Research on seismic performance of shear walls with concrete filled steel tube columns and concealed steel trusses

In order to further improve the seismic performance of RC shear walls, a new composite shear wall with concrete filled steel tube （CFT） columns and concealed steel trusses is proposed. This new shear wall is a double composite shear wall; the first composite being the use of three different force systems, CFT, steel truss and shear wall, and the second the use of two different materials, steel and concrete. Three 1/5 scaled experimental specimens： a traditional RC shear wall, a shear wall with CFT columns, and a shear wall with CFT columns and concealed steel trusses, were tested under cyclic loading and the seismic performance indices of the shear walls were comparatively analyzed. Based on the data from these experiments, a thorough elastic-plastic finite element analysis and parametric analysis of the new shear walls were carried out using ABAQUS software. The finite element results of deformation, stress distribution, and the evolution of cracks in each phase were compared with the experimental results and showed good agreement. A mechanical model was also established for calculating the load-carrying capacity of the new composite shear walls. The results show that this new type of shear wall has improved seismic performance over the other two types of shear wails tested.

轻质墙板对钢管组合异形柱框架结构自振特性影响分析

为合理考虑轻质墙板刚度对钢框架整体结构自振特性的影响,提出了一种对角弹簧斜撑简化模型。推导了对角弹簧刚度与墙板刚度贡献的换算关系;采用有限元精细分析方法,对比了墙板刚度简化模型和实体模型的分析结果,验证了简化模型的可靠性。利用对角弹簧斜撑简化方法考虑内嵌墙板刚度的影响,对内嵌轻质墙板的方钢管混凝土组合异形柱(SCFST柱)框架算例进行了结构自振特性分析,研究了墙板填充率、墙板布置对整体结构自振特性的影响。结果表明:考虑轻质墙板的刚度贡献,周期折减系数取值为0.85~1.00,设计中可按墙板填充率在该区间线性插值得到合理的周期折减系数。结构平动振型的周期折减主要与平动方向上的墙板填充率有关;扭转振型的周期折减不仅与墙板填充率有关,也受墙板布置的影响。

高强钢管超高性能混凝土短柱轴压承载力性能试验研究

为研究高强钢管内填超高性能混凝土(UHPC)的钢管混凝土短柱轴压性能,该文设计22根高强钢管UHPC短柱进行轴压试验,从破坏模式、荷载-纵向应变关系对试件的轴压性能进行对比分析,旨在通过径厚比、混凝土强度、截面类型等变化来探究高强钢管UHPC短柱的实际承载力性能差异.试验结果表明:高强钢管UHPC短柱的轴压性能受径厚比、混凝土强度影响较大;试件承载力随钢管壁厚增加而增加,但相同钢管直径和不同钢管直径增幅呈现不同规律.该文从延性、核心混凝土强度提高程度两个角度进行分析并提出高强钢管混凝土试件的相关参数设计建议.最后,将高强钢管UHPC短柱的轴压试验承载力结果与国内外规范GB 50936—2014、AIJ计算承载力结果进行对比,并基于极限平衡理论推导出高强圆钢管UHPC试件的轴压承载力计算公式,同时结合该文试验数据对其进行验证,证明了公式的准确性.

大跨度钢桁架隔震结构隔震性能及影响规律分析

由于大跨空间结构竖向振动问题突出,水平隔震支座难以有效控制结构的竖向地震响应。将摩擦摆水平隔震支座和空气弹簧-摩擦摆三维隔震支座应用于大跨度钢桁架中,分析钢桁架水平隔震结构和三维隔震结构的隔震控制效果。结果表明,水平隔震和三维隔震均延长了结构自振周期,隔震后一阶振型为上部桁架结构沿水平方向的整体平动。时程分析显示,在普通地震动、近断层脉冲型地震动和远场长周期地震动作用下,水平隔震支座对桁架水平和竖向节点峰值加速度的平均隔震率分别为43.4%和9.2%,三维隔震支座对桁架水平和竖向节点峰值加速度的平均隔震率分别为43.8%和24.4%,水平隔震支座和三维隔震支座对桁架峰值等效应力的平均隔震率分别为4.2%和17.7%。水平隔震支座和三维隔震支座对桁架水平地震响应控制效果基本相同,三维隔震支座对结构的竖向地震响应控制效果更好。

SMA碟簧群的循环受压性能及简化模型

该研究提出将多个形状记忆合金(SMA)碟簧片并联排列形成碟簧组,然后在碟簧组间加入垫片分隔、串联排列形成碟簧群,以提供更高的承载力及变形能力。采用有限元软件ABAQUS建立了一系列SMA碟簧群的三维精细化有限元模型,并进行非线性循环受压分析。结果表明:与钢碟簧的“三角形”荷载-位移曲线相比,SMA碟簧群的荷载-位移曲线呈现鲜明的“旗帜形”特性,具有明显的正向及反向转变平台。随着碟簧片数的增加,碟簧组的总可恢复变形量基本不变,极限承载力及割线刚度近似成比例增加,而随着碟簧组数的增加,碟簧群的总可恢复变形量增加,极限承载力不变,割线刚度近似成比例降低。因此,可根据碟簧群总极限承载力及变形能力的需要,灵活调整碟簧片及碟簧组的数量及布置方式。碟簧组的各层碟簧片由于边界条件不同,应力分布存在明显差异,而变形量亦呈现两端大中间小的哑铃形分布模式,其中加载端碟簧片变形量最大,若超过极限变形量可能发生翻转失效,值得注意。提出了SMA碟簧群的简化模型,通过简化及精细模型的非线性循环受压分析,发现该简化模型的循环受压荷载-位移曲线与精细模型吻合良好,而计算效率提高约38倍。将SMA碟簧群应用于自复位NZ梁柱节点中,并对自复位钢框架进行了验证性的滞回分析。结果表明:采用SMA碟簧群的自复位钢框架最大侧移为4%时可完全复位,且二次刚度相比采用预应力钢绞线的传统自复位钢框架提高近100%,极限承载力提高70%。

钢管约束钢筋混凝土柱梁节点研究现状与分析进展

钢管约束钢筋混凝土(steel tube-constrained reinforced concrete,STRC)柱具有优越的力学性能,但当STRC柱应用于框架结构时,常存在难以满足“强节点、弱构件”抗震设计要求的问题。为改善STRC柱梁节点的抗震性能,总结归纳了目前STRC柱梁节点的构造形式及增强机理,从工作机理、增强效果、易施工性等方面对各种构造形式的节点进行对比,认为复合式节点是解决STRC柱框架节点薄弱问题的最优途径。并进一步分析了不同构造形式STRC柱节点的轴压性能、抗震性能和理论设计方法,结果表明环梁对节点轴压承载力提升显著,钢管约束式节点轴压和抗震性能均表现良好,且设计理论较为成熟。最后,在试验研究和理论分析基础上,剖析了该研究领域亟需解决的问题和研究发展方向。

施工偏差对钢弹簧浮置板结构尺寸及减振性能影响

[目的]施工偏差会对施工项目造成不同程度的影响,因此有必要研究施工偏差对钢弹簧浮置板结构尺寸及减振性能的影响。[方法]针对具体现场施工时,地铁隧道内曲线段现浇钢弹簧浮置板产生的施工偏差问题,利用数学几何方法建立了多工序映射理论模型,考虑不同偏差组合工况,分析获得基底和浮置板厚度的偏差范围。在此范围内,基于ABAQUS软件建立动力学模型,分析施工偏差对减振性能的影响。[结果及结论]当隧道中心线偏移时,基底厚度的变化范围为75.72~281.75 mm,浮置板厚度的变化范围为278.28~325.00 mm。在基底厚度偏差范围内,钢轨振动响应峰值集中在低频段12.50 Hz以内;当基底厚度为65 mm时,其对减振性能的影响最大,减振性能降低了23.90%。在浮置板厚度偏差范围内,钢轨振动响应峰值集中在低频段3.15 Hz以内。当浮置板厚度减小为45 mm时,其对减振性能的影响最大,减振性能降低了24.24%。

四肢钢管混凝土格构柱-箱梁节点抗震性能试验研究与优化分析

为探究四肢钢管混凝土格构柱-箱梁节点的破坏特征和塑性耗能性能,进行了三个四肢钢管混凝土格构柱-箱梁节点的低周往复荷载试验。得到了其荷载-位移滞回曲线和骨架曲线。在试验研究基础上利用ABAQUS有限元软件建立了四肢钢管混凝土格构柱组合箱梁节点有限元模型,并与拟静力试验结果进行了对比验证,吻合较好。对节点核心区不同构造形式的四肢钢管混凝土格构柱-组合箱梁节点进行了优化设计,探讨了节点核心区构造是否对称、核心区不同构造形式等因素对其耗能能力的影响。结果表明:核心区构造为横隔板的节点具有最佳的塑性耗能能力;核心区构造越对称,节点的塑性耗能能力越好;节点核心区的构造形式对节点的刚度退化影响较小;不同核心区构造的节点的残余变形率均较大,表现出良好的塑性性能。试验的研究成果为四肢钢管混凝土格构柱与组合箱梁节点的核心区部位的抗震性能分析提供了参考。

光伏支架高强冷弯C型钢檩条的受弯性能研究

为研究光伏支架中高强冷弯C型钢檩条的受弯性能,对5种布置方式下的LQ550高强冷弯C型钢檩条(下文简称为“C型钢檩条”)开展了跨间6个加载点集中加载试验。建立C型钢檩条有限元模型,并通过试验得到的C型钢檩条受弯性能验证模型的准确性,并依此模型探究檩条相对长细比对其受弯稳定承载力的影响规律。参照GB 50018—2002《冷弯薄壁型钢结构技术规范》的规定,分析了撑杆约束对檩条受弯稳定承载力的有利作用。结合实际项目,对采用C型钢撑杆的光伏支架开展现场加载试验。研究结果表明:1)檩条的抗弯刚度和受弯稳定承载力通过在跨间设置撑杆约束后明显提高,且设置C型钢撑杆约束的提高效果强于圆管撑杆。2)C型钢撑杆可视为理想侧向支承,檩条平面外计算长度系数可以根据C型钢撑杆的设置情况取值。3)现场加载试验证明C型钢撑杆对檩条扭转具有良好的约束效果,充分验证了采用C型钢撑杆体系的新型光伏支架结构的适用性。

钢渣石灰稳定土用于道路基层的性能研究

为了研究钢渣和石灰综合稳定土的路用性能,文章通过掺配不同比例的钢渣与石灰,对稳定后的土样进行了室内击实试验、无侧限抗压强度试验、渗水试验以及干缩试验。试验结果表明:当石灰掺量不变时,随着钢渣掺量的增加,钢渣石灰稳定土的最大干密度增大,最佳含水量减小;当钢渣掺量不变时,随着石灰掺量的增加,最大干密度减小,最佳含水量增大;当钢渣掺量为40%~60%,石灰掺量不超过8%时,随着石灰掺量的增加,无侧限抗压强度呈增长趋势,抗渗性能和干缩性能均明显改善,但当石灰掺量超过8%时,无侧限抗压强度出现下降趋势,抗渗性能和干缩性能改善均不明显,建议石灰掺量不宜超过8%;当石灰掺量一定时,随着钢渣掺量的增加,无侧限抗压强度增长趋势逐渐变慢,考虑到经济性和强度设计要求,建议合理选择钢渣的掺量。

弹簧钢热处理工艺优化对弹簧性能的影响研究

弹簧是一种广泛应用于工业和日常生活中的重要零件,其性能直接影响到机械设备的运行效果和寿命,弹簧钢热处理工艺优化是提高弹簧性能的关键因素之一。通过适当的热处理工艺,可以改善弹簧的力学性能、疲劳寿命和耐腐蚀性能,从而提高弹簧的可靠性和使用寿命。然而目前在弹簧钢热处理工艺优化方面的研究还相对较少,因此,有必要对其进行深入探讨和研究。

型钢混凝土组合结构梁柱节点性能研究

随着建筑行业的快速发展,型钢混凝土组合结构因其出色的力学性能和经济效益得到广泛应用。梁柱节点作为结构的关键部位,直接影响整个结构的安全性和稳定性。因此,深入研究型钢混凝土组合结构梁柱节点的性能,对于提高建筑结构的抗震性能、优化结构设计具有重要意义。通过对梁柱节点性能的深入探究,可以为推动建筑结构工程技术的发展和创新提供有力支持,从而更好地满足社会对建筑安全和可持续发展的需求。

高温下及高温冷却后钢筋力学性能的试验研究

进行了圆钢、螺纹钢、冷拔和冷轧扭4种钢筋高温下力学性能的试验研究,同时进行了螺纹钢筋高温冷却后力学性能的试验研究,并与室温下钢筋力学性能进行了对比分析。了解高温下和高温冷却后钢筋力学性能的变化,对评估钢筋混凝土结构火灾后的性能有重要作用。

38SiMnVB弹簧钢的强韧化与应用研究

38SiMnVB钢是超高强度新型弹簧钢,大量应用于汽车悬架弹簧上,应用难点是在超高强度下保持较高的塑韧性。重点研究了38SiMnVB弹簧钢回火转变过程中的组织变化和对力学性能的影响。试验结果表明,马氏体的回火转变是时间过程,不同的回火时间对应着马氏体的分解和不同碳化物类型之间的转变,对钢的力学性能和断裂机制产生了明显影响。可通过控制回火温度和时间获得高强度和高韧性,使钢得到强化与韧化。

钢结构桥梁疲劳2020年度研究进展

钢结构桥梁具有轻质高强、跨越能力大、易工厂化制造和便于装配化施工等突出优点,是桥梁工程的重要发展方向。但工程实践表明,疲劳与断裂是导致结构服役性能降低甚至引发灾难性事故的关键因素,严重制约了钢结构桥梁发展应用。学者们从不同的角度对于钢结构桥梁疲劳问题进行了深入系统的研究,现聚焦于疲劳失效机理与抗力评估方法、抗疲劳设计与建造技术、环境因素及其疲劳抗力效应机制、疲劳裂纹识别与监测检测、疲劳开裂处置与性能强化等主要方面。对2020年度在相关领域所取得的最新研究进展进行总结,梳理亟待解决的关键问题以及下阶段的研究重点。结果表明,钢结构桥梁疲劳问题是学术界和工程界的研究热点,在对疲劳性能分析评估理论方法、抗疲劳设计和长寿命结构、抗疲劳建造技术、疲劳损伤监测与疲劳微裂纹检测识别、剩余疲劳寿命预测与疲劳性能强化进行研究的基础上,构建钢结构桥梁全寿命周期抗疲劳技术,是未来的研究重点和重要发展方向。

混合梁钢-混结合段PBL剪力键的受力性能研究

为研究混合梁钢-混结合段PBL剪力键的受力性能,本文对2类7组共28个插入式试件进行破坏性试验。基于试验结果,对分别采用超高性能活性粉末混凝土(RPC)和C50普通混凝土浇筑的PBL剪力键力学性能、破坏形态及传力原理等进行分析,探讨影响PBL受力性能的主要因素;同时将试验结果与国内外学者提出的PBL承载力公式计算值进行比较,建立孔内榫剪断形式下、考虑开孔钢板与混凝土黏结作用的PBL承载力计算式。结果表明:采用RPC浇筑的PBL剪力键相对采用C50浇筑受力性能得到改善,PBL延性主要受孔内贯穿钢筋变形性能控制,混凝土榫能有效提高PBL的抗剪能力。建立的承载力计算式物理意义明确,计算值与试验值吻合较好,可用于采用RPC或普通混凝土浇筑的混合梁钢-混结合段PBL承载能力的确定。

H形钢梁与钢管柱隔板贯通式连接节点抗震性能试验

针对隔板贯通式柱梁连接节点进行了滞回性能试验。试验考察参数有方钢管与圆钢管、隔板贯通形式与内隔板形式、隔板挑出长度、柱上有无轴力等,并对隔板贯通式节点的构造进行了探讨。研究表明,这类节点可以满足现行抗震设计规范的相关要求。

圆钢管混凝土边框内藏钢桁架剪力墙抗震性能试验研究

圆钢管混凝土边框内藏桁架剪力墙是一种新型组合剪力墙。为了解这种剪力墙的抗震性能,进行了3个1/5缩尺试件的低周反复荷载试验。3个试件中,1个为圆钢管混凝土柱框架结构,1个为圆钢管混凝土边框-钢桁架结构,1个为圆钢管混凝土边框内藏钢桁架剪力墙。基于试验,对比分析了各试件的承载力、刚度及其退化过程、滞回特性、耗能能力及破坏特征。试验表明:圆钢管混凝土边框内藏钢桁架剪力墙承载力高,刚度大,耗能能力强,延性良好。

不锈钢表面钝化膜特性的研究进展

金属钝化膜的研究已从宏观研究进展到结构和组成等微观研究阶段。通过不锈钢表面自发形成的薄而稳定的钝化膜主要由金属氧化物组成。钝化膜的厚度由不锈钢的成分、溶液pH值、电位、电解液和温度等因素决定,一般不超过10 nm。综述了不锈钢表面钝化膜的厚度、组织和结构,钝化膜的形成和生长机理、半导体性能和耐蚀性,讨论了纳米结构对不锈钢钝化膜性能的影响。当前研究重点是开发高强度和耐磨性、更好耐蚀性的新型不锈钢,而采用纳米技术是有效途径之一。

圆钢管混凝土边框剪力墙抗震性能试验研究

圆钢管混凝土边框剪力墙是在普通混凝土剪力墙基础上研发的一种新型组合剪力墙。其将圆钢管混凝土柱和普通混凝土剪力墙进行了优势组合,形成多道抗震防线。为了解该组合剪力墙的抗震性能,进行了3个1/5缩尺试件的低周反复荷载试验,其中包括1个圆钢管混凝土柱框架结构、1个普通混凝土剪力墙和1个圆钢管混凝土边框剪力墙。在试验研究基础上,分析了圆钢管混凝土边框剪力墙的承载力、刚度及其退化过程、延性、滞回特性、耗能能力及破坏特征。研究表明:圆钢管混凝土边框剪力墙的抗震性能比普通混凝土剪力墙显著提高,且其承载力、抗震耗能能力均高于圆钢管混凝土柱框架和普通混凝土剪力墙承载力、抗震耗能能力之和,可用于高层和超高层建筑的抗震设计。