玄武岩增强钢筋混凝土异形柱抗震性能研究综述

随着纤维混凝土的不断发展,对于纤维混凝土的研究出现了各种分支。学者们的大量研究表明,在混凝土或砂浆中添加纤维可以提高混凝土的力学性能,而纤维材料的特性不同,对混凝土的影响也存在差异。目前,纤维混凝土主要用于房屋建筑、消防等领域,随着住宅建筑的迅速发展和房地产业的日趋成熟,异形柱住宅结构体系因其室内不露梁、柱等优点被广泛应用。但由于震害资料不足,许多问题尚有待探讨,故其抗震性能仍受到质疑;因此,提高砼构造薄弱环节和耐震加固工程势在必行,选择正确的抗震加固方式,增强混凝土结构整体性能的安全性与牢固性,进而实现纤维混凝土结构抗震性能的建设目标。文章对国内外玄武岩纤维混凝土抗震性能的研究现状进行了分析及归纳,为学者们研究玄武岩纤维混凝土提供了参考依据。

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。

基于单位荷载法的钢管混凝土组合异形柱计算长度系数研究与验证

为解决钢管混凝土组合异形柱在进行构件稳定验算时计算长度系数不明确的问题,利用有限元软件Midas/Gen,采用单位荷载法在钢管混凝土组合异形柱框架-支撑结构整体模型下进行特征值屈曲分析,并通过欧拉公式反算得到钢管混凝土组合异形柱的计算长度系数.研究了网格划分、楼板、短梁对单肢柱计算长度系数分析结果的影响,结果表明各层异形柱沿其高度方向划分为10段、连接板宜沿其宽度方向划分为2段,同时去掉模型中的楼板、短梁可提高结果的安全度和软件分析速度.在上述分析结果基础上,建立了考虑组合异形柱网格划分、去掉模型中的楼板、短梁的整体结构模型,分析了不同异形柱平面位置、所在楼层、梁截面尺寸和楼层总数等因素影响下的单肢柱计算长度系数,结果表明:单肢柱计算长度系数随着所在楼层的上升呈现增大趋势,8~20层单肢柱计算长度系数随梁截面的增大而减小,大部分楼层的单肢柱计算长度系数随楼层总数减少而增大.根据所得数据,基于安全性和计算简便的考虑,给出了各层钢管混凝土组合异形柱中单肢柱计算长度系数建议值.基于计算长度系数的建议取值,分析得到整体模型中各单肢柱的应力比,并与直接分析设计法得到的应力比进行了对比,结果表明两种方法得到的应力比相差不大,验证了本文提出的计算长度系数建议值的可行性.

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。

角钢连接的装配式异形柱框架边节点抗震性能研究

装配式异形柱混凝土框架是城镇建筑适用的结构形式,采用角钢连接预制梁和柱比现浇节点更方便、环保,节点的力学性能是实现框架结构抗震性能的关键因素,因此研究角钢连接的装配式异形柱框架节点抗震性能十分必要。设计制作了角钢连接的装配式异形柱框架结构边节点足尺模型,通过拟静力试验和数值分析相结合的方法,研究了其破坏机理和力学性能参数,提出了其用于整体结构分析的简化模型。研究表明:角钢连接的装配式异形柱框架边节点与现浇节点有相同的梁铰破坏机制,装配式节点刚度小于现浇节点,而延性和耗能能力略优于现浇节点;装配式框架结构整体内力分析结果与现浇框架不同,应按照半刚性节点框架的内力分析结果确定预制构件的配筋;将螺栓孔灌实的顶底角钢连接的装配式框架节点与现浇节点力学性能几乎相同。

T形异形柱偏压性能有限元分析

提出了一种新型组合方式的钢管混凝土组合异形柱,使用abaqus对16根异形柱进行了有限元模拟,研究该异形柱在偏心受压情况下荷载和位移间的关系。先将其中两组数据与试验数据进行对比,对比结果表明:两者数据内容相近,柱体的破坏形式相同,模拟数据可以作为理论分析的依据。随后对全部模拟数据进行了简单的参数化分析,结果表明:该异形柱表现出良好的延性,极限承载力会分别随长细比和偏心距的增大而减小。最后以所有工况的承载力作为理论基础,推导了该新型组合方式异形柱的承载力计算公式。

钢管混凝土异形柱框架结构抗震性能分析

为研究钢管混凝土异形柱框架结构抗震性能,制作S1、S2、S3共3种轴压比的钢管混凝土异形柱框架结构试件,利用加载装置测试试件在循环荷载下的形变和应力变化情况,计算试件的延性、强度退化、刚度退化、承载力退化以及循环能耗,分析试件的抗震性能,并且采用ABAQUS有限元模型分析试件的应力变形情况。结果显示:综合计算和分析后,S3的整体抗震性能最佳,满足抗震需求。

钢管混凝土异形柱耐火性能试验及防火保护层厚度计算方法研究

为了研究钢管混凝土异形柱在偏心荷载作用下防火保护层厚度的计算方法,设计加工了6个多腔式钢管混凝土异形柱试件,研究参数包括截面形状和防火保护层厚度,防火保护层采用非膨胀型防火涂料。通过耐火性能试验研究了试件的破坏形态、温度场分布和耐火极限。结果表明:钢管混凝土异形柱各腔室受火面数量越多,混凝土中心温度越高;防火涂料厚度相同时,截面形状对试件耐火极限影响较小;当防火涂料厚度大于16 mm时,文中试件可达到一级耐火等级的要求。基于有限元软件ABAQUS分别建立了温度场和热力耦合分析模型,有限元结果和试验结果吻合良好。在不同防火涂料厚度下进行了参数分析,发现荷载比(n)和混凝土强度(f_(ck))对有无防火涂料试件耐火极限的比值(t_(e)/t_(0))影响较大,基于参数分析结果提出了钢管混凝土异形柱在偏心荷载作用下防火涂料厚度的设计方法。

异形柱支撑金属屋面虹吸雨水系统安装技术

当代大型公共建筑通常采用异形柱支撑的大型金属结构屋面,其沿异形柱敷设的雨水系统如何安装,如何实现高效、安全、低成本的有机结合,在以往工程鲜有借鉴。依托首都医科大学附属北京朝阳医院东院项目,总结并说明了异形柱支撑屋面虹吸雨水系统安装技术,为今后类似工程提供参考和借鉴。

异形柱框架节点加强的桁架式型钢钢骨措施研究

高烈度区异形柱框架节点核心区抗剪不足,节点区增配桁架式型钢钢骨能较好解决异形柱节点核心区薄弱问题。为充分发挥型钢钢骨作用,并促进其推广应用,应优化型钢钢骨构造。首先开展十字形截面异形柱节点拟静力试验,对比分析节点区增配桁架式型钢钢骨对抗震性能的影响,然后利用有限元软件ABAQUS建立9个十字形异形柱节点分析模型,优化分析型钢钢骨的肢板长度、厚度,获得节点破坏形式、骨架曲线、承载力、延性、刚度、耗能能力等性能指标。结果表明,节点区增配桁架式型钢钢骨的异形柱框架节点承载力与钢骨肢板伸入梁内长度成正比,但肢板伸入梁内超1倍梁高时,钢骨对节点承载力的提升作用开始减弱,控制肢板厚度≥5mm基本可实现外移梁端塑性铰,而15mm厚度的肢板会导致节点延性过低。综上,节点区增配桁架式型钢钢骨建议肢板厚度为10mm,肢板伸入梁内1倍梁高。

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。

异形柱的等效代换设计方法

依据面积等效及刚度等效原则,将混凝土异形柱简化等效为矩形柱。通过具体模型分析表明,等效前后,结构的周期、频率、位移角等基本没有发生较大的改变,结构自身的空间动力特性前后基本保持一致,与理论分析一致,该等效方法具有可行性,供设计人员参考。

L形方钢管再生混凝土组合异形柱压弯扭力学性能有限元分析

目的研究不同粗骨料取代率下L形方钢管再生混凝土组合异形柱在压弯扭等复合受力下的力学性能。方法采用ABAQUS软件建立L形方钢管再生混凝土组合异形柱有限元模型,分析其在压弯扭等复合受力下的受力机理,及常见参数对其力学性能的影响。结果在压弯扭复合受力作用下,不同粗骨料取代率下各试件的受力全过程均分为弹性阶段、弹塑性阶段和塑性阶段,当试件承受的轴压力大于0.4 F p且弯矩值大于0.6 M p时,试件抗扭承载力降低、延性较差。在相同的轴压力及弯矩作用下,随着粗骨料取代率的增大,试件的峰值扭矩和延性逐渐降低。结论在工程设计中,大轴压比试件应重点考虑扭矩对L形方钢管再生混凝土组合异形柱的影响。

异形柱组合框架-屈曲约束钢板剪力墙抗震性能试验研究

为探索异形柱组合框架-屈曲约束钢板剪力墙的抗震性能,设计制作了1个缩尺比为1∶1.5的单跨单层试件以及1个非加劲对比试件,对其进行水平低周往复加载下的抗震性能试验。结果表明,异形柱组合框架-屈曲约束钢板剪力墙抗侧承载力较大,延性较好,极限位移角达1/25,塑性变形能力较强;试件的破坏模式、屈服承载力、峰值承载力、延性系数、耗能能力以及应变水平等有较好的提高与改善。

L形方钢管混凝土组合异形柱弱轴抗震性能研究

L形方钢管组合异形柱建筑效果好、抗震性能强,目前已应用于汶川等高烈度区的灾后重建。但是当下对L形方钢管组合异形柱抗震性能的研判多是基于其强轴的抗震性能,而对其弱轴的抗震性能研究较少。因此,通过对27个L形方钢管组合异形柱ABAQUS有限元模型的数值模拟,对其弱轴的抗震性能进行研究,得到其弱轴的破坏现象、极限层间位移角及延性系数的线性拟合公式。可为方钢管组合异形柱结构的推广及实际应用提供参考。

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。

等肢L形钢管混凝土异形柱强度承载力解析法

对钢管混凝土异形柱的强度承载力计算方法,提出了一种计算等肢L形钢管混凝土异形柱强度承载力的解析法。利用单轴对称的横截面,内力之间线性相互作用的条件(将截面内力根据内力方向与主轴的关系,进行坐标变换,得到主轴方向的内力值),基于现有规范双轴对称截面的压弯构件强度承载力计算方法,在这两者基础上对计算方法进行修正,推导单轴对称等肢L形钢管混凝土异形柱截面的双向压弯强度承载力公式。分别对截面不同受压区情况,基于图形分解法和中和轴平移相结合方法,推导了可直接计算全截面塑性弯矩的计算公式。通过有限元分析对算例进行了复核,计算结果表明该方法与有限元分析相比较为保守,相关计算方法可供设计院对钢管混凝土异形柱的强度承载力验算的参考。

高层建筑施工中异形柱施工工艺分析

为了进一步提升高层建筑的施工水平,保障施工安全,避免安全事故的发生,对高层建筑施工中异形柱的结构类型与优势进行分析,着重介绍了异形柱的具体施工工艺,结合异形柱的施工特点,提出了针对性的施工质量控制措施。

混凝土异形柱结构特点及其应用分析

通过对异形柱结构设计计算原理、异形柱结构的刚度和延性以及抗震性能等方面的研究,并结合带暗柱异形柱结构和型钢异形柱结构新体系的研究现状,指出异形柱结构具有良好的工作性能和应用前景。随着研究的深入,异形柱结构在工业及民用建筑中的应用将得到进一步推广。

钢筋混凝土异形柱框架-短肢剪力墙结构振动台试验与理论分析

异形柱框架-短肢剪力墙结构是一种新型结构体系.文中通过12层钢筋混凝土异形柱框架-短肢剪力墙结构模型的模拟地震振动台试验以及弹塑性理论分析,研究了该结构体系的动力特性、不同烈度地震作用下的反应及破坏形式.结果显示,该体系拥有优越的建筑功能同时,在结构上传力明确,受力合理,满足了小震不坏、中震可修、大震不倒的抗震设防要求,适用于小高层住宅.