单元式双钢板混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

单元式双钢板混凝土组合剪力墙便于拆装,能够实现建筑设计的灵活性,能够在抗震墙上方便快捷地开设门窗洞口。该文介绍了9个单元式双钢板混凝土组合剪力墙试件的抗震性能试验,研究了在低周往复荷载作用下单元式组合剪力墙的力学性能和破坏模式,分析了单元数量、轴压比等因素对抗震性能的影响。试验结果表明:单元式双钢板混凝土组合剪力墙具有承载力较好、良好的可拆装性、滞回曲线饱满,抗震性能优越。试件整体平均的位移延性系数是2.3,说明剪力墙试件具有较好的延性,到达峰值荷载后在较大的变形下能够继续维持荷载。墙体单元数量越多,承载力越低,初始刚度较低,但墙体具有更好的延性,能够在较大位移时具有更好的耗能能力。大轴压比可以获得较高的屈服荷载及峰值荷载,但破坏过程迅速,延性较差。混凝土强度增大,可以提高单元式组合墙的屈服荷载及峰值荷载,承载能力有所提高,但延性系数基本不变,说明混凝土强度对单元式组合墙体的变形能力影响较小。

核电用双钢板-混凝土单元轴心受压组合效应

为了研究核电用双钢板-混凝土(SCS)结构在轴压荷载作用下钢与混凝土的组合效应,从材料泊松效应的角度出发,分析双钢板-混凝土单元中钢板与混凝土的应力重分布规律,总结钢混组合效应下的2类应力状态和混凝土受侧向约束的特点,采用轴压试验进行论证.研究表明:钢板与混凝土的应力重分布规律取决于2种材料泊松比的相对变化,对于单轴受压的SCS单元,在达到承载力极限状态时,钢板处于平面压-拉应力状态,混凝土处于三向受压应力状态并存在"约束强化效应".

钢板与混凝土组合构件的试验分析

本文通过８根钢板混凝土组合双跨梁和外伸梁的试验，观测了试件的破坏形态及变形特征，分析了曲线特性；通过回归分析得出塑性曲率和塑性转角的计算公式。并介绍了自第一塑性铰形成起至全梁破坏的加载过程。

钢板夹心混凝土组合构件非弹性变形性能试验研究

本文通过9根简支、4根压弯钢板夹心砼组合受弯构件的试验,观测了试件的破坏形态和变形特征,分析了截面的纵向应变特点和对结构的影响;分析了M—φ曲线特性,提出了塑性曲率和塑性转角的计算公式。试验结果表明,钢板夹心砼结构具有较高的强度和良好的延性。

双钢板-混凝土组合构件面外受力性能研究综述

主要对双钢板-混凝土组合构件面外受力性能的相关研究进行综述。从影响因素和承载力计算两方面介绍了国内外有关双钢板-混凝土受弯性能、受剪性能、受压性能的研究成果。总结相应的设计方法,介绍相关规范,重点对有关抗震性能的研究进行分析。通过对收集到的现有试验数据进行拟合及概率分析,提出对应不同保证率的屈曲应力计算公式;指出双钢板-混凝土组合构件研究中存在的若干问题,展望研究前景。

基于分层壳单元的钢管-双钢板混凝土组合剪力墙弹塑性有限元分析

钢管-双钢板混凝土组合剪力墙是将钢管混凝土剪力墙与钢板混凝土剪力墙结合的一种新型抗侧力构件。基于分层壳单元,采用有限元软件MSC Marc建立6片钢管混凝土剪力墙模型。通过钢筋应力与混凝土应变云图揭示钢管混凝土剪力墙在荷载作用下的微观受力状态;通过基底剪力-顶点位移曲线分析钢管混凝土剪力墙的承载力、延性及耗能能力。结果表明:钢管混凝土剪力墙有限元计算结果与试验结果吻合良好。在钢管混凝土剪力墙模型基础上,又建立3片钢管-双钢板混凝土组合剪力墙模型对其进行分析,结果表明:基于空间分层壳单元的有限元模型能够有效模拟钢管-双钢板混凝土组合剪力墙的非线性性能,在剪力墙结构地震下弹塑性分析方面具有一定参考意义。

钢板混凝土单元双轴反复加载模型研究

进行了钢板混凝土组合构件(SCS)单元双轴拉压反复加载研究,在已有的研究基础上,根据弹塑性力学基本理论推导出SCS单元在各个加载卸载阶段的单元刚度,建立了SCS单元平面内双轴拉压反复加载模型。用该模型与本课题组做过的4个钢板混凝土组合构件(SCS)单元双轴反复加载试验结果对比,发现了加载卸载时,材料双向应变关系的变化。重点研究不同含钢率和不同加载比例下的刚度以及残余应变等方面的差异,发现本模型结果与试验结果非常吻合。

带肋钢板-混凝土组合构件抗裂性能试验分析

局部部位拉应力超标是混凝土结构中极为常见的现象,为此,带肋钢板-混凝土组合构件应运而生,又被称为“RSPC”,这种构件可以增强抗裂性能,从而达到阻止裂缝产生和发展的目的。对此,笔者进行了相关的抗裂性能试验,将RSPC的抗裂性能与RC(普通混凝土构件)、RCS(常规粘贴钢板混凝土构件)进行对比分析,发现RSPC的抗裂性能明显大于后二者,其应变位置也有所不同。

在役钢板组合梁桥的时变体系冗余性

为研究多梁式钢板组合梁桥应对非对称极端作用的体系非线性冗余性能,沿着结构的传力路径和体系的再平衡过程,辨识了体系承载的3种弯曲失效模式,推导了体系弹性分配和塑性再分配能力的定量评价新指标,建立了考虑承载机制经时变异性的时变体系冗余性评估方法。基于MATLAB/OpenSEES编制了单元纤维的时变演化参数组管理程序,研究了材料劣化对体系再平衡和内力重分配性能的影响规律;采用数值增量算法,开展了结构在非对称荷载下的弹塑性全过程分析,并通过与构件-体系层次的破坏性试验对比验证了数值模型的准确性,进而建立了基于纤维宏单元的时变体系非线性冗余数值模拟方法。研究结果表明:材料劣化会导致体系从多梁协同承载机制向单梁承载机制转换,并引起构件延性、体系冗余性和可靠性发生不同程度的退化;更适应现场快速装配需求的少主梁或少横联形式容易在服役年限出现构件安全性和体系冗余性不足的情况。主梁、中部横联和端部横联的失效对体系承载性能影响较大,为钢板组合梁桥的关键构件,其他横联的敏感性较低,为非关键构件。

模拟火灾下组合构件内界面热流的三维热阻单元

目的开发模拟组合构件内钢与混凝土之间界面热流的三维热阻单元,研究界面热阻对火灾下组合构件内温度分布的影响.方法把通过界面的热流当做混凝土单元和钢单元的对流边界条件,分别推导出热流边界对有限元方程的贡献,然后把这些贡献组合到一起,形成热阻单元的导热单刚.结果推导出了三维热阻单元导热单刚的通用积分表达式,并给出了16节点长方体热阻单元、8节点长方体热阻单元、12节点五面体热阻单元以及6节点五面体热阻单元四种特殊热阻单元的导热单刚显式表达式,这些单元已经装配到作者开发的温度场分析软件TFIELD中.当热阻等于0.01时,界面两侧的温差达到30℃.考虑热阻的影响,可以更精确地计算出组合构件内的温度场.结论数值算例表明,笔者开发的热阻单元能够模拟界面热阻对组合构件内温度分布的影响.

双钢板高强混凝土组合剪力墙滞回性能模拟

以3个双钢板高强混凝土组合剪力墙的拟静力试验为依据,运用OpenSees软件,建立了双钢板组合剪力墙的纤维模型。计算结果与试验结果的对比表明:基于OpenSees的纤维模型能较好地反映双钢板组合剪力墙在往复荷载作用下的滞回性能,具有较高的计算精度和运算速度,适用于双钢板高强混凝土组合剪力墙的抗震分析以及性能设计。

核电站用钢板混凝土组合结构的线弹性设计方法探讨

对美国《核设施相关钢结构设计规范》(ANSI/AISC N690-12)提出的钢板混凝土组合墙(SCS组合墙)的线弹性设计法进行了适用性分析。基于等效刚度的模型将钢板与混凝土等效为线弹性材料并进行了有限元分析。通过对文献中的3片SCS组合墙进行计算发现:该设计方法的等效刚度取值偏于保守,荷载-位移曲线与试验结果相比偏差较大;拉剪区单元控制墙体极限状态,而压剪区单元承载能力还相当富余。为解决该方法高估拉坏区单元刚度的问题,本文建议根据SCS单元主内力空间的不同区域设定弹性参数,以提高设计分析的准确度。

新型覆土波纹钢板-混凝土组合桥设计计算模型探讨

近年来,重载交通、高填方、大跨度等新工况的出现对覆土波纹钢板桥涵提出更高的要求,覆土波纹钢板-混凝土组合桥成为解决该类问题的可行方案之一。文章基于该新桥型的结构特点进行分析,探讨既有计算理论和模型应用于该结构的可行性,并选择适当的有限单元模型以及计算平台,通过3D及2D有限元模型分析了在不同混凝土覆层厚度及填高工况下结构整体刚度和变形特性的区别,通过CANDE软件对内蒙古自治区省道203线阿尔山-乌兰浩特公路某覆土波纹钢板-混凝土组合桥进行建模计算分析。结果表明:周边土体-结构相对刚度影响整体结构的屈曲模态,保守的采用基于CANDE软件的土体-结构相互作用模型进行该类结构设计是可行的。

钢板混凝土组合剪力墙抗震性能试验简介

螺栓连接带约束拉杆钢板混凝土组合剪力墙是一种将钢板外置内填混凝土的组合构件，为研究此种构件的抗震性能及螺栓连接的可靠性，该试验对3片高宽比为1．5的带约束拉杆铡板混凝土组合剪力墙试件，进行了水平方向低周反复加载试验。所有试件端部钢板采用槽型钢，用八螺母全牙拉杆与腹侧钢板螺栓连接。位于试件中部的约束拉杆为无牙拉杆，用双螺母螺栓与腹侧钢板连接。

钢板混凝土组合梁抗剪性能数值分析

1.引言数值分析是工程中常用的有效方法之一,其中有限元分析对研究钢筋混凝土结构的性能有重要的意义,能够在一定程度上代替部分试验工作,检验对构件性能的各种影响因素[1]。钢板—混凝土组合梁中材料的组合及其各自的特性都会对组合梁的力学性能产生影响。此外,钢板混凝土以及新老混凝土界面使得组合梁的力学性能更加复杂,因此,研究钢板—混凝土组合梁的抗剪性能具有重要意义。

带肋钢板-混凝土组合构件抗裂性能试验研究

针对混凝土结构中局部区域拉应力过大的问题,提出了一种能有效提高抗裂性能和阻止裂缝发展的带肋钢板-混凝土组合构件(RSPC),试验设计制作了5片带肋钢板-混凝土组合构件(RSPC)、1片普通混凝土构件(RC)及1片常规粘贴钢板混凝土构件(RCS)。试验结果表明:带肋钢板-混凝土组合构件抗裂性能较普通钢筋混凝土构件和常规粘贴钢板混凝土构件大得多,梁下缘混凝土的极限拉应变较普通钢筋混凝土大得多。根据普通钢筋混凝土受弯构件的抗裂弯矩的计算原理,提出带肋钢板-混凝土组合构件的抗裂弯矩计算公式。

墙趾可更换组合剪力墙抗震性能试验研究

为研究墙趾可更换组合剪力墙的抗震性能,设计并制作了2片带有可更换墙趾构件的波形钢板-混凝土组合剪力墙试件。采用拟静力试验和ABAQUS有限元软件模拟的方法,分析了内置波形钢板波纹方向对墙趾可更换组合剪力墙抗震性能的影响。试验结果表明:各试件墙趾构件先于主体构件破坏,且在达到极限位移角前其破坏主要集中于可更换墙趾构件;墙趾可更换组合剪力墙其内置波形钢板竖向波纹与横向波纹相比,抗侧承载力提高18.3%,延性系数提高28.69%,累积耗能量提高3.3倍,且具有更低的承载能力退化速率、刚度退化速率、等效黏滞阻尼系数减小比和刚度退化比,并且初始刚度有略微提高,即内置竖向波纹钢板组合剪力墙具有更优的受力性能和抗震性能;通过ABAQUS有限元模型分析与试验过程对比,其破坏形态与试验现象基本吻合,说明本文所建立的有限元模型具有一定的可靠性。

带埋置弹簧界面单元模型研究

为克服采用弹簧单元模拟钢-混凝土组合结构的连接件时网格划分要顾及连接件位置的缺陷,提出了一种新型的带埋置弹簧界面单元模型。在该模型中,界面单元用于模拟钢板和混凝土之间的接触,弹簧用于模拟连接件的作用,可位于界面单元内任何位置。该模型既能合理考虑钢板与混凝土界面上的各种连接作用,又能使单元划分不受连接件位置的影响。推出试验模型和钢管混凝土拱桥拱脚等算例表明,该模型网格划分方便,计算精度较高,适用于实际工程的计算分析。

钢管-双层钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

提出一种适用于超高层建筑底部楼层的钢管-双层钢板-混凝土组合剪力墙,通过5个剪跨比为2.5的一字形截面组合剪力墙试件的拟静力试验,研究组合剪力墙的抗震性能。试验结果表明:试件的破坏形态为压弯破坏,墙底部边缘构件矩形钢管管壁和钢板鼓曲、钢管断裂、混凝土压溃;矩形钢管混凝土约束边缘构件沿墙肢长度显著影响试件的变形能力和耗能能力;钢板含钢率基本不影响试件的变形能力;矩形钢管混凝土边缘构件内设置圆钢管可提高试件承载力,但对其变形能力影响不大。矩形钢管混凝土约束边缘构件沿墙肢长度为0.2倍墙截面高度、设计轴压比为0.45时,组合墙试件的屈服位移角不小于0.005 rad、极限位移角可达0.030 rad。提出组合墙正截面承载力的计算式,计算结果与试验值吻合较好,误差小于10%。

钢板-混凝土组合墙平面内受力性能研究

从单元和构件两个层次研究了钢板-混凝土(SC)组合墙的平面内受力行为。在单元层次上,基于已有SC组合墙单元平面主内力空间屈服面,推导了SC组合墙单元的压(拉)剪承载力计算模型;在构件层次上,利用ABAQUS有限元软件,研究了SC组合墙构件在平面内轴向力、剪力及弯矩复合作用下的受力性能,得到剪跨比、轴压比、钢板厚度及混凝土厚度等关键参数对其平面内受力性能的影响,并利用推导的压(拉)剪承载力计算模型对计算结果进行了分析。