高层建筑斜交转换柱施工技术研究

近年来,城市人口数量激增,使得高层及超高层建筑数量与日俱增,并且结构形式层出不穷。斜交转化柱结构形式由于可以有效传递荷载并提升混凝土强度而备受施工单位关注,因此,精细化分析斜交转换柱施工技术对于提高该类工程质量具有十分重要的意义。鉴于此,结合甘肃某商业中心项目,重点对斜交转化柱结构形式施工技术进行分析,详细阐述该技术的施工工艺流程及技术要点。

SRC-RC转换柱中钢与混凝土的共同工作

型钢混凝土-钢筋混凝土(SRC-RC)竖向混合结构是下部采用型钢混凝土(SRC)结构、上部采用钢筋混凝土(RC)结构的特殊结构形式.SRC-RC转换柱是该结构中用于连接下部SRC柱与上部RC柱的转换构件.SRC-RC转换柱由于具有型钢局部存在于柱中下部的特点,钢与混凝土之间的共同工作问题较为突出,导致转换柱产生了特殊的破坏方式.通过对16个SRC-RC转换柱试件和1个钢筋混凝土柱对比试件的低周反复荷载试验,研究了转换柱中钢与混凝土的共同工作,给出了力学模型.研究结果表明:给出的模型可以较好地的说明型钢与混凝土之间的内力传递,并可用于分析转换柱试件的破坏机理;配钢率增大,型钢承担更多的剪力,整个加载过程中混凝土的损伤更为严重;采用型钢截断位置的局部加密和沿柱全高加密两种方式对部分试件采用箍筋加密措施,均取得了较好的效果,增加箍筋的数量可以有效缓解型钢局部存在的不利影响;减小配钢率有利于改善转换柱的滞回性能和变形能力.

SRC-RC转换柱箍筋设置方式与破坏区域变迁

通过16根SRC-RC转换柱试件和1根钢筋混凝土柱对比试件的抗震性能试验,研究了3种箍筋配置方式SRC-RC转换柱试件的屈服后变形性能和破坏特征。箍筋数量较多时,试件不但表现出超过钢筋混凝土柱的屈服后变形能力,并且变形能力的稳定性较好;箍筋数量较少时,试件的屈服后变形能力受其他构造因素影响较大。箍筋的配置对SRC-RC转换柱的破坏方式乃至破坏区域都产生了直接的影响,以通常方式配箍的SRC-RC转换柱均产生了剪切破坏,临界剪切缝贯通SRC-RC转换柱的钢筋混凝土部分。箍筋加密试件的剪切破坏区域转移到柱顶部的局部范围内。根据SRC-RC转换柱的破坏特点,提出了合理的箍筋配置方式:对于型钢延伸高度较小的试件,可对SRC-RC转换柱上部钢筋混凝土部分进行箍筋加密,而下部型钢混凝土部分则进行常规的箍筋配置。当型钢延伸高度超过3/5倍柱高时,箍筋的设置方式应能够有效控制黏结裂缝的发展,SRC-RC转换柱宜进行全高的箍筋加密。

SRC-RC竖向混合结构转换柱研究现状综述

通过16根转换柱试件及钢筋混凝土柱对比试件的低周反复荷载试验,分析型钢延伸高度、箍筋配置和型钢配钢率对转换柱受力性能的影响,为SRC-RC竖向混合结构的推广应用提供科研基础与参考.指出:(a)由于型钢的局部存在,转换柱容易产生类似于RC短柱的剪切破坏,破坏主要集中在RC部分,钢与混凝土之间的共同工作会导致此类破坏发生;(b)为了保证转换柱具有更好的抗震性能,应采取构造措施控制剪切裂缝的发展,避免剪切破坏,提高构件的变形能力.建议构件全高箍筋加密或在RC部分设置X形交叉钢筋.在对转换柱特殊破坏方式充分认知的基础上,对新的构造措施与配钢方式进行了展望.

SRC-RC竖向混合结构转换柱刚度退化全过程分析

为了研究SRC-RC竖向混合结构中转换柱的刚度退化规律,设计并完成了17根试件的抗震性能试验,包括16根转换柱试件和1根钢筋混凝土柱对比试件。试验得到了转换柱的特征点刚度。转换柱的弹性刚度高于钢筋混凝土柱;试件的刚度随型钢延伸高度的增大呈现先降后升的变化规律;增大轴压比可以提升试件的刚度;型钢的配钢率对侧移刚度的影响相对较小。转换柱刚度退化的全过程可分为3个阶段,呈现出先快后慢的规律。刚度退化在混凝土开裂至试件屈服阶段较为迅速,屈服后则相对平缓。转换柱试件与钢筋混凝土柱对比试件具有相似的刚度退化规律。以16根转换柱试件为基础,对刚度退化曲线进行了拟合并给出了公式,可为混合结构的设计提供参考。

SRC-RC转换柱的抗震性能分析

首先介绍了我国现行相关规程对SRC-RC竖向混合结构过渡层的设计要求和相关规定,结合阪神地震中SRC-RC竖向混合结构的破坏情况对现行规程的一些规定提出了不同的看法,建议采用SRC-RC转换柱进行型钢混凝土柱到钢筋混凝土柱的过渡。对SRC-RC转换柱低周反复加载试验进行了介绍,分析了型钢锚固长度对SRC-RC转换柱抗震性能的影响。最后对采用SRC-RC竖向混合结构的梁式转换层模型与钢筋混凝土梁式转换层模型进行了对比分析。试验结果表明,对于利用SRC-RC转换柱将型钢混凝土应用到钢筋混凝土结构底部楼层的SRC-RC竖向混合结构,型钢混凝土有效地加强了底部楼层,改善了结构的抗震性能。

轴压比对SRC-RC转换柱抗震性能影响的试验研究

轴压力是影响构件抗震性能的主要因素之一,通过14根型钢混凝土-钢筋混凝土(steel reinforced concrete-reinforced concrete,SRC-RC)转换柱试件的低周反复荷载试验分析了轴压比对试件基本力学行为的影响.虽然较大的轴压力能提高试件在反复荷载下的承载能力和初始侧移刚度,但同时降低了试件的极限变形能力.轴压比较大试件的滞回环面积较小,耗能能力较差.对于型钢延伸高度较大的试件,较大的轴压力使强度衰减现象在加载后期越来越显著,承载力的稳定性在较短的时间内丧失.较大的轴压力导致试件的位移延性系数减小、屈服后变形能力降低.轴压比对位移延性的影响与试件的构造特征存在耦合关系.

SRC-RC竖向混合结构转换柱型钢延伸高度分析

为确定SRC-RC竖向混合结构中转换柱的型钢合理延伸高度,保证转换柱具有良好的抗震性能,通过16根试件的低周反复荷载试验,对具有不同型钢延伸高度的转换柱进行了理论分析与性能研究。分析得出了能保证柱底型钢翼缘屈服的型钢最小延伸高度计算公式,保证柱底型钢受弯屈服。试件的位移延性系数随型钢延伸长度的增加呈现先升后降的规律,型钢剪力则表现截然相反的变化规律。型钢截断处的试件弯矩导致上部柱体与下部柱体在该截面存在相互脱离的趋势,纵向受力钢筋在这样的相互转动作用下产生了被拔出的作用效果。配钢率越大,型钢截断处的试件弯矩越大,则纵筋的拔出效应越明显。转换柱的反弯点大致位于0.6倍的柱高,反弯点至柱根部的距离即为型钢在转换柱中的合理延伸高度。型钢延伸高度达到反弯点时,型钢截断处的试件弯矩最小,试件损伤破坏较轻,型钢截断区的内力畸变影响区远离柱顶和柱底,相应区域的混凝土能够保持较好完整性,确保塑性铰具有良好的转动能力,转换柱具有更好的变形能力和抗震防灾能力。

SRC-RC竖向混合结构转换柱构造措施与受力性能

通过7个转换柱试件和1个钢筋混凝土柱对比试件的低周反复荷载试验,研究了采用不同构造加强措施转换柱的受力性能.结果表明:7个转换柱试件均产生了剪切破坏,破坏发生在转换柱上部的钢筋混凝土部分;转换柱试件表现出较RC柱试件更好的承载能力;具有不同构造特征转换柱的延性性能与变形能力表现出较大的差异,位移延性系数为1.97～5.99,极限侧移角为1/54～1/21,说明不同构造的加强效果差异较大.当转换柱的侧移角达到1/50时,设置构造加强措施5个转换柱试件的强度退化率均高于0.9,说明转换柱具有较强的抵抗反复荷载的能力,承载力具有良好的稳定性.转换柱试件骨架曲线上各特征点对应的割线刚度高于钢筋混凝土柱,介于钢筋混凝土柱与型钢混凝土柱之间.

SRC-RC转换柱抗震性能的试验研究

通过对剪跨比为2.5的10根SRC-RC转换柱和1根钢筋混凝土柱的低周反复载荷试验,研究SRC-RC转换柱在压、弯、剪共同作用下的抗震性能。以型钢延伸长度、轴压比、配钢率为试验参数,分析了试件的主要破坏形态、滞回曲线、耗能性能和延性,并详细探讨了各参数对SRC-RC转换柱抗震性能的影响。

深圳某超高层搭接转换柱组节点ABAQUS详细分析

针对深圳某超高层办公楼中搭接转换柱运用通用有限元软件ABAQUS进行了详细的节点分析,提出了搭接转换柱组节点概念;得到了此项目设计的搭接转换柱组节点构造、加强措施可靠,可满足规范要求;搭接转换柱受力本质仍是斜柱等结论,以供设计同行参考。

钢管混凝土转换柱设计及试验研究

结合实际工程 ,对钢管混凝土结构中钢管混凝土转换柱的受力性能、构造措施和设计方法等问题进行了系统研究 ,以拟动力试验和非线性有限元分析为基础 。

SRC-RC竖向混合结构转换柱型钢保护层厚度分析

对16根试件进行了低周反复荷载试验研究.研究发现:由于转换柱试件的剪切作用明显,因此增加箍筋数量能够明显提升转换柱屈服后的变形能力,改善抗震耗能能力;影响型钢翼缘保护层厚度的主要因素包括试件的构造措施、轴压力大小以及钢与混凝土之间的粘结性能;当构造措施无法避免临界剪切斜裂缝的出现时,型钢翼缘保护层承担了较大的轴压力,存在负荷过大而压溃的可能,这种破坏方式将导致箍筋约束作用无法得到充分发挥,转换柱的抗震性能无法得到保证.为了保证型钢与混凝土之间的共同工作效果,防止转换柱破坏前型钢翼缘保护层压溃,型钢翼缘保护层不应小于0.2倍的截面高度,且不小于50 mm.

SRC-RC转换柱的非线性数值分析

利用有限元分析软件ABAQUS对SRC-RC转换柱的受力性能进行了非线性数值分析,通过与试验结果对比,验证了数值分析结果的合理性。然后对配钢率和轴压比等参数进行了研究,结果表明,轴压比对构件承载力和滞回性能的影响较大,而配钢率的影响较小。

SRC-RC混合结构转换柱中型钢与混凝土的抗剪性能

通过对16根转换柱试件的低周反复荷载试验,分析了剪力在转换柱中钢与混凝土之间的分配规律,以及型钢剪力作用点至柱根部的距离,并研究了混凝土在反复荷载作用下的抗剪损伤.结果表明:配钢率、型钢延伸高度及轴压比是影响剪力分配与型钢剪力作用点至柱根部距离的主要因素;型钢剪力随型钢配钢率的增大而增大;随着型钢延伸高度的增加,型钢剪力的分配比例呈现先降后升的规律;型钢剪力的分配系数随着轴压比的增大略有减小;型钢剪力的作用点至柱根部的距离随轴压比的增大而减小,随型钢延伸高度的增加表现出先升后降的变化规律,型钢配钢率对该距离影响相对较小;型钢剪力反作用于混凝土截面中部,导致拉应力的出现,加速了混凝土的损伤,混凝土损伤又反过来降低了型钢的抗剪能力,导致型钢剪力进一步增大,如此交错影响导致混凝土损伤不断积累,直至试件破坏.

竖向混合结构转换柱构件抗剪承载力研究

竖向混合结构转换柱型钢在柱中截断,导致转换柱内力传递畸变。该文利用ABAQUS有限元软件,建立了考虑混凝土不同约束效应的转换柱精细有限元模型,通过模拟结果与试验结果对比,验证了该方法的正确性。根据转换柱的受力和变形特性,研究了转换柱的反弯点位置变化情况。随后根据转换柱不同破坏模式下构件受力特点,研究了转换柱的受剪承载力公式,并与参考文献中的试验结果进行了对比分析。最后对现有规范中转换柱抗剪能力公式的安全性和合理性进行了研究,并采用精细有限元模型对修正公式进行了验证,结果表明:现有规范计算的抗剪承载力偏于不安全,需要根据转换柱的受力及变形特性进行合理的修正。

型钢混凝土转换柱受剪性能的研究

在高层或超高层建筑钢结构中,广泛采用底部数层十字形型钢混凝土柱,上部箱型截面钢柱,中间存在从十字形钢柱向箱形钢柱过渡的转换柱.转换柱的施焊难度较大,与其力学性能相关的研究资料尚很少见.本文用ANSYS程序模拟在不同剪跨比、轴压系数、配箍率、型钢腹板厚度、砼强度等级下转换柱的受剪承载力.并分析十字形钢柱腹板伸入箱形柱内的长度对转换柱的最大受剪承载力的影响.最后,给出转换柱的受剪承载力回归公式和十字形钢柱腹板伸入箱形柱内的长度建议值.

SRC-RC转换柱恢复力特性的试验研究

为了研究SRC-RC转换柱的抗震性能,进行了5根转换柱模型的拟静力试验,得到了SRC-RC转换柱模型在低周反复荷载作用下的滞回曲线和P-Δ骨架曲线。通过试验结果的分析,给出了各关键点的试验数据及刚度退化规律,建议SRC-RC转换柱恢复力模型采用双线性模型和退化三线型模型,并建立了恢复力模型,给出了恢复力模型各阶段刚度参数的计算公式,为SRC-RC转换柱的非线性地震反应分析提供了理论参考。

型钢混凝土转换柱段的抗震性能研究

在高层、超高层等钢结构中,从十字形柱向箱形柱过渡的转换柱段较为常见,在此应用通用有限元程序ANSYS模拟分析了十字形钢柱腹板伸入箱形柱内的转换段长度、剪跨比、轴压比、配箍率等参数对转换柱段的抗震性能及延性的影响。对比分析了不同模型的滞回曲线,得出各自的位移延性系数和等效粘滞阻尼系数。

钢管混凝土叠合转换柱抗震性能有限元分析

利用有限元软件ABAQUS,对不同参数的108根钢管混凝土叠合转换柱(STRC-RC)试件进行了低周反复加载模拟分析。结果表明,钢管延伸高度对转换柱承载力影响不大,但对转换柱延性影响较大;随着轴压比的增大,转换柱承载力先增大后减小,同时,较大的轴压比限制了弯曲变形的发展,导致试件延性和变形能力更差;随着含钢率的增大,转换柱承载力不断增大,位移延性系数则先增大后减少,因此需要保证转换柱合理的含钢率;增大配筋率可以显著提高STRC-RC转换柱的承载力,但对STRC-RC转换柱的延性影响较小;改变配箍方式对转换柱承载力和位移延性系数影响都较小。转换柱破坏形态主要有剪切破坏和弯曲破坏两种。钢管延伸高度越小、轴压比越大、含钢率越大的转换柱越容易发生剪切破坏;钢管截断位置箍筋加密能有效控制剪切裂缝的发展。