PEC柱-型钢梁框架异型内节点的抗剪性能试验研究

由于民用建筑外观及工业建筑生产工艺要求,部分包覆钢-混凝土结构因错位、变梁变柱等会形成异型内节点.为研究该类异型内节点的抗剪性能,以柱两侧梁错位高度、单侧梁截面高度增大等为变量参数,按1∶2缩尺比例设计制作了1个常规内节点和3个异型内节点模型试件,并完成低周往复荷载试验,分析了内节点的破坏形态、滞回耗能、承载能力、延性性能等指标.试验研究结果表明:各试件滞回曲线均呈现对称饱满的梭形;等效黏滞阻尼系数在0.598~0.618,位移延性系数在3.28~4.96,表现出良好的耗能性能及变形性能;因错位、变梁形成的异型内节点与常规内节点相比,承载力分别提升约6.1%、14.0%、15.0%;位移延性系数提升了约-26.6%、11.0%、-14.1%,延性性能规律不明显,耗能能力、强度和刚度退化变化不大;对于左右梁截面尺寸相同且完全错开(即错位高度大于梁高)的Ⅰ类异型内节点,可按T形边节点进行设计;基于节点域传力机理,建立了Ⅱ类异型内节点抗剪计算模型,并提出了抗剪承载力计算公式,试验结果与理论计算结果吻合较好.

带PEC端柱混凝土剪力墙抗震性能试验研究

为研究带PEC端柱混凝土剪力墙的抗震性能,对两片相同的带PEC端柱混凝土剪力墙试件进行了低周反复荷载试验研究。对试件的破坏现象、滞回曲线、骨架曲线、耗能能力、应变变化规律和承载力进行分析,并研究了轴压比的影响,结果表明:带PEC端柱混凝土剪力墙试件具有较高的承载能力和耗能能力,延性系数达到4.84~5.16,表现出良好的抗倒塌能力;随着试验轴压比的增大,试件的极限承载力有些许提高,但延性降低。按现行《组合结构设计规范》(JGJ 138—2016)中相关公式计算的承载力与试验值吻合较好。与普通混凝土剪力墙相比,带PEC端柱混凝土剪力墙的承载力提升明显。

约束PEC柱(绕强轴)的耐火性能及影响因素分析

利用ABAQUS有限元软件,建立了ISO-834标准升温条件下四面受火约束部分包裹混凝土(PEC)柱抗火分析有限元模型,应用已有的约束PEC柱抗火试验数据,验证了模型的合理性。应用上述模型,分析了轴向约束刚度比、荷载比、偏心率、截面尺寸等参数以及弯矩分布模式对约束PEC柱抗火性能的影响。结果表明:约束PEC柱(绕强轴)的轴向变形和轴力变化系数都呈现出先逐渐增大然后逐渐降低,最后以较大速率持续降低的趋势;截面边长和弯矩分布模式对约束PEC柱轴向变形和轴力变化系数的影响不显著;荷载偏心率对柱的轴向变形影响较小;轴向约束刚度比越小或荷载比越小,轴向变形就越大;荷载比越小或约束刚度比及荷载偏心率越大,轴力变化系数峰值就越大;3种弯矩分布模式中,均匀弯矩分布模式最不利,柱的耐火极限时间最短,而三角形弯矩分布模式与异号弯矩分布模式下PEC柱的耐火极限差别不大。

PEC组合柱-型钢梁框架半刚性节点抗震性能试验及优化分析

为了获得H型钢部分包裹混凝土组合柱(PEC组合柱)-型钢梁框架半刚性节点各组成部件合理的耗能组合,以端板厚度、柱翼缘宽厚比及是否设置背垫板为变量参数,设计制作了6个PEC组合柱-型钢梁框架半刚性节点试件,并完成了低周往复荷载试验和试件相关参数有限元拓展分析。除未设置背垫板试件外,其他试件滞回曲线均呈现饱满的梭形,试件最终破坏特征表现为梁端翼缘严重屈曲而形成明显的塑性铰区,表现出良好的抗震性能。设置背垫板后,试件滞回曲线趋于饱满,表明合理的设置背垫板可明显提升节点转动刚度,约束效应突出。建议该类框架半刚性节点在未设置背垫板,柱翼缘宽厚比为8时,端板厚度宜取10~24mm;设置背垫板时,柱翼缘宽厚比为16时,当背垫板、端板厚度分别取12、24mm,此时既能实现“强柱弱梁”的抗震设计目标,同时组合件半刚性节点性能可得到充分发挥,耗能能力良好。

预制钢管混凝土叠合柱与PEC梁螺栓连接节点受力性能分析

为了揭示预制钢管混凝土叠合柱与预制部分包裹混凝土(PEC)梁螺栓连接节点的受力性能和破坏模式,通过ABAQUS有限元软件建立了该组合节点的有限元分析模型,考虑了材料本构关系和复杂接触问题。通过水平低周往复荷载试验验证了数值分析模型的准确性,对其破坏模式和骨架曲线进行了研究。考虑了几何参数、材料参数、荷载参数对节点力学性能的影响,揭示了多种参数对于节点性能的影响规律。结果表明,预制钢管混凝土叠合柱与预制部分包裹混凝土组合梁全螺栓节点具有良好的受力性能,柱钢材强度、柱混凝土强度、轴压比、螺栓直径及柱截面含钢率对节点的抗弯承载力影响较大;柱混凝土强度、轴压比及柱截面含钢率对节点的初始刚度影响较大。研究结果将为此类节点的分析与设计提供科学依据。

焊接热对PEC构件中混凝土裂缝成因分析与解决

在研究PEC结构建造成本优化的过程中,为探究焊接热对PEC结构中混凝土裂缝的成因及影响程度,进行了多组H型钢梁与PEC柱足尺试件的焊接试验,通过H型钢梁和PEC柱的不同规格组合以及对接口不同的焊接顺序的研究,埋置热电偶对焊接热的温度场影响进行了试验全程监测,试验完成后进行了混凝土钻芯取样试验。通过试验结果分析,焊接热对PEC构件中混凝土的性能和表面裂缝的产生没有影响,但H型钢梁翼缘板的焊接对PEC柱翼缘板与混凝土界面的裂缝产生了较小的影响,H型钢梁腹板的焊接对PEC柱翼缘板与混凝土界面的裂缝产生影响极大;根据试验结论提出了针对PEC结构梁柱连接形式的优化节点,以及一系列混凝土裂缝防治措施,并在实际工程中进行了应用,获得了良好的效果。

部分包裹混凝土柱-型钢梁异形框架中节点恢复力模型试验研究

为了研究部分包裹混凝土(PEC)柱-型钢梁异形框架中节点的恢复力模型,完成了4个组合框架模型的低周往复荷载试验,完整的观察了各试件的破坏过程及状态,重点分析了其滞回曲线和骨架曲线的一般规律,结果表明:PEC柱-型钢梁异形框架中节点的滞回曲线饱满且对称,位移延性系数均值为5.48,表现出较强的抗震性能。介于该类框架中节点受力特点,建立了PEC柱-型钢梁异形框架中节点的恢复力模型,该模型依托骨架曲线的一般规律,得出了较好的三折线规律模型,能够较好体现出PEC柱-型钢梁异形框架中节点在地震作用下的滞回规律,有限元模拟结果与试验结果相符。

高层钢结构复杂框架结构形式混凝土施工

昭通凤凰广场项目含有三栋钢结构住宅楼,地下室钢结构采用型钢混凝土柱+现浇混凝土梁,该结构形式考虑了结构整体安全、稳定、耐久等要求,因此,目前各领域建设项目中得到广泛应用,但由于型钢混凝土结构施工工艺操作难度大,且施工材料必须连接或穿过主体结构,影响主体结构稳定性,现充分借鉴钢筋混凝土结构和钢结构施工工艺及施工特点,着力解决以下施工重点、难点问题:钢柱外包混凝土只有20mm厚,现采用二次浇筑:挂设钢丝网片、喷浆作业,与传统浇筑素混凝土相比:有效地防止了外包混凝土的开裂、脱落,对钢柱的保护和使用功能起到了优化;箱型柱无收缩自密实混凝土通过合理的配合比使混凝土具有很高的流动性,箱型柱9.3m浇筑一次柱芯混凝土,在浇筑过程中柱芯混凝土不离析、不泌水,能不经振捣而达到自密实的要求。

混凝土柱截面形状对纤维包裹加固效果的影响

通过圆形、矩形、矩形倒圆角和矩形改椭圆形截面的混凝土柱经纤维材料包裹后的轴压试验 ,证实圆形与椭圆形截面柱能较好地利用纤维材料的抗拉能力 ,获得良好的加固效果 ,其原因在于这些截面形状的周边从受荷一开始就存在侧向约束作用。

火灾后钢筋混凝土柱外包钢管加固性能——数值模拟

基于ABAQUS软件进行了外包钢管约束加固火灾后钢筋混凝土柱力学性能的数值模拟,分别建立了受火钢筋混凝土构件的温度场分析模型及加固后构件的三维单元力学分析模型。探讨了钢管屈服强度、名义含钢率、新修复混凝土强度等对外包钢管约束加固火灾后钢筋混凝土柱承载力、刚度及延性的影响规律。结果表明:火灾后钢筋混凝土柱的承载力和刚度都会明显降低,采用外包钢管可对受损伤的钢筋混凝土柱进行修复加固,加固后组合柱受力性能将得到大大改善。分析结果可为有关工程应用提供参考。

玻璃纤维布包裹加固钢筋混凝土柱的试验研究

进行了玻璃纤维布包裹加固轴心受压钢凝筋混土柱系列试验研究 .结果表明 :纤维布包裹加固钢筋混凝土柱的轴心抗压承载能力和极限应变明显提高 ,其轴心抗压承载力随纤维布加固层数、加固间距及截面形式的改变而变化 ,对于一种确定的加固方式 。

FRP徐变对FRP约束混凝土柱徐变的影响分析

综述了国内外FRP约束混凝土徐变及FRP徐变的研究现状与存在的问题。基于多轴应力状态下混凝土的徐变理论及流动率法的混凝土B3徐变模型,分别考虑外包FRP布徐变及忽略其徐变对约束混凝土柱徐变的影响,建立了FRP约束混凝土短柱在轴向荷载作用下的徐变计算模型。利用此模型对计入FRP的徐变与忽略FRP徐变的计算结果进行了对比分析,结果表明考虑FRP徐变与否计算出的理论值有一定差异。与5组试验数据相对比,考虑FRP徐变的理论值更接近于试验值。

基于ABAQUS的负载下外包钢筋混凝土加固钢柱非线性有限元分析

利用有限元计算分析软件ABAQUS对负载下外包钢筋混凝土加固钢柱进行轴心受压受力情况非线性有限元分析。选取合理的混凝土、钢筋的材料本构关系,通过建立接触关系,确定加载方式以及网格划分,建立不同参数下的有限元模型,在分析计算后,得到加固柱的极限承载力大小,以负载下外包钢筋混凝土轴加固压钢柱静力试验为基础,验证有限元模型的正确性和有效性。同时建立7个不同混凝土强度的加固钢柱模型和3个不同箍筋直径的加固钢柱模型,分析了外包混凝土强度和箍筋直径对加固后钢柱承载力的影响。

外包钢筋混凝土加固轴压钢柱施工工艺

根据工程实际状况和施工条件,选取增大截面法中的外包钢筋混凝土法对型钢柱进行加固,即在钢柱外包裹钢筋混凝土,形成具有更强承载能力的钢骨混凝土柱.结合型钢混凝土钢柱的设计规范和施工方法,研究出合理的负载下外包混凝土加固型钢柱的施工工艺,得到符合实际的钢筋绑扎、模板支设、混凝土浇筑的施工方法.

装配式双槽钢拼合PEC柱受压性能试验研究

为发挥钢-混组合结构优良性能及装配式结构施工节能、质量可控的优势,满足建筑模块化、工业化发展需求,提出螺栓连接装配式双槽钢拼合部分包裹混凝土(PEC)组合柱,开展1个纯钢拼合柱、5个组合拼合柱轴心受压及偏心压弯性能试验,结合数值模拟对组合柱破坏形态、应变发展规律、变形性能和承载能力进行分析研究,揭示了螺栓间距、混凝土外伸宽度、相对偏心距大小等因素对双槽钢拼合柱受压力学性能的影响规律.研究结果表明:轴心受压双槽钢拼合柱破坏模式均为整体失稳破坏,偏心受压双槽钢拼合柱均为压弯破坏,使用钢板及螺栓能可靠连接构件,加载过程双肢未发生分离;加密螺栓间距能有效增强组合柱峰后延性,在一定间距范围内构件具较高刚度,由1000mm加至500 mm极限承载力提高4.43%;开孔钢板连接件能约束且保证混凝土与型钢协同工作,破坏阶段前混凝土与型钢未出现明显黏结分离;混凝土外伸宽度增加能提高构件稳定性能.提出考虑单肢影响的轴压承载力计算方法与基于Eurocode 4规范双槽钢拼合柱轴力-弯矩(N-M)相关曲线,理论结果与试验吻合较好,可为装配式拼合柱设计应用提供理论支撑.

外包纤维加固混凝土短柱轴压力学性能

通过对不同约束比情况下的 2 7个圆形、正方形倒圆角及正方形改椭圆形截面的混凝土柱经纤维材料包裹后的轴压短柱试验 ,证实了圆形与椭圆形截面柱能较好地利用纤维材料的抗拉能力 ,可获得良好的加固效果、证实了纤维包裹混凝土轴压全过程曲线也分为三个阶段 ,这是约束混凝土的特点。最后文章还讨论了纤维包裹加固柱的破坏性质和抗力设计指标等取值问题。

后置钢管式钢筋混凝土中长柱偏压性能试验分析

文章为探究后置钢管式钢筋混凝土(post-wrapped steel tube retrofitted reinforced concrete,PSTRRC)中长柱的偏压性能,进行了13个PSTRRC试件的偏压试验,研究了偏心率、灌浆料截面面积置换比及长细比等参数对PSTRRC中长柱轴压承载力、延性及强度提高系数等偏压性能指标的影响,并揭示了偏压荷载作用下的钢管表面纵向应变和环向应变的发展规律,最后通过分析跨中截面的钢管表面纵向应变沿截面高度分布规律验证了平截面假定。研究表明:偏压荷载作用下,PSTRRC中长柱试件在0.25倍、0.50倍、0.90倍柱高位置处会发生破坏;随着偏心率增大,PSTRRC中长柱的偏压极限承载力逐渐降低,而延性和强度提高系数逐渐增大;随着灌浆料截面面积置换比增大,PSTRRC中长柱的偏压极限承载力和强度提高系数逐渐增大,而延性逐渐降低;随着长细比增大,PSTRRC中长柱偏压极限承载力、延性及强度提高系数逐渐降低。研究结果可为实际工程中钢筋混凝土结构的加固工程提供参考。

碳纤维布部分包裹圆钢管混凝土短柱轴压性能试验研究

为了研究碳纤维增强聚合物(CFRP)部分包裹的圆钢管混凝土短柱轴压性能和破坏机理,本文进行了8根组合短柱的轴压试验,探讨了钢管强度、CFRP布包裹层数、CFRP布包裹间距等参数对试件轴压性能的影响。通过对破坏模式、轴压荷载(N)-轴向变形(δ)曲线、钢管和CFRP应变响应等试验结果的分析,揭示了CFRP部分包裹圆钢管混凝土轴压短柱的受力机理,提出了组合短柱的轴压承载力计算公式,研究结果将为CFRP在实际工程中的应用提供科学依据。

北京规划展览馆加固改造技术

结合北京规划展览馆加固改造工程,介绍了从结构抗震鉴定及整体分析、加固方案设计到加固施工的全过程。同时就该工程特点,介绍了混凝土柱环裹碳纤维加固法、钢柱外包钢筋混凝土形成劲性混凝土柱加固法、混凝土梁粘钢加固法及钢梁加腋加固法等多种加固方法的综合运用。

轴向和循环荷载组合下夹角对纤维复合材料包裹钢筋混凝土梁柱节点性能的影响

通过数字分析,研究轴向和循环荷载作用下夹角对采用碳纤维复合包裹的钢筋混凝土梁柱节点的剪力和延性的影响。对于梁柱节点,建立了三维非线性有限元模型并采用Marc.MentatTM2001有限元分析软件进行模拟。采用已有文献中纤维增强复合材料包裹梁柱节点试验研究所提供的资料,对有限元模型的精度进行评估。用有限元方法分析不同夹角配置的碳纤维增强复合聚合物包裹加固的3个梁-柱节点的性能。分析结果显示:与水平轴成±45°,连续4层包裹纤维增强复合聚合物,对于提高轴向和循环荷载组合下梁-柱节点的剪力和延性,是最好的设计方案。