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。     

碳纤维布加固方钢管混凝土柱抗震性能试验研究

为了研究碳纤维布加固方钢管混凝土柱的抗震性能,基于现行设计规范,按1∶2比例制作了3根方钢管混凝土柱试件模型,其中1根为对比试件,另外2根先经碳纤维布加固,再进行低周水平荷载破坏试验,考察了轴压比对碳纤维布加固效果的影响。试验结果表明,碳纤维布加固提高试件极限承载力幅度较小,但能明显改善试件的延性性能,提高其耗能能力,增强了抗震性能;轴压比对碳纤维布加固效果有一定影响,随着轴压比的增大,碳纤维布加固后的方钢管混凝土柱的极限承载力提高幅度越大,但位移延性系数提高率越小,耗能能力下降;从提高极限位移、延性和耗能能力来看,碳纤维布加固方钢管混凝土柱是一种有效的加固方法。     

钢管再生混凝土柱-钢梁框架边节点恢复力模型研究

通过对2个矩形钢管再生混凝土柱-工字型钢梁框架边节点在低周反复荷载下进行的拟静力试验,分析了不同再生骨料取代率对节点抗震性能的影响,建立了该种类型节点的恢复力模型。研究结果表明,该类型节点滞回曲线饱满,拥有较好的抗震性能;不同再生骨料取代率对试件特征点的荷载影响不大,说明再生骨料取代率对节点抗震性能影响较小;建立的恢复力模型骨架曲线和滞回曲线与试验实测的具有较高的吻合度,可供矩形钢管再生混凝土柱-工字型钢梁框架结构的弹塑性地震反应分析参考;矩形钢管再生混凝土柱-工字型钢梁框架边节点具有良好的抗震性能,可以在高烈度抗震设防区域中的高层建筑中推广使用。     

低周反复荷载作用下外包钢套加固方钢管混凝土柱试验研究

通过3根方钢管混凝土框架柱试验,研究了外包钢套加固后柱的抗震性能,进行了柱加固和加固后的低周反复试验,探讨了不同钢套厚度对外包钢套加固柱抗震性能的影响。通过分析柱的滞回曲线、骨架曲线、延性系数、极限承载力、耗能能力及刚度退化等参数可知,外包钢套固柱的破坏形态仍为压弯破坏,该方法显著提高了柱的承载力和刚度,抗震性能得到了很大提高,说明外包钢套加固是一种合理且有效的抗震加固方法。提出了外包钢套加固方钢管混凝土柱的受弯承载力计算公式,计算与实测结果吻合较好。     

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。     

低周反复荷载下方钢管再生混凝土框架柱损伤试验研究

为了更加深入的了解地震作用下方钢管再生混凝土框架柱的损伤演化过程,设计制作了4根方钢管再生混凝土框架柱模型,通过改变加载制度、轴压比和含钢率进行了低周反复荷载试验。通过观察试件的破坏失效过程得到了试件的滞回曲线、骨架曲线、承载力退化及耗能能力,并从损伤的角度出发分析了不同设计参数及加载制度对方钢管再生混凝土框架柱抗震性能的影响。研究结果表明,试件在地震作用下的损伤进程分为无损伤、损伤稳定发展及损伤急剧发展3个阶段;随着加载的持续进行,试件的损伤逐步加大,使得其承载力和刚度不断下降,从而导致试件的变形能力降低。该研究结果可供建立方钢管再生混凝土地震损伤模型作为参考,并为揭示损伤对方钢管再生混凝土柱力学性能的影响提供试验支撑。     

T形钢管再生混凝土柱抗震性能的有限元非线性分析

为研究T形钢管再生混凝土柱在低周反复荷载作用下的抗震性能,在选择合适材料本构关系的基础上,采用有限元软件ABAQUS,模拟得到了3根不同再生骨料取代率下T形钢管再生混凝土柱的荷载-位移曲线,通过滞回曲线分析了不同替代率对试件水平承载力、延性和耗能能力的影响,并将轴压比、含钢率和钢材强度作为变化参数,用建立的有限元模型对T形钢管再生混凝土柱的抗震性能进行非线性分析。研究结果表明,不同取代率对试件的滞回曲线影响不大,所有柱的滞回曲线都非常饱满,说明T形钢管再生混凝土柱具有良好的抗震性能;轴压比对试件骨架曲线影响较大,随着轴压比的增大,试件水平承载力逐渐减小,且下降幅度变大,表现出更差的延性;含钢率对试件初始刚度和抗震性能影响很大,含钢率越大,试件初始刚度也越大,水平承载力和抗震性能也越好;钢材强度对试件的初始刚度影响不大,强度越大,试件的水平承载力越高,抗震性能越好;研究成果可供异性截面钢管再生混凝土结构的推广使用提供参考。     

方钢管再生混凝土框架柱的非线性有限元分析

为进一步研究方钢管再生混凝土框架柱在地震反复荷载下的抗震性能,基于试验结果,选择合理的材料本构关系及破坏准则,采用有限元软件ABAQUS对试验中框架柱的抗震性能进行非线性分析,得到其荷载-位移滞回曲线。在此基础上对方钢管再生混凝土框架柱进行了参数分析,分析了核心混凝土等级、再生骨料替代率这2个参数对框架柱抗震性能的影响。研究结果表明,该模型的计算结果较为准确,计算得到的荷载-位移滞回曲线与试验实测结果吻合较好;提高核心混凝土等级,试件的承载力提高明显,但后期变形能力差,延性较差;增大再生骨料替代率可以明显改善试件的延性,但会降低试件所能达到的极限荷载。研究结果可供实际工程需要及试验设计参考。     

往复水平荷载下钢管再生混凝土柱的抗震性能试验

为研究方钢管再生混凝土柱在往复水平荷载作用下的抗震性能,基于现行设计规范,制作了4根方钢管再生混凝土试件进行拟静力加载试验,研究了再生骨料替代率、含钢率和轴压比这3种参数对试件抗震性能的影响。通过观察各试件的破坏过程和破坏形态,分析其滞回曲线、骨架曲线、延性系数、耗能能力及刚度退化规律发现：所有试件破坏形态都为柱脚的鼓曲破坏,与普通钢管混凝土柱相同;随着再生骨料替代率的上升,柱的极限承载力、延性系数及耗能能力都有所降低,但降幅不大;含钢率越大,柱的极限承载力明显提高,延性和耗能能力亦有所增加,抗震性能显著增强;轴压比对柱的极限承载力和延性有一定程度影响,轴压比越大,极限承载力越大,延性反而越差;从承载力、延性及耗能能力来看,在合理的轴压比和含钢率的前提下,方钢管再生混凝土柱具有较好的抗震性能,可用于抗震设防区。     

新型方钢管混凝土柱-钢梁节点的试验与非线性有限元分析

介绍了新型方钢管混凝土柱与钢梁节点在低周反复荷载作用下的试验结果,分析了内填混凝土、加劲肋长度和梁柱相对尺寸等对节点抗震性能的影响.试验结果表明:各试件实测滞回曲线比较饱满,具有良好的耗能性能.运用ANSYS8.0对各节点试件在低周反复荷载作用下的滞回性能进行非线性模拟计算,分析内填混凝土、加劲肋长度等因素对节点受力性能的影响,结果表明:内填混凝土和加劲肋长度对节点受力性能的影响较大,有限元所得的骨架曲线与实测曲线吻合较好.     

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。     

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。     

异形钢管再生混凝土柱抗震性能有限元研究与影响因素分析

为研究T形钢管再生混凝土柱在不同影响因素下的滞回性能,以再生骨料取代率为变化参数,进行了3根试件的有限元模拟分析。基于已建立的模型,进行了轴压比、含钢率及钢材强度为参数的有限元分析。根据模拟得到滞回曲线和骨架曲线,分析了设计参数对位移延性系数、承载力、刚度和耗能能力等抗震指标的影响。研究结果表明,T形钢管再生混凝土柱的滞回曲线较为饱满,从梭形逐步发展到弓形;随着再生骨料取代率的增大,柱的极限承载力和塑性变形能力有所下降,但影响较小;随着轴压比的提高,柱的极限承载力减小,延性变差;随着含钢率的增高,柱的水平承载力和变形能力提高;钢材强度的提高对柱的抗震能力起到有益作用;基于结构滞回性能指标的要求,T形钢管再生混凝土柱可用于实际工程的需要。     

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。     

异形柱框架抗震性能研究及有限元分析

在钢筋混凝土异形柱框架低周反复荷载试验分析的基础上,研究了该类型结构的破坏特征、承载能力、变形能力和延性等抗震性能指标,根据框架顶层滞回曲线得到相应结构的恢复力模型,通过计算等效刚度对比分析了结构各层刚度退化曲线,最后应用有限元软件对该框架进行了非线性有限元分析.研究结果表明:该框架结构抗震性能良好,但底层柱脚及部分节...     

矩形钢管再生混凝土柱-工字形钢梁框架边节点的抗震性能试验

为研究矩形钢管再生混凝土柱-工字形钢梁框架节点的抗震性能,基于现行规范,按照1/2的缩尺比例设计2个节点模型。这2个节点模型分别填充再生骨料取代率为50%、100%的核心混凝土,考察了不同再生骨料取代率对节点抗震性能的影响,进行了低周反复荷载破坏试验并详细观察了节点模型在加载过程中的破坏形态。通过分析试验相关实测数据可知,矩形钢管再生混凝土柱-工字形钢梁框架节点的破坏形态表现为梁段形成塑性铰的弯曲破坏,满足了"强柱弱梁"的延性抗震设计要求;钢管再生混凝土柱-钢梁框架节点具有良好的延性和耗能能力,可在抗震设防区推广使用;2个试件的滞回曲线相差不大,不同再生骨料取代率对该类型节点的抗震性能不产生明显影响。     

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.     

配置HRB500钢筋的混凝土T形柱抗震性能有限元分析

运用有限元软件 ANSYS 对4根配置 HRB500钢筋的混凝土 T 形柱试件进行了低周往复荷载试验,对比分析了试件的承载能力、滞回特征和刚度退化等抗震性能指标,研究了轴压比和配箍特征值对高强钢筋混凝土T形柱抗震性能的影响。研究表明,配置 HRB500钢筋的 T 形截面混凝土异形柱具有较高的承载能力,增大轴压比,可以有效减小试件正负向承载性能的不对称性,提高构件的承载力和初始抗侧移刚度;增大配箍率,对构件的极限抗剪承载力有一定的提高作用,可改善试件的滞回特性,刚度退化更为平缓,研究结果可为配置高强钢筋的混凝土异形柱结构设计提供参考。     

钢骨架秸秆混凝土装配式结构墙体拟静力试验研究

采用拟静力试验方法,探究轻钢骨架秸秆混凝土装配式墙体的抗震性能。通过对裂缝、滞回曲线、骨架曲线、延性、刚度退化和钢材应变等试验结果分析,结果表明:该新型结构墙体在反复荷载作用下,既能发挥秸秆混凝土材料优良的延性性能,又能充分利用内部钢骨架的销键和约束作用;在1/100的侧向位移角条件下墙体竖向承载力不变,侧向承载力仅达到最大值的70%。     

方钢管再生混凝土柱的抗震性能试验及设计参数影响分析

为了定量分析不同因素对方钢管再生混凝土柱在低周反复荷载下抗震性能指标的影响,选择再生骨料取代率、含钢率和轴压比为设计变化参数,开展了4根框架柱的拟静力试验。详细观测了框架柱破坏过程中及破坏后的形态,分析了实测滞回曲线,探究了设计变化参数对框架柱承载力、刚度、位移延性系数及耗能能力等抗震性能指标的影响规律。研究表明,方钢管再生混凝土柱的破坏形态同普通钢管混凝土柱相类似,都是柱底部钢管鼓曲、漆皮脱落及核心混凝土被压碎;随着再生骨料取代率的增大,柱的不同阶段的承载力、刚度、延性性能及耗能能力均有所降低;含钢率的增大对试件的位移延性系数、承载力、刚度、耗能能力起到有益作用;随着轴压比的提高,试件的延性性能及耗能能力有所降低,但其极限承载力、刚度却有所增加。