芯钢管连接的PVC-CFRP管混凝土柱-RC梁边节点抗裂承载力研究

为研究芯钢管连接的PVC-CFRP管混凝土柱-RC梁边节点的抗裂性能,文中以芯钢管含钢率、节点配箍率、轴压比、梁纵筋配筋率和CFRP条带间距为设计参数,对11根节点试件进行低周反复荷载试验,观察其裂缝发展过程,分析各参数对其初裂荷载的影响。试验结果表明:节点在加载过程中先后经历了初裂、通裂、峰值和破坏阶段,初裂荷载约为极限荷载的40%~50%,随着节点核心区表面斜裂缝的出现,试件荷载-位移滞回曲线逐渐偏离线性。与普通节点相比,内置芯钢管可有效提高节点的初裂荷载,同时,随着节点配箍率和轴压比增加,节点初裂荷载有所提高,芯钢管含钢率、梁纵筋配筋率以及CFRP条带间距对节点初裂荷载影响不明显。最后,基于节点核心区的受力分析,引入节点箍筋影响系数,提出节点抗裂承载力计算公式,与试验值吻合良好,此外,与目前已有节点抗裂承载力计算模型对比,文中公式更适用于芯钢管节点抗裂设计。

钢管混凝土柱-RC环梁节点及其应用

介绍了钢管混凝土柱 混凝土环梁节点的构造和基本受力机理 ,以及 3 7个节点模型、1个足尺节点单调加载试验结果和 1 4个节点模型在低周反复荷载作用下的试验结果。试验结果表明 ,通过合理设计 ,环梁节点能有效地传递框架梁端的剪力和弯矩 ,具有良好的变形能力和耗能能力 ,可以实现“强节点、弱构件”的抗震概念设计。

环梁连接的RC梁-钢管混凝土柱框架试验研究

介绍了一个采用钢筋混凝土 (RC)环梁连接的 2层 2跨RC梁 -钢管混凝土 (STCC)柱框架的拟动力试验和静力试验。为了研究环梁在地震作用下的破坏形态 ,大部分节点设计成“弱环梁、强框架梁” ,即环梁屈服先于框架梁 ;少量节点设计成“强环梁、弱框架梁” ,即框架梁屈服先于环梁。试验表明 :小震时 ,框架的刚度降低很少 ;中震时 ,刚度降低约 3 0 % ;大震时 ,层间位移角小于 1 10 0 ;即使弱环梁已经破坏、层间位移角达 1 3 4,框架的承载力仍未下降 ;能够实现“强柱弱梁”和实现塑性铰形成于框架梁端的“强连接、弱构件”的抗震设计概念。RC环梁与STCC柱之间局部范围的缝隙不影响框架的整体抗震性能 ;环梁与柱之间几乎无相对竖向滑移。采用RC环梁连接的RC梁 -STCC柱框架具有良好的抗震性能。

方钢管约束型钢混凝土柱-RC环梁节点抗震性能

为研究方钢管约束型钢混凝土柱-RC环梁节点的抗震性能,利用有限元分析软件ABAQUS建立了该节点的有限元模型。通过对已有试验中的圆钢管约束型钢混凝土柱-RC环梁节点抗震性能的模拟分析,验证了有限元计算结果的正确性,进而对方钢管约束型钢混凝土柱-RC环梁节点的受力性能进行了数值模拟分析,研究了该节点在低周循环荷载作用下的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线及节点延性;同时考察了柱内型钢含钢率、柱轴压比和环梁配筋率对节点抗震性能的影响。结果表明:方钢管约束型钢混凝土柱-RC环梁节点的滞回曲线饱满,具有良好的抗震性能;在节点核心区设置环梁后,节点试件的最终破坏模式为梁端形成塑性铰破坏,环梁对节点核心区保护作用明显,满足"强柱弱梁"及"强节点、弱构件"的抗震设计原则;随着柱内型钢含钢率及环梁配筋率的降低,节点试件的最大荷载、延性系数和抗震性能均有所降低,且强度退化加快;轴压比对节点抗震性能影响较大,当轴压比从0.31增加至0.63时,节点试件的延性系数从4.14降低至2.12,最大荷载降幅高达15.16%。

RC环梁式圆钢管约束SRC柱-狗骨式钢梁节点抗震性能研究

对RC环梁式圆钢管约束型钢混凝土柱-狗骨式削弱型钢梁节点在低周反复荷载作用下的抗震性能开展数值研究。在验证有限元模型正确性的基础上,研究了狗骨式梁端翼缘削弱参数、梁柱线刚度比和柱轴压比对该节点破坏模式、滞回性能、骨架曲线等的影响。结果表明:对钢梁梁端进行狗骨式削弱,可使节点塑性铰位置明显外移,起到保护RC环梁及节点区的作用,从而更好地满足“强节点弱构件”的抗震要求;梁端削弱参数对RC环梁的破坏程度和梁端塑性铰位置影响较大;在合理削弱参数范围内,狗骨式节点基本试件的最大荷载较未削弱型节点的最大荷载降低了5.95%,节点位移延性系数均大于4.4,表明狗骨式节点具有良好的抗震性能;随着梁柱线刚度比的增大,RC环梁破坏越严重;节点最大荷载和延性随柱轴压比的增大而降低,建议轴压比取值不大于0.7。

节点区柱钢管不连通式钢管混凝土柱-梁节点轴压承载力

对节点区柱钢管不连通式钢管混凝土柱-梁节点在轴压下节点核心区的受力特点进行了分析,指出主要的影响因素为混凝土强度、节点横截面面积与钢管面积的比值、节点环筋的数量、节点高度。在局部承压理论的基础上,根据约束混凝土理论,提出多重箍筋对内核混凝土的约束力逐重叠加的思想,并引入节点高度影响系数,建立该种节点轴压承载力计算公式。计算结果与试验结果比较,两者吻合良好。

方钢管约束型钢再生混凝土柱-钢梁节点抗震性能分析

基于非线性和再生混凝土损伤因子的塑性损伤本构,建立了外加强环全焊接刚性连接、外套管式端板连接半刚性连接以及顶底角钢全螺栓连接半刚性连接3种形式的方钢管约束型钢再生混凝土柱-钢梁节点有限元模型,分析了各模型的抗震性能。结果表明:在低周循环加载下,柱内含有支撑骨架且没有穿柱构件时,有利于提高节点域核心再生混凝土的整体性,受力简单;采用外套管约束节点域,核心再生混凝土的应力、应变较小,有利于再生混凝土耐久性的提高;在相同轴压比、梁柱线刚度比的情况下,外加强环全焊接刚性节点承载能力和滞回耗能能力较高,但延性相对较差;顶底角钢全螺栓连接半刚性节点承载能力、滞回耗能能力相对较低,延性较好;外套管式端板连接半刚性节点的极限承载力、滞回耗能能力和延性性能都有良好的表现;在此基础上,对外套管式端板连接半刚性节点进行了荷载-位移影响参数分析。结果表明:轴压比在弹性阶段对节点的影响不大,在进入屈服和塑性强化阶段,随着轴压比的增高,节点的极限承载力和延性下降;在强柱弱梁的前提下,梁柱线刚度比的增加有利于节点弹性刚度和水平极限承载力的提高,屈服后梁柱线刚度比对节点刚度退化影响不大;钢材屈服强度影响主要体现在节点的极限水平承载力上;再生骨料取代率对节点的延性性能稍有影响;外套管和端板的厚度变化在一定范围时对节点的弹性刚度和极限承载力有一些影响,但增幅随着厚度的增加越来越小。

钢管混凝土斜柱抗剪环-环梁节点抗震性能试验

为满足建筑造型中设置钢管混凝土斜柱的要求,在结构中形成了钢管混凝土斜柱与环梁相交的抗剪环-环梁节点。检验这种斜柱抗剪环-环梁节点的抗震性能,进行了2个2/3缩尺比例的钢管混凝土斜柱抗剪环-环梁梁柱组合体的低周反复加载试验。试验结果表明,通过对环梁的合理配筋构造,即使试件最终破坏发生在环梁内,仍能够使组合体具有足够的变形能力和耗能能力;由于钢管混凝土斜柱与环梁节点承载能力相对独立,即使环梁最终发生破坏,对钢管混凝土斜柱的纵向承载力也不致造成较大影响。

钢管混凝土梁柱节点受力性能的试验研究

钢筋混凝土梁与钢管混凝土柱节点的受力性能是影响钢管混凝土结构应用的关键问题.针对某电信枢纽中心的工程实践提出了穿心牛腿+环梁的新型节点构造形式,依据相似原理进行了静载及反复荷载下节点模型试验研究.试验研究表明,该节点传力路线明确,受力性能较好.根据试验结果改进后的新型节点已用于工程实践.

钢管混凝土动力性能研究现状

简要从试验类型、计算理论和计算方法三个方面阐述了国内外研究者对钢管混凝土动力性能的研究现状，并分析了研究中存在的不足。在比较了大量的研究成果之后，基于组成钢管混凝土的钢管及其核心混凝土之间组合作用的特点，探讨了钢管混凝土动力性能研究中的若干关键问题。最后，展望了钢管混凝土结构动力性能研究的发展前景。

钢管混凝土柱-环梁节点受力分析

为了了解钢管混凝土柱-钢筋混凝土环梁节点的受力性能,使用通用有限元软件对此种节点进行了静载和低周反复荷载作用下的非线性有限元分析。分析结果给出了节点裂缝发展情况、破坏形态、梁端弯矩转角滞回曲线。结果表明:钢管混凝土柱-钢筋混凝土环梁节点能够实现"强连接、弱构件"的抗震设计概念。基于分析结果对此节点设计提出以框架梁轴线为中心±25°环梁范围内箍筋加密的建议。

CFRP-钢管混凝土柱钢梁节点的发展概况

在工程中应用钢管混凝土组合结构能有效发挥出各类型材料的优点,并且能避免单一材料缺点带来的不良影响。随着工程结构面向高层、大跨度及重载等方向发展,对钢管混凝土结构性能的要求不断提高,希望能够在保持结构性能不变的基础上减少钢的使用量,并且希望钢管混凝土结构本身可以更加轻便、截面面积更小。在这样的情况下,CFRP-钢管混凝土结构在工程中的应用越来越广泛,工程质量得到显著提升。基于此,本文对CFRP-钢管混凝土柱钢梁节点的发展概况进行简要分析。

方钢管约束钢筋混凝土柱拟静力有限元分析

采用ABAQUS软件建立5根方钢管约束钢筋混凝土(STRC)柱的三维实体精细有限元模型并进行拟静力分析,模型考虑了混凝土的塑性损伤性质和钢材的弹塑性混合强化性质以及钢管、钢筋对核心混凝土的约束作用。在破坏形态、荷载-位移滞回曲线、荷载-位移骨架曲线和刚度退化-位移曲线的有限元结果与已有拟静力试验结果吻合较好的基础上,进一步分析了各部件的应力-应变和塑性耗能特征。结果表明:①高轴压比0.8作用下,钢管的约束作用可显著减小核心混凝土、纵筋和箍筋的应变峰值,提高柱的总塑性耗能值而降低核心混凝土的塑性耗能占比,延缓核心混凝土压碎破坏,提高承载力和延性;②当轴压比由0.34增大为0.65、0.8,各部件的压应变峰值以及总塑性耗能值都增大,核心混凝土的耗能占比增大而更易压碎;③当混凝土强度等级降低,钢管作为延性材料承担了更大比例的塑性耗能,提高了柱的延性。

钢管混凝土梁柱节点受力性能的试验研究

钢筋混凝土梁与钢管混凝土柱节点受力性能是影响钢管混凝土柱结构应用的最关键问题。针对某电信枢纽中心的工程实践提出了穿心暗牛腿 +环梁的新型节点构造形式 ,对其依据相似原理进行了静载及反复荷载下的节点模型试验研究。结果表明 ,该节点传力路线明确、合理 ,受力性能较好。根据试验结果改进后的新型节点已用于工程实践。

梁端钢丝网约束RC带板梁抗震性能研究

试验共设计了4个试件,其中1个为对比试件,另外3个为在梁端塑性铰区钢筋骨架外侧绑扎不同层数和不同网格间距的镀锌焊接钢丝网的加强试件。通过低周反复加载试验,研究在低周反复荷载作用下镀锌焊接钢丝网加强试件与对比试件的受力特性、破坏特征、滞回曲线、延性和刚度退化等抗震性能的变化。试验结果表明,梁端绑扎镀锌焊接钢丝网能够有效改善和延缓混凝土保护层的脱落,试件的延性、刚度退化程度明显好于梁端未绑扎镀锌焊接钢丝网的试件。

钢环加固圆钢管混凝土柱-RC梁角节点轴压性能有限元分析

针对圆钢管混凝土柱-RC梁角节点,提出了对角节点的节点区采用多段钢环加固的构造方案,并对加固节点模型的轴压性能开展有限元分析研究。通过已有研究成果验证了有限元模型分析方法的可靠性,继而采用ABAQUS有限元分析软件建立152个加固节点模型进行轴压试验模拟。有限元分析结果表明,以多段钢环加强的圆钢管钢筋混凝土柱-RC梁角节点轴压性能优于普通节点,加固节点具有更高的轴压承载力和更好的延性,加固效果明显。参数分析表明:加固角节点的轴压承载力随节点混凝土轴心抗压强度、节点区钢环体积占比和节点区纵筋配筋率的增加而增加;角节点的轴压承载力受梁端剪力影响,较大的梁端剪力可能造成节点延性降低。根据分析结果,建立了节点区采用钢环加固的圆钢管约束混凝土柱-RC梁角节点的轴压承载力算式,供设计该类节点参考。

钢管混凝土柱-RC环梁节点计算方法的研究

针对钢管混凝土柱-RC环梁节点型式,通过对边柱、中柱、角柱处采用三种不同型式钢管混凝土柱-环梁节点的受力性能进行了实体有限元分析,并参照有关试验结果,分别对三种不同型式节点在梁端弯矩剪力作用下,环梁截面内的扭矩、弯矩和剪力提供了实用的计算方法,为这类结构的设计提供了依据。

自密实微膨胀混凝土填充圆钢管约束钢筋混凝土柱轴压性能试验研究

为了探究自密实微膨胀混凝土填充圆钢管(SMCFCST)约束钢筋混凝土(RC)柱的轴压性能,设计并制作了8根约束柱和1根无约束RC柱,并对其进行轴压试验。试验参数包括钢管厚度、自密实微膨胀填充混凝土强度、填充混凝土类型和初始轴压力。记录试件破坏模式和加载数据,并绘制相应的荷载-竖向变形曲线和荷载-应变曲线。结果表明:RC柱被SMCFCST约束后,其峰值荷载和延性均显著提高;随着钢管厚度增大,约束柱的峰值荷载显著增大;随着自密实微膨胀填充混凝土强度增大,约束柱的峰值荷载小幅增大;而填充混凝土类型和初始轴压力对约束柱峰值荷载的影响不明显。修改GB 50936—2014《钢管混凝土结构技术规范》公式,得到SMCFCST约束柱的轴压承载力预测公式。预测值与试验值比值的平均值为0.956,标准差为0.064。

钢管混凝土斜柱抗剪环-环梁节点受力性能试验研究

进行了7个按实际工程2∶3比例缩尺、75°倾斜的钢管混凝土斜柱抗剪环-环梁节点试验。其中5个试件采用单调方式加载,2个试件采用低周反复方式加载。试验过程中,对环梁截面上、下环筋,环梁箍筋以及纵梁纵筋的应变分布及大小进行了量测,记录了试件的荷载-位移曲线。改变试件环梁环筋与纵梁纵筋的比例,改变环梁箍筋形式及加配特殊构造钢筋等措施,对斜柱抗剪环-环梁节点的宏观受力机理、最终破坏形态、受力性能及其影响因素等进行了分析研究。试验结果表明,通过对环梁合理配筋构造,抗剪环-环梁节点能够有效地传递框架梁端的弯矩和剪力;无论最终破坏发生在框架梁端还是环梁内,试件都能达到所要求的承载能力和延性;加大环梁截面高度与纵梁截面高度的比例,可将试件破坏时混凝土的压碎区由环梁斜裂缝下端转移到纵梁端下部,从而形成纵梁端发生弯曲破坏的理想破坏模式。

钢筋混凝土梁-钢管混凝土组合柱节点抗震性能试验

介绍了3个钢筋混凝土梁-钢管混凝土组合柱节点试件在梁端竖向往复荷载作用下的试验研究,其中一个为梁弯曲破坏的"强核芯区弱梁"试件,两个为核芯区剪切破坏的"强梁弱核芯区"试件。试验结果表明,三个试件都有大的变形能力,但峰值荷载时弱核芯区试件的核芯区剪切变形占节点总变形的50%以上,而强核芯区试件的这一比例很小;弱核芯区试件核芯区的箍筋和钢管屈服,而强核芯区试件核芯区的箍筋和钢管未屈服;弱核芯区试件的耗能能力小于强核芯区试件的;对于核芯区破坏的试件,减小核芯区的箍筋间距,可以增大节点的耗能能力和减小核芯区的剪切变形。