铝合金-木组合柱轴心受压试验研究

为了研究矩形铝合金-木组合柱(ATC柱)的轴心受压性能,设计了9根ATC柱及9根矩形空心铝合金柱(RHA柱)进行对比试验研究,探究了不同长细比及不同铝管厚度下柱子的荷载-应变关系、荷载-位移关系,并分析其破坏机理、破坏形态,初步推导了ATC柱的极限承载力。试验结果表明:当RHA柱及ATC柱高度相同时,随着铝管厚度的增加,承载能力有不同程度的提升,并且柱子的刚度及整体稳定性也得以提升;而当RHA柱及ATC柱铝管的厚度相同时,柱子长细比越大,稳定性越弱;RHA柱在截面长边方向的抗弯刚度比在截面短边方向的抗弯刚度小;由于铝管的约束使木材处于三向受压状态,使得ATC柱的初始刚度增加,其极限承载力相对于RHA柱提高了58.4%~838.3%。基于叠加理论的计算方法得出的ATC柱极限承载力与试验结果吻合度较好。

铝合金-木组合短柱轴压性能试验研究

文中提出了一种铝合金管-木组合柱结构,该新型组合柱由外部铝合金管、内部木柱及铝合金管和木柱之间的水泥净浆组成。进行了该新型组合短柱的轴压性能试验,试验设计参数为铝合金管壁厚、木柱直径、水泥净浆水灰比及CFRP粘贴层数等。分析了各试件的破坏形态、荷载-位移曲线、承载力、刚度、延性及应变特征等。结果表明:铝合金-木组合短柱最终破坏形态为柱中屈曲破坏和柱端屈曲破坏。荷载-位移曲线可分为弹性阶段、弹塑性阶段、屈曲阶段、破化阶段和二次上升阶段;不同设计参数对短柱试件轴压性能均会产生一定影响,其中木柱直径对承载力、刚度及延性的影响最大。最后,提出了该组合短柱承载能力计算方法,所得理论计算值与试验值符合较好。

钢-木组合柱轴心受压性能试验研究

提出了一种钢木组合柱形式,该组合柱是将木方外包在十字钢骨周围,钢、木之间通过螺栓连接或焊接翼缘结合;进行了12个组合柱轴心受压试验,研究了钢木组合柱的工作机理与破坏模式,讨论了钢材厚度、长细比、螺栓间距等对轴压承载力的影响。试验结果表明:组合柱中钢骨为主要承受轴向压力,外围木方能够对钢材提供一定的屈曲约束;钢材厚度影响承载力主要因素;构件长细比大于5.5,外围木约束效果明显;螺栓间距对承载力的影响较小。通过有限元模拟与试验数据对比分析,吻合良好,该研究可为后续钢木组合结构研究提供参考。

钢-木组合柱抗侧力性能试验研究及有限元分析

提出一种抗侧力钢-木组合柱结构形式,以弯折钢筋结合木肢柱及横梁抵抗水平侧向力。通过变换钢筋的弯折形式,对三组钢-木组合柱足尺试件进行拟静力试验,观察其试验现象和破坏形态,研究荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、延性系数、刚度退化及耗能能力等抗震指标。结果表明:三组试件的滞回曲线均呈较为饱满的弓形。钢-木组合柱破坏时的等效黏滞阻尼系数为0.152~0.175,说明钢-木组合柱具有良好的耗能能力,满足一般建筑结构的抗震需求,其中ZHZA组的耗能能力最好。采用ABAQUS软件对三组模型进行水平低周反复荷载作用下的有限元分析,其结果与试验结果吻合良好。

薄壁型钢-木组合柱承载力研究综述

薄壁型钢-木组合柱作为一种新型的组合构件,充分发挥了钢材和木材的性能优势,规避了各自受力弱项,在绿色装配式建筑领域有较好的发展前景。文章分析了钢木组合结构的特点及应用,综述了已有的薄壁型钢柱、木柱以及组合柱的研究现状,展望了钢木组合结构的发展前景,并提出了亟待解决的问题,为钢木组合结构在工程实践中提供了理论依据。

不同木板厚度T形钢-木组合柱轴压试验研究

提出一种螺栓连接的T形钢-木组合柱。以组合柱木板厚度为参数,对1根纯钢柱和3根钢-木组合柱进行轴压试验,观察了试件在试验中的变形特征和其破坏形态,采用ABAQUS对组合柱建模,对其进行数值分析,并通过叠加法提出了极限承载力的计算公式。结果表明:钢柱和木板在达到屈服前,变形较为一致,整体性较为良好;试件的主要破坏形态为木板中部纤维受剪折断以及木板产生较多纵向裂缝,钢柱发生弯扭破坏;钢柱的极限承载力随着木板厚度的增加而增加,木板的损伤程度对组合柱的承载力有一定的影响;有限元分析与试验结果较为吻合;试验值与计算值相较,其误差范围在10%以内,适合预测T形钢-木组合柱的承载力。

矩形薄壁钢管混凝土短柱轴心受压性能试验研究

以截面长宽比、混凝土强度、钢管壁厚为参数,对32个矩形薄壁钢管混凝土短柱进行了轴压试验研究,分析了其破坏过程、破坏形态、承载能力、变形性能,探讨了钢管与核心混凝土协同工作机理及其影响因素.试验研究表明:受力过程中,薄壁钢管长边首先发生屈曲,试件最终破坏形态及破坏承载力与钢管长边的屈曲有关;矩形截面与方形截面和圆形截面相比,长边更容易屈曲,钢管对核心混凝土的约束作用相对较小,壁厚及截面的长宽比对约束作用影响显著;矩形截面薄壁钢管混凝土受压短柱的承载能力与变形性能除与截面长宽比、钢管壁厚有关外,还与钢管与核心混凝土的抗压强度比有关.在试验研究的基础上,建立了核心混凝土的约束分区模型,推导出了矩形薄壁钢管混凝土轴压构件承载力计算公式.

矩形纤维增强复材-混凝土-钢组合空心柱的轴压试验研究

纤维增强复材-混凝土-钢组合空心柱是一种由纤维增强复材(FRP)外管,钢内管以及两者之间填充的混凝土组成的新型空心构件。现有研究表明:该组合空心柱具有优越的延性和抗震性能,特别适用于恶劣腐蚀环境下的受压构件,如空心桥墩等。鉴于目前关于矩形FRP-混凝土-钢组合空心柱的研究极少,通过对8个大尺寸矩形FRP-混凝土-钢组合空心柱的轴压试验,研究矩形截面长、短边比,矩形空心柱的空心面积率和FRP管厚度的影响。作为对比,同时进行了4个大尺寸矩形FRP约束混凝土柱的轴压试验。结果表明:对于矩形组合空心柱,较大的截面长、短边比并不会降低对混凝土的约束作用;恰恰相反,较大的截面长、短边比提高了约束混凝土的极限应力和延性;矩形组合空心柱的混凝土受到钢管和FRP管的共同约束,表现出了很好的延性;相比矩形FRP约束实心混凝土柱,内部空心的存在并没有降低约束混凝土的极限应力和极限应变。

钢筋混凝土框架结构抽柱改造关键问题及其解决方法

针对钢筋混凝土框架结构抽柱改造实践,归纳了结构整体性能、加固框架梁与拆除框架柱的顺序、支撑系统设计与楼、屋盖结构加固设计等关键问题。对拆除框架柱后结构整体性能提出了验算要求;对加固框架梁与拆除框架柱的顺序及其影响进行了分析;对支撑系统进行了分类,并提出了设计建议和验算方法;对楼、屋盖结构提出了控制加固范围、集中加固目标柱上框架梁的设计理念。基于抗弯刚度考虑,提出采用矩形钢管-混凝土组合梁加固目标柱上框架梁,并在实际工程中应用,取得了良好效果。

预应力钢-木组合圆形柱轴心受压力学性能研究

为改善纯木柱承载力较低、易发生脆性破坏和延性较差等缺点,提出一种预应力钢-木组合圆形柱,并对这种构件进行了轴心受压试验,获得了各个试件的破坏形态、破坏模式、延性指标、荷载-位移曲线和荷载-应变曲线。结果表明,相较于薄壁钢筒和纯木柱极限荷载(P_(max))的总和,预应力钢-木组合圆形柱和CFRP布包裹预应力钢-木组合圆形柱分别提高了16.12%和24.49%;与纯木柱相比,延性指标(DI)分别提高了268.73%和340%。采用ABAQUS有限元分析软件建立了预应力钢-木组合圆形柱模型,并通过位移加载的方式得到了试件的荷载-位移曲线,与试验结果吻合良好。有限元分析结果表明,当环向预应力与钢材屈服强度的比值为0.1,0.2和0.3时,试件的P_(max)提升明显;当环向预应力达到钢材屈服强度的40%时,试件的P_(max)减小,但仍然大于未施加预应力的试件。约束效应系数λ随CFRP布的使用和预应力的增加而增加。

外包内翻U形钢-混凝土组合梁与矩形钢管混凝土柱连接节点抗震性能试验研究

为研究外包内翻U形钢-混凝土组合梁与矩形钢管混凝土柱连接节点的抗震性能,进行了内隔板式、贯通隔板式、穿心式共3个节点试件的拟静力试验,考察了不同形式节点试件的破坏形态、承载力、变形能力、耗能能力、刚度退化等。试验结果表明:正弯矩作用下由于U形钢冷弯区发生撕裂破坏,导致各试件的正向承载力为全塑性理论计算值的60%~84%;短梁与贯通隔板或U形钢梁采用对接焊缝对U形钢冷弯区的不利影响更小;负筋连接可靠的情况下组合梁的负向全塑性承载力可得到充分发挥;各试件平均位移延性系数为2.05~2.35,试件总体延性良好;各试件等效极限层间位移角为1/48~1/34,满足结构抗震变形能力的要求;试件耗能能力介于钢筋混凝土梁柱节点与型钢混凝土梁柱节点之间;试件破坏前,节点域基本保持弹性,未发生剪切破坏;穿心式节点试件的柱壁开洞会显著削弱节点域抗剪刚度。建议组合梁负筋采用贯穿柱形式,对组合梁根部U形钢冷弯区进行适当补强处理,以减小冷弯区焊接的不利影响。

莺脰湖内湖小茶室钢-木组合结构设计

莺腽湖内湖小茶室主体为单层建筑,屋脊高度6.6m,檐口高度5.05m,采用钢-木组合结构体系,内围由10根悬臂钢柱构成结构抗侧力系统,外围40根胶合木柱为重力柱,屋面水平构件均采用胶合木梁。钢-木组合结构设计不同于钢结构或木结构,参考欧洲标准BS EN 1998—1:2004的结构性能系数确定了本结构的地震作用计算参数,同时对钢构件与木构件的连接节点转动刚度进行了计算分析,采用MIDAS Gen软件对结构的整体指标进行了计算,结合《胶合木结构技术规范》(GB/T 50708-2012)和《钢结构设计标准》(GB 50017-2017),对胶合木构件按非火灾与火灾两种承载力极限状态及对抗侧力钢柱按非火灾承载力极限状态分别进行了设计,分析结果表明结构安全可靠。本文的计算设计方法可供类似钢-木组合结构参考。

钢结构设计与计算（第2版）

由包头钢铁设计研究总院与中国钢结构协会房屋建筑钢结构分会共同组织编写，主编柴昶、宋曼华，主审武人岱。本书依据最新的设计规范进行修讯以实例形式介绍钢结构各种基本构件、构件连接，以及框排架、变截面门式刚架、多层框架、屋盖、吊车梁、柱及支撑体系的设计计算方法。此外还列入压型钢板、蜂窝梁、圆管与方管薄壁屋架、钢-混凝土组合楼盖、圆形与矩形钢管混凝土柱等结构，以及矮肩粱、插入式柱脚、托板与法兰连接、突变截面梁的主拉应力疲劳等项计算，并增加了钢结构设计的基本要求、用钢量参考指标以及新的钢材规格与相关技术标准索引等内容。

八柱巨型结构在广州东塔超限设计中的工程应用

广州东塔采用了带伸臂桁架的巨型框架-核心筒体系,其中巨型框架由8根巨柱和6道环桁架组成。从项目背景、结构体系及关键构件设计等方面介绍了基于性能化抗震(风)设计的原则;从结构概念出发,深入研究结构在地震(风)作用下的响应,并针对巨型柱、C80高强混凝土和内嵌双层钢板混凝土组合剪力墙等关键设计提出建议。