尺寸效应对GFRP管型钢混凝土组合柱力学性能的影响

为研究尺寸效应对GFRP管型钢混凝土组合柱力学性能的影响规律,对4根组合柱试件进行轴压试验,并验证了Ansys软件所建模型的正确性.建立5种尺寸的组合柱模型进行有限元分析.结果表明:随着试件尺寸的增大,试件的极限应力和延性都会随之降低,且降低幅度呈现非线性变化.该研究为GFRP管型钢混凝土组合柱组合柱的实际应用提供一定理论依据.

圆钢管型钢再生混凝土组合柱滞回性能非线性有限元分析

基于圆钢管型钢再生混凝土组合柱低周反复荷载试验研究,采用OpenSees软件对该组合柱进行了滞回性能数值分析,获取了组合柱的滞回曲线及抗震性能指标,并与试验结果进行了比较,验证了组合柱数值模型的合理性。在此基础上,对组合柱的滞回性能开展了参数影响分析。结果表明:再生骨料取代率从0增大到100%,组合柱的峰值荷载下降了7.78%,延性略有降低;提高再生混凝土强度、型钢强度及圆钢管强度,对于提升组合柱的承载力及刚度是有利的,但却使组合柱的脆性增大;随着轴压比的增大,组合柱的承载力呈现先上升后下降的趋势,而延性逐渐变差;型钢配钢率从5.54%增至9.99%,组合柱的峰值荷载提高了24.34%,但对于改善组合柱的延性不明显;增大钢管壁厚对组合柱的承载力和延性均是有利的。

某超高层项目钢管混凝土组合柱应用

某超高层项目荷载较大,导致框架柱截面较大,严重影响建筑空间使用。采用钢管混凝土组合柱,和型钢混凝土柱相比,标准层每根柱节约建筑有效使用面积1.5~1.8m^(2),结构主体成本节约近1000万元。提出了对钢管进行开孔的梁柱节点做法并分析五种不同节点方案,采用大型通用有限元软件ABAQUS进行仿真分析,充分考虑框架梁对节点的约束作用,得到五种节点方案的极限承载力及钢管的最大应力,结果表明采用钢管开孔的梁柱节点做法可行,并得到最合理的开孔形式;分别对7种不同箍筋形式进行受力性能分析,并考虑实际施工因素,得到最为合理的箍筋设置形式。

型钢混凝土组合结构施工技术在房建工程中的应用

型钢混凝土组合结构在济南市轨道交通R3线一期工程中济南东车辆段梁、柱安装工程得到应用。应用中形成以下经验:型钢柱的安装中,由于受力大,其安装的位置、标高及垂直度控制十分重要,要通过经纬仪做好观测,其标准应从地面引测,而不能从下节柱顶引上,避免累积误差;焊接质量决定了钢柱强度,其控制关键在于焊接工艺评定、焊后外观和无损检测;型钢的钢筋绑扎涉及到主筋、箍筋节点较多,重点做好主筋穿插、箍筋焊接等,严格按照设计图绑扎;型钢构件支模考虑型钢梁结构的摆放形式,为有利于钢筋绑扎,应先安装底模,再绑扎钢筋,最后支设侧模,确保钢筋绑扎效率和支模质量;型钢浇筑环节,要重点考虑浇筑的密实度和均匀性,要在浇筑时按照预留灌注孔浇筑,确保梁、柱底部填充到位;并按照分层浇筑、对称捣鼓的原则,确保填充密实、均匀。

多元算法融合模型的CFRP约束型钢混凝土柱承载力预测

为准确预测多影响因素下碳纤维增强复合材料(CFRP)约束型钢混凝土柱(SRCC)的轴压承载力,提出了一种基于随机森林(RF)、分类提升(Catboost)、极端梯度提升(XGBoost)、梯度提升回归树(GBRT)的多元算法融合预测模型。首先采用合成少数类过采样技术(SMOTE)算法对原始数据集进行扩充,开展了10种传统机器学习和集成学习模型试验,筛选出决定系数R2均大于0.92的RF、Catboost、XGBoost、GBRT的4种集成学习模型,用随机搜索优化其超参数,然后融合形成了RF-Catboost-XGBoost-GBRT预测模型,对CFRP约束SRCC的承载力进行预测。结果表明,两种数据集下RF-Catboost-XGBoost-GBRT模型的预测性能最好,原始数据集经SMOTE算法处理后,5种预测模型R2平均提高20.43%,其中RF-Catboost-XGBoost-GBRT模型的R2达到了0.942,预测值误差均在±10%以内。

冷弯型钢-类地聚物泡沫混凝土柱轴压性能

为抑制冷弯型钢柱的屈曲变形及提高其承载力,对冷弯型钢-类地聚物泡沫混凝土组合柱的受力性能采用试验、数值仿真和理论相结合的方法进行系统性研究。对构件的荷载-轴向位移曲线、试验过程及破坏特征进行分析。比较不同形式构件的破坏模式及承载力结果,探讨不同因素对构件轴压性能的影响。结果表明:组合柱极限承载力相比拼合柱提高了1.4倍;板件宽厚比为60~100时,类地聚物泡沫混凝土利用率较高;泡沫混凝土密度每提高一个等级,组合柱的极限荷载约增加1.5%;从用钢量的角度考虑,设置对称单肋对组合柱极限承载力的提高更明显。在试验和数值仿真的基础上,依据现有相关规范中的计算方法对组合柱极限承载力进行了计算,发现JGJ 138—2016《组合结构设计规范》^([1])给出的计算方法可粗略估计组合柱极限承载力。最后,提出适用于组合柱轴压承载力的计算方法,并验证该公式的准确性。

矩形管薄壁型钢混凝土柱力学性能研究

在“库架合一”结构体系的应用背景下,进行了8根矩形管薄壁型钢混凝土柱的轴心受压试验,得到了柱试件的极限承载力、竖向荷载-位移曲线、跨中挠度曲线。在此基础上总结了柱子的破坏模式,分析结果表明,该柱破坏模式主要为截面极限承载力破坏,不同抗剪螺杆布置方式会导致不同的破坏模式。利用有限元计算方法对其破坏模式和荷载-位移曲线进行了分析,分析结果与试验结果吻合。进一步应力分析发现:抗剪螺杆变量下极限承载力出现差异的原因是不同抗剪螺杆布置导致混凝土发生不同形式的破坏,从而不同程度上削弱了混凝土的承载力。在综合对比各国设计规范基础上,给出了该类柱的轴向抗压承载力实用计算方法。

轴心受压下GFRP管-型钢-混凝土组合柱的尺寸效应

为研究尺寸效应对GSC组合柱力学性能的影响,对24根GSC组合柱试件进行轴心受压实验,通过荷载-应变曲线,分析尺寸效应对GSC组合柱轴心受压下力学性能的影响规律。结果表明:随着构件尺寸的增大,极限承载力和延性逐渐降低,且在构件尺寸较小时,削弱程度较高,尺寸较大时,削弱程度则相对比较低;提高混凝土强度等级,会使尺寸效应减弱。该研究为GSC组合柱的实际应用提供了依据。

GFRP管—型钢活性粉末混凝土组合短柱轴压性能

以GFRP管直径、管厚度、纤维缠绕层数和角度,以及长细比、活性粉末混凝土(RPC)抗压强度、型钢截面面积、型钢屈服强度为主要参数,设计25根足尺GRS组合短柱试件;基于钢材的双线性本构模型和考虑RPC约束效应的非线性本构模型,采用ABAQUS有限元软件,对25根足尺GRS组合短柱进行数值模拟分析,分别提取荷载—位移曲线和轴压承载力,分析不同参数对试件轴压承载力和极限位移的影响规律;采用1stOpt软件统计回归足尺GRS组合短柱轴压承载力计算公式。结果表明:随试件的GFRP管直径和管厚度、纤维缠绕层数和角度、型钢屈服强度和截面面积、活性粉末混凝土抗压强度增加,试件轴压承载力显著提高;随试件的GFRP管厚度、纤维缠绕层数和角度、长细比和工字型钢截面面积增加,试件极限位移明显增大;随试件的GFRP管直径增加,试件极限位移逐渐减小。试件表现很好的持荷能力,呈连续鼓曲的破坏形态。

GFRP管型钢再生混凝土组合柱轴压性能试验及数值分析

为研究玻璃纤维(GFRP)管型钢再生混凝土组合柱的轴心受压性能,进行了11根GFRP管型钢再生混凝土组合柱轴压试验研究,重点分析了组合柱的破坏形态和荷载-位移曲线等。在此基础上,利用ABAQUS有限元软件对轴压荷载作用下GFRP管型钢再生混凝土组合柱的受力性能进行有限元分析,确定GFRP管、型钢以及再生混凝土的本构模型,建立组合柱有限元模型,获取该组合柱的破坏形态及应力云图,并验证数值模拟结果的合理性,主要分析设计参数对组合柱轴压性能的影响。结果表明:计算荷载-变形曲线与试验结果良好吻合,建立的有限元模型可用于模拟GFRP管型钢再生混凝土组合柱轴压性能。组合柱的轴压承载力随着再生骨料取代率和组合柱长细比的增大而逐渐降低,而随着配钢率和再生混凝土强度的增大而增大;增大配钢率对于提高组合柱的变形能力是有利的;此外,GFRP管型钢再生混凝土组合柱具有承载力高的优势,研究结果可为该新型组合柱的工程应用提供技术支持。

GFRP管-石粉地聚物混凝土-钢管组合短柱轴压性能研究

玻璃钢纤维增强复合材料管-石粉地聚物混凝土-钢管组合柱(DSTC-GC)是一种将废弃大理石粉地聚物混凝土代替普通混凝土而得到的一种新型组合柱。以玻璃钢纤维增强复合材料(GFRP)及钢管的外直径与管厚、混凝土类型、截面空心率等为参数共设计制作了11根试件并开展了轴压性能研究。结果表明:DSTC-GC试件出现三种典型破坏形态,试件曲线呈典型的双线性强化,较普通混凝土DSTC试件发现荷载-钢管应变曲线出现平缓屈服台阶。GFRP及钢管对试件力学性能及变形影响显著,合理的空心率有利于提高DSTC-GC试件材料的使用效率及延性。废弃石粉在DSTC-GC试件中的掺量为50%(质量分数)时试件的轴压性能较好,而普通混凝土DSTC试件轴压性能优于DSTC-GC。基于试验结果,建立了f_(cc)/f_(c0)、ε_(cc)/ε_(c0)及λ_(t)之间的函数关系,对比发现Gao等模型更适用DSTC-GC试件承载力计算。

不同加载模式下GFRP管混凝土组合柱的损伤实时监测

基于压电陶瓷主动传感技术,对GFRP管混凝土组合柱(concrete filled GFRP tube,CFGT)进行损伤监测.制作2组预埋压电智能骨料(smart aggregate,SA)的GFRP管约束混凝土短柱试件,分别进行单调和往复轴压试验,监测其损伤情况.加载过程中采集实时信号,采用小波包能量法和基于均方根偏差的损伤评判指标(damage indicator,DI)等进行损伤评估,发现小波包能量随着荷载的增大明显衰减,而损伤评判指标随着荷载的增大而增大,且在损伤达到一定程度时趋于平稳;组合柱底的小波包能量均大于柱顶的;柱底混凝土晚于柱顶破环;往复加载下的混凝土破坏先于单调加载下的.结果表明,该监测方法能有效识别组合柱在受力时的实时损伤程度,且监测信号的幅值、小波包能量、损伤评判指标均在损伤过程中表现出较好的敏感性.该方法可为该类组合柱在施工、使用过程中的实时损伤研究提供参考.

混凝土强度对GFRP-型钢-混凝土组合柱尺寸效应的影响

运用静力试验方法考察4根GFRP-型钢-混凝土组合柱在C30和C40混凝土强度下的受压能力,验证Ansys软件所建模型的正确性.建立2种混凝土强度的有限元模型,对10个构件进行有限元分析.结果表明:混凝土强度对试件的尺寸效应存在影响,在试件尺寸相同的情况下,混凝土强度越高,结构的承载力越强,而延性越差;在混凝土强度较低的情况下,混凝土强度对结构的尺寸效应影响更为显著.

GFRP管-钢管混凝土组合柱的轴压力学性能研究

本文研究发现在GFRP管同样厚度条件下,组合柱的承载力及延性与直径正相关;GFRP管同样直径条件下,组合柱的承载力及延性与厚度正相关;GFRP管直径对组合柱轴压力学性能影响,与内管厚度关系显著。并提出适用本次试验分析的组合柱纤维模型,进行GFRP管-钢筋混凝土组合柱的变参数研究,随着管的径厚比的减小,组合柱的承载力与延性有显著提升,为类似研究提供理论参考。

建筑混凝土型钢组合柱的施工技术分析

本文针对建筑混凝土型钢组合柱的施工技术应用要点,内容包括制作钢结构、预埋地脚螺栓、焊接型钢柱、吊装型钢梁、钢筋工程施工、模板工程安装、混凝土工程作业等,通过研究做好基础资料整理、梳理技术应用工序、加强材料质量管理、做好现场施工管理、完善施工管理队伍等注意事项,其目的在于积累施工技术应用经验,提高建筑工程施工结果的可靠性。

外包钢-混凝土组合梁与型钢混凝土柱连接节点试验研究

介绍了2个外包钢-混凝土组合梁与型钢混凝土柱的连接节点,并对其进行了低周反复荷载作用下的试验研究.对节点的破坏形态、滞回曲线、强度、延性和钢筋、钢板的应变等性能进行了分析.试验结果表明:通过合理的构造措施,外包钢-混凝土组合梁与型钢混凝土柱的连接节点具有较强的受剪承载力、较好的延性和耗能能力,能够满足工程要求.在此基础上对节点的受力机理进行了探讨,提出了节点核心区受剪承载力的计算公式,计算结果和试验结果吻合良好.

GFRP管钢骨混凝土组合柱偏压承载力计算

为研究GFRP管钢骨混凝土组合柱的偏压性能,对5根GFRP管钢骨混凝土构件进行了偏压试验.采用纤维模型法编制了非线性分析程序,分别以混凝土强度、长细比、偏心距、配骨率等为主要参数,计算并得到相应的荷载与挠度关系曲线.计算分析表明:组合柱的承载力随着混凝土强度、配骨率的增加而增大,随着长细比、偏心率的增加而降低.基于对计算结果和试验结果的分析,给出了GFRP管钢骨混凝土组合柱的偏压承载力计算公式,并通过试验进行验证,结果表明,理论计算与试验结果吻合良好.

圆钢管型钢再生混凝土组合柱偏心受压性能试验研究

为研究圆钢管型钢再生混凝土组合柱的偏压力学性能,进行了14个组合柱强轴单调偏心受压试验,观察了试件的偏心受压破坏过程及破坏形态,分析了设计参数对试件荷载-位移曲线、荷载-应变曲线、侧向挠度及承载力等偏压性能指标的影响规律。结果表明,组合柱偏心受压破坏始于受压侧中部型钢屈服,随后钢管受压侧达到屈服强度,进而核心再生混凝土被压碎,钢管中部出现局部明显鼓曲,最终导致试件丧失承载力;组合柱的偏压承载力分别随着再生粗骨料取代率和钢管径厚比的增加而逐渐降低;适当增大型钢配钢率可有效提高试件的偏压承载力和变形能力;增大偏心距和长细比对于组合柱的偏压承载力是明显不利的;总体上,圆钢管型钢再生混凝土组合柱具有较高的偏压承载力和良好的变形能力。

型钢再生混凝土组合柱滞回特性与耗能能力分析

为研究型钢再生混凝土柱在地震作用下的滞回特性与耗能能力,进行了17个型钢再生混凝土柱试件低周反复荷载试验,主要考虑了再生粗骨料取代率、轴压比、体积配箍率和剪跨比四个设计参数。观察了试件的破坏形态,分析了不同设计参数对试件滞回特性的影响,在此基础上,利用等效黏滞阻尼系数分析了不同设计参数对柱构件耗能能力的影响。研究结果表明:型钢再生混凝土柱主要破坏形态为剪切斜压破坏、弯剪破坏以及弯曲破坏,型钢再生混凝土柱的滞回曲线基本呈梭形状,较钢筋混凝土柱表现出较好的抗震性能。试件的耗能能力随再生粗骨料取代率的增加而降低,但降低幅度较小。随着轴压比的增大,试件耗能能力降低幅度较大。大剪跨比试件的耗能能力明显好于小剪跨比试件。此外,提高体积配箍率对于增强试件的耗能能力是十分有利的。

型钢混凝土组合结构空间分叉柱(撑)施工技术

于家堡金融区起步区项目03-15地块工程附楼存在大量型钢混凝土组合结构空间分叉柱(撑)形式。施工中,对该结构进行了合理分段,采用计算机辅助设计软件进行了深化设计,以及在测量、钢筋、模板、混凝土等关键工序运用了科学的施工技术,保证了施工质量与安全,达到了设计预期目的。