环状脱空钢管混凝土柱抗震性能及承载力计算方法研究

为了获得环状脱空缺陷对钢管混凝土结构抗震性能的影响规律,对钢管混凝土柱进行了低周往复荷载试验以探究环状脱空缺陷、钢管壁厚、内置栓钉和截面类型对构件破坏模式、滞回性能、极限水平承载力、转角延性系数、刚度和强度退化、耗能能力的影响。并基于有限元分析,获得了栓钉布置方式、脱空率及轴压比对环状脱空缺陷钢管混凝土柱的作用机理和影响规律。结果表明,环状脱空缺陷显著降低了钢管对核心混凝土的约束效果,减弱了二者间协同工作能力,使核心混凝土出现集中损伤而过早破坏,试件的极限水平承载力最大下降了6.50%,转角延性系数降低了22.83%。而内置栓钉能够改善钢管的约束效应,显著提高了构件的延性性能,构件的转角延性系数最大提升了49.45%。较厚的钢管壁可以缓解脱空缺陷对构件抗震性能的不利影响,提高脱空缺陷构件的承载力和耗能能力。相较圆形截面构件,脱空缺陷会导致矩形截面构件较早破坏,降低其延性性能。最后,提出并验证了环状脱空缺陷钢管混凝土柱极限水平承载能力计算方法。研究结果可为钢管混凝土结构的安全评估提供参考。

栓钉加强带脱空缺陷的钢管混凝土柱抗震性能试验研究

为了研究环状脱空缺陷对钢管混凝土柱抗震性能的影响,设计制作3种不同内部构造的钢管混凝土柱,进行低周往复加载试验,研究环状脱空缺陷对钢管混凝土柱的破坏模式、滞回性能、水平承载力、转角延性系数、刚度和承载力退化以及耗能能力等的影响规律。结果表明:脱空缺陷显著降低了钢管对核心混凝土的约束效应,减弱了二者协同工作能力,致使柱的承载力和转角延性系数相较于无缺陷钢管混凝土柱分别降低了16.29%和33.03%;在钢管内布置栓钉能显著提高钢管对混凝土的约束效应,促进钢管与核心混凝土的协同工作,使具有脱空缺陷的钢管混凝土柱的承载力提高5.63%,而对转角延性系数的提高更为明显,达到了9.05%。同时,增设栓钉可以使环状脱空缺陷钢管混凝土柱的累积耗能提高15.19%。