梁端外包U形钢板RC梁-CFST柱穿筋节点抗震性能有限元分析

在钢筋混凝土(RC)梁-钢管混凝土(CFST)柱穿筋连接节点的梁端采用外包U形钢板+栓钉传递界面剪力,节点受力明确性能优越。本文通过建立低周往复荷载作用下U形钢板+栓钉连接的RC梁-CFST柱节点试件(SUJD)数值模拟模型,并在梁端损伤状况、滞回曲线模拟结果与试验结果吻合良好的基础上,进行了U形钢板长度L_(u)、U形钢板与混凝土间是否设置栓钉、RC梁配筋率ρ_(s)的变化对节点抗震性能影响规律的数值模拟分析。结果表明:U形钢板的存在对混凝土具有一定约束作用,并使梁端塑性铰区域外移,梁破坏荷载相应增大;当U形钢板上不设置栓钉时,对于混凝土约束作用减弱,耗能能力降低,梁端塑性铰区域内移;适筋范围内RC梁配筋率ρ_(s)增加可以相应提高节点的承载力和延性。

新型CFST柱-RC梁节点抗震性能试验

结合钢管混凝土(CFST)柱和钢筋混凝土(RC)梁各自的优点,提出一种采用U形钢板-栓钉组合连接的新型CFST柱-RC梁节点.为研究新型节点的抗震性能,设计并制作了2个足尺CFST柱-RC梁节点及1个传统的RC节点试件,对其进行了低周往复荷载作用下的试验研究.结果表明:该类新型CFST柱-RC梁节点破坏模式与传统的RC节点相似,均发生梁端弯曲破坏,破坏区域主要在U形连接板外,实现塑性铰外移.按照试验现场的试件安装位置,十字节点的梁分别命名为S梁和N梁.CFST中柱节点、CFST边节点N梁承载力较RC节点分别提高11.6%(负向提高13.0%)和5.3%(负向提高7.5%);中柱节点的S梁承载力提高20.2%(负向提高19.6%).荷载-位移曲线饱满,累计耗能与RC节点相比提高约17.0%(S梁提高36.0%)、20.1%,各试件的位移延性系数均大于4.0,新型CFST柱-RC梁中柱节点、边节点的位移延性系数分别提高2.4%、21.3%,具有较好的变形能力.

非对称十字形配钢SRC柱地震损伤特征分析

为避免型钢混凝土(SRC)结构在节点处的大量钢筋焊接作业和钢筋穿孔削弱柱型钢截面强度,提出一种非对称十字形配钢SRC柱的构造形式。考虑钢材对混凝土的约束作用,完成了九组SRC柱在低周往复加载下的有限元模拟。以混凝土受压损伤云图表征混凝土损伤演化特征,以累积损伤应变云图反映型钢的损伤分布。研究表明:相同含钢率下,非对称十字形配钢SRC柱与传统对称十字形配钢方式具有相近的承载力,且损伤分布呈现不对称性。在型钢内缩一侧,混凝土的损伤程度和范围均大于型钢未内缩一侧,而型钢则是未内缩一侧的损伤较为严重,并表现出弯曲型、弯剪型和剪切型三种损伤模式。

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。

一种新型混凝土异形柱——型钢混凝土异形柱的概念体系初探

针对型钢混凝土异形柱体系特点,对相关问题进行了评述,分析其特点及具有的优越性和应用前景,并提出了若干需要研究解决的问题。

云南汇都国际C栋结构设计

介绍了超限高层建筑云南汇都国际C栋的结构布置、计算分析与设计,着重介绍了型钢混凝土组合结构在工程中的运用。对地处抗震设防烈度为8度的超限高层建筑,在结构布置、分析计算和构造措施等各方面采取了有效的处理,对型钢混凝土结构转换层进行了有效设计,特别是节点的处理。并简单介绍了根据昆明市地基的特殊性而采用的基础方案。其中宽扁柱及剪力墙内置型钢的节点做法,可供该类建筑的结构设计参考。

异形柱的应用和发展

随着经济的发展,人们对住宅提出了更高的要求,传统的结构已经不能满足要求,异形柱框架作为新型结构得到应用。主要介绍异形柱的研究情况和在住宅建筑体系中的应用,简单比较3种结构的异形柱,陈述异形柱的优点,对计算方法进行总结。最后对异形柱设计中存在的问题进行归纳并对异形柱的推广应用提出建议。

新型外箍式工字柱节点的抗震性能研究

提出了一种用于RC框架-钢结构加层混合结构的新型外箍式节点,旨在减小新老结构之间的刚度突变,方便施工。采用ABAQUS有限元软件,首先进行模型的正确性验证,然后对上柱为工字型1/2缩尺新型外箍式节点试件进行了循环荷载作用下的抗震性能分析。结果表明:该新型节点的刚度退化较为平稳,滞回曲线展现出较好的承载能力、塑性变形与耗能能力;传力路径简捷可靠,塑性铰位于外箍钢板边缘处,"紧固结构"有效保护了节点核心区,有利于提高节点承载力和整体协作抗震能力。根据相关参数的研究结果提出了合理的设计建议,本项目的研究可以为轻钢增层混合结构的推广应用提供参考。

型钢混凝土异形柱正截面承载力的理论研究

在试验研究基础上,根据型钢混凝土(SRC)异形柱的工作机理,对SRC异形柱的正截面承载力进行有限元数值分析,把型钢和混凝土分别进行单元划分,对型钢单元采用不同的坐标系进行处理,并且只考虑混凝土除去型钢所占截面后的净面积,利用数值迭代法编写了一套SRC异形柱正截面承载力分析的计算机程序,该程序可得到SRC异形柱正截面承载力的N-M及Mx-My相关曲线,并能够计算SRC异形柱构件的极限承载力,计算结果与试验结果吻合较好.利用该程序对SRC异形柱正截面承载力的变化规律进行了分析,得到了一些重要结论.最后进行了SRC异形柱的实用设计方法探讨.

带型钢边缘约束构件的预制墙片抗震性能分析

在预制钢筋混凝土剪力墙中采用型钢边缘约束构件,一方面提高了墙体的抗震性能,另一方面利用型钢作为上下层墙体之间的连接便于现场施工。首先介绍了新型墙体的抗震试验,然后建立非线性有限元模型模拟了试验构件在轴压和水平循环往复荷载下的力学行为,再现了构件损伤破坏的全过程,最后进行参数分析研究了型钢面积率对构件整体性能的影响。分析结果表明,带型钢边缘约束构件的预制钢筋混凝土墙片的承载力、延性及耗能能力均是普通钢筋混凝土剪力墙的1.5倍,且承载力和延性与型钢板厚度成正比,但增加型钢板厚对构件整体耗能能力提高不大,因此在设计时需综合考虑承载能力和耗能能力的要求选择合适的板厚。

钢混组合结构在深大文科楼工程中的应用

深圳大学文科楼结构上刚下柔,为提高其抗震性能,在结构下部局部使用了型钢混凝土柱和梁。介绍了型钢混凝土梁柱节点、主次梁节点和型钢混凝土梁与钢管混凝土柱的节点设计情况。对整体结构采用两种软件进行计算分析,结果表明,结构的变形性能得到改善,承载力满足要求。总结了工程组合结构设计的构造要求及确保工程质量的技术措施。

两种不同混凝土异形柱正截面极限承载力的比较

提出钢骨混凝土异形柱的概念,通过4根不对称T形截面钢骨混凝土异形柱正截面承载力的试验研究,揭示了钢骨混凝土异形柱的工作机理、破坏形态和极限承载力,验证了平均应变的平截面假定.编写钢骨混凝土异形柱正截面承载力计算的计算机程序.试验和程序计算结果表明,钢骨混凝土异形柱与钢筋混凝土异形柱相比,承载力明显提高.

U型钢加固钢筋混凝土梁损伤演化分析

针对需要快速大幅提高承载力的混凝土结构,提出了采用U型钢加固的新型加固法。介绍了1根钢筋混凝土对比梁和11根U型钢加固梁的抗弯性能试验,试验结果表明混凝土梁采用U型钢加固后形成U型钢-混凝土组合结构,可快速大幅提高混凝土梁的承载力和刚度。采用有限元软件ABAQUS模拟了U型钢加固梁的受力过程,结果表明有限元模型与U型钢加固梁试验结果吻合良好,模型破坏形态与试验现象较为一致。基于有限元模型分析了混凝土梁的损伤演化过程,分析结果表明加固梁受拉损伤由混凝土梁底逐渐向梁顶发展;混凝土梁剪跨段锚固螺栓区域先于跨中区域出现损伤;螺栓孔的存在易使剪跨段产生斜向剪切裂缝,但U型钢侧板会对裂缝的发展起到一定的抑制作用;受压损伤由梁顶向梁底发展,U型钢侧板发生剥离区域的混凝土损伤程度更高,混凝土梁易在该处发生压溃。

建行河南分行综合业务大楼主楼结构性能化设计

建行河南分行综合业务大楼结构体型简单,层数较高.根据工程特点,上部结构采用框架-核心筒体系,选取适宜的结构抗震性能目标,对结构各个构件按照不同的抗震性能目标进行分析计算.本工程采用两种软件进行分析计算.总结了工程结构设计的构造要求及确保工程质量的技术措施.

整体桥H型钢-RC阶梯桩与土相互作用拟静力试验

以H型钢-RC阶梯桩模型试验为背景,进行了2根H型钢-RC阶梯桩(HS-RC-0.25、HS-RC-0.50)及1根H型钢桩(HS)的低周往复荷载拟静力试验;在桩顶施加水平位移荷载,埋设应变片与土压力计,采用特殊设计的桩身水平变位测试方法,得到了H型钢-RC阶梯桩桩身破坏特点、沿桩深方向的桩身水平位移与应变、骨架曲线和滞回性能曲线;利用OpenSEES对比分析了桩顶自由与固定条件下阶梯桩桩顶水平变位能力,得到了阶梯桩水平承载力折减系数与转化系数,对比了利用折减系数得到的模型桩水平承载力计算值与试验值。试验结果表明:H型钢桩的桩顶弹性变形为2~25 mm,其水平变形能力强,承载能力好,加载全过程滞回环饱满,耗能效果好;刚度比对阶梯桩的破坏模式无显著影响,阶梯桩的上段钢桩均无明显的屈曲破坏,变截面处混凝土严重剥落且破坏位置相同;随刚度比增大,阶梯桩-土体系屈服位移及屈服荷载均提高,HS-RC-0.25较HS-RC-0.50桩顶屈服位移减小了29.15%,桩身应变突变减小;阶梯桩的滞回环在加载初期因为滑移表现为捏拢状,而在加载后期过渡为饱满的梭形,耗能效果良好,HS-RC-0.50加载全过程的耗能比HS-RC-0.25多25.4%,具有较好的水平变形能力;对比试验值,HS-RC-0.25的计算误差为-9.68%,HS-RC-0.50的计算误差为-2.47%。可见,HS-RC阶梯桩能满足整体桥桩基的水平变形需求,利用折减系数能较好地计算阶梯桩的水平承载力特征值。

井字形CFRP-钢板复合条带加固钢筋混凝土双向板承载力计算分析

碳纤维复材（CFRP）和钢板已被越来越多的应用于加固钢筋混凝土结构.为了充分利用两种加固材料的优势,本文提出了外贴井字形CFRP-钢板复合条带加固钢筋混凝土双向板的新型复合加固方法.对9个试件进行了局部荷载作用下的试验研究和理论分析,包括1块未加固板,2块CFRP加固板,1块钢板加固板和5块复合加固板.结果表明复合加固板试件的极限承载力和变形刚度均有大幅提高.采用塑性铰线理论,对3种可能的塑性铰线形式分别进行分析和计算,推导了井字形CFRP-钢板复合条带加固双向板在局部荷载作用下的承载力计算公式,其计算结果与试验结果吻合较好,可为实际工程应用提供参考.

HRB500钢筋混凝土Z形截面双向压弯柱正截面承载力数值分析

为研究HRB500钢筋混凝土Z形截面双向压弯柱的受力性能,采用Fortran语言编制Z形截面双向压弯柱承载力有限元计算程序,基于已进行的9根钢筋混凝土Z形截面柱试件反复加载试验结果,对程序的正确性进行验证,试验结果与计算结果吻合较好。分析了加载角度、混凝土强度等级、纵筋配筋率、轴压比和肢高肢厚比等参数对承载力的影响,得到了Z形截面双向压弯柱正截面轴力-弯矩(N-M)及双向弯矩(Mx-My)相关曲线的变化规律。研究结果表明:在轴压比、纵筋配筋率、肢高肢厚比满足限值的条件下,界限破坏时,混凝土强度等级由C45提高到C60,受弯承载力提高15.1%,受压承载力提高21.1%;配筋率由1.57%提高到2.26%,受弯承载力提高15%,受压承载力降低10.8%,加载角度对界限破坏点没有影响。配置HRB500纵筋Z形截面柱,混凝土强度等级不宜小于C50。

粘钢加固混凝土梁受剪性能试验研究

通过对11个普通钢筋混凝土(RC)梁试件及4个部分预应力混凝土(PPC)梁试件采用U形钢板箍加固的抗剪试验和数值分析,研究不同损伤程度、剪跨比、配箍率、钢板箍间距、预应力水平、钢板厚度等因素对粘钢加固混凝土梁受剪性能的影响。结果表明:采用U形钢板箍对RC梁进行抗剪加固能够有效抑制斜裂缝的开展,提高加固梁斜截面受剪承载能力,并改善梁的延性;采用相同粘钢量对PPC梁抗剪加固的效果不如RC梁明显,受剪承载力提高幅度较RC梁小;梁损伤后加固,箍筋及钢板箍的屈服荷载有所下降,剪跨比较大的梁抗剪加固效果更为明显;有限元计算结果与试验结果吻合良好;在进行抗剪加固设计时,应对钢板箍强度进行有效折减。

装配整体式钢筋混凝土剪力墙子结构抗震性能试验研究

对一栋3层足尺的新型装配整体式混凝土剪力墙子结构进行拟静力试验。该结构中包含4种连接构造,即同层同跨内预制墙的竖缝采用干式连接,同层相互垂直墙体间采用现浇转角墙连接,上、下预制墙间采用型钢抗剪键和后浇型钢边缘构件2种连接构造进行连接。试验结果表明:该类型装配整体式型钢剪力墙结构具有良好的抗震性能;连梁在整个抗侧力体系中起到第一道防线的作用,加载结束时,连梁发生明显剪切破坏,具有较强的耗能能力;干式连接在试验中陆续进入屈服,可作为结构的第二道耗能防线;试验后期,部分干式连接的焊缝出现断裂,无法继续限制墙肢对楼板的冲切作用。型钢边缘构件和后浇RC转角墙中的纵筋分别在层间位移角达到1/150和1/100时发生屈服;整体模型在层间位移角达到1/75后,未出现承载力失效或楼板构件脱落现象,可认为该结构体系的抗震性能等同于现浇剪力墙结构。

基于能量平衡的含减震外挂墙板钢筋混凝土框架结构的设计方法研究

含减震外挂墙板钢筋混凝土框架结构在墙板与主体结构间引入U形钢板消能器,可有效利用两者间的相对水平变形耗散地震能量,从而提高结构的抗震性能。该新型结构通过合理的性能化设计,可以使得作为预期损伤部位的U型钢板消能器和框架梁、柱端塑性铰在设防烈度地震和罕遇地震下先后屈服耗散地震能量,使主体结构在设防烈度地震下保持弹性,罕遇地震下保持低损伤,从而具有良好的韧性。在已有研究的基础上,提出了适用于该种结构的基于能量平衡的实用抗震设计方法。采用该方法,设计了一栋8层含减震外挂墙板钢筋混凝土框架结构,并对其进行设防烈度地震和罕遇地震下的弹塑性时程分析。结果表明:所设计结构能够实现不同水准地震作用下的预期性能目标,该设计方法具有合理性和可行性。