钢管混凝土框架柱质量控制标准探讨

钢管混凝土框架柱以其承载力高和抗震性能优越的特点,被广泛应用于各类超高层建筑的竖向构件。钢管混凝土框架柱的质量对其承载力和结构性能具有决定性的影响,实际工程中采取必要的设计和施工措施,对结构安全至关重要。文章针对钢管混凝土框架柱实际工程中经常遇到的质量问题,总结和提出了钢管混凝土框架柱的设计、施工要求和质量控制标准,为同类项目的实践具有一定的参考价值。

端部设肋方钢管混凝土框架柱抗震性能分析

提出了一种端部设肋方钢管混凝土框架柱,采取在柱端部区域设置纵向加劲肋的方式避免端部过早地发生局部屈曲,以提高其承载力,改善延性和抗震性能.采用通用非线性有限元软件MSC.Marc建立壳-实体精细有限元分析模型对已有试验进行了非线性有限元分析,有限元分析结果与试验结果吻合良好.在验证了有限元模型合理性的基础上,分析了不同参数条件下端部设肋方钢管混凝土框架柱的力学性能.研究表明,端部加劲肋能够延缓钢管壁的鼓曲,提高柱的承载力,显著改善柱的延性和抗震性能.端部加劲肋的设置长度以柱的1~2倍边长为宜,高度和厚度应满足一定的构造要求,可以通过增大加劲肋的厚度或增加每边加劲肋的设置数量来提高柱的承载力,且后者效果更好.

钢管混凝土框架柱的抗震性能

为了明确混凝土强度、钢管的径厚比、钢筋配置形式、加强肋等主要实验参数对双肢框架柱抗震性能的影响,通过对6组圆形钢管混凝土双肢框架柱在水平反复荷载作用下的试验,深入研究了圆钢管混凝土双肢框架柱的滞回性能、吸能性能和延性等抗震性能.分析了混凝土强度等主要实验参数对双肢框架柱抗震性能的影响.结果表明,钢管混凝土双肢框架柱具有良好的抗震性能,配置二重筋后会进一步增强试验体的吸能性能、承载力及延性.

水平低周反复荷载作用下钢管混凝土框架柱的非线性有限元分析

介绍了矩形钢管混凝土柱的三维非线性有限元分析方法,建立了钢管混凝土框架柱的三维非线性有限元模型,利用此模型对在低周反复荷载作用下不同轴压比的钢管混凝土框架柱进行有限元分析,通过与在低周反复荷载作用下的钢管混凝土框架柱的实测滞回曲线、骨架曲线及位移延性进行对比,表明该模型的计算结果较为精确,可以应用于钢管混凝土的整体框架结构分析中,为进一步开展钢管混凝土柱的研究提供基础.

考虑节点域影响的钢管约束钢筋混凝土柱框架结构抗震性能研究

近年来,钢管约束钢筋混凝土(STRC)柱结构已成为组合结构研究热点之一。约束钢管在柱端断开能够充分发挥其对混凝土的约束效果,增强柱体承载力及抗震性能。然而,节点区域将变得相对薄弱,传统结构体系性能分析中多以节点为刚性域,不考虑节点本身的变形及受损对结构的影响,这将导致STRC柱结构分析及设计存在一定的安全隐患。本文在STRC框架结构中引入节点单元Joint2D来模拟节点的受荷变形全过程,对比分析了节点单元对抗震性能模拟结果的影响,评价了不同强节点系数结构的地震易损性和抗倒塌性能。结果表明,不考虑节点性能的分析结果过高地估计了结构性能,造成不满足规范限值要求的性能指标被分析为满足要求。《钢管约束混凝土结构技术标准》中一级抗震的强节点系数1.5在罕遇地震时将偏于不安全,为满足结构使用安全及抗倒塌能力,建议取强节点系数为1.7。

钢管混凝土框架柱计算长度研究

钢管混凝土框架柱计算长度是合理正确计算其承载力的重要参数,是进行钢管混凝土结构内力分析和设计必不可少的参数,因缺乏系统研究,现行钢管混凝土框架柱计算长度暂参照钢框架柱取值,由于两种结构体系受力特性的差异会导致结果不合理。该文基于ABAQUS软件,通过合理选取钢管混凝土框架的稳定简化模型,同时考虑几何非线性和材料非线性的影响对框架体系进行非线性屈曲分析,从而求解有侧移和无侧移钢管混凝土框架柱计算长度。在此基础上通过大量参数分析,分别得到了有侧移和无侧移钢管混凝土框架柱计算长度系数表,并回归了简化计算公式。为比较不同方法计算结果的差异,选取某四层四跨钢管混凝土框架典型算例进行比较,结果表明:该文考虑初始缺陷和非线性行为所得到的计算长度系数取值方法比现行按采用钢框架柱计算方法的结果偏大,无侧移框架柱变化范围为0.97%~4.05%,有侧移框架柱变化范围为9.95%~27.17%,可见材性差异及初始缺陷对计算长度系数影响较大,不可忽视。

钢管混凝土柱框架结构模型地震反应试验研究

基于现行结构设计规范,设计制作了一榀1/10比例的单跨、两开间八层钢管混凝土柱-钢梁框架结构模型,对其进行了模拟地震振动台试验.研究了模型结构在地震作用下加速度、位移和应变反应.试验结果表明,根据现行规范所设计的钢管混凝土柱框架能满足地震区的抗震设防要求,具有较好的抗震性能.

中柱失效工况下方钢管混凝土柱-组合梁框架抗连续倒塌性能理论与试验研究

为研究中柱失效工况下方钢管混凝土柱-组合梁抗倒塌性能,基于对方钢管混凝土柱-组合梁的抗力机制及抗倒塌性能影响因素的分析,建立了方钢管混凝土柱-组合梁抗倒塌分析模型,该模型考虑了梁端柱的约束作用、正负弯矩作用下组合梁弯曲刚度的差异以及楼板与钢梁之间黏结滑移效应等影响因素,并对模型的抗力-变形计算公式进行了推导;设计了一榀2跨1/3缩尺的方钢管混凝土柱-组合梁框架试件并进行静力加载试验,分析了中柱失效后剩余结构的破坏模式、荷载传递机理以及主要的抗力机制。试验结果表明,倒塌过程中结构的抗力经历了从梁机制到悬链线机制的转化,其中压拱机制和悬链线机制可以有效提高结构的倒塌承载能力。最后基于理论与试验结果的对比分析,提出了理论公式的修正方法。

T形钢管混凝土柱-钢梁平面框架抗震性能非线性有限元分析

在已有试验结果的基础上,采用OpenSeeS有限元软件模拟了在低周往复荷载作用下T形钢管混凝土柱-钢梁平面框架的受力全过程,并通过对模拟结果的分析,来研究此类框架结构位移与骨架曲线的影响因素。结果表明:采用OpenSEES计算得到的滞回曲线与试验滞回曲线吻合较好;框架的水平极限承载力和弹性阶段刚度随柱截面含钢率、钢材强度、混凝土强度、柱翼缘宽度、柱腹板高度的增大而增大;框架荷载-位移骨架曲线的形状与混凝土强度、柱翼缘宽度、柱腹板高度有关;框架柱轴压比和梁柱线刚度比是影响框架骨架曲线的形状的重要因素,可以间接反映框架延性性能。

缀板式钢管混凝土组合柱框架有限元分析

为研究缀板式方钢管混凝土组合柱框架的抗震耗能能力,基于三榀框架试验所验证的有限元模型,在不改变材料本构及各不同构件的参数设置,采用ABAQUS有限元软件建立不同构造形式的框架模型,通过有限元软件得到框架的应力云图及荷载-位移曲线,研究框架在低周水平往复荷载作用下滞回性能。模拟结果表明,不同构造形式下框架钢梁发生了屈曲扭转、底部柱子在大位移时发生压弯、肋板连接处所受应力较大,破坏机制符合强柱弱梁,具有良好的滞回性能,为以后实际工程中提供可参考依据。

方钢管混凝土柱-钢梁组合框架结构抗震性能研究

近年来,方钢管混凝土柱-钢梁组合框架结构是在高层建筑中应用较多的一种结构型式.针对汶川地区一个8层方钢管混凝土柱-钢梁组合框架结构,以梁柱线刚度比为计算参数,采用push over分析对该结构地震作用下的性能进行计算分析.研究结果表明,该组合框架结构的梁柱线刚度比不大于0.46时,具有较好的抗震性能,可为其抗震研究提供一些参考数据.

钢框架-钢板墙和钢管混凝土柱-钢梁框架结构抗震性能对比分析

为满足建筑工业化的迫切需求,进一步拓展钢框架-钢板墙结构和钢管混凝土柱-钢梁框架结构2种典型结构体系在高烈度区的应用,以某高烈度地区保障性住房建设项目为结构方案原型,分别对其进行多遇地震下的反应谱抗震设计,并补充了弹性动力时程分析验算,同时对比分析了罕遇地震下2种结构的弹塑性抗震性能。结果表明,钢框架-钢板墙结构体系在地震作用下的侧移模式呈弯曲型,塑性铰主要出现在钢板墙附近的梁端和柱端,而钢管混凝土柱-钢梁框架结构体系侧移模式呈剪切型,塑性铰主要出现在结构中间层的梁端。2种结构体系均能够满足预期的抗震设计要求,适用于高烈度区的多高层民用建筑。

圆形钢管混凝土柱框架典型节点受力性能分析

圆形钢管混凝土柱框架结构节点构造复杂,目前国内对其受力性能的研究较少。对于很多工程中应用到的节点,没有规范或规程可以作为其设计的依据,因此有必要对圆形钢管混凝土柱框架节点的受力性能进行深入研究。本文采用有限元软件ANSYS建立节点域精细化模型,进行节点受力性能的非线性有限元分析。结果表明,圆形钢管混凝土柱框架结构节点具有良好的承载能力,满足设计要求;加劲板能够有效改善支撑内力较大节点的受力性能。

考虑火灾全过程的钢管混凝土组合框架力学性能初步研究

为进一步研究真实火灾工况下钢管混凝土组合框架的抗火性能,基于有限元软件ABAQUS建立了单层单跨圆形钢管混凝土柱-组合梁平面框架经历火灾全过程的数值分析模型。通过合理选取热工参数,进行了组合框架在ISO-834标准升降温曲线下的热传分析,研究了组合框架钢管混凝土柱与组合梁截面温度场的变化规律;在热传模型的基础上,通过合理选取材料本构模型、单元类型、边界条件以及网格划分等,对经历常温加载、升温、降温以及火灾后的钢管混凝土柱-组合梁平面框架的力学性能进行初步探讨。结果表明,由于钢筋混凝土楼板在受火过程中的吸热与约束作用使组合框架在受火后仍具有较高承栽力。该方法可进一步完善钢管混凝土结构抗火分析理论,也可供实际工程应用参考。

钢管混凝土柱-钢梁混合框架结构的设计与分析

钢管混凝土柱-钢梁混合框架结构作为一种新型结构体系,融合了钢管混凝土柱和钢梁的优势,具有广泛的应用前景和重要性。钢管混凝土柱通过在钢管内灌注混凝土,充分利用了钢管的抗压能力和混凝土的耐久性,增强了结构的承载力和耐久性。钢管混凝土柱-钢梁混合框架结构在工程中具有广泛的应用前景和重要性。本论文旨在通过对该结构的设计与分析,深入探讨其优势和性能,并为进一步的工程应用提供参考。

圆钢管混凝土柱外伸端板框架耐火性能研究

采用单边螺栓连接的钢管混凝土柱装配式框架,不仅具有钢管混凝土柱承载力高、抗震性能好、抗火性能好等优点,而且具有节点构造简单、施工快捷等特点。采用ABAQUS有限元软件对钢管混凝土柱单边螺栓节点连接框架进行建模分析,研究其耐火极限。结果表明:对装配式圆钢管混凝土框架耐火极限影响较大的参数有:荷载比、含钢率和保护层厚度。随着荷载比、含钢率和保护层厚度增加,框架耐火极限增大,其增长幅度较大。端板厚度对装配式圆钢管混凝土框架耐火极限影响较小,随着端板厚度增加,框架耐火极限增加,但增长幅度较小。

钢管混凝土框架-整体装配式填充墙抗震性能

为消除填充墙对框架的不利影响,充分发挥钢管混凝土框架变形能力强、延性好的优势,采用在钢管混凝土框架柱与填充墙间预留缝隙,填充墙与型钢梁间柔性连接的构造措施。为验证该种连接的可靠性,研究钢管混凝土柱框架-整体装配式填充墙的抗震性能及相互作用机理,进行了1个足尺单榀两跨两层框架填充墙模型的低周反复荷载试验。基于试验,分析了填充墙的损伤演化过程、钢管混凝土柱框架和连接件的变形及结构整体的抗震性能。研究表明:钢管混凝土柱框架-整体装配式填充墙滞回曲线饱满,耗能能力强;加载点极限移位角达1/41时,整体结构仍具有稳定的承载力,延性较好;装配式填充墙板-框架间的柔性连接,削弱了框架传递给填充墙板的荷载,延缓和减轻了整体装配式填充墙板损伤;填充墙板与装配式钢框架整体连接可靠,发挥了框架变形能力强、延性好的优势;整体结构后期承载能力稳定,具有良好的抗震性能和安全储备。

钢管再生混凝土框架的恢复力模型研究

为研究低周反复荷载作用下钢管再生混凝土框架的恢复力模型,进行了1榀圆钢管再生混凝土柱-钢筋再生混凝土梁框架和1榀方钢管再生混凝土柱-钢筋再生混凝土梁框架的拟静力试验。对实测试件的破坏机制和滞回曲线,采用位移幅值承载力突降的特殊处理方法,建立以相对屈服点、相对峰值点和相对破坏点为特征点并结合滞回曲线和刚度退化的三折线荷载-位移恢复力模型。研究结果表明:试件梁端出现弯剪破坏或弯曲破坏,梁先出铰,柱后出铰;试件的滞回曲线基本对称,呈现出比较饱满的梭形。建立的低周反复荷载作用下钢管再生混凝土框架的恢复力模型可以用于该类新型组合结构的弹塑性地震反应分析。

斜钢管混凝土柱框架-核心筒-伸臂桁架结构抗震性能研究

为明确钢管混凝土(CFT)柱框架-核心筒-伸臂桁架混合结构的抗震性能,结合典型工程“青岛海天中心”,采用MARC有限元软件对该结构体系进行抗震性能分析。分别进行了多遇地震、设防地震及罕遇地震作用下的弹塑性动力时程分析。结果表明:设置斜CFT框架柱可有效控制结构顶点位移,罕遇地震作用下,最大顶点位移较直CFT框架柱结构的降低约76.6%;斜CFT柱使地震剪力由核心筒向框架转移,转移后的地震剪力更接近双重抗侧力体系的设计要求,即在多遇地震作用下框架部分至少承担结构总底部剪力的20%;同时,结构倾覆力矩的变化与剪力相反。设置斜CFT框架柱的结构可充分利用材料性能,在发挥相同抗侧力作用情况下能取得较好的经济效益。在此基础上,对结构进行基于增量动力分析(IDA)的地震倒塌易损性分析,确定了结构塑性发展路径为连梁、核心筒底部、框架柱底端、伸臂桁架。易损性分析结果表明,CFT框架柱斜置未对结构抗震倒塌安全储备产生不利影响,依然表现出优异的抗地震倒塌能力;结构变截面楼层部分的连梁和周围墙底塑性损伤最为严重,在设计中应对其进行加强。

方钢管混凝土柱框架内置中间开洞薄钢板墙结构抗震性能试验研究

为研究方钢管混凝土柱和H型钢梁框架内置中间开洞薄钢板剪力墙结构的抗震性能,对两榀1/3比例的2层单跨方钢管混凝土柱框架内置薄钢板剪力墙结构进行了低周反复荷载试验。研究了钢板剪力墙中间开洞对方钢管混凝土柱框架内置薄钢板剪力墙抗震性能的影响,得到了方钢管混凝土柱框架内置薄钢板剪力墙的荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、各阶段的荷载和位移值及抗震性能指标,分析了结构的破坏特征、延性、耗能能力、承载能力及刚度退化。结果表明:方钢管混凝土柱框架内置薄钢板剪力墙结构具有较高的承载能力、抗侧刚度以及良好的耗能能力;钢板墙开洞会降低结构的承载能力和抗侧刚度;在洞口周边设置加劲肋,可以降低钢板墙的高厚比,改善钢板墙的受力性能。