SRC柱—钢梁混合节点受力性能参数分析

作为一种新型建筑结构体系,型钢混凝土结构在强度、承载力等方面明显优于普通RC结构,具有良好的受力性能。在地震当中,很多建筑物的倒塌是由于节点连接处破坏严重,说明节点正常工作是保证整个结构安全的重要前提。影响节点受力性能的因素有很多,在实验室条件下完成多种参数的影响分析费时费力。文章通过对比试验数据和有限元软件模拟结果可知,二者吻合良好,在此技术上进行节点参数分析,综合考虑了型钢强度、混凝土强度和楼板宽度等4组参数对于节点受力性能的影响。结果表明,混凝土板厚度和型钢强度对于节点受力性能影响较大。

不同截面SRC柱梁的节点构造在工程实践中的选用分析

钢骨钢筋混凝土结构中SRC柱按照常见不同截面分为十字柱、H型钢柱、矩形柱以及圆管柱等,SRC梁大多为H型钢梁。在实际施工过程中,梁柱主筋与SRC柱梁节点之间的连接经常会发生空间碰撞,造成钢筋工程施工难度大、效率低、节点整体性差等问题。文章针对不同截面的SRC柱梁在工程实践中的选择和应用不同节点构造,通过微调主筋偏向、可焊接钢套筒、钢牛腿(双)搭板以及SRC柱腹板开孔等构造,针对性解决梁柱主筋与SRC柱梁空间碰撞问题,从而加快施工进度、降低绑扎难度、节约人工成本。

扭弯比对SRC柱抗震性能影响的试验研究与分析

为研究扭弯比对弯曲和扭转复合作用下型钢混凝土组合(SRC)柱的受力及变形性能影响,以扭弯比为主要控制参数对7个SRC柱进行了弯矩和扭矩成比例加载的低周往复试验,研究分析了扭弯比对SRC柱的破坏特征、滞回性能、承载力以及变形等特征的影响规律,并建立了SRC柱在弯扭复合作用下的抗弯、抗扭承载能力及变形计算方法。研究结果表明:扭弯比是影响SRC柱抗震性能的主要参数,扭弯比参数决定了SRC柱的破坏类型;弯扭复合作用降低了SRC柱的抗弯、抗扭承载能力,但扭弯比对弯曲和扭转存在相反的影响;弯矩与扭矩成比例往复加载相比定扭矩弯矩往复加载,抗弯和抗扭承载力的相互影响程度减小且偏于安全。

SRC柱抗震性能和抗震性态水平指标试验研究

进行6个1/2比例的型钢混凝土框架柱(SRC)的低周反复加载试验,主要研究轴压力系数和体积配箍率对型钢混凝土柱滞回特性的影响和SRC柱在不同抗震性态水平的变形指标.通过试验结果分析了SRC柱试件的破坏形态、变形能力、滞回特性等抗震性能指标.基于不同性能水平下的变形和相关参数试验结果,提出了以裂缝宽度和纵向钢筋应力水平、残余变形、极限转角分别作为正常使用、可修和避免倒塌等性能水平的评定参数,并建议了相应性能水平的限值.该研究成果可供型钢混凝土结构基于性能的抗震设计研究和工程实践参考.

钢梁与SRC柱之梁柱接头耐震试验

相对于传统SRC梁接SRC柱的梁柱接头而言,本研究采用钢梁接SRC柱之接头型式,尝试利用SRC柱在劲度与抗压强度之优点,并避开SRC梁在施工上的不便,初步进行了两组大尺寸试体之反复载重试验,以探讨此种型式接头之耐震行为。实验结果显示,由于两组试体之钢梁与钢柱之弯矩强度比并未满足强柱弱梁的规定(但SRC柱整体之抗弯强度仍大于钢梁之强度),因此其反复载重位移曲线并不如满足强柱弱梁的纯钢构接头饱满,而在非弹性阶段出现较明显劲度衰减的现象;但由于SRC柱接头区的混凝土对钢柱提供了良好的围束,使得试体极限强度仍可稳定发展。

预铸五螺箍矩形SRC柱之轴压与反复载重抗震试验

本研究成功的进行一系列大尺寸钢骨钢筋混凝土(Steel Reinforced Concrete,SRC)矩形柱之轴压试验与反复载重抗震试验,旨在探讨新型的复合螺旋箍筋(本文称之为"五螺箍(5-Spirals)"或"尹氏螺箍(Yin′sSpi-rals)")在矩形SRC柱之使用效益。本研究的五螺箍采用自动化加工制造,具备高度经济效益,很适合用于预铸工法。此外,由于SRC柱内部之钢骨亦能够围束混凝土,有助于降低SRC柱箍筋之需求量,达到更经济的设计结果;且螺旋箍筋对混凝土之围束效果比传统水平闭合箍筋更好,亦可提升柱之强度与抗震能力。试验结果显示,SRC柱之反复载重迟滞迴圈(Hysteretic Loop)均相当饱满,试件的层间变位角(Drift Angle)高达6.0%rad,且SRC柱之强度可以持续的维持在高档。此一现象显示在6.0%rad的大变形之下,五螺箍SRC柱仍然具备十分稳定的强度,可以有效地抵抗强震引致之水平剪力,而不致于发生快速崩塌之现象。因此,五螺箍SRC柱在抗震方面具有卓越的特色,对于保障大地震来袭时之生命与财产安全有重要意义。

SRC柱-钢梁组合框架“强柱弱梁”破坏机制研究

结合SRC框架振动台试验和Pushover分析结果,针对实际SRC柱-钢梁组合框架不易出现"强柱弱梁"破坏机制的问题进行了研究.从抗震规范对于钢筋混凝土框架和钢框架"强柱弱梁"机制控制的不协调和钢梁与SRC柱在抗震特性本身的差异两方面,论证了组合框架"强柱弱梁"破坏机制的实现在规范方面存在基础上的缺陷以及内力调整方面存在的不足,提出了钢梁-SRC柱组合框架"强柱弱梁"的实现宜按照极限承载力进行调整并以钢筋混凝土一级框架相应的内力调整系数进行设计的建议,指出了对SRC构件进行有限元模拟时需注意的问题.

双向偏心受压SRC柱的试验及承载力研究

通过２８根不同长细比双向偏心受压ＳＲＣ柱的试验以及所作的全过程分析，对此类的破坏形态及受力性能进行了研究。在此基础上提出了实用的承载力计算近似公式。

SRC柱-钢梁混合框架抗震性能研究

对一榀SRC框架进行静力非线性分析,分析结果与试验吻合较好;在此背景下,通过对两跨三层的SRC柱-钢梁混合框架进行静力非线性分析,研究了SRC柱含钢率和梁柱线刚度比对混合框架抗震性能的影响.结果表明,SRC柱-钢梁底层框架实现了＂强柱弱梁＂破坏模式,混合框架荷载-位移曲线经历了较长的塑性变形阶段,结构表现出良好的整体延性.随着梁柱线刚度比增加,框架破坏模式逐渐从整体＂强柱弱梁＂过渡为＂强梁弱柱＂破坏模式,结构延性下降明显,设计时可取0.3-0.4作为参考的界限梁柱线刚度比.

SRC柱-RC梁混合节点非线性有限元分析

在SRC柱-RC梁混合节点试验的基础上,采用通用有限元分析软件Ansys,建立考虑材料非线性的有限元分析模型.在单调加载作用下,对6个SRC柱-RC梁混合节点进行非线性数值模拟.改变梁纵筋配筋率和节点核心区配箍率,通过对荷载-位移曲线的分析,并与试验结果的对比,研究强节点系数对SRC柱-RC梁混合节点的破坏形式、承载力、延性等影响.结果表明,有限元模拟得到的荷载-位移曲线与试验结果吻合较好,从而验证采用有限元数值模拟开展SRC柱-RC梁混合节点研究的可行性.

考虑楼板作用的SRC柱-钢梁混合框架动力时程分析

为了解楼板空间作用对型钢混凝土(SRC)柱-钢梁混合框架抗震性能的影响,利用有限元软件ABAQUS分别建立带有楼板和不带楼板的两跨三层SRC柱-钢梁框架,选取2组天然波和1组人工波对其进行弹塑性分析,对比2种框架结构的型钢应力分布、混凝土板损伤、层间相对位移角以及框架基底剪力,分析楼板在结构抗震中的影响规律。结果表明:增加楼板可以有效增加框架抗侧刚度,最大可使层间位移角降低38.7%;同时可以减小核心区梁端塑性区域的面积,减缓型钢上翼缘应力发展速度;而且楼板的存在可使最大基底剪力提升60.7%,有利于减小结构损伤和提高抗震性能。

SRC柱-钢梁混合框架直接基于位移的抗震设计方法研究

型钢混凝土(SRC)柱-钢梁混合框架结构具有较好的抗震性能,在大跨度结构及高层建筑中得以广泛应用,然而对于SRC柱-钢梁混合框架结构的抗震设计方法研究较少。根据SRC柱-钢梁混合框架结构的特点,将其性能划分为使用良好、暂时使用、修复后使用、接近倒塌四个水平,采用层间位移角限值予以量化,并在此基础上提出SRC柱-钢梁混合框架直接基于位移的抗震设计方法。利用通用有限元软件ABAQUS中的PQ-FIBER模型对SRC柱-钢梁混合框架进行静力弹塑性分析,并采用已有的试验研究成果对PQ-FIBER模型的适用性进行了验证。采用此方法对某8层SRC柱-钢梁混合框架结构进行了设计,然后采用静力弹塑性分析法验证该方法的可行性,为SRC柱-钢梁混合框架结构直接基于位移的抗震设计方法提供一定依据。

双向加载情况下工字形SRC柱抗震性能数值分析

为了研究工字形SRC柱在双向水平加载下的抗震性能,采用纤维模型对已有试验进行数值模拟,验证了纤维模型的适用性。基于此模型,考察了轴压比、配钢率、型钢强度等参数对工字形SRC柱在双向水平加载下的承载力、耗能及延性的影响,并与单向水平加载下的情况进行了对比。结果表明:轴压比对工字形SRC柱的抗震性能影响显著,随着轴压比的增大,柱子承载力先增大后减小,而滞回耗能和延性则随轴压比的增大逐步降低;配钢率对工字形SRC柱的抗震性能有一定影响,随配钢率的增大,柱的承载力、耗能及延性均有明显增长;承载力、耗能及延性均随型钢强度的增加而得到一定改善,但增幅较小。此外,双向加载下SRC柱的承载力、耗能及延性均较单向水平加载的低。

SRC柱受压试验与数值分析

根据钢桁腹杆-劲性骨架混凝土组合拱桥设计为基础提取参数,将这种组合拱截面简化为钢管混凝土SRC柱进行研究,围绕位置系数和偏心率两个参数进行了9根短柱的受压性能试验。结果表明:SRC柱的破坏模式大都表现为外包混凝土呈现网状裂缝后丧失承载力,其中偏压构件还出现了远载侧的混凝土被拉裂的现象;在受压状态下,SRC柱外包混凝土、钢管、纵筋三者可以协同工作;通过规范计算值和试验值的对比,得出按规范算法的承载力与试验值存在一定差异,并根据试验现象,从规范建议公式出发,提出此类SRC柱轴压承载力简化算法。

SRC柱和RC梁节点施工技术及研究进展

结合工程应用,着重介绍了SRC柱和RC梁节点的打孔法、钢牛腿连接法和套筒连接法等施工技术,同时简要概述了节点的研究进展。

预铸复合螺箍SRC柱之轴压行为研究

开展了一系列大尺寸钢骨钢筋混凝土矩形柱的轴压试验,旨在探讨新型的复合螺旋箍筋或“尹氏螺箍”在矩形SRC柱之使用效益。由于“尹氏螺箍”采用自动化加工制造,可大幅降低箍筋绑扎之人力及缩短工期,极具经济效益,很适合用于预铸工法。依据力学原理探讨SRC柱箍筋用量的合理性,研究参数包括箍筋的型式、间距及钢骨之型式、SRC柱之轴压强度与韧性。由于SRC柱内部的钢骨亦能够围束混凝土,有助于降低SRC柱箍筋之需求量,达到更经济的设计结果;且螺旋箍筋对混凝土的围束效果比传统水平闭合箍筋更好,可提升柱之强度与抗震能力。试验结果显示,配置新型五螺箍之SRC柱可以发展出良好的强度与韧性,且具备良好的经济效益。研究并建立了一组适合这种新型SRC柱之围束箍筋设计方法,以提供学术界与工程界参考。

碳纤维布加固震损SRC柱抗震性能有限元分析

为了深入研究碳纤维布加固震损型钢混凝土(SRC)柱的抗震性能,基于试验研究,采用材料性能折减的方法考虑震损的影响,应用有限元分析软件ABAQUS对碳纤维布加固震损型钢混凝土柱的抗震性能进行模拟计算,计算结果与试验结果吻合良好。通过数值计算,分析了轴压比、碳纤维布加固量和地震损伤程度对加固效果的影响。分析表明,采用材料性能折减的方法是考虑震损对构件性能影响的一种有效可行方法;在轴压比0.2~0.5范围内,轴压比增加使型钢混凝土柱的极限位移减小;在碳纤维布加固层数1~3范围内,碳纤维布层数增加能提高型钢混凝土柱的极限承载力和极限位移;地震损伤程度达到0.6时,加固修复型钢混凝土柱抗震能力未能恢复至原构件。

SRC柱-RC梁混合节点构造形式与钢板翼缘计算

在SRC柱-RC梁的多种节点构造形式当中,有一类梁纵筋穿过型钢翼缘的情况。对这种情况进行了相关的计算与分析,对于型钢翼缘开孔后需进行补强设计的情况,进行了系统的计算与研究,并提出了有关此类情况的一些设计建议。

预制星形螺箍SRC柱的轴压与反复荷载抗震性能

本文旨在探讨一种创新研发的"复合式螺旋箍筋"用于矩形截面钢骨钢筋混凝土(SRC)柱的可行性及经济效益,共进行了八支实尺寸短柱轴压试验及两支实尺寸长柱反复荷载抗震试验。此种新型的"复合式螺箍"是由一组星形螺箍与一组圆形螺箍共同交织而成的;其中星形螺箍可以有效地束制矩形SRC柱四个角落的混凝土,而圆形螺箍除了可与星形螺箍共同围束混凝土外,亦扮演类似系筋的作用,可以有效地抑制星形螺箍向外扩张变形,进而发挥双重围束混凝土的功能。本文中的复合式螺旋箍筋采用自动化加工制造,有助于降低箍筋绑扎所需的人力及缩短工期,适用于预制工法。试验结果发现,配置复合式螺箍的短柱强度与韧性皆优于配置传统横箍之短柱;两支复合螺箍SRC长柱的反复荷载滞回曲线均相当饱满,在层间变位角高达5.6%弧度下,其强度仍可稳定地维持在高档,柱底部的塑铰区发挥了良好的韧性,显示此种新型的复合螺箍SRC柱具备优越的消能与抗震能力。

基于OpenSees的巨型SRC柱低周反复试验数值分析

为研究巨型SRC柱抗震性能的数值模拟方法,本文基于有限元分析软件OpenSees,采用纤维单元模拟5根具有不同复杂截面型钢形式的巨型SRC柱试件的低周反复加载试验,并与试验滞回曲线以及骨架曲线进行对比分析。结果表明,该基于纤维单元的有限元模型能够较好模拟巨型SRC柱试件的滞回反应,具有一定的合理性和可靠性。同时采用一种新型高性能分层壳单元对其中一根巨型SRC柱试件进行精细有限元建模分析,分析结果与试验结果对比表明分层壳能够较好地模拟试件的初始刚度和峰值承载力;与纤维单元模拟结果对比表明纤维单元能够更好地模拟试件承载力的下降,结果更加精确,且计算效率更高;新型高性能壳单元DKGQ能够弥补原有壳单元的不足,更好地模拟构件因混凝土大量开裂剥落导致的承载力下降。