BFRP管钢筋混凝土柱的偏心受压力学性能分析

玄武岩纤维增强聚合材料(BFRP)具有高抗拉强度、抗腐蚀性、自重轻、施工便利等优点,在土木工程领域被广泛应用.为研究外置BFRP管对钢筋混凝土柱偏心受压力学性能的影响,以BFRP管钢筋混凝土柱为研究对象,采用有限元软件ABAQUS对BFRP管钢筋混凝土柱在不同偏心距、不同混凝土强度、不同BFRP管厚度及不同配筋率下的偏心受压力学性能进行了模拟分析.结果表明:偏心距的增加会减弱BFRP管的“套箍作用”,使组合柱的偏心受压承载力下降;增加BFRP管厚度、混凝土强度能显著提高组合柱的偏心受压承载能力,而增加配筋率对组合柱偏心受压承载能力的提升效果并不明显,因此,在实际工程中应优先通过增加BFRP管厚度和提升混凝土强度的方法来提升BFRP管钢筋混凝土柱的偏心受压力学性能.基于叠加原理,采用1stOpt软件拟合回归,修正了BFRP管钢筋混凝土柱偏心受压承载力的计算方法,经验证,计算值与模拟值较为接近,可为这类偏心受压构件应用于实际提供技术支持.

拼接成型UHPC免拆模板钢筋混凝土柱的抗震性能

为研究超高性能混凝土(UHPC)免拆模板钢筋混凝土(URC)柱的抗震性能,选取UHPC免拆模板拼接方式和表面处理方式为试验设计参数,制作并完成了9个URC柱和1个钢筋混凝土(RC)柱的拟静力加载试验。模板拼接方式为螺栓加角钢连接、螺栓连接和环氧树脂砂浆连接;表面处理方式为光面处理、气泡膜印花处理和设肋处理,通过拟静力试验研究了模板拼接方式及表面处理方式对该类柱抗震性能的影响。此外,基于平截面假定,提出了URC柱的正截面偏压承载力计算式。结果表明:峰值荷载前,UHPC模板与核心混凝土黏结面无明显破坏,URC柱表现出良好的整体性,尤其是采用螺栓加角钢连接的URC柱,即使加载至极限位移时,也没有发生界面黏结失效破坏;与普通RC柱相比,URC柱的承载力提高了6.4%~43.3%,延性提高了11.4%~48.7%,耗能能力提高了27.7%~85.3%;三种连接方式中,采用螺栓加角钢连接的URC柱承载力最高,连接最可靠。最后,基于平截面假定提出的公式计算值与试验值吻合较好,可为工程应用提供参考。

内置型钢增强钢管约束钢筋混凝土柱节点抗震性能研究

采用钢管对传统RC柱进行约束,形成的钢管约束钢筋混凝土(STRC)柱具有优越的承载能力和耗能性能。但在应用于框架节点设计时,节点区域仍采用普通RC柱节点构造,可能导致节点处没有钢管约束而成为薄弱点,节点处易发生破坏。针对钢管约束钢筋混凝土(STRC)柱节点抗震性能薄弱的现状,提出采用内置型钢短柱进行增强。基于ABAQUS工作平台对具有相同构造形式的节点试件建立有限元模型,将数值计算所得破坏形态、滞回曲线和型钢应力与试验结果进行对比,两者吻合较好,在此基础上探讨内置型钢长度和轴压比对节点抗震性能的影响。结果表明:随着内置型钢长度增加,试件的承载力、极限位移和延性均有不同程度的提升,轴压比对试件受力性能影响较小。通过进一步分析试件的破坏机制、型钢抗弯性能和耗能能力,提出满足节点抗震性能需求的内置型钢长度建议取值。

铅黏弹性阻尼器增强钢管约束钢筋混凝土柱节点抗震性能研究

针对钢管约束钢筋混凝土(steel tubed reinforced concrete,STRC)柱节点抗震性能薄弱的现状,提出采用改良的铅黏弹性阻尼器进行增强。基于ABAQUS工作平台对铅黏弹性阻尼器试件建立有限元模型,将数值计算所得滞回和骨架曲线、耗能性能及疲劳性能与试验结果进行对比,两者吻合较好。在此基础上探讨了铅芯直径、铅芯布置形式及复合黏弹性体厚度比值对铅黏弹性阻尼器力学性能的影响。结果表明:相较于扇形铅黏弹性阻尼器,改良后的四边形铅黏弹性阻尼器表现出更好的力学性能;随着铅芯直径的增大,阻尼器的耗能能力指标均得到大幅提高;建议铅芯个数取2个,铅芯面积与复合黏弹性层面积比值取6%~8%,复合黏弹性体厚度比值约为0.67。建立不同布置方案的铅黏弹性阻尼器增强STRC柱节点试件模型,对其破坏形态、滞回特性和箍筋应力进行对比分析,给出合理的布置方案,为实际工程提供参考。

加固后钢筋混凝土十字形柱斜向抗震性能研究

钢筋混凝土十字形柱的斜向抗震性能是影响结构安全性能的重要因素。文章设计了3种新型约束补强方式加固的钢筋混凝土十字形柱试件,在验证有限元建模方法有效性的基础上模拟了斜向低周往复加载,通过分析试件的滞回曲线、骨架曲线、承载力和延性等抗震性能指标研究了试件的斜向抗震性能,并参考相关规范得出了新型约束补强方式十字形柱的压弯承载力计算公式。结果表明:钢筋网格局部加强使试件的斜向峰值位移提高了7.4%~19.4%;柱端嵌贴碳纤维布(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)板条会使试件峰值承载力、延性系数分别提高了约29.2%~34.2%和7.5%~22.9%;柱端嵌贴CFRP板使试件斜向峰值承载力、延性系数分别提高了约99.9%~105.5%和17.4%~24.8%。3种加固方式均可改善钢筋混凝土十字形柱的斜向抗震性能,改善程度由大到小依次为柱端嵌贴CFRP板、柱端嵌贴CFRP板条和钢筋网格局部加强。

钢筋混凝土不等肢L形单向偏心受压柱参数分析

本文运用了ABAQUS有限元软件,设计了14个有限元试件进行参数分析,具体分析了钢筋混凝土不等肢L形单向偏心受压柱的承载力及变形能力受混凝土强度、纵筋配筋率、偏心率等因素的影响规律。

自复位钢筋混凝土柱-钢梁混合节点抗震性能有限元分析

文章运用ABAQUS有限元分析软件构建相应的模型,旨在深入探讨自复位钢筋混凝土柱-钢梁混合节点的抗震性能。研究主要关注柱的混凝土强度等级对节点性能的影响,特别是对滞回曲线和骨架曲线的影响。研究结果表明,混凝土强度等级在一定程度上影响了节点的耗能和延性,提高混凝土柱的强度等级有助于增强节点的耗能和延性,但对节点的极限承载力影响较为有限。总体而言,在实际工程应用中,通过调整混凝土柱的强度等级,可实现更为卓越的抗震性能。

高强钢筋混凝土柱小偏心受压性能试验研究

为研究高强钢筋混凝土柱小偏心受压性能,进一步推进高强钢筋在混凝土结构中的应用,针对HTRB630级高强钢筋,考虑配筋率、配箍率、箍筋间距和荷载偏心距等因素的影响,通过6根高强钢筋混凝土方形截面柱的小偏心受压试验,研究了该类构件的破坏过程、破坏形态和变形能力,评估了钢筋的应力及其强度发挥水平。结果表明:受压区HTRB630级钢筋能够达到屈服强度,且塑性变形能够充分发挥;提高配箍率,可提高试件小偏心受压承载力;当配箍率超过1.50%时,对试件承载力提高不多,但在一定程度上能够改善试件的变形能力。考虑箍筋对混凝土的约束作用,参照中国现行规范的计算方法,给出了高强钢筋混凝土柱压弯承载力的计算方法,计算结果与试验值相比吻合较好,可为该类构件的正截面设计和规范修订时提供参考。

带有防火保护的圆钢管约束钢筋混凝土柱抗火性能分析与设计

抗火性能是圆钢管约束钢筋混凝土柱设计时的关键问题之一,尽管目前相关研究已逐渐完善,但带有防火保护条件下该类构件的抗火性能研究与设计仍不充分,已有的行业标准中构件高温稳定承载力公式未与常温公式相连续,且其中的防火保护层设计公式不具有明确的物理意义。基于ABAQUS软件,该文开展了带有防火保护圆钢管约束钢筋混凝土柱在ISO 834标准火灾作用下温度场和耐火极限的有限元分析,研究了荷载比、截面尺寸、长细比、防火保护层厚度等关键参数对构件耐火极限的影响规律,并提出了钢管温度、钢筋温度以及混凝土等效温度的简化计算公式。结果表明:随着防火保护层厚度的增大,构件的耐火极限近似线性增大。基于系统性参数分析,提出了带有防火保护圆钢管约束钢筋混凝土柱高温下截面承载力和稳定承载力设计公式,以用于确定构件达到不同耐火极限所需的防火保护层厚度,该方法保持了与现行标准中常温承载力计算公式的连续性。

基于静力试验的柱端铰型受控摇摆钢筋混凝土框架地震响应数值分析

柱端铰型受控摇摆钢筋混凝土框架(CR-RCFC)是一种新型的可恢复功能结构,通过摇摆节点的构造来“弱化”结构整体抗侧刚度,从而达到减小地震响应的目的。CR-RCFC结构在振动台试验中呈现了在中震和大震作用下“主体构件免损伤,耗能构件易更换”的韧性抗震效果。振动台试验后进行低周反复静载试验得到拆除阻尼器后的CR-RCFC结构柱铰节点弯矩-转角滞回曲线和转动刚度等抗震性能参数。利用静力试验得到的结构抗震性能参数进行结构地震响应数值模拟,将数值模拟结果与振动台试验结果进行对比分析。对比分析结果表明:通过静力试验数据可以精确得到CR-RCFC结构节点抗震性能参数,根据该抗震性能参数进行的数值模拟结果与振动台试验结果吻合较好。

超大截面钢筋混凝土外倾斜柱施工技术

随着建筑业的发展,人们对建筑行业的追求不再拘泥于适用性、耐久性的传统需求,为打破传统方形建筑的格局,越来越多的异形建筑、异形结构被应用在建筑设计中,斜柱作为异形构件,被广泛应用于新型建筑设计。结合工程实例,从测量放线、钢筋绑扎、模板加固、支撑体系及混凝土浇筑等方面详细阐述了超大截面钢筋混凝土外倾斜柱施工工艺,成功解决了相关施工难题,可为类似工程提供参考。

成型钢筋混凝土柱抗震性能非线性有限元分析

成型钢筋是采用机械加工成型的钢筋制品,能有效提高钢筋加工质量与效率,降低加工成本,减少废料损耗,具有广阔的应用前景。目前,有关成型钢筋混凝土构件的研究主要集中在楼板和剪力墙方面,对柱的研究则相对较少。基于有限元软件ABAQUS,建立了成型钢筋混凝土柱的滞回分析模型。基于完成的3根成型钢筋混凝土柱抗震试验研究结果,验证了该模型合理性。在此基础上,开展了有限元参数分析,主要参数包括成型方式(穿箍、绕箍)、轴压比(0.2,0.4,0.6,0.8)、混凝土强度等级(C30,C40,C50,C60)、纵筋配筋率(0.78%,1.1%,1.5%,3.0%)、配箍率(0.45%,0.7%,1.0%)及箍筋构造(体积配箍率相同,双肢或三肢)等。分析结果表明:穿箍成型、绕箍成型和绑扎对比试件的承载力相近,相差≤5%;当轴压比从0.2增加到0.8时,试件的承载力提高22%,而延性系数下降42%;当纵筋配筋率从0.78%增加到1.5%时,试件的承载力提高31%,延性系数提高11%,而当配筋率从1.5%增加到3.1%时,试件的承载力提高39%,延性系数则降低52%;当纵筋配筋率从0.78%增加到1.5%时,双肢箍试件比三肢箍试件的延性系数高约20%,而当配筋率从1.5%增加到3.1%时,双肢箍试件的延性系数较三肢箍试件低约25%,这主要是由于在高配筋率情况下三肢箍对截面约束效果更好所致。

钢筋混凝土柱-钢梁混合结构体系研究进展

钢筋混凝土柱-钢梁(RCS)混合结构体系由钢和混凝土两种不同的材料组成,综合了钢结构和混凝土结构各自优势,充分发挥材料性能,结构形式高效经济且低碳,是国内外研究和应用较多的结构体系之一。对国内外有关RCS节点基本受力性能、抗震性能、受剪承载力计算方法,整体结构抗震性能和抗连续倒塌性能,以及功能可恢复结构的研究现状和最新进展进行了综述和分析。对今后研究重点和发展趋势做了展望,对提高我国RCS混合结构研究和设计水平,推广RCS混合结构的工程应用,具有重要参考意义。

钢管混凝土柱、型钢混凝土柱、钢柱与钢筋混凝土梁连接节点研究现状综述

钢-混凝土组合结构兼具钢筋混凝土结构与钢结构的共同优点,具有承载力高、刚度大、延性和抗震性能好及节约材料等优点,符合土木工程的发展方向。处于复杂受力状态下的梁-柱节点区域是建筑结构中需要特别关注的部位,既是整体结构安全性和可靠性的重要基础,又是建筑结构抗震设计中的薄弱环节,因此节点部位的设计至关重要。在综合介绍钢管混凝土柱、型钢混凝土柱及钢柱与钢筋混凝土梁的连接节点研究背景的基础上,分析了上述节点连接的构造形式及受力性能等方面的研究现状,指出了该类节点连接方式及受力性能方面有待进一步解决的问题,为该领域的深入研究及该类节点连接的设计提供参考。

爆炸荷载作用下钢筋混凝土柱的动力响应及抗爆加固研究

某些工业厂房对构件抗爆有特殊需求,需对构件进行抗爆设计。淄博某石化企业因增设化工设备,厂房内的局部混凝土柱需承受爆炸冲击荷载,则相关范围内的混凝土柱应进行抗爆加固处理。该文使用有限元软件通过对钢筋混凝土柱采用不同碳纤维布加固方式(封闭缠绕粘贴、侧面粘贴)的破坏模式、动力响应分析发现,当构件受初始冲击作用时,应力较大位置集中于两端,此时构件以剪切变形为主;采用全截面围贴加固钢筋混凝土柱时,碳纤维布作用同于柱内纵向钢筋,并可提供围箍效应,类似于柱内受剪箍筋,故相比于对面粘贴的加固方式可明显改善构件的延性。研究可为同类型混凝土柱的抗爆加固设计提供相关数据支持,并具有一定的借鉴意义。

钢筋混凝土空心圆柱抗震性能

土木工程建设领域中的钢筋混凝土空心圆柱作为一种国内外常用的竖向承重柱体结构,因其内部空心的存在而极大地减小了自身重量,其抗震性能也一直广泛关注。为研究钢筋混凝土空心圆柱的抗震性能,基于abaqus建立数值模拟计算模型。通过改变钢筋混凝土柱中的空心截面直径设计参数,设计3种钢筋混凝土空心圆柱,以此来分析不同空心率的钢筋混凝土空心圆柱。结果表明,随着钢筋混凝土圆柱空心率的增大,结构极限承载能力也随之增强,其中空心率最大的钢筋混凝土圆柱RC3荷载下降段较为平缓,荷载强度较峰值顶端仅下降5.39%,承载能力下降较小,具有更好的延性和变形能力,并且能够提高结构的初始刚度和破坏刚度,增强钢筋混凝土空心圆柱的极限承载能力,有利于结构的抗震性能。

钢筋混凝土柱压弯承载力与刚度实用计算方法

为研究框架柱的压弯承载力与压弯刚度,通过建立三维实体有限元模型,在与拟静力试验结果验证较好的基础上,进一步建立了162根足尺钢筋混凝土柱有限元模型算例进行参数分析,探讨了各参数对柱的承载力、刚度的影响,提出了参数影响下的柱承载力、刚度实用计算公式。结果表明:当轴压比≤0.4时,随轴压比的增大,柱的压弯峰值承载力增大,当轴压比>0.4时,随轴压比的增大,柱的压弯峰值承载力减小,提高纵筋配筋率与混凝土强度等级均能有效的增大柱的压弯峰值承载力,且提高纵筋配筋率的效果更好;当轴压比≤0.2时,随轴压比的增大,柱的弹性刚度增大,当轴压比>0.2时,随轴压比的增大,柱的弹性刚度减小,提高纵筋配筋率与混凝土强度等级均能增大柱的弹性刚度;提出的实用计算公式可较准确地反映有限元结果,可为实际工程中框架柱的设计作一定的参考。

不同轴力下钢筋混凝土框架柱的力学性能分析

文中利用有限元法分析不同轴力对钢筋混凝土框架柱力学特性的影响。结果表明,节点位移与模拟位移的时程响应曲线相对一致,证实了所建模型的准确性;钢筋混凝土框架柱节点处所有的滞回曲线均相对饱满;当轴力从5 kN提升至20 kN,钢筋混凝土框架柱耗散能系数的降低速率约0.015,轴力每增加1 kN,屈服荷载和极限荷载分别降低2.27 kN、2.33 kN,延性系数的降低速率约0.0053。上述研究为钢筋混凝土框架柱的改善提供了合理的方法。

装配式钢筋混凝土梁柱节点抗冲击性能分析

文中主要就钢筋混凝土柱以及预制装配式梁柱节点进行冲击荷载试验,并分析了钢筋混凝土柱以及预制装配式梁柱节点处裂纹演变规律、冲击力时程响应以及支座反力时程响应。结果表明,钢筋混凝土柱及预制装配式梁柱节点的冲击力时程响应曲线均呈现波动(脉冲段)-平稳(平台段)-波动-平稳的规律,现浇混凝土梁柱节点的第一个脉冲段的冲击荷载较预制装配式梁柱节点降低了33.7%;钢筋混凝土柱节点处的支座反力的第一个脉冲段峰值冲击力比预制装配式梁柱节点低了4%,第二个脉冲段峰值冲击力比预制装配式梁柱节点低了20.8%。总之,预制混凝土柱构件的抗冲击能力大于现浇混凝土柱构件的抗冲击能力,其抗冲击性更强,损伤度更小。

反复荷载作用下锈蚀钢筋混凝土矩形柱力学性能研究

为了研究锈蚀钢筋混凝土矩形柱的抗震性能,本文采用了Abaqus软件,对钢筋混凝土矩形柱进行了数值模拟。本文分析了锈蚀率、轴压比、非加密区箍筋间距、纵筋直径等因素对其抗震性能的影响。研究结果表明,在反复荷载作用下,随着锈蚀率和非加密区箍筋间距的增加,RC矩形柱的水平向抗剪承载力明显下降,其延性也随之降低。增大纵筋直径可以有效提高RC矩形柱的抗剪承载力并增强其延性。然而,随着轴压比的增加,RC矩形柱的抗剪承载力显著提高,但其延性却明显降低。随非加密区箍筋间距增大,RC矩形柱的抗剪承载力和延性显著下降。