考虑二阶效应的火灾后等肢L形型钢混凝土异形柱偏心距增大系数的研究

为了研究考虑二阶效应的火灾后等肢L形型钢混凝土异形柱的偏心距增大系数,在8根受火1 h后的等肢L形型钢混凝土异形柱常温静力加载试验的基础上,测其侧向变形曲线,计算出偏心距增大系数η1,然后将L形截面按照等形心轴惯性矩的原则等效成矩形截面并与异形柱的η2进行比较。为火灾后异形柱偏心距增大系数的计算提供参考和依据。研究表明:通过比较,除DL5的偏心距增大系数相差较大以外,其余计算出的偏心距增大系数比较接近,相差均在10%以内;DL5—DL8异形截面柱的偏心距增大系数要小于矩形截面柱的偏心距增大系数,最大值为10.47%出现在DL5的Y肢方向,表明对于受火后的异形柱来说,双向偏心受压的加载方式更为不利。

考虑二阶效应的火灾后不等肢L形型钢混凝土异形柱偏心距增大系数的研究

为了研究考虑二阶效应的火灾后不等肢L形型钢混凝土异形柱的偏心距增大系数,选取4种偏心距,按照两种加载角度,对受火1 h后的8根不等肢L形型钢混凝土异形柱进行了常温下的静力加载试验。由于型钢混凝土异形柱含钢量较高,将L形截面按照等形心轴惯性矩的原则等效成矩形截面,计算出偏心距增大系数η矩,并与异形柱的偏心距增大系数η异进行了对比分析,比较两种计算方法,为火灾后异形柱偏心距增大系数的计算提供参考和依据。研究表明:1不等肢L形型钢混凝土异形柱在X、Y两方向抗侧刚度不同导致两方向柱中挠度不同;2矩形柱与异形柱偏心距增大系数η的差值与矩形柱η的比值均在10%以内,计算结果比较接近,其中比值绝对值最大为9.901 8%,出现在BL6的Y方向,其余比值均在5%以内。

火灾后等肢L形型钢混凝土异形柱双向偏心受压力学性能研究

为了研究火灾后L形型钢混凝土柱双向偏心受压力学性能,进行受火1小时后4根等肢L形型钢混凝土柱的常温静力加载试验,分析双向受压情况下不同加载偏心距对型钢混凝土异形柱受压承载力的影响.记录其破坏过程及破坏形态,分析其破坏机理.对试验异形柱的极限承载力、混凝土型钢应力应变曲线、柱中侧向位移曲线、混凝土与型钢之间的粘结滑移曲线进行了讨论.试验结果表明:(1)型钢混凝土异形柱与钢筋混凝土柱受压破坏机理相同,破坏形态类似.随着偏心距的增大,试件由受压破坏转变为受拉破坏.承载力也随之降低;(2)桁架式钢骨架以及腹杆能够使混凝土与型钢较好的协同工作,保证异形柱整体工作性能.平均应变平截面假定仍适用于火灾后等肢L形型钢混凝土柱的分析中;(3)异形柱在进行双向受压情况下,试件发生双向弯曲,两侧位移基本相同.

L形型钢混凝土异形柱正截面承载力的理论研究(Ⅱ)——受力性能分析

利用文献[1]编制的型钢混凝土(SRC)异形柱正截面承载力的有限元计算程序,通过计算得到了各设计因素(包括混凝土强度等级、加载角、配钢率、轴压比和肢长比)变化时,L形SRC异形柱正截面受力性能的N—M及Mx—My相关曲线。通过对计算结果的分析,得到了5种设计因数变化时,对L形SRC异形柱正截面受力性能的影响规律。

轴心受压下L形型钢混凝土异形柱延性的研究

为进一步研究型钢混凝土异形柱构件的受力性能,文章设计了一种新型实腹式型钢混凝土异形柱,进行了3根L字形型钢混凝土异形柱和1根钢筋混凝土异形柱的轴心受压下的静力试验,并对不同含型钢率及无型钢构件的力学性能进行了对比分析。试验结果表明型钢混凝土异形柱比普通钢筋混凝土异形柱具有更好的延性。

L形型钢混凝土异形柱正截面承载力的理论研究(Ⅰ)——有限元计算程序编制

根据型钢混凝土(SRC)异形柱的工作机理和有限元计算原理,编制了SRC异形柱正截面承载力的有限元计算程序,并对所编制的有限元计算程序进行了试验验证。结果表明,数值模拟计算结果与试验结果吻合较好,从而证明了本文有限元计算程序的正确性,进而为文献[1]L形型钢混凝土异形柱正截面受力性能的分析奠定了基础。

型钢混凝土L形柱耐火性能模拟研究

利用有限元软件ABAQUS对型钢混凝土L形柱的耐火性能进行了模拟研究,并验证相关试验结果一致性。此外,考虑轴压比、偏心距、计算长度和受火方式的影响,研究了在ISO-834《建筑构件耐火试验方法 GB/T 9978.1—2008》标准升温曲线下型钢混凝土L形柱的耐火性能。结果表明:耐火极限随轴压比、偏心距、计算长度和受火面数量的增加而减小;轴压比从0.6增加至0.8,耐火极限下降幅度由13.3%降低为44.6%;偏心距从25 mm增加至75 mm,耐火极限下降幅度为9.3%~31.0%;计算长度从1 000 mm增加至2 000 mm,耐火极限下降幅度为5.2%~17.5%;受火面数量从单面增加至四面受火,耐火极限降低了27.6%。

轴向约束型钢RPC混凝土异形柱耐火性能研究

为考察分析受轴向约束的型钢活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete,RPC)异形柱的耐火性能,采用有限元软件ABAQUS构建火灾下型钢RPC混凝土异形柱热-力顺序耦合模型,并探究加载角、荷载比、偏心率等参数对其耐火性能的影响规律。研究表明:在一定加载角度范围内,型钢RPC混凝土异形柱的抗火性能随加载角的增大而增大;荷载比和偏心率也是影响型钢RPC混凝土异形柱耐火性能的重要因素,随着荷载比和偏心距的增大,构件的耐火极限相应降低。型钢RPC混凝土异形柱的耐火性能受偏心率、荷载角、荷载比等因素的影响逐渐增加,最终都表现为脆性破坏,其轴向变形呈现出基本恒定、缓慢下降和线性下降三个阶段。研究结果可为该类结构的防火设计提供理论依据。

H型钢连接L形方钢管混凝土组合异形柱偏压性能研究

为提升方钢管混凝土组合异形柱加工制作的便捷性与精度、减小焊接对板件变形的影响,提出了新型H型钢连接L形方钢管混凝土组合异形柱(LCFST-H),并研究其偏压荷载下的力学性能。设计了两个试件进行偏压加载试验,建立计算模型开展有限元分析。在验证有限元模型准确性的基础上,分析了H型钢连接板尺寸、方钢管截面尺寸、柱高度等参数对组合异形柱偏压受力性能的影响。结果表明:构件破坏形式为整体弯曲失稳与局部屈曲破坏,达到极限承载力后,单肢柱之间仍能通过H型钢连接板很好地协同工作,具备一定承载能力,体现出较高的延性性能。方钢管截面尺寸和柱高度对其偏压性能影响较大。结合相关规范,给出了H型钢连接L形方钢管混凝土组合异形柱单向偏压承载力计算公式,公式计算结果与有限元结果吻合较好。

型钢混凝土十字形异形柱正截面承载力计算方法

为研究型钢混凝土十字型异形柱承载力计算方法,根据已完成的低周反复荷载试验及有限元分析,并考虑箍筋约束作用编制截面弯矩-曲率关系计算程序,对试件正截面承载力进行计算,并分析不同参数对型钢混凝土十字异形柱正截面承载力的影响。结果表明:计算结果与试验结果和有限元分析结果吻合较好。随着混凝土强度、配钢率、型钢屈服强度的增大,正截面承载力增大;随着配箍特征值的增大,正截面承载力增大,但增大幅度较小;不同轴压力、荷载角对正截面承载力的影响规律不同。型钢混凝土十字型异形柱与混凝土十字型异形柱相比,正截面承载力有较大提高。分析方法和计算程序有效、稳定、精确,能较为准确地预测型钢混凝土十字型异形柱正截面承载力。

冻融循环对十字形型钢混凝土柱轴压性能影响分析

为探究十字形型钢混凝土(SRC)柱经冻融作用后力学性能的演变,考虑混凝土强度、配筋率及长细比三个影响因素,采用ABAQUS软件对十字形SRC柱进行冻融和压缩模拟研究,对比分析冻融循环对十字形SRC柱荷载-应变曲线及承载力退化规律的影响,并归纳总结其承载力退化系数表达式.结果表明:SRC试件极限承载力与冻融循环次数呈负相关趋势,冻融循环导致混凝土劣化,使构件轴压承载能力降低,100次冻融循环后,SRC柱的极限承载力最大下降8.48%;而构件轴压承载能力与配筋率呈正相关趋势,因此适当提高混凝土强度及配筋率可有效抵御构件的冻融损伤;此外,极限承载力与长细比成反比,长细比过大,构件易发生弯曲失稳破坏;所提出轴压承载力退化系数计算值与模拟值吻合度较好.

L形方钢管再生混凝土组合异形柱压弯扭力学性能有限元分析

目的研究不同粗骨料取代率下L形方钢管再生混凝土组合异形柱在压弯扭等复合受力下的力学性能。方法采用ABAQUS软件建立L形方钢管再生混凝土组合异形柱有限元模型,分析其在压弯扭等复合受力下的受力机理,及常见参数对其力学性能的影响。结果在压弯扭复合受力作用下,不同粗骨料取代率下各试件的受力全过程均分为弹性阶段、弹塑性阶段和塑性阶段,当试件承受的轴压力大于0.4 F p且弯矩值大于0.6 M p时,试件抗扭承载力降低、延性较差。在相同的轴压力及弯矩作用下,随着粗骨料取代率的增大,试件的峰值扭矩和延性逐渐降低。结论在工程设计中,大轴压比试件应重点考虑扭矩对L形方钢管再生混凝土组合异形柱的影响。

L形方钢管混凝土组合异形柱弱轴抗震性能研究

L形方钢管组合异形柱建筑效果好、抗震性能强,目前已应用于汶川等高烈度区的灾后重建。但是当下对L形方钢管组合异形柱抗震性能的研判多是基于其强轴的抗震性能,而对其弱轴的抗震性能研究较少。因此,通过对27个L形方钢管组合异形柱ABAQUS有限元模型的数值模拟,对其弱轴的抗震性能进行研究,得到其弱轴的破坏现象、极限层间位移角及延性系数的线性拟合公式。可为方钢管组合异形柱结构的推广及实际应用提供参考。

不等肢L形截面型钢混凝土异形柱极限承载力的研究

利用ANSYS有限元程序对不等肢L形截面桁架式型钢混凝土异形柱进行分析,研究了该类异形柱中型钢与混凝土的协同工作性能;混凝土强度等级及偏心距对桁架式型钢混凝土异形柱极限承载力的影响.分析结果表明:桁架式型钢混凝土异形柱中,型钢与混凝土能很好地协同工作;随着混凝土强度等级的提高,异形柱极限承载力也随之提高;加载点离截面力学中心越近,异形柱的极限承载力越大,且加载点偏心距对异形柱极限承载力的影响也越大.

等肢L形钢管混凝土异形柱强度承载力解析法

对钢管混凝土异形柱的强度承载力计算方法,提出了一种计算等肢L形钢管混凝土异形柱强度承载力的解析法。利用单轴对称的横截面,内力之间线性相互作用的条件(将截面内力根据内力方向与主轴的关系,进行坐标变换,得到主轴方向的内力值),基于现有规范双轴对称截面的压弯构件强度承载力计算方法,在这两者基础上对计算方法进行修正,推导单轴对称等肢L形钢管混凝土异形柱截面的双向压弯强度承载力公式。分别对截面不同受压区情况,基于图形分解法和中和轴平移相结合方法,推导了可直接计算全截面塑性弯矩的计算公式。通过有限元分析对算例进行了复核,计算结果表明该方法与有限元分析相比较为保守,相关计算方法可供设计院对钢管混凝土异形柱的强度承载力验算的参考。

型钢混凝土十字形异形柱抗震性能试验及有限元分析

为研究型钢混凝土十字形异形柱的抗震性能,完成4个不同轴压比、配钢率、加载方向试件的低周反复荷载试验。对不同设计参数试件的破坏形态、滞回性能、骨架曲线、变形能力、耗能能力进行分析。根据试验结果,采用ABAQUS对试件进行有限元分析,分析得到的试件的破坏形态、骨架曲线及承载力与试验结果总体上吻合较好。试验及有限元分析结果表明:型钢混凝土十字形异形柱具有良好的延性、塑性变形能力和耗能能力。与钢筋混凝土十字形异形柱相比,型钢混凝土十字形异形柱承载力高、抗震性能好,可适用于高层建筑以及抗震设防烈度较高地区的建筑中。

基于变形和能量双重准则的型钢混凝土异形柱地震损伤行为研究

为了研究型钢混凝土(SRC)异形柱地震损伤的评估机制,首先根据17个SRC异形柱抗震性能试验实测数据,建立该类结构柱基于性态的抗震设计量化指标;之后采用基于变形和能量的双重准则,结合异形柱结构的力学特性,通过引入组合系数的办法提出了适用于SRC异形柱抗震性能演化的Park-Ang修正模型。研究结果表明,型钢混凝土异形柱抗震性态水平可划分为5个等级,依次为正常使用、暂时使用、修复后可使用、生命安全和防止倒塌;在满足84.13%的概率保证率下各水平的柱构件位移角限值分别为1/700、1/150、1/100、1/50和1/35;提出的修正Park-Ang损伤模型能较好地反映型钢混凝土异形柱地震损伤的演变规律;通过控制损伤阀值,明确了型钢混凝土异形柱在各性态水平下的地震损伤评估依据。

型钢混凝土异形柱正截面承载力的理论研究

在试验研究基础上,根据型钢混凝土(SRC)异形柱的工作机理,对SRC异形柱的正截面承载力进行有限元数值分析,把型钢和混凝土分别进行单元划分,对型钢单元采用不同的坐标系进行处理,并且只考虑混凝土除去型钢所占截面后的净面积,利用数值迭代法编写了一套SRC异形柱正截面承载力分析的计算机程序,该程序可得到SRC异形柱正截面承载力的N-M及Mx-My相关曲线,并能够计算SRC异形柱构件的极限承载力,计算结果与试验结果吻合较好.利用该程序对SRC异形柱正截面承载力的变化规律进行了分析,得到了一些重要结论.最后进行了SRC异形柱的实用设计方法探讨.

型钢混凝土异形柱框架节点承载力试验研究

为研究型钢混凝土异形柱框架节点的破坏形态和承载力,采用柱端加载的方式对9个中间层边节点、4个角节点和4个中节点进行低周反复荷载试验。观察各类型节点的受力过程和破坏形态,分析节点区水平箍筋、水平腹杆和型钢腹板的应变分布规律以及节点的受力机理。结果表明,型钢混凝土异形柱框架节点典型的破坏形态为节点区剪切斜压破坏,其受力机理为斜压杆、刚框架-钢板剪力墙和约束机理的综合作用。通过对试验数据的回归分析,得到节点在弯剪作用下的受剪承载力以及在剪扭作用下受剪及受扭承载力计算公式,计算值与试验值吻合较好。最后给出节点的设计建议。

低周反复荷载作用下型钢混凝土异形柱的抗剪承载力分析

从剪应力分布入手,分析型钢混凝土(SRC)异形柱中翼缘对抗剪承载力的影响,得出翼缘对抗剪强度的提高系数。根据试验得到的各构件的破坏形态和破坏机理,分别推导各种配钢形式的SRC异形柱在正向荷载(沿工程轴)以及斜向荷载作用下剪切斜压和剪切黏结破坏的抗剪承载力计算公式,计算结果与试验实测值均吻合较好。理论分析和试验结果表明:T、L形柱的斜向抗剪强度大于正向,而十形柱的斜向抗剪强度小于正向。研究结果可供工程设计参考。