AI总部基地型钢混凝土柱—钢牛腿节点有限元分析

南京江心洲AI总部基地由27层120m高的A塔和18层80m高的B塔连体组成,其中A塔和B塔通过36m跨度钢结构空中连廊在低位4~6层和高位16~18层弱连接为一体,弱连接方式主要是通过型钢混凝土柱外伸牛腿并设置铅芯橡胶支座来实现,设计考虑上层支座安装就位后主要承担全部竖向荷载和水平荷载,中间层支座通过调平后开始逐步分担部分竖向荷载和水平荷载,下层不设支座,仅通过竖杆悬挂桁架受力。主要采用ABAQUS通用有限元软件对该型钢混凝土柱—钢牛腿关键节点进行了有限元分析,分别考虑了连廊荷载全部由上层支座承担、由上、中两层支座共同承担以及大震弹塑性三种工况下节点的受力情况。分析结果表明:该节点传力可靠,承载力满足设计要求,达到了大震不屈服的性能目标,实现了考虑施工调平情况下高、低位连廊的包络设计。

外包钢-混凝土组合梁与型钢混凝土柱连接节点试验研究

介绍了2个外包钢-混凝土组合梁与型钢混凝土柱的连接节点,并对其进行了低周反复荷载作用下的试验研究.对节点的破坏形态、滞回曲线、强度、延性和钢筋、钢板的应变等性能进行了分析.试验结果表明:通过合理的构造措施,外包钢-混凝土组合梁与型钢混凝土柱的连接节点具有较强的受剪承载力、较好的延性和耗能能力,能够满足工程要求.在此基础上对节点的受力机理进行了探讨,提出了节点核心区受剪承载力的计算公式,计算结果和试验结果吻合良好.

震损型钢混凝土框架柱外包钢加固试验研究

选用型钢混凝土框架柱作为研究对象,进行了地震预损加载、外包钢加固后的拟静力试验。研究了不同震损程度下外包钢加固法对型钢混凝土框架柱的加固效果。地震预损按照1/100位移角和1/50位移角分别模拟了中度地震损伤和重度地震损伤。试验结果表明:往复荷载作用下,型钢混凝土柱均为压弯破坏;通过外包钢加固修复,震损型钢混凝土框架柱抗震性能均有不同程度的恢复;加固效果随着预损程度的加大而降低,在预损位移较大的情况下,加固效果受到限制。

T形钢管混凝土组合柱-钢筋混凝土梁外伸端板连接节点抗震性能试验研究

为研究T形钢管混凝土组合柱-钢筋混凝土梁外伸端板连接节点的抗震性能,按1∶2的比例设计并制作9个试件进行低周往复荷载试验,观察试件受力过程和破坏形态,得到试件的滞回曲线和骨架曲线,分析节点的荷载特征值、延性、耗能性能和刚度退化。结果表明:此类节点滞回曲线饱满,延性系数均大于3.48,黏滞阻尼系数均大于1.5,具有良好的抗震性能;增加牛腿长度能提高节点的初始刚度和极限荷载;增加端板厚度和设置加劲肋,节点的极限荷载和耗能性能提高,且加劲肋对薄端板的影响比厚端板显著;增大螺栓直径能提高初始刚度,但对节点承载力影响有限。

方钢管混凝土柱与外包钢-混凝土组合梁外伸内隔板式节点抗震性能试验研究

提出了一种新型的方钢管混凝土柱与外包U形钢-混凝土组合梁连接节点形式——外伸内隔板钢筋截断式节点。基于"强柱弱梁,节点更强"的抗震设计原则,设计3个试件,并对其进行低周反复荷载试验研究,分析节点的破坏特征,考察节点区的剪切变形,深入研究节点的滞回曲线和骨架曲线,进而研究节点的承载能力、延性、耗能能力、刚度退化等抗震性能。研究结果表明:各试件的破坏主要集中在靠近柱壁的梁端区域,而钢管柱和节点区的变形和应力很小,基本处于弹性阶段;由于梁内混凝土及翼板的组合作用,各节点的滞回曲线呈不对称的纺锤形,无明显捏缩现象,比较饱满,耗能性能良好;各节点试件的位移延性系数和等效粘滞阻尼系数明显大于普通钢筋混凝土结构的相应指标;在整个加载过程中,刚度退化稳定。

CFRP布约束H型钢部分外包混凝土柱的试验与设计方法研究

提出H型钢部分外包混凝土柱(PEC柱)结构,通过对18根PEC柱试件的轴心和偏心受压试验,研究了不同的碳纤维布粘贴层数、不同的碳纤维布粘贴间距、不同的偏心距分别对PEC柱的承载能力和破坏模式的影响。研究发现:粘贴碳纤维布的PEC柱承载力大于不粘贴碳纤维布的PEC柱;相同碳纤维布粘贴间距时,粘贴两层布比单层布的PEC柱承载力有所提高;碳纤维布粘贴间距越小,PEC柱的极限承载力越大;所有试件柱的极限承载力随偏心距的增大而降低。基于试验数据,提出承载力计算公式。

型钢外包活性粉末混凝土柱受力性能和裂缝宽度及变形研究

对6根型钢外包活性粉末混凝土柱分别进行轴心受压和偏心受压试验,得出了型钢外包活性粉末混凝土柱在轴心受压与偏心受压状态下裂缝的开展规律及变形特征;对不同强度等级的试验柱的试验结果进行对比分析,研究了各级荷载作用下试验柱的受力性能。并采用有限元软件对试验进行模拟,得出试件的裂缝云图及荷载变形曲线,与试验结果对比,吻合度较高,说明上述研究可为型钢活性粉末混凝土柱工程应用提供理论依据。

外包H型钢混凝土轴压短柱的受力性能分析

提出了一种新型外包钢混凝土组合结构形式,即外包H型钢混凝土组合柱。通过对这种组合短柱在轴心压力作用下的全过程分析,分析了影响其极限承载力的因素,并与型钢混凝土轴压短柱进行了对比,得出了这种组合柱的一些优点。

单向偏心压弯外包型钢混凝土柱的有限元分析

采用大型通用有限元分析软件ABAQUS,对外包型钢混凝土柱进行单向偏心受压模拟试验,通过4种不同偏心距的试件,分析外包型钢混凝土柱在单向偏心荷载作用下的破坏形态、荷载跨中挠度曲线、混凝土与缀条板的受压区荷载-应变曲线。分析表明,随着偏心距的增大,试件的极限承载力大幅度降低,试件达到极限承载力时跨中挠度明显增大。由于有外包钢的存在,故混凝土柱的变形能力和延性明显增强。

外包H型钢混凝土轴压短柱的受力性能

提出了一种新型外包钢混凝土组合结构形式,即外包H型钢混凝土组合柱.通过对这种组合短柱在轴心压力作用下的全过程分析,分析了影响其极限承载力的因素,并与型钢混凝土轴压短柱进行了对比,得出了这种组合柱的一些优点.

外包U形钢与混凝土组合梁柱节点在低周往复荷载作用下的抗震性能分析

对外包U形钢混凝土组合梁与钢管混凝土柱的连接节点进行有限元分析,采用ANSYS有限元分析软件对组合结构一种节点形式进行三维实体建模,研究其在低周反复荷载作用下的延性性能、耗能能力,得到构件的应力分布、节点的极限承载力、滞回曲线等计算结果。结果表明,组合节点承载能力强,刚度大,稳定性好,破坏形式为正截面受弯破坏,但耗能能力不强。

外包角钢加固震损型钢混凝土节点试验研究

为研究外包角钢加固震损型钢混凝土柱—钢筋混凝土梁组成的框架节点抗震性能,按1∶2缩尺比例设计并制作了5个型钢混凝土柱—钢筋混凝土梁组成的框架节点模型。其中1个为对比节点,1个为外包角钢加固节点,另外3个为模拟不同地震损伤后采用外包角钢加固节点,对所有节点模型进行低周往复加载破坏性试验。通过试验和测试参数分析可知:外包角钢加固型钢混凝土柱—钢筋混凝土梁组成的框架节点,保证了"强柱弱梁"抗震设计目标,破坏形态均为梁端弯曲破坏;采用外包角钢加固后的试件模型极限承载力、初始刚度和延性系数最大值分别提高了53.7%、47.1%和25.5%。在一定的损伤程度下,外包角钢加固震损型钢混凝土柱—钢筋混凝土梁组成的框架节点是一种有效的抗震加固方法。

续建工程中复合加固型钢混凝土柱新增截面强度利用系数

以实际工程为背景,研究复合加固型钢混凝土柱的新增截面强度利用系数。在南宁丽园天际城整个续建工程施工中,对地下室-3层复合加固柱新增混凝土截面的纵筋应力进行监测,结果显示,纵筋应力随结构楼层数的增加呈增大趋势,表明新增截面参与了受力,但在施工全过程中,应力的增加并非线性,中间过程底层柱出现内力重分布现象;提出了一种基于实际工程监测数据的复合加固柱新增截面极限强度利用系数计算方法,并计算得到其在达到轴心受压极限承载力时新增截面的平均强度利用系数分别为0.826、0.830,新增截面极限强度利用率较高,表明增大截面具有良好效果;新增截面的强度达到了极限强度的80%以上,可作为今后加固设计时参考。

型钢混凝土柱震后加固方法对比试验研究

为了比较型钢混凝土柱震后加固的抗震效果,基于碳纤维布或外包钢套加固型钢混凝土柱试验研究,分析了地震损伤程度以及加固方法的差异;主要比较了不同加固方法对重度损伤柱抗震效果的差异。研究表明,外包钢套有利于抑制加固柱承载力与刚度退化;碳纤维布有利于提高加固柱延性性能。重度地震损伤加固柱抗震性能得到恢复且超过原型对比柱,具有再次抵抗地震的能力,表现出良好地工程实践价值。

大吨位混凝土柱加固技术研究及应用

对于须进行加固的大吨位混凝土柱,当该多层框架结构仅下部框架柱局部混凝土强度明显低于设计要求时,采用外贴型钢-混凝土置换组合加固技术,可以避免上部质量合格的结构拆除重建,从而减小对工程的不利影响,同时可以降低加固成本以及缩短工期。该技术通过外包型钢将上部荷载传递至下部结构,钢板中预留空间,通过制定合适的置换施工顺序将缺陷混凝土进行置换,严格控制施工阶段的混凝土柱内部应力,取得了良好的加固效果。结合某加固工程实例,介绍了此组合加固方法的施工流程,并且对施工过程进行了ABAQUS有限元模拟分析,证明了此技术的安全可靠性,供类似混凝土结构加固改造设计和施工参考。

基于强度退化的震损加固型钢混凝土柱抗剪承载力分析

为了建立碳纤维布或外包钢套震损加固型钢混凝土柱的抗剪承载力计算式,基于碳纤维布或外包钢套加固型钢混凝土柱试验研究,分析了原柱材料的地震损伤以及混凝土受剪机理的差异,比较了不同抗剪模型建立的抗剪承载力计算值的差异性。经验证,计算值与其试验值吻合较好,说明基于强度退化的震损加固型钢混凝土柱抗剪承载力计算公式是可行的。基于GB50010-2010、ACI318-08和CSA-04三种不同抗剪模型建立的抗剪承载力计算值差异较大,说明震损加固柱中钢筋混凝土承担剪力的分析不容忽视。

震损型钢混凝土柱加固后的恢复力模型研究

借助震损模拟和低周反复荷载试验研究了外包钢套及炭纤维增强聚合物对震损型钢混凝土柱的加固效果,基于试验拟合法构建了震损型钢混凝土柱加固后的恢复力模型并对其正确性进行了验证。结果表明,外包钢套或炭纤维增强聚合物加固均能使震损型钢混凝土柱重新恢复抗震能力,利用所建恢复力模型对柱试件在低周反复荷载作用下的荷载-位移关系进行模拟的结果与相应试验值基本吻合。

凯悦国际大厦型钢混凝土柱深化设计分析

凯悦国际大厦主楼为型钢混凝土柱组合结构体系,结合工程结构特点,施工中对型钢混凝土柱的深化设计进行分析探讨,主要包括型钢柱长度的确定、梁柱节点区深化设计、型钢柱对接节点的优化设计和柱模板对拉螺栓的深化设计。通过对部分施工工艺进行优化,并在该工程推广使用,解决了施工难题,取得较好的工程效果。

受压弯异形截面型钢混凝土柱力学性能有限元分析

本文以万邦中心1#楼外框筒采用的异形型钢混凝土柱为研究背景,利用ANSYS建立了异形型钢混凝土柱的组合式有限元模型,对其受力性能进行了分析,描述了型钢与混凝土的应力和应变分布状态及构件混凝土裂缝发展过程。着重分析了异形型钢混凝土柱在压弯受力状态下,混凝土强度、含钢率和轴压比等因素对构件受力性能的影响。

外伸式端板连接钢-混凝土组合节点裂缝发展规律及破坏模式

为研究外伸式端板连接型钢梁-混凝土柱组合节点的受力性能,对7个外伸式端板连接复合焊接环式箍筋混凝土柱-蜂窝钢梁组合节点试件进行了低周反复荷载作用下的拟静力试验.结果表明,外伸式端板连接型钢梁-混凝土柱组合节点裂缝出现时荷载较小;在构件屈服后,在节点区出现主X型交叉斜向剪切裂缝,破坏阶段,节点核心区成通裂状态,部分混凝土压碎鼓出、箍筋屈服、刚度退化、试件破坏,最终破坏模式为节点核心区域剪压破坏.通过与课题组其他试验结果对比,外伸式端板螺栓连接型试件耗能增长最快,核心区箍筋、纵筋、混凝土能充分发挥作用,因此外伸式端板螺栓连接型为较合理的节点模式.