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。

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。

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。

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。

十字形钢骨混凝土异形柱双向偏心受压试验

目的研究十字形钢骨混凝土异形柱的破坏机理、受力性能及变形能力.方法通过对6个十字形钢骨混凝土异形柱进行双向偏心受压承载力的试验研究,观察了不同含钢率、不同偏心距异形柱的受力过程和破坏形态;分析了钢骨混凝土异形柱在双向偏心荷载作用下破坏特点,荷载-位移曲线及骨架曲线、承载力、位移延性等力学性能.结果明确了钢骨混凝土异形柱在双向偏心荷载作用下的破坏特征,钢骨混凝土异形柱钢骨翼缘的存在对其内部混凝土起到了约束作用.随着含钢率的增加,构件的承载力及延性相应得到提高.结论钢骨混凝土异形柱具有很高的承载能力和很好的延性,十字形钢骨混凝土异形柱可以在工程中推广使用.

汶川县映秀镇方钢管混凝土异形柱结构抗震性能研究

方钢管混凝土异形柱结构是一种新型结构,在汶川县映秀镇渔子溪村重建项目的 200余户住宅中得到应用。对此结构进行了较为全面的抗震性能分析,包括阵型分解反应谱分析、弹性时程分析和静力弹塑性分析,并将其静力弹塑性分析结果与单根方钢管混凝土柱结构的结果进行比较。分析发现,方钢管混凝土异形柱结构能够满足抗震要求,且在罕遇地震作用下的表现优于方钢管混凝土单柱结构。

型钢混凝土异形柱恢复力特性的试验研究

为了研究型钢混凝土异形柱的抗震性能,进行了17根型钢混凝土异形柱模型的拟静力试验,得到了型钢混凝土异形柱模型在低周反复荷载作用下的滞回曲线和P-Δ骨架曲线。通过试验结果的分析,给出了各关键点的试验数据及刚度退化规律,建议型钢混凝土异形柱恢复力模型采用双线型模型和退化三线型模型,并给出了恢复力模型各阶段刚度参数的计算公式,为型钢混凝土异形柱的非线性地震反应分析提供了理论参考。

型钢混凝土异形柱框架结构平扭振动反应及地震内力分析

通过对5层实腹式型钢混凝土异形柱空间框架结构模型进行三向地震模拟振动台试验,获得了结构平动、扭转、平扭耦合动力特性,并对结构的多维地震反应、耗能能力、损伤程度、地震内力及平扭振动规律进行了综合分析。结果表明:模型结构前4阶自振频率对应的振型形态依次为X向平动、Y向平扭、扭转和Y向平动;随着地震强度的增加,型钢混凝土异形柱框架结构的自振频率不断下降,加速度放大系数逐渐减小,结构塑性变形不断发展,结构内部损伤逐渐累积,地震能量耗散不断增加,整体累积滞回耗能时程曲线呈台阶势跃迁;在历经0.80g地震作用后,模型结构平扭耦合引起的层间位移角最大值为1/39,超过弹塑性层间位移角限值要求,模型结构的变形和能量双参数模型损伤指数达到0.56;对比模型结构扭转效应发现,偶然偏心平扭耦合作用对模型结构的抗震性能影响较小,其偶然相对偏心距小于0.1;分析计算模型抗扭刚度、地震内力可知,在加载后期,随着水平侧移的增大,楼层的等效抗扭刚度退化并不明显,表明结构具有良好的抗震性能和抗扭变形能力。

型钢混凝土异形柱框架地震损伤分析

为实现对型钢混凝土异形柱框架的地震损伤分析,采用加权系数法建立了能够反映构件损伤、楼层损伤和整体框架损伤三者迁移演化的地震损伤模型,并对两榀型钢混凝土异形柱框架进行了地震损伤试验及有限元模拟,获得了梁的弯矩-转角滞回曲线和柱的水平荷载-位移滞回曲线,进而对试件的地震损伤指数进行了计算分析。结果表明,构件、楼层和整体框架的损伤指数变化规律与试件的破坏发展历程较为吻合,说明所建立的型钢混凝土异形柱框架地震损伤模型是合理的。基于试件的破坏状态及地震损伤分析结果,提出了型钢混凝土异形柱框架对应5个性能水平的损伤指数范围,为该类结构的震后损伤评估提供了依据。

火灾下型钢混凝土异形柱温度场分析

为了分析型钢混凝土异形柱的耐火极限及火灾后的力学性能,为试验研究做好充分的前期准备,本文采用有限元分析软件ANSYS对型钢混凝土异形柱截面温度场进行数值模拟,得出了柱截面在不均匀受火情况下的温度场分布规律。结果表明,在两面受火的情况下,L形柱的凹角处的温升低于其它部位;由于型钢的存在,加快了柱截面内部温度的热传导;距离受火面相同的深度处的混凝土与型钢的温度不同,因此有必要研究损伤差异对承载力和两者粘结滑移造成的影响。

钢筋混凝土异形柱抗震性能的试验研究

通过对4根钢筋混凝土T形和4根L形柱的试验研究,分析了试件的破坏形式、承载力、刚度、延性及耗能能力,得出试件滞回曲线具有明显不对称特征。深入研究了肢宽厚比、轴压比和柱的截面形式对试件各项性能的影响,得出肢宽厚对试件的承载能力、延性系数的影响最大,而三因素对试件耗能的影响程度随加载方向和加载阶段而变化。通过对试验结果分析,提出异形柱的单自由度体系恢复力模型,为进一步研究异形柱的抗震性能提供了依据。

火灾后型钢混凝土异形柱正截面承载力非线性分析

为了研究火灾后型钢混凝土异形柱的正截面承载力,在9根十字形、8根T形、9根等肢L形(简称DL形)和9根不等肢L形(简称BL形)型钢混凝土柱试验研究的基础上,编制了MATLAB非线性程序,通过对比表明运算结果与试验结果基本吻合。利用程序分析了弯矩作用方向角、含钢率、混凝土强度等级和偏心距对火灾后型钢混凝土异形柱正截面承载力的影响。试验结果表明:火灾后型钢混凝土异形柱破坏形式分为受拉破坏、受压破坏、轴心受压破坏和界限破坏;截面应变分布也基本符合平截面假定;在偏心距一定的情况下,0°加载角的承载力高于45°加载角的承载力。在其它因素一定的条件下,构件的极限承载力随含钢率的增大而增大,与混凝土强度等级呈正比,随偏心距的增大而减小。

偏压作用下L形钢骨混凝土异形柱的非线性分析

目的提出计算L形钢骨混凝土(SRC)异形柱正截面承载力的有效方法,分析含钢率和混凝土强度等级对构件正截面承载力的影响.方法基于平截面假定和材料模型,利用数值积分法编制了适用于计算L形SRC异形柱正截面承载力的非线性程序,得出极限承载力的电算结果以及不同含钢率和不同混凝土强度等级的N-M相关曲线.结果在偏压作用下,含钢率的变化和混凝土强度等级的变化对N-M相关曲线影响明显,且极限承载力随含钢率和混凝土强度等级的提高而增大.结论笔者利用数值积分法分析了L形SRC异形柱正截面承载力的影响因素.此方法简单可行,可弥补实验与有限元分析的不足,为今后的研究工作奠定了基础.

十字形钢筋混凝土异形柱非线性全过程分析

目的研究十字形柱的抗弯承载力和曲率延性比的变化规律.方法用基于条带划分法的非线性全过程分析方法,考虑混凝土强度、箍筋的体积配箍率、轴压比、荷载角4个影响因素,每个因素考虑三个水平,按正交试验组合9种十字形柱,计算其截面抗弯承载力和曲率延性.结果混凝土强度等级对抗弯承载力影响很大.配箍率可使构件延性获得很大的提高.随着轴压比从0.3增大到0.5的过程中,抗弯承载力逐渐增大;从0.5增大到0.7的过程中,截面抗弯承载能力迅速减小.截面的曲率延性比在整个过程中下降得比较快,随着荷载角从0°增大到30°,抗弯承载力和曲率延性比变化均不大;而荷载角从30°增大到45°,截面抗弯承载力增大,曲率延性比下降.结论钢筋混凝土十字形柱的抗弯承载力和曲率延性比受混凝土强度、体积配箍率、轴压比和荷载角的影响较大,设计时应考虑在内.

地震作用下型钢混凝土异形柱框架动力特性及频谱反应分析

基于型钢混凝土(SRC)异形柱空间框架模型振动台试验,对模型结构的频谱特性、偏心动力反应、非线性反应规律进行了研究。结果表明:在三向地震作用下,模型结构在高阶振型中依次发生了Y向平扭和X向平扭耦合现象,振型形态依次为X向平动、Y向平扭、Z向振动、扭转、Y向平动;在强震作用下,模型X向、Y向、Z向和扭转自振频率分别下降31.02%,30.10%,39.72%和30.09%;模型结构的频响函数实部曲线的零点、虚部及幅值曲线的峰值点随着加载持时的增加逐渐向低频移动,结构损伤逐渐累积,刚度不断退化,动力刚度接近静刚度,结构的变形较大;通过数值分析可知,当偏心距一定、平扭周期比不变时,偏心结构的自振频率比、平扭耦联系数的峰值点相对于对称结构的峰值点明显推后;在强震作用下,偏心距小于0.1的模型结构的薄弱层出现在结构中下部,偏心距大于0.3的模型结构的薄弱层出现在结构上部;随着偏心距的增大,模型结构提前达到性能点,所有交点处的能力谱曲线未处于承载力明显下降段,结构抗震性能满足要求。

实腹式型钢混凝土异形柱截面曲率分析及延性研究

型钢混凝土柱是一种抗震性能优越的组合构件,经常被用于高层或超高层建筑中。近年来为了满足建筑物美观及室内装饰装修的要求,国内外学者针对型钢混凝土异形柱开展了相关研究,其中最常见的异形柱截面类型为十字形、L形和T形。以收集的型钢混凝土异形柱抗震性能试验为基础,对型钢混凝土异形柱的截面曲率进行分析,通过弯矩-曲率曲线研究曲率与构件变形性能的关系,确定异形柱屈服曲率和极限曲率的计算方法,利用截面屈服曲率和极限曲率得出位移延性系数。通过参数分析,研究构件的截面曲率变化情况,并通过参数拟合,提出适用于3种截面类型的型钢混凝土异形柱屈服曲率和极限曲率的简便计算公式,该公式可为实腹式型钢混凝土异形柱的变形计算以及抗震设计提供参考。

混凝土异形柱结构在住宅建筑中的设计应用

混凝土异形柱结构体系主要用于住宅建筑和平面及竖向布置较为规则的一般民用建筑,通过研究混凝土异形柱结构的体系和布置方法以及实际住宅建筑小区工程,总结出混凝土异形柱结构在住宅建筑设计中的应用。

钢筋混凝土异形柱非线性全过程分析方法研究

为了研究十字形柱的抗弯承载力和曲率延性比的一些变化规律,根据双向偏压作用下钢筋混凝土异形柱的工作基理,以平截面假定为基础,选用了合理的钢筋和混凝土本构关系模型。提出了基于条带划分法的非线性全过程分析方法,以十字形柱为例进行了分析计算,并通过正交试验分析了混凝土强度、体积配箍率、轴压比和荷载角对异形柱截面抗弯承载力及截面曲率延性比的影响。同时,本方法亦适用于其他钢筋混凝土异形截面柱在双向偏压作用下的非线性全过程分析,也可用于工程实际。

考虑二阶效应的火灾后等肢L形型钢混凝土异形柱偏心距增大系数的研究

为了研究考虑二阶效应的火灾后等肢L形型钢混凝土异形柱的偏心距增大系数,在8根受火1 h后的等肢L形型钢混凝土异形柱常温静力加载试验的基础上,测其侧向变形曲线,计算出偏心距增大系数η1,然后将L形截面按照等形心轴惯性矩的原则等效成矩形截面并与异形柱的η2进行比较。为火灾后异形柱偏心距增大系数的计算提供参考和依据。研究表明:通过比较,除DL5的偏心距增大系数相差较大以外,其余计算出的偏心距增大系数比较接近,相差均在10%以内;DL5—DL8异形截面柱的偏心距增大系数要小于矩形截面柱的偏心距增大系数,最大值为10.47%出现在DL5的Y肢方向,表明对于受火后的异形柱来说,双向偏心受压的加载方式更为不利。