非对称十字形配钢SRC柱地震损伤特征分析

为避免型钢混凝土(SRC)结构在节点处的大量钢筋焊接作业和钢筋穿孔削弱柱型钢截面强度,提出一种非对称十字形配钢SRC柱的构造形式。考虑钢材对混凝土的约束作用,完成了九组SRC柱在低周往复加载下的有限元模拟。以混凝土受压损伤云图表征混凝土损伤演化特征,以累积损伤应变云图反映型钢的损伤分布。研究表明:相同含钢率下,非对称十字形配钢SRC柱与传统对称十字形配钢方式具有相近的承载力,且损伤分布呈现不对称性。在型钢内缩一侧,混凝土的损伤程度和范围均大于型钢未内缩一侧,而型钢则是未内缩一侧的损伤较为严重,并表现出弯曲型、弯剪型和剪切型三种损伤模式。

对角线布置十字形型钢混凝土柱正截面承载力计算方法研究

为增加型钢混凝土(SRC)柱在高轴压比下的抗震性能,提出一种对角线布置的十字形SRC柱。由于其承载力计算不能直接采用JGJ 138—2001《型钢混凝土组合结构技术规程》或YB 9082—2006《钢骨混凝土结构设计规程》中的相关公式,采用强度叠加法和极限平衡法对其正截面受压承载力进行研究。先按强度叠加法分别计算约束混凝土、型钢翼缘和型钢腹板的承载力,再按照叠加理论得到最大轴力和极限弯矩;极限平衡法从材料力学的思路出发并进行推导,通过统计分析大量双向偏压十字形SRC柱的数值模拟结果,进而得到柱正截面受压承载力简化计算式。采用所提算式对3根试验柱和16根有限元模拟对角线布置十字形型钢混凝土柱进行计算,理论结果与柱实际承载力符合良好,验证了所提算式的正确性和适用性。

管状压电陶瓷传感器工作机理及在非对称十字形配钢SRC矩形截面柱损伤监测中的应用

为解决传统片状压电陶瓷传感器安装困难和仅能监测试件一维损伤、易受应力波发射角度和接收角度影响的问题,突破球状压电陶瓷传感器不易封装和安装的局限,研发了管状压电陶瓷传感器,实现传感器快速安装和试件损伤二维监测。建立管状压电陶瓷传感器的力学模型,揭示其沿径向发射和接收应力波的工作机理,并应用于非对称十字形配钢型钢混凝土(steel reinforced concrete, SRC)矩形截面柱的损伤监测。提出小波包能量谱均方根损伤指标,对柱两个平面方向的损伤进行诊断和评估。研究结果表明:管状压电陶瓷传感器安装方便,对捕捉低周往复荷载下混凝土损伤具有较高的灵敏度;基于管状压电陶瓷传感技术的结构内部损伤监测和评估方法能较精确地实现试件损伤量化分析;非对称十字形配钢型钢混凝土矩形截面柱的型钢内缩侧混凝土损伤大于另一侧,在相同含钢率下增大轴压比使柱承载力提高,延性降低,耗能能力减弱,混凝土损伤加剧。

十字形SRC异形柱受力性能及强度计算

进行了4个配T形钢桁架和槽形钢桁架的空腹式配钢十字形SRC异形柱试件的低周反复加载试验,试验的变化参数有荷载加载方向、截面配钢方式、轴压比和剪跨比。通过试验揭示了空腹式配钢的十字形SRC异形柱的受力机理和破坏形态,获取了其滞回性能、开裂荷载及极限承载力,并分析了其破坏特点。在试验基础上,分析推导了其开裂荷载、极限承载能力的计算方法和计算公式,计算值与试验值吻合较好。

非对称十字形配钢型钢混凝土矩形截面柱抗震性能试验研究

为适应型钢混凝土(steel reinforced concrete,SRC)框架结构在边柱、角柱部位不均匀受力的特征,并简化施工、避免大量型钢开孔和钢筋焊接,提出非对称十字形配钢SRC矩形截面柱构造。开展7根非对称十字形配钢SRC矩形截面柱和1根对称十字形配钢SRC矩形截面柱的低周往复加载试验,分析配钢形式、剪跨比、轴压比和体积配箍率等主要设计参数对柱抗震性能的影响。结果表明:不对称配钢形式使SRC柱的正、负向承载力不对称,正向加载(型钢内缩侧受压)比负向加载先达到峰值荷载;在相同含钢率下,非对称十字形配钢SRC矩形截面柱可达到与对称配钢形式相近的抗震性能;剪跨比的增大使柱的刚度衰减率降低,延性增加,耗能能力提高;增大轴压比,柱刚度退化加剧,延性降低,耗能能力减弱;提高体积配箍率将改善柱的耗能能力和延性。