Design Optimization of Reinforced Concrete Frames

In this paper, a design optimization for the reinforced concrete plane frame structure has been done in order to minimize the cost of the concrete and steel for beams and columns by adopting the Artificial Neural Network (ANN) computational model trough the NeuroShell-2 software program. The design procedure conforms to the ACI-318-08 Code. The variables used for design optimization are the width, depth and the area of reinforced steel, including longitudinal reinforcement and shear reinforcement. A three-bay two-story RC frame is modeled with selecting different span length and different load cases. Acceptable design results are obtained from more than 50 examples which are subjected to all the constraints of the ACI Code, using different cross-section sizes and these results are used to train the NeuroShell-2 program. The results obtained demonstrate the efficiency of the ANN procedure for the multi story RC frame design.

不同设计配筋下大偏压RC柱承载力抗震可靠度

为研究偏心距随机特性对不同设计配筋下RC柱承载力抗震可靠度的影响规律,采用解析方法,推导了以多个无量纲化设计参数表达的大偏压RC柱失效方程和配筋影响系数计算式。考虑规范中的柱配筋率要求,分析了荷载效应比值等设计参数在常用取值范围内时配筋影响系数的变化规律。结合已有的水平地震作用、竖向重力荷载、混凝土强度和钢筋强度等参数的概率模型,并考虑偏心距的随机特性,采用Monte Carlo方法进行了大偏压RC柱可靠度分析。结果表明:不同设计参数组合下大偏压RC柱配筋影响系数的变化离散性较大;当配筋影响系数较小时,增加配筋对大偏压RC柱可靠指标的改善作用不大;当该系数较大时,增加配筋对可靠指标的提升效果较明显。

FRP加固RC框架柱关键位移角统计及性能水平量化

对国内外学者122根FRP加固RC柱伪静力试验的关键位移角进行了统计分析。分别给出了柱纵筋屈服荷载、柱侧弯峰值荷载、柱侧弯极限荷载所对应位移角d的限值—可靠度关系。当可靠度为95%左右时,纵筋屈服荷载、峰值荷载、极限荷载所对应的关键位移角d_y、d_m、d_u分别为1/240、1/110和1/60。对关键位移角d进行了RC柱自身特征参数及FRP加固量参数的单因素分析。结果表明,原柱自身特征参数轴压比n,FRP加固量λf显著影响d_y;纵筋率ρs,混凝土轴心抗压强度fc显著影响d_m;FRP加固量参数λf显著影响du。并依据分析结果将各参数范围分段,给出分段内的关键位移角d的限值—可靠度关系。最终,从适应性、经济可修行及安全性三方面将FRP柱性能划分为4个性能等级,选取d_y、d_r、d_m、d_u作为相应性能水平等级的指标限值。

RC框架“强柱弱梁”设计的可靠度分析

"强柱弱梁"从概率意义上讲,就是对同一节点,柱出现塑性铰的概率要远小于梁出现塑性铰的概率;从结构体系来看,结构出现"层间破坏机构"的概率要远小于"整体破坏机构"的概率.本文分别从构件层次和结构体系层次出发,对不同抗震等级的RC框架柱和梁的抗震可靠度进行了分析,然后对一个5层框架结构形成"整体破坏机构"和"层间破坏机构"的概率进行了计算.结果表明,按现行抗震规范设计的抗震等级较低的结构,柱和梁的可靠指标相差不大,结构形成"层间破坏机构"与"整体破坏机构"的概率也相差不大,柱弯矩增大系数有待提高.

RC框架结构“强柱弱梁”破坏机制探讨

结合抗震规范中有关"强柱弱梁"规定,分析了影响"强柱弱梁"破坏机制实现的各类因素,指出按照现行抗震规范进行框架结构设计无法保证"强柱弱梁"破坏机制的实现,探讨了实现"强柱弱梁"的新思路.

新型自密实混凝土加固RC柱设计方法

新型自密实加固混凝土是在现有水泥基灌浆料基础上开发出的高粘结、低收缩、自流平、自密实、加固用的新型混凝土材料,将其与传统的加大截面加固法相结合,再运用层内泵送灌注技术,不仅加固效果可靠,施工快捷,而且截面加大尺寸小,尤其适合震后灾区量大面广的震损结构的快捷加固。在课题组前期的试验研究和理论分析的基础上,考虑单面、三面和四面加固不同的加固方法,针对轴心受压和大、小偏心受压柱建立了一整套加固设计计算方法,为新型自密实混凝土应用提供了理论依据。

榫式连接拼装RC柱轴压性能数值分析

利用ABAQUS有限元软件对轴压荷载作用下榫式连接拼装RC柱进行非线性有限元模拟,并进行试验验证。利用验证的有限元模型研究不同上柱段榫柱宽度及锥形界面倾角的拼装RC柱轴压性能,分析拼装RC柱的荷载-变形关系、荷载-应变关系、不同部件的内力分配、界面接触应力和轴压承载力,研究上柱段榫柱宽度及锥形界面倾角对其受力性能的影响。研究结果表明:上柱段锥形界面中越靠近根部,其接触应力越大,上柱段榫柱侧面的接触应力接近于0 MN,锥形界面的接触应力随倾角增大而减小;在峰值荷载时,各部件共同提供轴压承载力;超过拼装RC柱的轴压承载力主要由榫柱混凝土与纵筋承担,后浇段混凝土承担的轴压承载力迅速降低;在其他参数不变的情况下,拼装RC柱轴压承载力随上柱段榫柱宽度增大近似呈线性增大;当上柱段锥形界面倾角小于30°时,倾角对拼装RC柱后浇段纵筋的应变发展和轴压承载力的影响较小,同一横截面上纵筋的应变发展协调;当上柱段锥形界面倾角大于30°时,拼装RC柱轴压承载力随倾角增大近似呈线性减小,榫柱纵筋与后浇段纵筋的应变发展差异增大;根据有限元和理论分析结果得出拼装RC柱的轴压承载力公式,计算结果与有限元结果吻合较好。

宁夏银川地区临水RC柱腐蚀性病害成因研究

为了调查宁夏银川地区临水RC柱的服役现状,为其剩余寿命预测以及混凝土耐久性设计提供参考。对该地区服役期临水RC柱进行了实地调研,分别采用水质分析仪、XRD以及回弹法,对水源的成分、水面以上病害混凝土的成分以及未腐蚀和腐蚀混凝土强度进行了测定。结果发现银川地区临水RC柱水面以上50cm范围内的混凝土发生了从表面结晶、坑蚀、混凝土保护层脱落到核心混凝土溃散、柱侧移的不同程度病害。通过分析水源和水面以上病害混凝土物理和化学成分发现,硫酸钠和硫酸镁的结晶及其结晶水是混凝土病害的主要原因。研究还发现,临水RC柱水面以上混凝土病害程度的影响因素从大到小依次是:SO_(4)^(2-)浓度>服役年限>混凝土设计强度。

某斜交多层RC框架结构抗震设计

本文基于SATWE软件,针对实际工程中一个多层RC框架结构的斜交异形构件,分别采用等效柱截面方法(C法)和抗震墙方法(W法)建立结构模型,进行整体结构抗震计算和对比分析。分析表明,对于斜交多层RC框架结构,可采用SATWE软件综合考虑C法和W法对结构进行包络设计,并根据结构位移曲线及底层框架的剪力和倾覆力矩的比例等指标综合判定结构类型。若结构属于少墙框架结构,除斜交异形构件外的其余构件的内力及配筋,宜采用C法的计算结果;对于斜交异形构件,可按抗震墙对其进行截面设计。

碳纤维布对混凝土柱抗震加固的试验分析

根据 6个碳纤维布加固混凝土柱和 2个破坏后加固混凝土柱在反复荷载作用下抗震性能的试验结果 ,分析了碳纤维布对混凝土的约束和增加延性的作用 ,提出了碳纤维布有效约束系数的概念 。

钢筋混凝土柱基于位移的变形能力设计方法

建立了钢筋混凝土(RC)柱屈服位移角和极限位移角的计算式,对141个试件的试验数据进行分析,得到了计算式的相关参数。RC柱的屈服位移角与受拉钢筋屈服强度、柱截面高度和轴压比有关,极限位移角与轴压比、配箍特征值、剪跨比等有关,与纵筋配筋率关系不大。提出了RC柱基于位移的变形能力设计方法。

钢筋混凝土框架柱的变形能力及基于性能的抗震设计方法

框架柱的变形能力主要取决于轴压比和约束箍筋用量,本文建立了柱塑性铰区配箍特征值λcv、轴压比n及塑性铰极限转动量puθlc之间的函数关系,即λcv-n-puθlc关系式,并与柱试验数据进行了对比,计算公式与试验结果在平均意义上吻合很好。文中推导了柱截面λcv-n-μc关系式,建立了配箍特征值λcv、轴压比n、柱曲率延性μc之间的关系。在本文公式的基础上,讨论了按现行抗震设计规范最小配箍要求的RC框架柱所达到的最大变形能力,同时指出规范的构造要求并不总满足特定的变形要求。文中提出了框架柱的性能设计方程,给出了框架柱在指定性能目标D I下基于性能的抗震设计方法的基本过程。

基于性能的FRP加固混凝土柱抗震水平及指标选取

在研究FRP加固混凝土框架柱的抗震性能时引入了基于性能的抗震设计理论,从适用性、经济可修性、安全性三个方面将FRP加固框架柱的抗震性能划分为5个等级:正常使用、暂时使用、可修使用、生命安全及防止倒塌.对FRP加固框架柱的位移角限值进行统计分析,讨论了位移角与纵筋率ρs、配箍特征值λv、剪跨比λ、轴压比n及FRP特征值λf之间的关系;结果表明,n和λf对位移角有显著影响.选取位移角作为性能指标,并将n和λf引入到位移角的量化当中,给出了基于性能的抗震设计的指标限值.

中高层钢筋混凝土异形柱框架结构试验与理论研究

对一 1/ 6比例 12层大开间钢筋混凝土异形柱框架结构模型进行了振动台试验 ,探讨结构的地震反应和破坏形态。采用杆模型编制了钢筋混凝土异形柱框架结构的弹塑性时程分析程序 ,经比较 ,计算结果与试验值吻合较好。探讨了肢长肢厚比对该体系结构性能的影响 ,并提出了相应的设计建议。

新型装配式变电站的研究和应用

结合110kV变电站的建设,研究了几种装配式结构的设计和建造技术,并指出装配式混凝土柱-钢梁组合结构能够实现全装配化施工。对于装配式结构的预制混凝土柱与现浇基础的连接,采用了新颖的预应力压接式柱脚。简要介绍了装配式110kV齐梁变电站试点工程的情况。

钢筋混凝土结构中框架柱抗震设计的几个问题

通过对钢筋混凝土结构房屋抗震设计的总结 ,提出了框架柱抗震设计中的几个问题 ,给出了看法和建议 。

套箍法加固钢筋混凝土轴压柱的设计参数研究

采用ANSYS建立有限元计算模型,对套箍法加固RC轴压柱的极限承载力影响参数进行了研究。先利用4根加固柱的试验资料对有限元模型进行了验证分析,结果表明:对于加固柱的极限承载力,有限元计算结果和试验结果吻合较好。然后结合工程实际选取其中一根试验柱为基本柱,通过变换参数取值,总共计算了43根柱的极限承载力,从而对核心柱初始应力水平、套箍层配筋率、套箍层纵筋强度、套箍层配箍率、套箍层厚度和套箍层混凝土强度这6种可控设计参数进行了研究,揭示了每种参数对加固柱极限承载力的影响规律,并对后5种参数的影响程度进行了分析。根据计算分析结果,给出了几点加固设计建议。

重庆某超限高层结构优化设计

受业主委托对重庆市三幢 2 0 4 8m高的超限高层结构进行了优化设计。通过将高位厚板转换层改为梁式转换 ,将钢筋混凝土框支柱改为核芯钢管混凝土组合柱 ,尽量缩短墙肢等措施 ,获得了很好的效果。优化后的设计与初步设计相比 ,节约混凝土 2 2万m3 ,与施工图设计相比 ,节约混凝土 1 5万m3 ,节约钢管 760t。使结构的刚度变化更为合理 ,提高了可靠度水平 。

抗震设计中钢筋混凝土柱矩形约束箍筋

本文通过20根配有矩形约束箍筋的钢筋混凝土柱,在单向一次荷载和循环反复荷载下的试验,研究了轴压比和配箍率对柱延性的影响;用有限元法对钢筋混凝土压弯构件进行了荷载一位移曲线的全过程分析。文中通过对试验和计算结果的分析,给出了柱塑性铰区域内矩形约束箍筋数量的计算公式。

钢筋混凝土框架结构基于性能的抗震设计方法

以变形需求作为设计参数,阐明了RC框架结构基于性能的抗震设计方法的基本原理及步骤:利用弹塑性位移谱法求解结构的位移与变形需求,在层间位移角满足特定要求后,将梁柱塑性铰区的转动量值作为性能设计的参数,结合预期的性能目标由梁柱性能设计方程进行构件变形能力设计。以一10层框架结构为例,给出了RC框架结构基于性能的抗震设计的完整过程,并通过弹塑性时程分析作了比较验证。结果表明:弹塑性位移谱法求解结构位移需求是一种可为工程接受的、简便有效的方法,通过梁柱性能设计方程对变形能力进行定量设计,可将结构的破损程度控制在预先设定的性能目标范围内。