钢骨-方钢管自密实高强混凝土轴压长柱试验研究

钢骨-方钢管自密实高强混凝土柱是一种重载柱设计的新模式．为了研究该组合柱的轴压稳定性能，以长细比（A）为主要参数，进行了8根组合长柱的轴心受压试验．试验结果表明：由于内填混凝土和钢骨的存在，组合柱试件具有良好的稳定性能；在研究的长细比范围内（λ=11～43），所有试件都具有较高的承载力和一定的延性，但是其承载能力和延性随长细比的增大明显降低．最后给出了钢骨-方钢管自密实高强混凝土柱的轴压承载力计算公式，公式计算值与试验值吻合良好．

薄壁方钢管/竹胶合板组合空芯柱偏心抗压试验研究

对9根薄壁方钢管/竹胶合板组合空芯柱(SBCC)进行了偏心抗压试验,考察了SBCC受压破坏形态,分析了SBCC长细比、偏心距、空心率和净横截面面积对其极限承载力的影响,建立了SBCC极限承载力计算模型.结果表明:SBCC受压破坏形态主要包括柱端部不同基体胶合面开胶和竹胶合板材料开裂破坏、柱身中部受拉侧不同基体胶合面开胶和抗压侧竹胶合板材料压屈破坏、柱整体开胶破坏.SBCC极限承载力随其净横截面面积增大而提高,随其长细比、偏心距和空心率的增大而降低.所建立的SBCC极限承载力计算模型可为其工程应用提供参考.

钢骨-方钢管高强混凝土组合柱小偏心受压力学性能

为研究钢骨-方钢管高强混凝土组合柱小偏心受压力学性能,采用有限元软件ABAQUS对钢骨-方钢管高强混凝土组合柱小偏心受压试件进行非线性有限元分析,研究了长细比、偏心率、配骨指标和加载方向这些参数对组合柱小偏心受压力学性能的影响。通过回归分析提出小偏心受压承载力简化计算公式,并将简化公式计算结果与试验结果及有限元(FEM)计算结果进行对比。结果表明:长细比、偏心率对组合柱小偏心受压承载力影响较显著;配骨指标的增大能提高组合柱的延性;加载方向对承载力影响很小;简化公式计算结果与试验结果及有限元计算结果吻合良好。

带约束拉杆方钢管/竹胶合板组合柱轴压蠕变性能

对4根带约束拉杆薄壁方钢管/竹胶合板组合空芯柱(SBCCB)试件进行轴压蠕变试验以及蠕变后二次轴压破坏试验,考察试件的轴压蠕变特点、蠕变后受压破坏形态,并分析长期承载对SBCCB试件轴压极限承载力的影响.结果表明:SBCCB试件的轴压蠕变应变随试件长细比的增大而减小、随轴压应力水平增加而增加;不同长细比试件的蠕变应变-时间曲线均包含瞬态蠕变阶段和稳态蠕变阶段,温湿度变化对其局部蠕变有影响;蠕变对试件的轴压承载力、轴向及侧向变形能力有较大影响;基于流变力学理论的Burgers计算模型可较好地预测SBCCB试件的蠕变应变发展.

珠江新城J2-5地块框架-核心筒超高层结构的罕遇地震弹塑性时程分析

针对具有带加强层、核心筒采用矩形钢管混凝土端柱+钢骨暗支撑+混凝土剪力墙、连梁内埋设钢骨、外框采用圆钢管混凝土柱等特性的广州珠江新城J2-5地块框架-核心筒超高层结构,运用ABAQUS+Bepta程序,将梁、柱和剪力墙的弹塑性在材料的应力-应变层次上精确模拟,采用显式积分的方法,对该结构进行了罕遇地震作用下的弹塑性时程分析,以研究该类结构体系的抗震性能。结果表明,基于塑性区模型的弹塑性时程分析是保证结构大震不倒的比较有效和可靠的方法,计算的实例工程采用的框架核心筒形式具有较高的抗震承载力和延性。

轴心受压钢骨-方钢管高强混凝土组合短柱承载力

为研究钢骨-方钢管高强混凝土组合短柱轴心受压力学性能,基于合理选取钢材和混凝土本构关系以及正确定义单元类型、模型接触、加载边界条件和加载方式,采用大型通用有限元软件ABAQUS建立钢骨-方钢管高强混凝土组合短柱轴心受压有限元模型,通过后处理得到组合短柱的荷载纵向应变关系曲线,并与试验的荷载纵向应变曲线进行对比分析。分析了典型试件受力全过程以及最终破坏形态,同时比对了不同类别组合短柱轴心受压承载力简化计算公式,最后给出最优简化计算公式。

高强方钢管-混凝土-圆钢管组合短柱轴压性能

为研究高强方钢管-混凝土-圆钢管(HSCS)组合短柱的轴压性能,以环混凝土轴心抗压强度(f ck)、外高强方钢管的抗拉强度、壁厚和宽度、内圆钢管的抗拉强度、壁厚和直径,以及试件的长细比和空心率等为控制参数,共设计27根试件。基于合理的材料本构模型、网格合理性分析和既有试验试件验证分析,确定该模型的预测精度,进而获得各个参数对足尺寸HSCS组合短柱轴压性能的影响规律。结果表明:随宽度、壁厚、内钢管抗拉强度、外钢管抗拉强度和混凝土抗压强度的增加,HSCS组合短柱的轴压承载力显著提高;随试件空心率增加,组合短柱的轴压承载力逐渐减小,建议空心率最佳取值为0.1~0.3。HSCS组合短柱轴压承载力计算表达式具有较高的预测精度,可满足工程实践需要。

往复荷载作用下外方内圆复合钢管混凝土柱工作机理研究

为研究往复荷载作用下外方内圆复合钢管混凝土柱的工作机理,建立了外方内圆复合钢管混凝土柱的有限元模型并进行计算分析,将计算结果与试验结果进行比较。在此基础上,分析了混凝土损伤设置与否的影响,比较了复合钢管混凝土柱、中空夹层钢管混凝土柱、普通钢管混凝土柱、空钢管柱的滞回性能,包括滞回曲线、骨架曲线、延性、刚度和耗能等,分析了不同阶段混凝土的应力状态。研究结果表明:有限元计算的破坏形态、滞回曲线结果与试验结果吻合较好,往复荷载作用下外方内圆复合钢管混凝土柱的计算必须合理考虑混凝土材料的损伤;与其他类型柱相比,外方内圆复合钢管混凝土柱的滞回曲线饱满,其极限承载力、延性、刚度、累积滞回耗能等性能更为优越。

薄壁方钢管砂卵石组合柱稳定承载力性能的正交法分析

通过薄壁方钢管砂卵石组合柱稳定承载力试验,拟合推导出适合一定条件下的承载力计算式。并在此基础上以组合柱稳定极限荷载为目标函数,以砂卵石压实系数、组合柱长细比及宽厚比为因素,采用正交试验设计方法设计不同因子水平的试验,进行直观分析。结果表明:宽厚比影响最大,压实系数次之,长细比影响不大。并且得出了组合柱承载力的最佳正交组合,即压实系数为87.7%、长细比为24.2、宽厚比为30。

T形截面方钢管混凝土组合异形柱压弯承载力的神经网络方法研究

对T形截面方钢管混凝土组合异形柱压弯性能进行了有限元分析和试验研究,通过对所得结果进行对比分析,验证了有限元程序的可行性。此外,通过神经网络学习及承载力结果对比,验证了神经网络的可行性和精确性。并采用神经网络对T形截面方钢管混凝土组合异形柱压弯承载力影响因素进行了参数化分析。结果表明,承载力随着钢材强度、混凝土强度、钢管尺寸的增大而增大。

薄壁方形钢管/竹胶板组合空芯短柱抗压测试

对带约束拉杆和不带约束拉杆2组各5个薄壁方形钢/竹胶板组合空芯短柱(SBCC)进行轴心抗压试验,考察SBCC受压破坏形态,重点分析横向约束拉杆对试件破坏特征荷载的影响.结果表明:不带约束拉杆试件以竹胶合板基体之间的开胶破坏为主,而带约束拉杆试件主要为柱端材料压折破坏.相对于不带约束拉杆试件,带约束拉杆试件的开裂破坏荷载提高约19.4%,平均极限承载荷载(平均极限压应力)提高约17.2%,轴向压缩变形和压应变均有提高.拉杆约束可抑制SBCC短柱的开胶失效,改变其极限破坏形式而提高其抗压能力.

T形方钢管混凝土组合异形柱偏压性能试验研究

T形方钢管混凝土组合异形柱具有良好的力学性能,以试件长度、偏心距、偏心方向为试验参数,设计9个不同长细比的试件进行偏心受压试验,观察试件的破坏形态,得到荷载应变曲线和荷载挠度曲线,并分析各参数对试件偏心受压性能的影响。试验结果表明:长度为600 mm的试件发生了强度破坏,长度为1500、1800 mm的试件发生了弯曲失稳破坏;试件长度越长,弯曲破坏特征越明显;偏心距越大,偏压承载力越低;偏心方向对偏心受压性能的影响相对较小。与相关规范计算结果对比发现,按DBJ/T 13-51—2010计算的结果与试验结果吻合最好。研究结果表明,T形方钢管混凝土组合异形柱延性较好,方钢管之间可以协同工作,偏心受压力学性能良好。

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。

钢骨-方钢管混凝土偏压短柱力学性能的试验研究

通过6根钢骨-方钢管混凝土组合短柱的偏心受压试验,研究该组合柱的受力性能.试验结果表明:钢骨-方钢管混凝土偏心受压组合短柱试件的破坏是由于方钢管局部出现凸曲而导致承载力的下降而引起的;混凝土的强度、方钢管的宽厚比和钢骨的用量都对组合柱的受力性能有着显著影响;通过截面应变分析,可以近似地认为偏心受压组合柱符合平截面假定.

钢骨-方钢管高强混凝土组合长柱轴心受压力学性能

为研究钢骨-方钢管高强混凝土组合长柱轴心受压力学性能。采用有限元软件ABAQUS建立钢骨-方钢管高强混凝土组合长柱轴心受压有限元分析模型。研究了组合长柱荷载-变形曲线特征以及最终破坏模态,进行参数分析研究不同参数对组合长柱轴心受压力学性能的影响。通过回归分析得到组合长柱轴心受压承载力简化计算公式,将提出的简化公式计算结果与试验结果、有限元计算结果及其他相关公式计算结果进行比较,最后基于组合切线模量理论对组合长柱轴心受压进行理论分析。结果表明:提出的简化承载力计算公式具有很高的计算精度,组合切线模量理论可以较好预测组合长柱轴心受压稳定承载力。

钢骨-方钢管高强混凝土柱正截面承载力的计算

利用叠加法对钢骨-方钢管高强混凝土柱的正截面承载力进行推导。把组合柱分为方钢管混凝土部分和钢骨部分,根据结构塑性理论的下限定理,对于给定的轴向力,由平衡条件任意分配方钢管混凝土部分和钢骨部分承担的轴力,并分别求出相应各部分的受弯承载力,两部分承载力之和的最大值即为钢骨-方钢管混凝土柱在该轴力下的受弯承载力。针对常用的内嵌十字形和工字形钢骨的情况,推导出叠加法的最终解作为组合柱正截面承载力的计算公式,并给出了组合柱的轴力与弯矩相关曲线。最后给出了一个算例。研究成果可为该组合柱在工程中的应用提供参考。

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.

十字形方钢管混凝土组合异形柱压弯性能和可靠度分析

运用ANSYS有限元软件,对单向压弯状态下十字形截面方钢管混凝土组合异形柱进行仿真计算,并在此基础上采用蒙特卡罗法分析结构的可靠度。结果表明,十字形方钢管混凝土组合异形柱具有承载力高、塑性和韧性好的特点;钢管与混凝土能良好地协同工作,提高了混凝土的承载能力。与此同时,ANSYS分析得出柱子高度、截面尺寸等参数对结构最大侧向位移和应力强度的灵敏度影响较大,同时得出结构的可靠度概率。

方钢管再生混凝土叠合柱轴压性能有限元非线性分析

为研究方钢管再生混凝土叠合柱的轴压性能与非线性力学性能,在叠合柱轴压性能试验研究基础上,利用ABAQUS软件建立了叠合柱精细化模型,对其轴压性能进行非线性数值模型分析研究。并在此基础上进一步扩展分析了再生混凝土强度等级、拉结筋间距、箍筋间距、方钢管壁厚及长细比对叠合柱轴压性能的影响,获得了叠合柱的应力应变云图以及荷载-位移曲线。结果表明:试验结果与数值模拟结果基本吻合,验证了叠合柱有限元模型的合理性;加载结束,叠合柱中部呈鼓曲破坏,表现为再生混凝土保护层压碎脱落,钢筋和钢管局部鼓曲,核心再生混凝土压碎等;随着再生混凝土强度等级增加,叠合柱承载力和耗能均逐渐提高;设置拉结筋可显著提高叠合柱承载力和耗能能力,但延性仅有小幅度提高;增大箍筋间距和长细比,叠合柱承载力、延性和耗能均降低;随着方钢管壁厚增加,叠合柱承载力、变形性和耗能能力均显著增强。

L形缀板式方钢管混凝土组合柱压弯性能试验研究

对L形缀板式方钢管混凝土组合柱进行偏压试验,分析了在偏压荷载作用下缀板对L形钢管混凝土组合柱的承载能力和破坏状态等参数的影响。结果表明,在偏压荷载作用下,L形缀板式方钢管混凝土组合柱的极限承载力要比普通方钢管混凝土组合柱高,且L形缀板式方钢管混凝土组合柱通过缀板的连接使组合柱的整体性较强,各肢柱可以协调变形。研究结果为后期L形缀板式方钢管混凝土组合柱的其他性能研究提供了参考。