方钢管混凝土约束端柱组合剪力墙性能研究

采用通用有限元软件ANSYS对一种新的组合结构形式"方钢管混凝土约束端柱组合剪力墙"进行了单调加载下的受力性能分析.结果显示,轴压比是影响结构受力性能的一个主要因素.

方钢管混凝土约束端柱组合剪力墙非线性有限元分析

在考虑材料和几何非线性的基础上,通过有限元分析软件ABAQUS对方钢管混凝土约束端柱组合剪力墙进行力学分析,对计算结果和试验结果进行比较,基本吻合。在此基础上进行参数分析,重点分析了混凝土强度等级,分布配筋率,钢管的强度及轴压比对组合剪力墙力学性能的影响。

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。

钢框架柱抗爆简化分析模型研究

钢框架中其他构件对柱端的约束是影响柱子抗爆响应特征的重要参数.为得到钢框架中受爆柱的合理抗爆分析模型,简化抗爆分析过程,以数值计算为基础,分析钢框架其他构件和楼层分布质量对受爆柱端约束的影响规律,并在此基础上推导得到受爆柱端约束的理论计算方法.结果表明:在爆炸荷载作用下,求解柱端约束时,可仅考虑与柱端直接相连的梁柱构件的约束作用,而这些构件的远端可简化为固定端;楼层分布质量的存在可减小柱端的位移响应,柱端所处楼层的分布质量对柱子响应影响显著;通过将与受爆柱端直接相连的梁柱构件等效为柱端的横向、竖向和转动约束弹簧及集中质量,可得到柱端约束模型及其计算方法.最后,通过与实际钢框架抗爆的整体分析模型对比,验证了钢框架柱简化分析模型的正确性.

考虑层相互作用的框架柱计算长度

在放弃了传统计算长度系数法的三个理想化假定后 ,提出了有侧移框架失稳时考虑层间支援的框架柱计算长度的计算方法。对于两层框架 ,求解一个一元二次方程得到各柱柱端的转动约束 ;对于三层框架 ,求解一个一元三次代数方程 ,得到各柱柱端的转动约束。进而由传统公式或规范附表可得到计算长度系数值。对于更多层的情况 ,先确定薄弱层 ,并假设薄弱层的上下层柱远端的梁端约束全部提供给与薄弱层相邻层的柱 。

“洞桩法”暗挖车站施工阶段钢管混凝土柱承载力计算

北京地铁16号线部分车站为“洞桩法”暗挖车站,钢管混凝土中立柱底端嵌入桩基内。在当前设计规范及相关研究中,均未明确“洞桩法”暗挖车站施工阶段钢管混凝土柱承载力计算的柱底端约束条件。借鉴铁路桥梁、建筑桩基等高承台桩基竖向承载力计算方法,建立“洞桩法”暗挖车站施工阶段钢管混凝土柱承载力数值计算模型,对钢管混凝土柱初始偏心距对柱承载力的影响以及柱底端桩基对柱的约束作用进行分析。分析结果表明,在通常工程设计中,柱嵌入桩基长度满足规范要求及桩周为粉质黏土、卵石地层的约束条件下,可将“洞桩法”暗挖车站柱下桩基对柱底端约束条件简化为嵌固约束。

端柱配置HRB600箍筋剪力墙的抗震性能试验研究

为了研究HRB600高强箍筋用于剪力墙边缘约束构件(端柱)对剪力墙抗震性能的影响,对4片端柱配有HRB600高强箍筋的混凝土剪力墙进行拟静力试验,研究了各试件的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、承载能力、延性、变形能力、刚度退化、耗能能力及顶点位移角等。结果表明,随着剪跨比的降低,剪力墙由弯曲破坏向弯剪破坏转变,承载力和早期刚度有所提高,但变形能力和耗能能力降低;对于高剪跨比的试件,端柱配置HRB600箍筋对剪力墙的承载力、延性和耗能能力有一定提高。对于低剪跨比的试件,端柱配置HRB600箍筋不能提高其抗震性能;用顶点位移角限值作为端柱配有HRB600高强箍筋的剪力墙的性能指标,可以较好地反映其性能水平与损伤程度之间的关系。

施工期钢筋混凝土构件端部约束简化分析

为研究施工期钢筋混凝土构件的端部约束情况,考虑施工期混凝土的力学性能、混凝土与钢筋间的黏结性能随龄期的时变规律,通过悬臂梁、柱有限元模型,分析梁端约束性能、柱端约束性能随龄期的变化规律,建立了混凝土构件端部约束的简化计算模型。研究结果表明:随龄期的增长,悬臂梁、框架柱固定端截面最大弯矩、最大转角及初始转动刚度均近似呈指数形式增长;在弹性阶段内,各龄期悬臂梁、柱固定端弯矩与转角均近似呈线性关系。在不同程度的轴压力作用下,各龄期框架柱固定端最大弯矩与28 d龄期柱固定端最大弯矩的比值基本相同;对龄期相同的框架柱,其固定端最大转角随轴压力的增大逐渐增大。随轴压力的增大,龄期1 d柱的固定端初始转动刚度线性增大,而龄期大于1 d柱的固定端初始转动刚度基本不变。

配置600 MPa级高强钢筋混凝土剪力墙的抗震性能研究

通过对4片配置600 MPa级高强钢筋的混凝土剪力墙进行拟静力试验,分析各试件的破坏特征、滞回曲线、承载力及变形能力、刚度退化、耗能能力等抗震性能指标,研究600 MPa级高强钢筋用于剪力墙边缘约束端柱及墙板时对其抗震性能的影响。研究表明:试件的破坏形态为弯曲破坏;与普通钢筋混凝土剪力墙相比,端柱采用等强度代换配置高强纵筋的混凝土剪力墙的屈服荷载、位移和变形能力均有所提高,墙板配置高强分布筋的混凝土剪力墙的抗弯承载力、各项抗震性能指标也均有提升。在试验基础上提出了考虑高强钢筋的带端柱混凝土剪力墙水平承载力计算式,计算值与试验值吻合较好。