基于钢管再生混凝土轴压短柱承载力规程比较的可靠度分析

本研究将国内外设计规程中有关钢管混凝土柱轴压承载力的计算方法,用于计算钢管再生混凝土轴压短柱承载力,并将计算结果与试验结果(其中包括21根方钢管再生混凝土柱以及49根圆钢管再生混凝土柱)相比较,找出与实验值最为接近的计算公式,并利用一次二阶矩法(JC法)进行可靠度校准.结果表明:采用规范CECS28-2012给出的轴压承载力计算公式计算钢管再生混凝土短柱的轴压承载力,试件在大部分荷载作用下,能够满足《建筑结构可靠度设计统一标准》有关承载能力极限状态可靠指标的要求。     

圆钢管型钢再生混凝土长柱轴压下受力性能的分析

【目的】采用有限元分析圆钢管型钢再生混凝土组合长柱在轴向荷载作用下的受力性能,为其工程应用提供技术支持。【方法】在前期试验的基础上,结合非线性分析理论,采用Abaqus有限元软件对圆钢管型钢再生混凝土组合长柱的轴压性能进行数值模拟,观察试件的破坏过程及特征,获取其应力云图及轴向荷载-应变曲线;并在此试验结果的基础上,对长柱进行了有限元参数拓展分析。【结果】随着钢管径厚比的增大,长柱试件承载力降幅约为6.0%,且刚度明显降低。增大型钢配钢率时,其承载力提高了4.4%左右,但延性提高明显。随着钢管和型钢强度的增大,长柱承载力提高幅度为4.3%和4.5%左右,对试件变形能力的影响不明显。此外,提高再生混凝土强度,长柱承载力提高幅度最大可达13.9%,但其延性性能降低。【结论】利用Abaqus模拟圆钢管型钢再生混凝土组合长柱的轴压受力性能是可行的,同时也表明该组合柱具有较高的承载力和良好的延性变形能力。     

方钢管混凝土柱-钢梁外隔板节点三维非线性有限元研究

采用通用有限元软件Ansys8.0,对一种新型方钢管混凝土节点进行三维非线性有限元数值模拟和不同强度等级的填充混凝土对节点受力性能影响分析,并与大尺度模型实验结果进行对比.分析结果表明:填充混凝土强度对节点的水平承载力有较大影响,随着混凝土强度的提高,节点的水平承载力增加;节点区域应力分布均匀.考察了不同钢管混凝土柱轴压比对节点力学性能地影响.结果表明:梁端先出现塑性铰,柱的刚度远大于两梁的刚度;节点区域混凝土应力分布均匀,没有出现压溃现象.有限元分析结果与模型试验结果拟合较好,证明了新型节点的可行性和合理性,有一定的工程应用价值.     

空心钢球钢管混凝土短柱轴压力学性能试验

为研究轻型圆钢管混凝土柱在轴压荷载作用下的受力性能,通过在沿钢管混凝土柱轴向■和■部位内置空心钢球,减轻试件自重,并以试件的空心率、径厚比为试验变量参数,研究其对轻型钢管混凝土柱轴压承载力的影响及试件破坏特征,并与普通钢管混凝土柱进行了对比分析。结果表明,与实心钢管混凝土柱受力机理类似,带有空心钢球的钢管混凝土柱在承受轴向荷载作用时,荷载-位移曲线主要分为弹性、弹塑性和强化3个阶段;试件空心率越大,钢管混凝土柱的极限承载力越低,荷载-位移曲线的弹塑性阶段越短,合理设置空心钢球可以达到钢管混凝土柱的轻量化与极限承载力小幅调整的目的;钢管壁厚越大,钢管混凝土柱的承载力相应提高。根据试验结果回归拟合后提出了内置空心钢球的钢管混凝土轴压短柱承载力计算公式,计算值与试验值符合良好,说明该计算公式可适用于内置空心钢球的钢管混凝土柱。     

带圆钢管的劲性高强混凝土轴压短柱的承载力及可靠度分析

为了探求一个合理的设计公式来计算带圆钢管的劲性高强混凝土柱在轴压下的极限强度，完成了包含13个短柱试件在内的轴心受压试验以研究该类柱在轴压下的破坏模式和极限强度．试验结果表明，在荷载作用下，直到荷载接近极限值时，柱中钢管、纵向钢筋以及混凝土三者之间的纵向应变基本上是协调的，计算结果与试验结果吻合良好，因此可以采用叠加原理来计算带圆钢管的劲性高强混凝土柱在轴压下的极限承栽力．此外，分析了该极限承载力计算公式的可靠度水平．分析结果表明，该承载力计算满足GB50068—2001对构件可靠指标的要求．     

方钢管混凝土柱的地震损伤模型

为建立方钢管混凝土构件的双参数损伤模型,通过7根方钢管混凝土柱在低周反复荷载作用下的滞回性能,获得了各构件破坏时的累积滞回耗能,通过回归分析得到了适合方钢管混凝土柱的双参数损伤模型。研究表明:方钢管混凝土柱在模型中的耗能因子β应为0.042;大于圆钢管混凝土柱的耗能因子,方钢管混凝土柱基于累积滞回耗能的损伤比例要远大于圆钢管混凝土柱。模型的建立对于方钢管混凝土结构的抗震设计及震害分析都具有重要的指导意义。     

T形件连接方钢管混凝土柱与钢梁的节点有限元分析

为考察T形件连接的方钢管混凝土柱与钢梁的组合节点在低周往复荷载作用下的受力特点,在试验研究的基础上,采用有限元分析软件ABAQUS,对6个采用T形件连接的方钢管混凝土柱与钢梁试件的节点进行梁端单调加载的三维非线性有限元分析。选用4节点和8节点实体单元模拟节点域方钢管、H型钢梁、混凝土、T形件以及高强螺栓,针对节点域接触部位设置了96个普通接触对和32个粘结接触对,并均匀划分网格;采用设置2个分析步的方法对高强螺栓的预拉力影响加以考虑。有限元计算分析得到的节点域破坏形态、峰值抗弯承载力以及P–Δ曲线等结果与试验结果吻合程度较好。节点域应力分布规律分析表明,增大钢管壁厚或T形件翼缘厚度均能提高节点的承载力。     

外加强环式圆钢管混凝土柱-钢梁框架节点有限元分析

在选择合理的材料本构关系和破坏准则的基础上,建立外加强环式钢管混凝土柱-钢梁节点三维非线性有限元计算模型,分析柱梁抗弯强度比及核心区混凝土对节点受力性能的影响。结果表明,钢管混凝土节点柱梁抗弯强度比应加以限制,核心混凝土大大提高了节点的承载能力,节点传力模式符合斜压杆机理。     

圆钢管全再生粗骨料混凝土柱抗震性能试验研究

为研究圆钢管全再生粗骨料混凝土柱的抗震性能,进行了圆钢管全再生粗骨料混凝土柱在竖向荷载和水平反复荷载下的拟静力试验,试验参数为含钢率和轴压比。通过各试件的破坏形态和破坏过程,分析了含钢率和轴压比对滞回曲线、刚度退化、耗能性能等抗震性能的影响。结果表明,钢管全再生粗骨料混凝土柱和普通圆钢管混凝土柱的破坏过程、破坏模式基本相同。含钢率越大,试件的水平承载力、延性越好;随着轴压比的增大,试件的水平承载力、耗能性能有增大的趋势,但试件的延性逐渐降低,可知圆钢管全再生粗骨料混凝土柱具有良好的抗震性能。     

基于纤维模型的圆钢管混凝土柱的抗震性能

基于纤维模型宏观单元和开源软件Open SEES,对圆钢管混凝土柱在低周静力反复荷载下的荷载–位移滞回曲线进行了数值模拟,模拟结果与试验结果吻合较好;以含钢率、轴压比、材料强度为参数,数值模拟了这些参数对圆钢管混凝土柱滞回骨架曲线的影响,分析了各参数对圆钢管混凝土柱的抗震性能的影响。结果表明,随着含钢率的提高,柱的承载力、弹性阶段刚度会相应提高;随着轴压比提高,其延性降低,其抗震性能变差;随着钢材强度的提高,试件的承载力也会随之提高;对于非高强混凝土,其强度对试件最大承载力、弹性阶段刚度影响不明显。     

水平低周反复荷载作用下钢管混凝土框架柱的非线性有限元分析

介绍了矩形钢管混凝土柱的三维非线性有限元分析方法,建立了钢管混凝土框架柱的三维非线性有限元模型,利用此模型对在低周反复荷载作用下不同轴压比的钢管混凝土框架柱进行有限元分析,通过与在低周反复荷载作用下的钢管混凝土框架柱的实测滞回曲线、骨架曲线及位移延性进行对比,表明该模型的计算结果较为精确,可以应用于钢管混凝土的整体框架结构分析中,为进一步开展钢管混凝土柱的研究提供基础.     

方钢管再生混凝土短柱有限元分析

为了研究方钢管再生混凝土短柱的力学性能,在考虑再生骨料取代率、偏心距2个变化参数的基础上,设计了15个试件进行单调一次加载试验。利用ABAQUS有限元分析软件计算方钢管再生混凝土短柱不同影响因素下的极限承载力,并提出方钢管再生混凝土短柱轴压和偏压承载力计算公式。结果表明:理论计算结果与试验实测结果吻合较好。     

钢骨混凝土T形截面短柱抗剪性能试验研究

为了研究钢骨混凝土T形截面短柱的抗剪性能,在考虑剪跨比、轴压力系数及配骨率等影响参数的基础上,对14根钢骨混凝土T形截面短柱和2根钢筋混凝土T形截面短柱的抗剪性能进行了试验研究,提出了钢骨混凝土T形截面短柱抗剪承载力计算公式。试验结果表明,计算值与试验结果较为吻合,钢筋混凝土T形截面短柱加入钢骨后,其抗剪承载力有较大程度的提高。     

方钢管再生混凝土柱恢复力模型研究

为研究方钢管再生混凝土柱的滞回特性,进行了3根钢管再生混凝土柱和1根普通钢管混凝土的拟静力试验,分析了再生骨料替代率、含钢率及轴压比对柱抗震性能的影响。结果表明,柱的滞回曲线形状较为饱满,具有良好的变形能力及耗能能力;再生骨料替代率对柱的承载力、延性、耗能能力和刚度退化影响不大;含钢率对柱抗震性能的影响较为明显,含钢率越大,柱的抗震性能越好;增大轴压比可以提高柱的水平承载力,但会降低柱的延性和耗能能力。基于试验结果,提出了适合于方钢管再生混凝土柱的“定点指向”三折线恢复力模型,并给出了恢复力模型的表达式。该模型计算结果与试验结果相接近,可供方钢管再生混凝土柱非线性地震反应提供参考依据。     

T形钢管再生混凝土柱轴压力学性能研究

为进一步深入了解T形截面钢管再生混凝土柱在竖向荷载作用下的力学性能,在选择合适的本构关系后,利用有限元软件ABAQUS对其进行了数值模拟。基于已建立的模型,选取再生骨料取代率、钢管壁厚、核心混凝土等级等作为变化参数,用该模型对T形截面钢管再生混凝土轴压力学性能进行了研究。研究结果表明,钢管和混凝土之间的相互作用十分明显,再生混凝土受到钢管约束处于三轴受压状态,极大改善了再生混凝土强度低及延性差的缺点;T形截面钢管再生混凝土柱同普通钢管混凝土相似,也拥有较好的承载性能和变形能力;不同比例的骨料取代率对T形柱的轴压承载能力影响较小;钢管壁厚越大,柱各阶段承载力值都越大,且提高了柱的初始刚度;再生混凝土等级越大,能够一定程度提高柱的极限承载力,但曲线下降段更迅速,延性比较差;有限元可以很好模拟T形截面钢管再生混凝土柱的荷载-变形全过程,研究成果可供实际工程设计参考。     

CFST低周反复荷载作用下的力学性能数值模拟

为将混凝土损伤塑性模型应用于钢管混凝土柱(CFST)在低周反复荷载作用下的受力性能分析,合理选取钢材和混凝土的本构关系模型,利用有限元软件ABAQUS中混凝土损伤塑性模型,对方钢管混凝土短柱进行有限元模拟,绘制了荷载-位移曲线,并在此基础上对钢管混凝土柱进行了参数分析,研究了柱的轴压比、宽厚比和核心混凝土强度对方钢管混凝土短柱受力性能的影响。研究表明,轴压比和宽厚比对方钢管混凝土短柱的受力性能影响较大。     

国内外型钢混凝土柱承载能力计算方法比较

在型钢混凝土柱抗震性能试验研究的基础上,对美国AISC、ACI和我国《钢骨混凝土结构设计规程》（YB9082—2006）、《型钢混凝土组合结构技术规程》（JGJ138—2001）中有关型钢混凝土柱正截面承载能力、斜截面抗剪承载能力的计算理论和计算方法进行了简要介绍,并结合型钢混凝土柱承载力试验数据对规程中计算方法和计算结果进行了对比分析,为选用较合适的设计方法提供了参考和建议。     

钢管混凝土半刚性节点有限元建模方法的研究

该文建立了矩形钢管混凝土半刚性连接节点———双T板(DST)节点的三维非线性有限元计算模型,并考察了轴压比、材料性能、构件尺寸等因素变化对其滞回性能、强度刚度退化及延性等受力性能的影响。分析结果表明,有限元模型计算结果与试验结果吻合良好,从而验证了模型的正确性。根据分析结果,给出了节点构造的改进意见。     

钢管再生混凝土柱-钢梁节点抗震性能非线性有限元分析

为了研究钢管再生混凝土柱-钢梁框架节点的抗震性能,基于已进行的试验,在选取合适的本构关系后,选用大型有限元软件ABAQUS对试验中的不同再生骨料取代率下框架节点进行非线性分析;并在已建立的模型的基础上,改变轴压比和梁柱线刚度比参数,探究不同试验参数对节点抗震性能的影响。研究结果表明,将理论计算得到的滞回曲线和实测滞回曲线对比后发现吻合较好,钢管再生混凝土柱-钢梁节点具有较好的耗能能力,不同骨料取代率对节点的抗震性能影响不明显;轴压比对节点弹性阶段无明显影响,增大轴压比不利于节点的后期承载力;梁柱线刚度比越大,有利于节点的初始刚度和承载能力的提高;研究成果可为该类节点的工程实际应用提供理论支撑。     

方钢管混凝土柱加固后抗震性能试验研究

方钢管混凝土柱是框架结构主要抗侧力构件,决定着整个建筑的抗震性能。为改善方钢管混凝土柱抗震性能,提出了外包碳纤维布和外包钢套加固柱的方法。通过低周反复荷载作用下3根加固方法不同的方钢管混凝土柱的试验结果,对比了外包碳纤维布和外包钢套加固柱2种方法的加固效果,分析了相应的加固机理。通过对试件滞回曲线、骨架曲线、延性、耗能能力、承载力和刚度退化等抗震性能指标分析结果表明,碳纤维布加固对承载力和刚度提高不明显,但明显改善了试件的延性,从而提高了试件的抗震性能;外包钢套加固在提高柱承载力、刚度及抗震性能方面均具有显著效果;从提高承载力和耗能能力来看,外包钢套用于方钢管混凝土柱的抗震加固效果更优。