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。

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。

反复荷载下方钢管混凝土组合异形柱参数分析

方钢管混凝土组合异形柱(SCFST柱)是在钢筋混凝土异形柱与钢管混凝土柱基础上形成的新型组合柱。采用非线性有限元法,以混凝土强度、钢材强度、轴压比(n)和连接板宽厚比(Rf)为参数,模拟SCFST柱在反复荷载下的受力过程,考察各变量对构件承载力、耗能、延性和刚度退化等的影响规律。结果表明:提高钢材强度能有效改善柱的承载能力,但延性显著降低;混凝土强度对柱承载力和延性的影响并不明显;轴压比越大,构件的延性和承载力越低;连接板宽厚比越小,柱的延性越好,刚度退化越平稳充分。构件在宽厚比为19时具有最优的耗能性能。综合认为,对于单肢为100 mm×4 mm的SCFST柱,宽厚比在19~38时,连接板与单肢的协同作用好,构件具有最优的抗震性能与经济性。

高层钢结构住宅L形宽肢组合异形柱抗震性能研究

为研究一种用于高层钢结构住宅的L形宽肢组合异形柱的抗震性能,设计并制作了两个不同构造形式的足尺试件,并进行了高轴压比下低周水平往复循环加载拟静力试验研究及有限元分析,研究此类组合异形柱的破坏形态、承载能力、变形及耗能能力。研究结果表明:实腹式试件Ⅰ在整个加载过程中无明显破坏现象,塑性发展有限;格构式试件Ⅱ在斜撑与端柱相接处焊缝开裂;有限元计算结果与试验结果吻合良好;试件Ⅰ的强度和刚度更高,试件Ⅱ的延性相对较好,两种构造的L形宽肢组合异形柱可满足工程的不同需求。

L形方钢管再生混凝土组合异形柱轴压力学性能研究

为研究L形方钢管再生混凝土组合异形柱的轴压力学性能,在试验基础上,对L形方钢管再生混凝土组合异形柱进行了数值模拟,通过与试验结果对比,验证了模拟结果的准确性。分析表明,当再生粗骨料取代率超过40%时,异形柱的弹塑性阶段不明显,有直接进入塑性阶段的趋势。考虑钢材强度、钢材厚度、方钢管宽度和连接板宽度等因素,对L形方钢管再生混凝土组合异形柱进行了参数化分析。参数化分析结果表明:随着钢管内再生混凝土粗骨料取代率的提高,异形柱的峰值承载力减小,刚度降低,延性降低;相同粗骨料取代率下,随着钢材强度提高、钢材厚度的提高和方钢管宽度的增加,异形柱的峰值承载力逐渐增大;而连接板宽度对试件的峰值承载力影响不大。

L形无孔钢板连接式方钢管混凝土组合异形柱压弯性能简化模拟研究

对2根偏心距不同的L形无孔钢板连接式方钢管混凝土组合异形柱进行压弯简化模拟研究,并对简化模型及实体模型进行了破坏模态、竖向承载力、侧向位移3方面的对比,结果表明:简化模型基本能够合理有效地模拟L形无孔钢板连接式方钢管混凝土组合异形柱的压弯性能;在简化模型的基础上,对异形柱的压弯性能进行了参数化分析,分析发现提高钢材强度能有效改善柱承载力,提高混凝土强度、连接板厚度对柱承载力及延性没有明显影响,柱承载力会随着偏心距的增加而不断下降,且下降程度不断减小。

L-CFST柱-钢梁中节点抗震性能试验和有限元分析

基于高层L形钢管混凝土组合异形柱(L-CFST柱)住宅结构体系,对两侧连接形式不同的中节点试件进行抗震性能研究.首先,对2个轴压比不同的足尺节点试件进行往复加载试验,对试件的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、延性系数、耗能能力及应变分布等进行对比分析.结果表明:试验的破坏主要发生在扩翼缘式端板连接处端板的鼓曲和拉裂,钢梁翼缘连接板圆弧过渡处的局部屈曲及开裂等,外肋环板式连接只出现了竖向肋板端部处钢梁翼缘连接板的轻微开裂.扩翼缘式端板连接与外肋环板式连接的刚度接近,但承载力相差较大.通过建立三维非线性有限元模型,并与试验结果进行对比分析,验证了有限元模型的准确性,并对影响扩翼缘式端板连接承载力的4种因素进行了参数化分析.