带约束拉杆方形钢管混凝土柱的设计方法与施工要求

基于对带约束拉杆方形钢管混凝土柱的试验和理论研究成果,提出带约束拉杆方形钢管混凝土柱的设计方法以及施工要求,供工程设计和施工人员参考。

方形钢管混凝土柱的设计

本文简要介绍了厦门希尔顿酒店结构体系中方形钢管混凝土柱的设计。

足尺拼接式方形高强钢管混凝土柱轴压承载力数值分析

对两种不同的新型拼接式方形高强钢管混凝土足尺柱的轴压承载性能进行了数值模拟,分析了混凝土强度、钢材强度、缀材间距和宽厚比对该类组合柱轴压承载力及荷载–位移曲线的影响规律,研究表明:同种参数影响下两种形式的组合柱荷载–位移曲线及承载力变化规律相似;材料强度和宽厚比对承载力影较为显著,如钢材屈服强度从345 MPa提升至460 MPa时,两种组合柱承载力分别提高了9.13%和9.42%,宽厚比从83.3增大至100时,两类柱子承载力分别降低了5.08%和5.00%;可初步采用GB 50936—2014《钢管混凝土结构技术规范》计算该类新型柱的轴压承载力。

方形薄壁钢管混凝土柱管壁的宽厚比限值

方形薄壁钢管在内部填有混凝土后,其局部屈曲承载力有所提高.通过对方钢管与混凝土相互作用的分析,得出薄壁钢板在双向应力下的临界屈曲系数.计算结果表明,该临界屈曲系数随着薄壁钢板宽厚比的减小而略有增大,并保持在10 0左右.从而可以确定方形薄壁钢管混凝土柱管壁的宽厚比限值b/t.

带约束拉杆方形钢管混凝土偏压短柱的试验研究

为了解带约束拉杆方形钢管混凝土短柱在单向偏心荷载作用下的力学性能,进行了14个试件的偏压试验,主要研究截面含钢率、荷载偏心率以及约束拉杆设置对带约束拉杆方形钢管混凝土短柱偏压力学性能的影响.结果表明,方形钢管混凝土短柱试件的承载力随着偏心率的增大而减小,随着钢管壁厚度(含钢率)的增大而增大,设置约束拉杆有助于该试件极限承载力和延性的提高.文中还利用国内现有规程中的方法对该类试件的承载力进行了计算,发现规程计算结果总体上低估了带约束拉杆方形钢管混凝土偏压试件的级限承载力.

带约束拉杆方形钢管混凝土柱偏压性能

介绍了14个带约束拉杆方形钢管混凝土单向偏压柱试件的试验研究结果,研究试件在不同的含钢率、约束拉杆设置参数以及偏心率下的力学性能。研究结果表明约束拉杆有助提高方形钢管混凝土偏压短柱的承载力和延性。同时,利用国内现有规程GJB 4142—2000、DBJ 13—51—2003以及CECS 159:2004对试件承载力进行计算,规程计算结果总体上低估了带约束拉杆方形钢管混凝土偏压试件承载力试验结果。采用带约束拉杆方形钢管混凝土的本构关系,利用条带法对试件承载力进行数值计算,计算结果与试验结果吻合良好。利用该数值方法对带约束拉杆方形钢管混凝土偏压柱进行参数研究,分析约束拉杆约束系数、钢材屈服强度、混凝土强度、截面含钢率以及长细比等主要参数对N/Nu-M/Mu曲线的影响,在此基础上提出适合带约束拉杆方形钢管混凝土偏压柱承载力简化计算公式。该简化公式计算结果与数值计算结果基本吻合,且总体上偏于安全。

方形钢管约束下核心混凝土的本构关系

分析了方形钢管混凝土在轴压下的受力机理,将钢管对混凝土的约束作用等效为有效侧向应力,借鉴典型的约束混凝土本构模型,提出了方形钢管约束下核心混凝土的等效单轴受压本构关系.基于试验结果,讨论确定了所提出的本构关系的几个关键参数和强度指标,即峰值应变修正系数、钢管有效侧向压应力系数、峰值时钢管的横向应力等.采用建议的本构关系计算了轴压下方形钢管混凝土短柱的荷载-应变全过程曲线,计算结果与试验结果吻合良好.所建议的本构关系可用于评估方形钢管混凝土短柱的极限承载力和延性.

带约束拉杆方形钢管混凝土轴压短柱的承载力计算

在现有一般方形钢管混凝土轴压短柱承载力的主要计算方法的基础上,利用前期对在带约束拉杆方形钢管混凝土的本构关系的研究基础上推导出的带约束拉杆方形钢管混凝土轴压短柱的承载力计算公式,结合实际工程应用的需要进行简化。分别应用该公式、EC4(1996)规范及我国军用标准GJB(2000)的相关公式对带约束拉杆和不带约束拉杆的方形钢管混凝土轴压短柱试件极限承载力进行计算。计算值与试验值对比表明:对一般方形钢管混凝土轴压短柱试件,三者计算结果比较接近,均能较好反映试件的真实承载力;对设置了约束拉杆的试件,该公式由于考虑了拉杆的约束作用,给出的计算结果更为合理,EC4(1996)及GJB(2000)给出结果的均值与试验值接近,但离散性偏大。

方形截面不锈钢管混凝土短柱轴压性能有限元研究

不锈钢管混凝土(CFSST)结构在工程的应用愈发广泛,但目前对其轴压性能的研究较少。该文利用ABAQUS创建方形不锈钢管混凝土短柱(CFSSST)模型,并利用收集到试验结果对其进行验证。采用已被验证的模型进行参数分析,研究截面宽厚比和混凝土强度对其轴心受压性能的影响,并将参数分析轴压承载力结果与GB 50936—2014《钢管混凝土结构技术规范》、欧洲规范EN 1994-1-1和美国钢结构规范AISC 360-16中钢管混凝土(CFST)短柱轴压承载力的计算值进行对比,结果表明:规范的计算值偏于保守。最后,基于GB 50936—2014《钢管混凝土结构技术规范》提出适用于CFSSST短柱轴压承载力的计算公式,收集到的试验结果与计算值吻合良好。

方形钢管混凝土叠合柱三面受火后偏压力学性能研究

为研究方形钢管混凝土叠合柱三面受火后的偏压力学性能,合理选取材料本构关系,建立方形钢管混凝土叠合柱三面受火后力学数值模型,对构件三面受火后的破坏形态、承载力-位移曲线、轴力分布进行分析.参考实际工程常用范围,对影响方形钢管混凝土叠合柱三面受火后偏压极限承载力的主要因素进行参数分析.结果表明:方形钢管混凝土叠合柱三面受火后破坏形态为弯曲破坏;受火时间、截面尺寸、长细比、核心面积比、偏心率、截面配筋率对方形钢管混凝土叠合柱三面受火后的偏压极限承载力影响较大.

内埋空间钢构架-方钢管混凝土组合短柱偏心受压承载力计算

为了改善方形钢管混凝土柱的受压性能,在方形钢管混凝土柱中内埋空间钢构架,形成内埋空间钢构架-方形钢管混凝土组合柱,该组合柱具有更好的受压性能和变性能力。为了研究这种新型组合短柱的偏心受压承载力的计算方法,在试验研究的基础上,建立了有限元模型。有限元模拟结果表明:该组合短柱的偏心受压承载力可以由空间钢构架混凝土短柱偏心受压承载力和中空方钢管混凝土短柱偏心受压承载力叠加得到。由此建立了该组合短柱偏心受压承载力的计算公式,并通过分析对比,验证了该计算公式的可行性。

方形钢管混凝土局部屈曲有限元分析

应用通用有限元程序,对方形空钢管、方形钢管混凝土两种不同构件进行了特征值屈曲分析,研究了该两种不同构件的屈曲模式及临界屈曲应力,并与试验研究成果及理论分析结果进行了比较,结果吻合良好。

广交会大厦内节点板式钢管混凝土柱施工技术

广交会大厦工程外框柱采用方形钢管混凝土柱,为确保柱内尤其节点板范围混凝土密实,采用内节点板式方形钢管混凝土柱混凝土施工技术。主要介绍工艺原理、施工工艺流程、操作要点及质量、安全保证措施。指出通过在节点板上设置50～70mm排浆、排气孔,优化混凝土配合比,在节点板面50～100mm分层抛落浇注振捣混凝土,来确保节点板范围混凝土施工质量。经检测,本工程全部钢管混凝土柱质量满足要求。

方钢管混凝土柱局部屈曲有限元分析

主要分析了在偏心荷载作用下,方形钢管混凝土柱局部临界失稳应力cσr的变化情况,并采用ANSYS有限元软件对其进行了模拟分析,得出有限元分析结果与计算结果有一定偏差,但随着应力梯度系数φ的增加,局部临界屈曲应力σcr都呈现出减少的趋势。

方钢管再生混凝土长柱轴压试验研究分析

以再生骨料取代率、钢管壁厚、长细比、支座形式和添加材料为变化参数,通过对13根方钢管再生混凝土长柱进行轴心受压试验,研究了这些变化参数对方钢管再生混凝土长柱轴心受压性能的影响。研究结果表明:方钢管再生混凝土长柱与方钢管混凝土长柱破坏过程和形态相同,破坏形态分为端头压曲破坏和整体弯曲失稳破坏2种,并具有良好的承载力;试件的承载力和初始轴向刚度随着长细比增大而减小,随着钢管壁厚的增加而提高,随着再生粗骨料的添加稍有降低但降低幅度不大;不加刀铰的试件的承载力和初始轴向刚度比加刀铰的试件的要稍大;添加块体和粉煤灰会使试件承载力稍有下降,对初始轴向刚度基本没有影响。

不同柱端约束下外方内圆双重钢管混凝土组合柱抗侧向冲击动力性能研究

为研究不同柱端约束作用下方形空心钢管混凝土柱受冲击后的动力性能,对已有试验的钢管混凝土柱进行模拟,验证了有限元模拟分析的可靠性。基于有限元模拟,完成了16个钢管混凝土柱的水平横向冲击数值模拟,分析不同柱端约束条件和柱端轴力大小对钢管混凝土侧向冲击动力性能的影响。结果表明:方形空心钢管混凝土柱受到冲击作用后,冲击侧发生局部鼓曲,冲击部位主要表现为剪切变形,而另一侧主要表现为弯曲变形;柱端未施加轴力条件下,加强柱端约束均有利于提高柱抗侧向冲击动力性能,减少冲击部位和柱整体的变形;柱端约束相同的条件下,柱端施加轴力会对试件抗侧向冲击性能产生不利作用;在固端约束条件下,轴力为柱轴压承载力0.01倍时,冲击力峰值达到最小值,随后冲击力峰值得到一定程度的回升,此时轴压力对空心钢管柱起到一定的保护作用;施加轴力后的悬臂柱由于悬臂端受到轴压力的限制,间接增大了悬臂柱的约束,导致试件柱比预计吸收更多能量。

劲化方形截面钢管混凝土短柱轴压试验研究

采用劲化方形截面钢管混凝土柱可以有效地提高柱钢管壁的侧向刚度,增强其抵抗局部屈曲的能力和改善对核心混凝土的约束作用。通过普通方形截面钢管混凝土柱和劲化方形截面钢管混凝土短柱的轴压试验,对柱的轴压破坏形态、轴力-变形特征、钢管应变等进行了分析。结果表明:劲化带的设置使钢管壁对核心混凝土的约束作用更趋均匀,改变了钢管的局部屈曲变形状态,明显提高了方形截面钢管混凝土柱的轴压承载力和变形能力。根据劲化方形截面钢管混凝土短柱的受力分析,提出了轴压承载力计算式,计算结果和试验结果吻合良好。

带约束拉杆方形截面钢管混凝土短柱抗震性能试验研究

为研究带约束拉杆方形截面钢管混凝土短柱的抗震性能,进行了2个不带约束拉杆和8个带约束拉杆方形截面钢管混凝土短柱试件的拟静力试验。试件的主要变化参数为轴压比和约束拉杆间距。研究结果表明:钢管板件宽厚比为33.3、构件剪跨比为3的方形截面钢管混凝土短柱的滞回曲线饱满,没有明显的捏缩;带约束拉杆试件的承载能力、极限变形能力及耗能能力均优于不带约束拉杆试件;轴压比由0.2增加到0.6,试件的极限变形能力降低,但耗能能力有所提高;约束拉杆纵向和水平间距同时从100 mm减小到50 mm,可明显提高试件的承载能力、极限变形能力和刚度,减缓承载力退化和刚度退化,改善柱的抗震性能;减小约束拉杆纵向间距对提高试件耗能能力和承载力有明显作用,减小约束拉杆水平间距对提高极限变形能力有一定的影响。

带约束拉杆方形钢管混凝土短柱压弯承载特性

通过对2个不带约束拉杆和8个带约束拉杆方形钢管混凝土短柱试件的拟静力试验,研究带约束拉杆方形钢管混凝土短柱压弯承载力。采用带约束拉杆方形钢管混凝土短柱核心混凝土的本构关系,利用有限条带法对反复荷载作用下试件的骨架曲线进行数值计算,计算结果与试验结果吻合良好。并利用该方法分析钢管屈服强度、截面含钢率、混凝土强度及拉杆约束系数等参数对N/Nu-M/Mu曲线的影响规律,在此基础上提出带约束拉杆方形钢管混凝土短柱压弯承载力的简化计算式。运用简化算式及国内外技术标准分析构件的压弯承载力,简化式与试验结果吻合较好,而CECS 159∶2004《矩形钢管混凝土技术规程》没有考虑约束拉杆的作用,对构件的压弯承载力评估不足。

带约束拉杆方形、矩形钢管混凝土短柱的轴压承载力

介绍15个带约束拉杆方形钢管混凝土短柱和8个带约束拉杆矩形钢管混凝土短柱的轴压试验结果,分析钢管壁厚度、拉杆直径、拉杆水平间距等参数对其轴压性能的影响。试验研究结果表明,约束拉杆的设置有助于延迟钢管的局部屈曲、提高方形钢管混凝土短柱的轴压承载力和延性,提高矩形钢管混凝土短柱的延性。约束拉杆的作用主要表现为对核心混凝土的约束作用及通过改变钢管侧壁局部屈曲的边界条件从而提高钢管的屈曲强度。同时,在合理考虑拉杆作用的基础上,应用等效侧向压力的概念和基于混凝土真三轴试验的破坏准则确定核心混凝土的峰值强度,提出带约束拉杆方形、矩形钢管混凝土短柱轴压承载力的计算方法,承载力计算结果与试验结果吻合良好。