不等端弯矩偏压钢管超高强混凝土柱力学性能研究

为了探究不等端弯矩偏压钢管超高强混凝土柱的力学性能,以端弯矩比和偏心率为研究变量,对14根圆形不等端弯矩偏压钢管超高强混凝土柱进行试验研究。结果表明:试件的端弯矩比和偏心率越大,其刚度和极限承载力越小;端弯矩比对试件的破坏形态有显著影响,且所有试件最终都发生了失稳破坏。

RC框架柱端弯矩增大系数的可靠度评估

由于弯矩增大系数选取不当,很多依据《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)(2015年版)设计的框架结构在地震作用下无法实现预期中的梁铰机制。对《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)(2015年版)中规定的柱端弯矩增大系数进行了基于可靠度方法的评估,评估方法包括三步:定义形成梁铰机制的极限状态,建立其地震易损性方程,计算出其形成梁铰机制的可靠度指标。初步建立了框架梁柱节点能否实现“强柱弱梁”机制的可靠度评价体系。采用弹塑性时程分析的方法计算了在不同梁端负弯矩调幅系数取值下的柱端弯矩增大系数所对应的可靠度指标,并将有限元分析结果与可靠度指标进行对比。研究结果表明,在不进行梁端负弯矩调幅和梁端负弯矩调幅系数取15%时,《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)(2015年版)中规定的柱端弯矩增大系数的取值没有达到现行规范规定可靠度的要求;对于四级和三级框架结构,建议将柱端弯矩增大系数分别增大到1.35和1.4,并应在结构设计中较准确的计入楼板和填充墙对框架梁的增强作用。

柱端弯矩增大系数取值对RC框架结构抗震性能影响的评估

增大柱端抗弯承载力是抗震“能力设计”的关键措施之一,它可以导致钢筋混凝土框架结构形成梁铰型有利的耗能机构。评估不同柱端弯矩增大系数(0.8￣2.4)下钢筋混凝土框架结构的抗震性能。首先采用可靠度理论分析框架结构单节点“强柱弱梁”设计的失效概率;然后,考虑主要影响梁柱强弱的设计参数和地震加速度峰值的随机性,以3层和6层框架结构为分析对象,采用蒙特卡罗模拟分析结构楼层和整体形成“柱铰机构”的抗震位移需求超越位移能力的概率,分析结果表明柱端弯矩增大系数大于2.0,框架结构才能达到可以接受的形成“柱铰机构”概率;最后,以6层确定性框架结构为例,通过增量动力分析建立能有效评估柱端弯矩增大系数的易损性曲线。

基于梁铰机制的柱端弯矩增强措施研究

汶川地震中钢筋混凝土框架结构塑性铰普遍出现在柱端,该震害现象促使我国抗震规范在2010版提高了"强柱弱梁"措施。新的柱端弯矩增大系数取值对一、二抗震等级而言与已有研究结果相近,但低烈度区、三级抗震的取值仍缺乏依据。该文按现行中国规范设计5个位于Ⅱ类场地的不同设防烈度分区、不同抗震等级的规则钢筋混凝土平面框架,讨论现浇板钢筋、梁下部纵筋等对"强柱弱梁"措施的影响规律。以强震下除底层柱下端外其他柱截面纵筋不屈服的梁铰机制为原则建立非线性计算模型,对每个框架分别输入30条符合要求的地震波,在OpenSees平台上对5个框架进行罕遇地震下的非线性反应分析,并对柱端弯矩增大系数需求进行统计分析。结果表明,对于7度区三级抗震框架的柱端弯矩增大系数,抗震规范取1.3明显不足,建议提高其取值,并同时附加将中间节点处绝对值较小的梁端负弯矩取为零的计算原则;8度区二级框架、9度区一级框架的柱端弯矩增大系数需求的统计结果较规范取值偏大得相对较少。基于梁端实际配筋和材料强度标准值的柱端弯矩增大系数需求的统计特征值离散性更小、沿楼层变化不大,同时其已包含板钢筋的贡献,是相对更好的"强柱弱梁"措施形式,此时抗震规范的一、二抗震等级的弯矩增大系数仍有待提高。

矩形钢管混凝土不等端弯矩偏压柱力学性能研究

通过改变端弯矩比、荷载偏心率等参数,对矩形钢管混凝土不等端弯矩偏压柱的力学性能进行了试验研究,并在此基础上对其受力全过程进行了有限元模拟计算。结果表明,由于构件细长比较小,其最终破坏形态为端部鼓曲破坏;刚度和极限荷载随构件荷载偏心率增大而减小,延展性增加;有限元计算结果与试验结果吻合。

钢筋混凝土框架柱端弯矩增大系数初探

四川汶川地震中,房屋典型的震害表现为,一些钢筋混凝土框架结构柱端出现了严重的塑性铰,而梁端震害反而较轻,"强柱弱梁"的抗震设计目标在混凝土框架中未能实现。本文首先总结了我国现行规范中关于"强柱弱梁"的相关规定及存在的问题,然后分析不同柱端弯矩增大系数对框架结构塑性铰分布的影响,结果表明,当柱端弯矩增大系数取为1.7时能有效地实现"强柱弱梁"。

传统框架及楼板局部设缝框架柱端弯矩增大系数分析

柱端弯矩增大系数是实现结构"强柱弱梁"的关键措施之一。分析了传统框架的柱端弯矩增大系数,表明现浇楼板对框架梁端抗弯承载力的贡献不可忽略,抗震规范给出的柱端弯矩增大系数难以实现梁铰屈服机制,柱端出现塑性铰难以避免,由此对框架梁侧楼板局部设缝,以消除楼板对框架梁端抗弯承载力的贡献,从而分析该楼板局部设缝框架的柱端弯矩增大系数,表明现行抗震规范给出的柱端弯矩增大系数对于楼板局部设缝的框架可以实现"强柱弱梁"屈服机制。

短肢墙预应力楼盖体系墙端弯矩增大系数的试验

通过对短肢剪力墙无粘结预应力楼盖结构体系2个顶层梁、墙肢、预应力现浇板组合体的试验研究,分析了结构体系中现浇板、受扭连梁等对短肢墙墙端弯矩增大系数的影响。利用电算分析对试验研究结果进行补充和完善,最后建议对该结构体系进行设计时,短肢墙墙端弯矩增大系数应比现行规范相应提高。

柱端弯矩增大系数对PC框架结构抗震性能影响的研究

根据我国现行《预应力混凝土结构抗震设计规程》(JGJ 140-2004),以设防烈度为8度(0.2g)地区的多跨多层预应力混凝土框架结构柱端弯矩增大系数为研究对象,对其合理取值问题进行了探讨.在SAP2000与PERFORM-3D软件中,采用局部纤维铰梁单元,对6个PC平面框架建立了弹塑性分析模型,并对其进行了静力弹塑性分析(Pushover分析)与动力弹塑性时程分析.计算结果表明:按照现行规范设计的PC框架,基本上可以满足8度区罕遇地震作用下的抗震要求,但是结构在大震作用下形成的是以底层柱端出铰为主的梁柱铰屈服机制,对结构抗震不利;随着柱端弯矩增大系数的增加,结构的局部构件抗震性能以及屈服机制均有很大程度的改善,当边柱和中柱的柱端弯矩增大系数分别增加到2.0,1.8时,预应力混凝土框架结构能够实现对结构抗震有利的以梁出铰为主的梁柱铰屈服机制,甚至是梁铰屈服机制.因此,建议在进行预应力抗震技术规程的修订时,适当提高框架结构柱端弯矩增大系数的取值.

圆钢管混凝土不等端弯矩偏压柱工作机理的研究

利用有限元软件ABAQUS建模,计算了圆钢管混凝土受不等端弯矩偏压时的荷载—变形全过程关系曲线,计算结果与试验结果符合良好。在验证了有限元软件对此类构件模拟的正确性基础上,对此类构件的工作机理进行了分析,并考察了端弯矩比、偏心距、长细比、名义含钢率、钢材和混凝土强度对圆钢管混凝土不等端弯矩偏压柱力学性能的影响规律。研究表明,端弯矩比对构件受力性能有显著影响;偏心距、长细比、名义含钢率、钢材和混凝土强度对构件的影响与其对等端弯矩偏压柱的影响类似。

不等端弯矩作用下等效弯矩系数的讨论

现行设计规范对梁柱在不等端弯矩作用下等效弯矩系数β的取值因采用了近似表达式的形式，故与实际情况有较大误差。同时，由于现行设计方法不能提供二阶最大弯矩的准确位置，也给设计带来了不便。本文运用弯矩分布函数，建议对β的取值可以采用图表的方法，使β值的求解更精确、更实用。同时，在此基础上，还提出了等效跨长的概念。

抗震框架柱端弯矩增大系数的构成因素识别及量化评价

钢筋混凝土柱端弯矩增大系数是减缓柱端在强地面运动下形成屈服区,改善结构性能的重要抗震措施。目前虽已见有对中国规范取值有效性的分析评价结果,但对影响其取值的主要因素与影响程度则未见有关文章发表。本文设计了不同抗震等级的3个典型空间框架结构,通过对其非弹性动力反应分析结果的逐时点量化识别以及梁端抗弯能力超强的考察,识别出"梁端抗弯能力超强"和"节点处柱端弯矩比例从多遇到罕遇地震作用的增长率"是决定ηc取值的两个主要因素,而柱轴力从多遇到罕遇地震作用的变化则对ηc取值无明显影响。在完成以上两个主要因素定量统计的基础上,对各抗震等级ηc的合理取值作了进一步评价。

基于支撑弹簧模型的拱桥吊杆杆端弯矩分析

拱桥吊杆的弯矩作用是导致其锚固端开裂的主要因素之一,为了准确模拟锚固端的杆端弯矩,将吊杆两端的减振器简化为支撑弹簧,建立支撑弹簧模型,推导吊杆杆端弯矩的解析解,给出支撑弹簧刚度和吊杆截面抗弯刚度的确定方法,并以138s5平行钢丝束吊杆为例,编制MATLAB程序分析支撑弹簧刚度、吊杆截面抗弯刚度和吊杆长度等参数对杆端弯矩的影响,并对吊杆支撑弹簧模型和铰接模型、固结模型进行对比。结果表明:吊杆杆端弯矩随支撑弹簧刚度的增大而逐渐增大并趋于平缓,杆端弯矩随吊杆抗弯刚度的增大而增大;伸入拱肋和桥面系横梁的吊杆长度对杆端弯矩有一定影响;当吊杆长度小于10m时,随着长度增加,杆端弯矩迅速减小;当吊杆长度大于10m时,吊杆长度对杆端弯矩值影响很小,可以忽略不计。

梁端弯矩对锈蚀钢筋混凝土梁协同工作系数影响研究

以锈蚀钢筋混凝土梁非线性微分方程为依据,通过求解微分方程,给出了梁端弯矩作用下锈蚀钢筋混凝土梁截面协同工作系数的理论表达式.通过该表达式,讨论了不同梁端弯矩比对截面协同工作系数的影响,给出了一些有益的结论.

柱端弯矩增大系数调整对建筑造价影响的研究

2010版建筑抗震设计规范对柱端弯矩增大系数做了重新调整,建筑结构的强柱弱梁可靠度得到了很大提高,相应的建筑结构造价也随之提高.本文结合工程设计实例,应用设计软件广厦CAD分析了现行规范中该系数调整对建筑结构造价的影响,结果表明造价提高很小.

端弯矩与纵向压力作用下简支板的解析解

基于侧力与纵力共同作用下小挠度平板的基本方程,导出了一对边承受弯矩和纵向压力共同作用的四边简支矩形板弯曲问题的解析解。通过Mathematica语言编程计算,结果与有限元计算吻合较好,可以在工程实际中加以利用。

平面曲梁的固端弯矩和推力

连续曲线形梁或曲线框架在平面分布荷载作用下,为了求得最终的节点弯矩和反力,必须知道固端弯矩和固端推力,本文首先介绍了等截面曲线构件固端弯矩和推力的计算公式,然后导出了圆曲线、悬链线、椭圆曲线和正弦曲线单元在平面均布荷载作用下的刚度系数表达式。此成果可方便地推广到在任意均布荷载作用下的曲梁分析。

边梁扭矩对柱端弯矩增大系数的影响

通过两榀带边梁的大跨度预应力平板-异形柱整体结构试件以及两榀大跨度预应力次梁整体结构试件在低周反复水平荷载作用下的试验,对有较大边梁扭矩情况下的柱端弯矩增大系数进行了研究,初步探明了边梁扭矩对柱端弯矩增大系数的影响。

基于固端弯矩相等原则的等效荷载法

为提高工程结构力学分析的效率,提出了一种基于固端弯矩相等原则的计算方法。首先,基于固端弯矩相等的原则,研究在对称集中荷载和三角形分布荷载作用下单跨超静定梁的等效荷载施加方法,并导出梁在非常规荷载作用下固端弯矩的实用计算公式。然后,将超静定单跨梁的荷载形式推广至更任意的集中荷载和分布荷载等情况,并探讨了任意多集中荷载作用下单跨超静定梁的等效荷载施加方法和通用计算公式。最后,通过多跨连续梁和框架结构算例验证了所提方法具有较好的计算效果。算例结果表明:基于提出的等效荷载法可快速得到单跨超静定梁的固端弯矩,从而可高效准确地确定结构的真实内力分布。研究成果表明:利用等效荷载实现高效求解的可行性,它为力矩分配法及其他力学分析问题提供了一条高效便捷的思路。

考虑现浇楼板的柱端弯矩增大系数可靠指标分析

本文分析了考虑梁侧楼板有效翼缘宽度范围内板配筋的框架柱端弯矩增大系数可靠指标关系,表明考虑梁侧现浇楼板配筋,抗震规范给出的柱端弯矩增大系数难以实现梁铰屈服机制,柱端出现塑性铰难以避免。分析表明,柱端弯矩增大系数取值达到2.0以上,才能满足建筑结构安全等级为二级时延性破坏的可靠指标β基准值。