲耗能为主。

实腹式型钢混凝土梁弯扭性能试验研究

为了研究实腹式型钢混凝土梁(SSRCB)在弯扭作用下的受力性能,进行了6根实腹式型钢混凝土梁和1根钢筋混凝土对照梁弯扭试验。通过试验研究,揭示了实腹式型钢混凝土梁在弯扭复合作用下的受力机理与破坏形态,分析了实腹式型钢混凝土梁弯扭性能的影响因素;提出了弯扭作用下实腹式型钢混凝土梁开裂扭矩和极限扭矩的计算公式,计算结果与试验结果吻合较好。