设置外包预应力钢板箍RC短柱抗震性能研究

提出一种采用预应力钢板箍对钢筋混凝土矩形截面柱进行抗震加固的方法.通过6个采用预应力钢板箍加固的RC短柱试件的低周反复加载试验,研究采用横向预应力钢板箍加固混凝土矩形截面柱的抗震性能.主要试验参数为横向箍板的预应力水平和试件的轴压比.通过试验检验了加固试件的破坏形态、强度、变形能力、滞回特性和耗能能力等重要抗震性能指标.结果表明,采用预应力钢板箍加固后的短柱的抗震性能得到大幅度提高,横向预应力钢板箍能够有效抑制斜向剪切裂缝的开展,将试件的破坏形态由剪切破坏转变成具有较好延性的弯曲破坏;加固后试件的变形能力得到大幅度提高,且位移延性比随横向预应力水平的提高而有所增大;试件耗能性能随预应力水平的增大而提高.

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。

外套钢管夹层混凝土加固RC圆柱轴压性能研究

基于7根外套钢管夹层混凝土加固钢筋混凝土圆柱的轴压性能试验,采用合理的材料本构关系,通过MATLAB软件编写计算程序,分析外套钢管夹层混凝土加固钢筋混凝土圆柱轴压受力性能.将数值计算得到的外套钢管加固柱荷载-纵向变形曲线与试验结果进行对比,对比结果表明二者吻合良好.在此基础上,对影响加固柱承载力的因素进行分析.研究表明:外套钢管加固柱能显著提高RC原柱的承载力,并能很好地改善其延性;钢管套箍系数是影响复合加固柱承载力和延性的主要因素;随着浇自密实混凝土强度的提高,外套钢管加固柱承载力提高,但延性降低;钢管屈服强度的变化对外套钢管加固柱承载力影响较小.

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%。

CFRP-圆钢管混凝土加固RC方形短柱的承载力

为了研究CFRP-圆钢管混凝土复合加固RC短柱的极限承载力,将该柱划分为CFRP管、钢管、后浇混凝土、RC柱四个部分,采用统一强度理论,考虑CFRP和钢管的受力特点及其对混凝土和RC柱的约束作用,对该柱的轴心受压机理进行理论分析,提出了该柱的轴心受压承载力计算式,并基于此考虑长细比和偏心率的影响,得到偏心受压承载力计算式。将理论计算结果与文献试验数据进行对比,证明该计算式的正确性。对参数进行分析,结果表明:承载力随中间主应力系数和侧压力系数增大而增大;承载力随钢管的径厚比、钢筋混凝土柱与钢管边径比的增大而明显减小;径厚比越大,CFRP厚度对承载力的影响越明显;偏压承载力随偏心率的增大而明显降低。

小剪跨比RC柱及钢管增强RC柱多次冲击的响应行为

近年来钢筋混凝土(RC)墩柱遭受车船撞击的风险日益增加,且车船撞击一般发生在RC柱靠近地面或底部承台的位置,导致柱体出现小剪跨比条件下的脆性剪切破坏。而随着力学性能良好的钢管混凝土在工程中越来越广泛地应用,其在小剪跨比下的抗冲击性能也需要更加深入的研究。为进一步研究小剪跨比RC柱的剪切损伤机理以及钢管对RC柱抗剪性能的增强效果,使用大型刚性摆锤装置分别对1根RC柱、内置钢管增强RC柱和外置钢管增强RC柱进行了侧向冲击试验,考察了试件的损伤特征、冲击力和位移等试验结果。结果表明:RC柱在承受两次冲击后发生剪切破坏,而两个钢管增强RC柱在经历额外两次大能量冲击后仍保持较好的整体形态,即钢管可有效提升RC柱的抗冲击性能;在相同截面配钢率下,外置钢管增强RC柱相比内置钢管增强RC柱整体上具有更强的抗冲击性能,但内置钢管可更有效地降低核心混凝土的剪切损伤;由于外置钢管RC柱具有三者中最高的整体刚度和表面刚度,其对相邻构件承载力和刚度的要求也更高。

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。

加载方式对钢管自密实混凝土加固RC圆柱受力性能影响的研究

将实际工程中钢管自密实混凝土加固柱的加载方式归纳成非对称加载、全截面加载、荷载仅施加于混凝土等3种。进行这3种加载方式对钢管自密实混凝土加固RC圆柱受力性能影响的试验研究,并采用ABAQUS有限元软件对加固柱的荷载-变形曲线进行数值仿真分析,计算结果与试验结果吻合良好。通过ABAQUS有限元软件分析在后浇自密实混凝土强度、钢管壁厚以及钢管屈服强度不同参数影响下,3种加载方式对加固柱受力性能的影响。结果表明:非对称加载和荷载仅施加于混凝土上时,钢管后期横向应力远大于全截面加载方式,套箍作用更明显;增大钢管壁厚和钢管屈服强度能改善加固柱延性,但对全截面加载方式延性改善最为明显;加载方式主要影响试件的套箍作用、刚度以及延性,对承载力提升不明显。

轴心受压下钢管混凝土加固锈蚀RC圆柱受力全过程分析

采用电化学加速锈蚀方法获取16个不同锈蚀程度的RC柱,并利用钢管混凝土加固法对其中9个锈蚀RC柱进行加固。通过轴心受压试验,获得锈蚀RC柱和加固柱的承载力和荷载–纵向变形曲线。在试验研究基础上,建立了钢管混凝土加固锈蚀RC柱轴压性能有限元模型,并将有限元计算结果与试验结果进行对比分析,研究结果表明所建有限元模型可以较为准确地计算钢管混凝土加固锈蚀RC柱的轴压性能。基于此,利用该模型对加载过程中加固柱各部分的应力分布、发展情况和钢管对核心混凝土的约束作用进行详细分析,进一步揭示加固柱的受力机理。

近断层地震下钢管混凝土加固RC桥墩地震响应分析

为深入研究钢管混凝土加固RC桥墩的抗震性能,利用Open sees有限元软件建立了RC桥墩与钢管混凝土加固墩的数值模型,对模型输入近断层脉冲型地震动、近断层非脉冲型地震动、远断层地震动,进行增量动力分析。以墩顶最大位移角与震后残余位移角为指标,分析了RC桥墩加固前后的地震响应。结果表明:与近断层非脉冲型地震动、远断层地震动相比,近断层脉冲型地震动下的钢管混凝土加固墩与RC原墩的位移响应更大;钢管混凝土加固方式可有效抑制RC桥墩的最大位移响应,位移抑制率可以达到35%以上;钢管混凝土加固方式对于减小RC桥墩的震后残余位移效果有限,加固后甚至可能导致结构震后残余位移增大。

超高净空桁架结构施工技术

结合深圳前海交易广场项目建筑施工作业的实际情况,针对其超高空架空层桁架结构施工的实际需要,对整体施工方案予以优化,确定采用高空散拼工艺进行安装就位。同时,基于选定的方案,对施工阶段临时支撑措施设计、钢结构的吊装与安装顺序、钢结构焊接工艺等关键步骤的要点进行详细探讨。施工质量验收结果显示,本次施工的各项指标均符合标准要求。

预应力钢板箍加固高轴压比框架柱抗震性能研究

提出一种采用预应力钢板箍对钢筋混凝土矩形截面柱进行抗震加固的方法。进行9个采用预应力钢板箍加固的高轴压比RC短柱试件的低周反复加载试验。主要研究轴压比n、箍板特征值η、预应力水平α等参数对采用预应力钢板箍加固技术加固混凝土矩形截面柱的抗震性能的影响。通过试验检验了加固试件的破坏形态、强度、变形能力、滞回特性和耗能能力等重要抗震性能指标。结果表明,采用预应力钢板箍加固可大幅改善高轴压比RC短柱的抗震性能;加固柱的抗震性能和变形能力随着箍板配置特征值和预应力水平的增大而增大,随轴压比的增大而减小。横向预应力钢板箍能够有效抑制斜向剪切裂缝的开展,将试件的破坏形态由剪切破坏转变成具有较好延性的弯曲破坏。该加固技术克服了以往框架柱抗震加固存在的明显缺点,可最大限度地改善加固构件的抗震性能,是一种具有广泛应用前景的抗震加固方法。

叠合柱边框内藏钢桁架带洞口组合核心筒抗震性能研究

提出了钢管混凝土叠合柱边框内藏钢桁架混凝土组合核心筒,为了解该新型多重组合带洞口核心筒的抗震性能,进行了1个钢管混凝土叠合柱边框带洞口混凝土组合核心筒和1个钢管混凝土叠合柱边框内藏钢桁架带洞口混凝土组合核心筒的低周反复荷载试验研究,2个试验模型按原型结构的1/6缩尺.在试验研究基础上,分析比较了2个核心筒的滞回特性、承载力、延性、刚度衰减、耗能能力和破坏形态.结果表明,与钢管混凝土叠合柱边框带洞口混凝土组合核心筒相比,钢管混凝土叠合柱边框内藏钢桁架带洞口混凝土组合核心筒的抗震性能显著提高,建立了其承载力简化力学模型,计算结果与试验结果符合较好.

钢管柱-钢筋混凝土框架转换节点设计研究

在传统钢管柱与钢筋混凝土框架转换方式的基础上,提出了一种适用性较强的新型转换节点。框架柱纵向受力钢筋与节点域钢管侧壁焊接,框架梁纵向受力钢筋与节点钢牛腿翼缘焊接。该转换节点钢管下插长度小,节约钢材效果明显。通过钢牛腿翼缘的叠层式连接构造,既能解决框架梁钢筋焊接的问题,又可减小牛腿翼缘偏心受力的影响,焊接施工方便。在清华大学教育部重点实验室进行了4个转换节点的缩尺模型试验,并采用非线性有限元软件Marc对转换节点的受力机理进行深入分析。结果表明:在水平往复荷载作用下,试件加载至最大位移时,牛腿端部混凝土压溃、剥落,纵向受力钢筋弯折变形显著,形成塑性铰。框架柱顶部混凝土裂缝数量较少,试验结束时框架柱基本完好。钢管柱底部管壁可能进入屈服,钢管柱及节点域均未出现面外变形。试件的荷载-位移滞回曲线饱满,具有良好的耗能能力。钢管柱的最大应力均出现在框架的顶部附近,过渡段钢管的应力低于钢管柱。在达到极限变形状态时,钢牛腿、内环板及竖向加劲肋应力较低,均处于弹性状态。该钢管柱-钢筋混凝土框架转换节点具有良好的技术经济性能,能够达到“强节点、弱构件”的抗震性能目标。

一种新型组合框架滞回性能及地震反应分析

在已有试验研究的基础上,采用平面非线性软件IDARC 2D建立数值模型,对一榀配置核心钢管的混凝土柱和钢骨混凝土梁新型组合框架进行滞回分析,并与试验结果对比.同时,对此框架的套建增层改造实例进行地震反应时程分析.研究结果表明:IDARC 2D能较好地模拟组合框架在低周往复荷载作用下的受力过程,为此类框架滞回性能的模拟提供了合适的方法;此新型框架具有梁铰耗能,延缓柱底出铰的特点,抗倒塌能力较强.

天津市地铁大厦超高层建筑结构设计的研究

天津市地铁大厦高度为163m,属于超高层建筑,采用混合结构体系,结构形式为框架-混凝土核心简体系,外框架结构的框架梁采用型钢混凝土梁,对框架柱进行了优化设计,采用两个方案进行了深入的比较分析研究。第一方案采用型钢混凝土柱,第二方案采用圆钢管混凝土柱,通过比较分析,前者柱截面较大,影响了建筑使用面积,且用钢量较多,但对结构整体刚度贡献有所提高。第二方案采用钢管混凝土柱,截面缩小了20%,增加了使用面积。钢材节约20%左右,且施工简单,结构整体刚度满足设计要求,特别是其延性性能优越。通过研究,工程采用钢管混凝土柱-型钢混凝土梁框架-混凝土核心筒结构体系,使工程经济造价合理,且结构抗震性能达到较高水平。

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。

叠合柱边框内藏钢板-钢撑核心筒抗震性能试验研究

提出了钢管混凝土叠合柱边框内藏钢板-钢撑混凝土组合核心筒,为了解该新型多重组合核心筒的抗震性能和破坏机理,文中进行了1个1/6缩尺的钢管混凝土叠合柱边框内藏钢板-钢撑带洞口混凝土组合核心筒的低周反复荷载试验研究。在试验研究基础上,分析了该多重组合核心筒的承载力、滞回特性、延性、刚度衰减和破坏形态。研究结果表明:钢管混凝土叠合柱边框内藏钢板-钢撑带洞口混凝土组合核心筒的抗震性能良好。

侧向撞击荷载作用下方套方形钢管混凝土叠合柱动力响应的数值研究

为研究方套方形钢管混凝土叠合柱在侧向撞击荷载作用下的动力响应,本文基于有限元软件ABAQUS,建立了方套方形钢管混凝土叠合柱撞击模型,并通过已有的试验数据验证了模型的可靠性。在此基础上,利用该模型分析在侧向撞击荷载作用下方套方形钢管混凝土叠合柱的撞击力响应和动力变形。结果表明:(1)叠合柱在撞击荷载作用下的破坏模式主要包括撞击点位损伤型、叠合柱损伤型、撞击点位破坏型;(2)跨中位移随着撞击速度、撞击质量增大而增大,随着叠合柱自身刚度增加而减小,撞击力峰值、撞击力平台值受各参数影响各有不同的规律;(3)跨中位移和残余位移受撞击体的影响比自身材料和刚度的影响更加明显。研究结果可为该类结构的抗撞性能研究提供参考。

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。