某超高层项目钢管混凝土组合柱应用

某超高层项目荷载较大,导致框架柱截面较大,严重影响建筑空间使用。采用钢管混凝土组合柱,和型钢混凝土柱相比,标准层每根柱节约建筑有效使用面积1.5~1.8m^(2),结构主体成本节约近1000万元。提出了对钢管进行开孔的梁柱节点做法并分析五种不同节点方案,采用大型通用有限元软件ABAQUS进行仿真分析,充分考虑框架梁对节点的约束作用,得到五种节点方案的极限承载力及钢管的最大应力,结果表明采用钢管开孔的梁柱节点做法可行,并得到最合理的开孔形式;分别对7种不同箍筋形式进行受力性能分析,并考虑实际施工因素,得到最为合理的箍筋设置形式。

钢管高强混凝土组合柱的轴压性能有限元分析

为了研究钢管高强混凝土组合柱的轴压性能,利用几个已有组合柱的试验数据,对ABAQUS软件的参数进行标定,完成了数值模拟与参数分析。分析结果表明,所选参数能够较好地模拟钢管高强混凝土组合柱的轴向受力性能。文中给出了箍筋间距、钢管套箍指标、含钢率以及管内混凝土强度4个参数对组合柱轴压性能的影响,以供设计参考。

GFRP-再生混凝土-钢管组合柱轴压力学性能试验研究

FRP管-再生混凝土-钢管组合柱作为一种新型组合构件,由外FRP管、内钢管以及两管之间填充的再生骨料混凝土3部分组成,其中再生骨料混凝土的应用,有利于促进建筑结构的绿色化、节能化。通过对21根这种组合柱进行单调轴压试验,研究不同再生骨料替代率及不同FRP管厚度对这种组合结构的轴压力学性能的影响。试验结果表明,该新型组合柱相比于填充普通骨料的双管柱承载力有所下降,但延性却有明显提高,有利于抗震;再生骨料替代率为30%的双管组合构件力学性能较好;同时,相比于FRP约束实心组合柱,再生骨料的双管空心柱也表现出良好的约束效果。

劲性钢管混凝土组合柱轴压性能试验研究

采用 1 5MN大型长柱压力试验机对 1 0根劲性钢管混凝土组合柱试件进行轴心受压试验 ,在试验现象和数据分析的基础上 ,研究劲性钢管混凝土组合柱的轴压力学性能 ,分析柱的钢管(骨 )含钢率、纵筋配筋率、配箍率及截面形式等因素对组合柱轴压性能的影响 .研究结果表明外包钢筋混凝土能够与核心钢管混凝土共同工作 ,柱的钢管 (骨 )含钢率、纵筋配筋率。

异形钢管混凝土组合柱-钢梁顶底角钢连接节点抗震性能研究

为研究异形钢管混凝土组合柱-钢梁顶底角钢连接节点的抗震性能,对节点试件进行低周往复荷载试验及ANSYS非线性有限元分析。结果表明:破坏源于节点区钢梁翼缘屈曲,顶底角钢屈服形成塑性铰,节点产生大转动变形;各试件滞回曲线较为饱满,呈倒"S"形,延性系数均大于2.55,节点具有较好的耗能能力;角钢厚度、高强螺栓直径对节点承载力和变形能力影响显著,增大角钢厚度及高强螺栓直径,节点延性系数略有降低,但极限承载力明显提高;有限元节点应力分布及破坏特征与试验现象基本一致,屈服承载力、极限承载力有限元计算值与试验值吻合较好;轴压比对节点抗震性能影响较小,相较于螺栓性能等级,钢材强度等级对节点刚度及承载力影响更为显著。

钢骨-钢管混凝土组合柱延性的试验研究

本文通过14根钢骨-钢管混凝土组合柱在较高轴压比和低周反复水平荷载作用下的试验,研究了这种新型组合柱的破坏形态,分析了轴压比(n)、钢骨(As)和套箍指标(Φ)等因素对构件滞回特性、承载力和延性的影响。试验结果表明,钢骨-钢管混凝土组合柱具有很好的延性和很高的承载力。

轴心受压钢骨-钢管高强混凝土组合柱力学性能的研究

提出了一种重载柱设计的新模式 ,即钢骨钢管混凝土组合柱 .该组合柱是将钢骨插入钢管中 ,然后内填混凝土形成 .通过 1 3根组合柱的轴心受压试验 ,研究了钢骨钢管高强混凝土组合柱的工作机理、延性和极限承载力 ,讨论了影响这种组合柱性能的主要因素 ,包括套箍指标、配骨指标和长细比等 .研究结果表明 ,这种新型组合柱具有较高的承载力和良好的延性 ,可减小柱截面尺寸 ,增大建筑物使用空间 .根据试验结果 。

T形钢管混凝土组合柱-钢筋混凝土梁外伸端板连接节点抗震性能试验研究

为研究T形钢管混凝土组合柱-钢筋混凝土梁外伸端板连接节点的抗震性能,按1∶2的比例设计并制作9个试件进行低周往复荷载试验,观察试件受力过程和破坏形态,得到试件的滞回曲线和骨架曲线,分析节点的荷载特征值、延性、耗能性能和刚度退化。结果表明:此类节点滞回曲线饱满,延性系数均大于3.48,黏滞阻尼系数均大于1.5,具有良好的抗震性能;增加牛腿长度能提高节点的初始刚度和极限荷载;增加端板厚度和设置加劲肋,节点的极限荷载和耗能性能提高,且加劲肋对薄端板的影响比厚端板显著;增大螺栓直径能提高初始刚度,但对节点承载力影响有限。

钢骨-圆钢管高强混凝土组合柱偏心受压有限元分析

目的研究钢骨-圆钢管高强混凝土组合柱的偏压力学性能,为工程设计提供相关的参考和建议.方法采用大型通用有限元软件ABAQUS对12根钢骨-圆钢管高强混凝土组合柱偏心受压进行了有限元分析,研究了荷载-变形关系曲线、破坏形态,同时分析了偏心距、配骨指标、长细比和加载方向对于偏心受压组合柱力学性能的影响.结果在整个加载过程中,侧向挠度沿着柱体高度方向的侧向挠曲线基本符合正弦半波曲线;组合柱的偏心受压承载力随偏心率和长细比的增大而急剧下降,随着配骨指标的增大而不断提高,不同加载方向对于组合柱承载力和延性的影响相对较小.结论钢骨-钢管高强混凝土组合柱具有良好的偏心受压力学性能.

钢管混凝土组合柱变形能力计算方法

为研究钢管混凝土组合柱的变形能力,建立了屈服曲率和极限曲率的计算式。屈服曲率与受拉纵筋的屈服应变、柱截面高度、轴压比、配箍特征值和钢管含管特征值有关,极限曲率与柱截面高度、轴压比、配箍特征值和含管特征值有关。通过对58个组合柱试件试验数据分析,得到了计算式的相关参数,由此可计算组合柱的屈服位移角和极限位移角,计算结果与试验结果符合良好。

钢管-钢骨混凝土组合柱轴压比限值的研究

目的研究使钢管-钢骨混凝土组合柱发生延性破坏时所需要确定的轴压比限值.方法通过对钢管、钢骨的简化处理,从界限破坏出发,分析了钢管-钢骨混凝土组合柱轴压比限值的组成,建立了界限破坏时的计算简图,进而推导出轴压比限值的理论计算公式.结果在确定了轴压比限值的计算公式基础上,对其进行了简化计算,根据不同的抗震等级确定了试验中3个试件的轴压比限值.结论钢管-钢骨混凝土框架柱比钢管混凝土核心柱的轴压比限制提高10%左右,其值随着钢骨含率的增加而提高.因此相比钢管混凝土核心柱,钢管-钢骨混凝土组合柱具有更好的延性.

钢骨—钢管混凝土组合柱压弯性能试验研究

通过钢骨—钢管混凝土组合柱单调压弯试验,分析了轴压比一定时,配骨指标不同的组合柱在水平荷载作用下的受力性能,讨论了这种新型组合柱的破坏形态、截面应变分布、荷载—位移关系曲线、承载能力和延性。试验结果表明,钢骨—钢管混凝土压弯组合柱具有很好的承载力和延性。

钢骨-方钢管高强混凝土组合柱小偏心受压力学性能

为研究钢骨-方钢管高强混凝土组合柱小偏心受压力学性能,采用有限元软件ABAQUS对钢骨-方钢管高强混凝土组合柱小偏心受压试件进行非线性有限元分析,研究了长细比、偏心率、配骨指标和加载方向这些参数对组合柱小偏心受压力学性能的影响。通过回归分析提出小偏心受压承载力简化计算公式,并将简化公式计算结果与试验结果及有限元(FEM)计算结果进行对比。结果表明:长细比、偏心率对组合柱小偏心受压承载力影响较显著;配骨指标的增大能提高组合柱的延性;加载方向对承载力影响很小;简化公式计算结果与试验结果及有限元计算结果吻合良好。

钢骨-钢管混凝土受弯组合柱受力性能的试验研究

本文通过钢骨-钢管混凝土组合柱受弯试验,分析了这种组合柱受弯的破坏形态、荷载-位移滞回曲线、承载力和延性等受力性能,并讨论了组合柱的弯矩-曲率曲线特性。

钢管高强混凝土组合柱轴心抗压数值分析

为研究钢管高强混凝土组合柱的轴心抗压性能,利用高强混凝土和钢管混凝土本构关系,对组合柱轴心抗压受力全过程进行了数值计算,计算轴力-纵向应变曲线与试验结果吻合良好;并与钢筋混凝土柱进行了对比,定量分析了套箍指标、混凝土强度和配箍特征值对轴压承载力和纵向应变延性的影响。

轴压下GFRP管-混凝土-钢管组合柱的尺寸效应

为了研究尺寸效应对GFRP管-混凝土-钢管组合柱力学性能的影响,在满足几何相似性的条件下,利用静力加载的方法对具有不同试件尺寸、不同混凝土强度等级的8根试件的轴压力学性能进行了试验研究.对8根组合柱试件的试验破坏现象、荷载-应变曲线、极限承载力以及应力值变化进行相应的分析比较,结果表明,随着试件尺寸的增大,试件抵抗变形能力减弱且尺寸效应明显,而增加GFRP管壁厚可以提高试件承载力、增强试件力学性能、减少尺寸效应的影响.

方钢管混凝土组合L形柱轴压性能研究

为研究新型方钢管混凝土组合L形柱的轴压性能,以钢管厚度、钢材强度和长细比为参数,对5个方钢管混凝土组合L形柱进行轴压试验,分析各试件的破坏模式、极限承载力和荷载-位移曲线;基于Mander约束混凝土本构关系,考虑不同位置钢管对混凝土约束水平的强弱,建立有限元分析模型,并将有限元分析结果与试验结果进行对比,验证了数值模型的准确性,在此基础上提出了方钢管混凝土组合L形柱的轴压强度和稳定承载力计算公式。结果表明:方钢管混凝土组合L形柱具有良好的轴压力学性能,各钢管之间能够协同变形、共同工作,短柱试件的破坏模式以钢管局部鼓曲破坏为主,中长柱试件的破坏模式以整体弯曲破坏为主,数值模拟结果与试验结果吻合较好,提出的轴压强度和稳定承载力公式的计算结果与试验值吻合较好。

CFRP-UHPC-钢管组合短柱轴压性能研究

CFRP-UHPC-钢管组合短柱是一种具有广阔应用前景的组合柱,用超高性能混凝土(UHPC)取代组合短柱中的传统混凝土可提高其力学性能和耐久性.为研究CFRP-UHPC-钢管组合短柱的轴压性能,对18个CFRPUHPC-钢管组合短柱进行了轴心受压试验,分析了其破坏过程、破坏形态及轴压承载力,研究了碳纤维增强复合材料(CFRP)厚度、空心率以及钢管厚度对约束UHPC轴压性能的影响,并基于双剪统一强度理论建立了CFRPUHPC-钢管组合短柱轴压承载力计算公式.结果表明:CFRP-UHPC-钢管组合短柱的组合形式充分发挥了UHPC的抗压性能、CFRP的抗拉性能以及钢管的抗压性能,在三者协同工作下,组合短柱的轴压承载力明显高于各个材料轴压承载力的简单叠加,最大提高幅度可达81%;随着CFRP厚度的增加,约束UHPC的抗压强度和极限应变均有不同程度提高,组合短柱的轴压承载力提高明显;空心率较小(φ=0.28和φ=0.50)时,空心率对约束UHPC的抗压强度和极限应变影响不显著,空心率较大(φ=0.76)时,约束UHPC的极限应变明显提高;钢管厚度对约束UHPC轴向应力-应变曲线、抗压强度和极限应变影响很小;各个影响因素对约束UHPC轴压性能影响程度排序为:CFRP厚度>空心率>钢管厚度;所建立的CFRP-UHPC-钢管组合短柱轴压承载力计算公式计算简便,且计算值与试验值吻合良好,可供工程应用参考.

方钢管混凝土组合T形柱轴压力学性能研究

方钢管混凝土组合T形柱是一种适用于装配式钢结构住宅建筑的新型结构形式,研究其轴压力学性能可为工程设计提供参考依据。文章以钢管厚度、钢材强度和试件长细比为变化参数,对5个方钢管混凝土组合T形柱进行轴心受压试验,分析了各试件的破坏模式、极限承载力、荷载—位移曲线,建立了与试验相符的有限元分析模型,并对模型的准确性进行了验证;通过变参分析,研究了截面尺寸、钢管厚度、钢材强度、混凝土强度对方钢管混凝土组合T形柱轴压承载力的影响规律,提出了方钢管混凝土组合T形柱的轴压强度承载力和稳定承载力计算公式。结果表明:短柱试件的破坏模式为核心混凝土压碎后由钢管屈服引起的局部鼓曲破坏,中长柱试件的破坏模式为钢管整体弯曲后试件发生的失稳破坏;所提出的方钢管混凝土组合T形柱的轴压强度和稳定承载力公式的计算结果与试验值较接近。

尺寸效应对GFRP管-混凝土-钢管组合柱轴压下力学性能影响的研究

FRP管-混凝土-钢管组合柱(简称DSTC),是一种新型组合结构形式,它由FRP外管、钢材内管以及两者之间填充的混凝土三部分组成,具有轻质高强耐腐蚀等特点.为了更深入研究DSTC的轴压力学性能,通过2组不同工况下的DSTC短柱轴压力学性能实验,对不同尺寸等工况下的DSTC进行了深入研究.根据实验结果可知,随着试件尺寸的增大,试件抵抗变形能力在减弱,尺寸效应对不同混凝土强度等级的DSTC力学性能的影响程度不同,具体表现为尺寸效应对高等级混凝土的影响要小于较低等级混凝土.