型钢混凝土梁-角钢混凝土柱框架恢复力模型特性研究

采用梁柱纤维模型对型钢混凝土梁-角钢混凝土柱组合框架滞回全过程开展数值仿真研究,并与试验结果对比.在大量参数分析的基础上,探讨了此类组合框架滞回曲线特点,建立了单层单跨组合框架的荷载-位移恢复力模型,该模型可综合考虑轴压比和预应力度等的影响,能对此类组合框架在水平荷载作用下的滞回性能进行预测,其结果与试验及数值仿真结果一致.相关研究可为简化结构弹塑性动力分析提供参考.

型钢混凝土梁-角钢混凝土柱框架抗震性能试验研究

完成两榀型钢混凝土梁-角钢混凝土柱框架水平低周反复荷载试验,考察这类框架的滞回特性、骨架曲线、刚度退化、耗能能力、残余变形、破坏形态等抗震性能,并采用OpenSees软件对两榀框架进行滞回模拟分析。考察柱长细比、轴压比、柱含钢率、梁内型钢截面抵抗矩、梁配筋率及预应力度等参数对框架骨架曲线的影响。研究结果表明,此类框架具有优良的抗震性能,为其在抗震区的推广使用提供了参考依据。

角钢混凝土柱正截面受力性能试验研究

通过对9根不同轴压比（n0=0．33～0．42）和钢板箍配箍率（ρsv=1．18％-2．09％）的角钢混凝土柱在低周往复荷载作用下的试验，发现试件均发生大偏心受压破坏。通过试验柱滞回曲线提取了相应的骨架曲线。在试验研究的基础上，对角钢混凝土柱正截面受力性能进行探讨，论述角钢混凝土柱基于平截面假定的正截面承载力计算公式，采用公式计算的试验柱正截面承载力与试验结果吻合较好。

钢梁-角钢混凝土柱组合框架地震反应分析

基于 S-SC组合框架的试验研究建立了结构模型和恢复力模型 ,采用分段变刚度单元模型编制弹塑性动力分析程序 ,进行该类组合框架的整体地震反应分析 ,研究了不同地震波的加速度及频谱特征对结构反应的影响 .

水平荷载作用下型钢混凝土梁-角钢混凝土柱框架非线性有限元模拟

采用有限元软件ABAQUS,对一榀单层单跨型钢混凝土组合梁-角钢混凝土柱框架进行水平方向的P-Δ非线性模拟,并与试验结果进行对比。模拟中采用三维实体建模,并从单元的选取、模型的划分、材料本构的定义、荷载的施加及求解技术等方面,对框架的有限元模拟进行了较为系统的阐述。通过模拟计算,得到了框架的荷载-位移曲线及破坏模式,其计算结果与试验结果吻合良好。结果表明,在合理选取参数的基础上,ABAQUS软件能够较为真实地模拟框架的受力过程。

预应力型钢混凝土梁-角钢混凝土柱框架节点核心区受剪承载力研究

目的提出预应力型钢混凝土梁-角钢混凝土柱框架节点核心区受剪承载力计算公式,实现此类节点的工程应用。方法建立预应力及非预应力型钢混凝土梁-角钢混凝土柱框架中节点试件的数值模型,并与试验结果对比,研究预应力度、轴压比、型钢腹板厚度、钢板配箍率及角钢配钢率对试件柱顶水平荷载-曲线和节点核心区剪力-剪切变形的影响。结果提高预应力度、角钢配钢率和型钢腹板厚度以及配箍率均可一定程度提高节点核心区的受剪承载力,其中腹板的厚度对抗剪承载力影响最明显;随着轴压比的增加,节点的抗剪承载力增加并不显著,但水平峰值荷载对应的位移在减小,下降段延性在降低。结论建立了预应力型钢混凝土梁-角钢混凝土柱框架节点核心区的抗剪承载力计算公式,公式计算结果与试验结果吻合较好,可应用于工程设计。

角钢混凝土柱延性与抗震措施

针对目前的规范或规程均尚未明确给出角钢混凝土柱的抗震构造措施这一问题,基于9根剪跨比为3、采用钢板箍的角钢混凝土柱拟静力试验获得的骨架曲线,采用能量等效法计算了试验柱的位移延性系数。结果表明,轴压比不变的试件,随钢板箍配箍率的增加,位移延性系数增大;钢板箍配箍率不变的试件,随轴压比的增加,位移延性系数减小;最后给出角钢混凝土柱抗震构造措施,为采用该类柱的结构设计提供依据。

型钢混凝土梁-角钢混凝土柱节点抗剪力学性能非线性分析

从配置型钢锚脚的型钢混凝土梁-钢筋混凝土柱节点数值模拟结果出发,对比研究了型钢混凝土梁-钢筋混凝土柱节点、型钢混凝土梁柱节点及型钢混凝土梁-角钢混凝土柱节点的破坏模式和抗剪性能,然后对型钢混凝土梁-角钢混凝土柱节点进行参数分析,考察了轴压比n0、型钢腹板厚度tw、角钢配钢率ρa、节点钢板箍配箍率ρv及混凝土强度fc对此类节点受剪性能的影响,并基于大量参数分析和统计结果给出了型钢混凝土梁-角钢混凝土柱节点抗剪承载力计算建议,其结果可供相关工程实践参考。

有粘结预应力外包角钢混凝土组合梁非线性分析

外包钢混凝土结构构造简单、连接方便、承载力高、延性好。对其施加预应力,形成预应力外包钢混凝土结构,可以提高构件的承载能力、抗弯刚度、抗裂性能、耐久性。文章对有粘结预应力外包角钢混凝土组合梁进行全过程非线性分析,得到了在不同预拉力、不同含钢率、不同混凝土强度下的弯矩-曲率图形。

有粘结预应力外包角钢混凝土梁施工阶段弹性受力分析

外包钢混凝土结构构造简单、联接方便、承载力高、延性好。但作为受弯构件,其抗裂性能及抗弯刚度等优势不是很明显。对其施加预应力,形成有粘结预应力外包角钢混凝土结构,可以进一步提高构件的承载能力、抗弯刚度、抗裂性能、耐久性。文章对有粘结预应力外包角钢混凝土梁进行施工阶段弹性受力分析,并给出其相应应力、应变计算公式。

型钢混凝土梁-角钢混凝土柱边节点的抗剪性能

基于ABAQUS平台对比分析了3种节点模型的承载力及受力性能:①配置型钢锚脚的型钢混凝土梁-钢筋混凝土柱边节点;②型钢混凝土梁柱边节点;③配置型钢锚脚的型钢混凝土梁-角钢混凝土柱边节点,并对节点③开展参数分析.结果表明:角钢将对节点核心区混凝土产生约束作用,增大节点抗剪承载力,同时基于大量参数分析结果给出了节点③的抗剪承载力计算公式.

角钢混凝土黏结滑移性能试验与数值模拟

为研究角钢混凝土界面黏结性能,以黏结长度、保护层厚度、混凝土强度为变化参数,设计了9个角钢混凝土试件。获取了加载端的荷载-滑移曲线,分析了各参数对极限黏结强度的影响;提出了黏结界面极限黏结强度计算公式并与试验结果进行对比,两者吻合较好;基于界面库仑摩擦准则和重启动分析技术建立了精细化有限元模型,实现了对黏结界面逐步剥离过程的准确模拟。基于研究参数提出了传递长度的计算公式,并与数值模拟进行了对比,证明了该公式的适用性。结果表明:角钢的肢尖具有强烈的致裂作用,推出过程中裂缝的发展将显著降低黏结强度;极限黏结强度随混凝土强度提高和保护层厚度的增大而提高,但随黏结长度的增大近似呈线性降低趋势;加载端荷载-滑移曲线包括化学胶结段、上升段、下降段和残余段4个阶段,各阶段界面黏结机理和黏结应力的组成均不相同;黏结界面的破损从加载端向自由端逐步扩展,扩散过程中黏结应力的传递长度保持不变。

预应力型钢混凝土梁-角钢混凝土柱框架节点滞回性能试验研究

通过3个预应力及1个非预应力型钢混凝土梁-角钢混凝土柱节点试件的低周往复荷载试验,研究了此类梁柱节点的破坏形态、滞回曲线、耗能能力、刚度退化、变形恢复性能和延性,分析了轴压比和预应力度对节点滞回性能的影响。结果表明:达到水平峰值荷载前,所有节点试件均首先发生梁端弯曲破坏,达到峰值荷载时,节点核心区混凝土被斜向压碎,发生剪切破坏,最终呈现出混合破坏形态;所有节点试件的水平荷载-位移滞回曲线均呈现出一定的捏缩;通过提高预应力度可以提高此类节点核心区的抗剪承载力,但降低了剪切变形的延性,过高的轴压比会一定程度上降低节点核心区的抗剪承载力以及剪切变形的延性。此外,建议设置剪力栓加强角钢与混凝土保护层的粘结能力。

外包角钢混凝土柱轴压性能数值仿真

为探索角钢混凝土柱的轴压性能,本文在已有试验的基础上,应用ANSYS软件建立了角钢混凝土柱的有限元模型,对角钢约束混凝土柱进行了数值仿真分析,得到了荷载-位移全过程曲线,并与试验所得的荷载-位移曲线进行了对比,二者吻合良好。最后给出了试件在极限状态时混凝土和钢骨架的等效应力图,为角钢约束混凝土轴压短柱承载力公式的提出奠定了数据基础。

预制TRC外壳-核心现浇角钢混凝土轴压短柱力学性能研究

文章主要对预制TRC外壳-核心现浇角钢混凝土短柱进行轴压性能试验。通过观察各试件的破坏现象,结合试验数据,绘制出短柱试件荷载-应变、荷载-时间关系曲线图等,并分析预制TRC外壳、缀板间距及其骨架对试件承载力的影响。结果表明,预制TRC外壳能提升试件的抗裂性和承载力;随着缀板间距变小,试件的承载力增加;在相同缀板间距条件下,由钢构架浇筑的短柱试件承载力要优于普通钢筋混凝土试件。

中空角钢-钢管混凝土叠合柱轴压性能研究

目的研究中空角钢-钢管混凝土叠合柱的轴压性能,给出相应的轴压承载力简化计算公式。方法采用有限元法对叠合构件荷载-应变关系计算,与已有试验数据对比验证;在此基础上,分析叠合构件破坏模态、内力分布以及接触应力等工作机理;以不同材料强度下空心率和含钢率为主要参数分析叠合柱轴压承载力。结果空心率由30%增加至50%和70%时,叠合柱极限承载力分别降低了9.64%和22.69%;含钢率由5.0%增加至6.0%和7.0%时,叠合柱极限承载力分别增大了8.72%和16.21%。引入混凝土强度增强系数k后得到的轴压承载力公式计算结果与有限元结果最大误差为2.8%,简化计算公式可以较好地预测构件轴压承载力。结论中空角钢-钢管混凝土叠合柱具有较好的轴压承载能力,可满足工程应用。

角钢螺旋筋复合约束混凝土组合柱轴压性能及承载力计算

为研究角钢螺旋筋复合约束混凝土组合柱的轴压力学性能,对26个该类组合柱试件及3个角钢约束混凝土柱对比试件进行了单调静力轴心受压试验。观察试件的破坏形态,得到试件的承载力和荷载-变形曲线。通过试件受力全过程的破坏形态、损伤演化、荷载-变形曲线、截面约束应力分布等分析角钢螺旋筋复合约束混凝土组合柱的复合约束机理和失效性态。基于Mander本构模型,通过划分不同的混凝土约束区,提出该类组合柱的轴压承载力计算方法。研究结果表明:角钢螺旋筋复合约束混凝土组合柱的轴压破坏过程及形态与角钢约束混凝土柱相似,但是其裂缝发展、混凝土剥落的过程更为缓慢;荷载-变形曲线更为饱满,损伤发展也更慢;承载力、延性和耗能能力都有显著提高;所提出轴压承载力计算方法的计算结果与试验结果吻合较好。

角钢套箍高强混凝土轴压短柱承载力分析与设计建议

以套箍系数、混凝土等级和钢材屈服强度为控制参数,设计15根剪跨比为1.5的角钢套箍高强混凝土轴压短柱;基于简化的钢材本构模型和考虑套箍效应的约束高强混凝土本构模型,采用ANSYS有限元软件进行数值仿真分析,通过与实验数据对比验证有限元建模的合理性;考察不同套箍系数、混凝土强度等级和角钢屈服强度等级对角钢套箍高强混凝土轴压短柱力学性能的影响;考虑缀板对混凝土的套箍效应,引入缀板影响因数,利用1stopt软件反演影响因数与套箍系数之间线性关系,建立角钢套箍高强混凝土轴压短柱极限承载力计算表达式,提出轴压短柱的设计方法与施工建议。结果表明,套箍系数比其他参数对轴压短柱的承载力和延性的影响更加显著,为该短柱在新建和改造工程中的应用奠定基础。

钢筋区域约束混凝土与角钢区域约束混凝土的抗震性能分析

为进一步提高钢筋区域约束混凝土的性能,现提出用角钢代替角部纵筋,通过这两种截面形式的区域约束混凝土在1.1和1.25的高轴压比下的往复荷载试验,比较其骨架曲线、延性、耗能等指标。试验结果表明:采用角钢区域约束混凝土并没有明显改善钢筋区域约束混凝土的性能,因此,尚需要研究一种新的截面形式以提高区域约束混凝土的性能。

角钢约束混凝土中长柱轴心受压承载力有限元分析

本文在试验基础上,用Ansys软件对角钢约束混凝土中长柱轴心受压过程进行有限元模拟,通过结合有限元分析结果和试验现象深入探讨了角钢约束混凝土中长柱的轴心受力机理,分析并验证了加密缀板间距和提高混凝土强度可以提高承载力。并且结合试验数据和参考公式提出了角钢约束混凝土中长柱轴心受压承载力修正公式,为此类构件应用提供参考。