冷弯薄壁型钢-OSB双向板组合楼盖试验研究

为了研究冷弯薄壁型钢与定向结构刨花板(oriented strand board, OSB)板连接而成的双向板组合楼盖的抗弯承载力性能,设计制作一个3.7 m×3.7 m的足尺组合楼盖试件,在四边简支条件下对其进行单调静力堆载试验,并建立了冷弯薄壁型钢-OSB板组合楼盖的非线性有限元分析模型。在此基础上,通过改变OSB板梁腹板高度、冷弯薄壁型钢板厚度与螺钉间距来分析各参数对组合楼盖受力性能的影响。试验结果表明：OSB板与冷弯薄壁型钢能够很好地协同工作,变形符合平截面假定。试件x与y两个方向上的组合承重梁荷载-挠度(P-Δ)曲线变化情况基本一致;随着梁腹板高度、钢板厚度的增加,组合楼盖的抗弯承载力明显增加;梁底冷弯薄壁型钢与OSB腹板的端部构造可以有效减小钢木接触截面的滑移变形。可见该组合楼盖双向受力性能良好,增加梁腹板高度,增大钢板厚度与适当减小螺钉间距均能提高楼盖的承载能力。     

L形钢管混凝土组合柱抗震性能分析及水平承载力设计方法

为研究不同构造参数对L形双板连接钢管混凝土组合柱(LCFST-D柱)抗震性能的影响规律,通过建立有限元模型并与已有试验结果进行对比,在验证模型合理准确的基础上,对轴压比、钢管截面尺寸、宽厚比、连接板厚度、长细比、混凝土及钢材强度进行参数化分析。结果表明:轴压比小于0.6时,提高轴压比可以适当提高峰值荷载;随着轴压比的继续增大,峰值荷载都降低;单肢截面尺寸的增加,可以明显提高承载力、延性、耗能能力和极限变形能力;随着长细比的增加,承载力急剧降低,但耗能能力提高;连接板厚度的减小可以提高耗能能力。水平承载力设计公式预测值与试验值吻合良好,平均误差小于6%。     

轻钢组合楼盖面内刚度和承载力计算方法研究

为研究冷弯薄壁型钢组合楼盖的面内刚度和承载能力,采用ABAQUS软件建立楼盖有限元模型,通过轻钢楼盖面内滞回试验结果进行验证.研究不同参数对楼盖模型面内刚度和承载力的影响规律,结果表明:改变楼盖梁尺寸、楼盖梁腹板开孔面积和间距以及扁钢带和刚性支撑件的布置方式对楼盖面内刚度和承载力影响较小,减小自攻螺钉连接间距和组合楼盖的长宽比能提高组合楼盖的面内刚度和承载力,在20～40 mm范围内改变楼板厚度对组合楼盖面内刚度和承载力存在一定影响.基于组合楼盖的破坏模式和受力机理,楼盖的面内极限承载力可通过单颗自攻螺钉连接的承载力和楼盖两侧自攻螺钉连接的数量进行估算.基于退化四折线模型,建立组合楼盖面内刚度的计算方法,为轻钢楼盖的工程设计与应用提供理论依据.     

再生混凝土L形柱正截面承载力研究

采用纤维截面法编制了再生混凝土L形柱N-M曲线和Mx-My曲线的计算程序,研究了再生混凝土强度等级、再生粗骨料取代率、轴压比和荷载角对再生混凝土L形柱正截面承载力的影响规律。结果表明:随着再生混凝土强度等级的提高,L形柱正截面承载力显著增加;随着取代率的增加,L形柱正截面承载力减小;当轴压比增加时,L形柱正截面承载力先增大后减小;当荷载角增加时,L形柱正截面承载力先减小后增加。     

梁侧锚固钢板法中钢板受压屈曲特性试验研究

通过对8个钢板局部屈曲受压试件进行轴压及偏压试验,观测了梁侧锚固钢板加固钢筋混凝土梁(BSP梁)中梁侧锚固钢板在不均匀压应力场下的局部屈曲模态,研究了钢板屈曲应力场分布、屈曲承载力、竖向变形能力及屈曲起拱高度随不同螺栓间距、钢板厚度及纵横向加劲肋配置方式的改变规律.试验结果表明:梁侧锚固钢板的屈曲承载力随螺栓间距的减小及钢板厚度的增加而增大,采用减小螺栓间距为更经济有效的方法;配置纵向加劲肋能更有效地改善钢板的屈曲承载力,改善效果随加劲肋截面尺寸的增大而提高;在纵向加劲肋的基础上再配置横向加劲肋对改善抗屈曲性能无明显效果.     

节能砌块隐形密框墙体受力性能理论分析

应用Ansys结构有限元分析软件,针对以前建立的节能砌块隐形密框墙体非线性有限元模型,通过参数化分析,研究剪跨比、轴压比和钢筋配筋量对墙体承载力以及刚度的影响,并研究墙体中框格单独的受力性能以及框格与砌块共同作用机理。研究结果表明：随着剪跨比的增加,墙体刚度下降幅度越大,墙体的极限承载力逐渐降低至趋于稳定;随着轴压比的增加,墙体的3个阶段的刚度以及墙体的极限承载力都有所增加;随着配筋量的增加,墙体刚度略有提高,但增幅有限,墙体的极限承载力有不同幅度的提高;纯框格的破坏模式为框架的受弯破坏,在4个角点的弯矩值最大,弯矩起控制作用,在4个角区出现了塑性铰后,结构变为机动体系,承载力下降;隐形密框和砌块的协同工作,有效地减小了框格破坏程度,对肋梁肋柱工作性能有很大的保护作用。     

圆管支撑钢板仓组合剪力墙抗震性能分析

为研究圆管支撑钢板仓组合剪力墙的抗震性能,以轴压比、钢板厚度、钢板强度、剪跨比、混凝土强度以及墙体厚度为参数,利用ABAQUS有限元进行模拟分析.结果表明:钢板仓组合剪力墙的承载力以及变形能力随剪跨比的增加而降低,随墙体厚度的增加而提高;增加钢板强度、混凝土强度均可提高剪力墙的承载能力,但变形能力减弱;增加钢板厚度,剪力墙的变形能力先升高后降低,但承载能力不断提高,以钢板厚度为5 mm为宜;增加轴压比会降低剪力墙的变形能力,且当轴压比小于0.4时,剪力墙的承载力随轴压比的增加而提高,大于0.4时则相反.同时根据参数分析以及均匀试验设计数据结合叠加法对墙体的抗剪承载力计算公式进行拟合和修正,结果具有95％的保证率.     

黏结型钢加固梁设计方法及软件开发

根据黏结型钢加固梁的截面应变,建立截面力平衡和弯矩平衡方程,研究黏结型钢加固梁的中和轴位于原梁截面和型钢截面时对加固梁承载力的影响.结果表明:当中和轴不在混凝土梁截面内时,黏结型钢组合截面积会增加,加固梁中钢筋和混凝土的力学性能未能充分发挥,加固后梁的承载力提高不显著.在此基础上,给出了加固梁中和轴最适宜的变化范围以及黏结型钢加固梁的截面选型和校核方法.利用Visual C++开发出适合于工程应用设计计算软件,该软件操作简单易操作,交互界面人性化,能显著提高加固设计的速度.     

压扭作用下钢筋混凝土 L 形柱的抗扭承载力

为了研究钢筋混凝土L形柱压扭承载力的实用计算方法,利用有限元方法较系统地分析轴压比、纵筋配筋率、截面尺寸和箍筋间距对压扭作用下L形柱抗扭承载力的影响规律。建立L形截面的扭转截面系数和相当极惯性矩的简化计算方法。进行5种轴压比、3种纵筋配筋率、8种截面尺寸和3种箍筋间距共360种工况的压扭作用下L形柱抗扭承载力的数值计算,建立压扭作用下钢筋混凝土L形柱抗扭承载力的实用计算公式。研究结果表明:轴压比对L形截面的扭转截面系数和相当极惯性矩的影响很小。压扭作用下L形柱的极限扭矩随轴压比的增加、纵筋配筋率的增大和箍筋间距的减小而近似呈线性增加,但当轴压比大于0.6时其极限扭矩开始随之下降。     

PEC短肢剪力墙轴压比影响及承载力计算方法

PEC(部分外包)组合剪力墙具有承载力高、延性好、构造简单等优点,为研究其破坏特征及承载力特性,完成了1组PEC短肢组合剪力墙足尺试验,观察了墙体在低周往复荷载作用下的破坏形式,得到了试件的滞回曲线与骨架曲线。采用Abaqus对不同参数的PEC短肢组合剪力墙进行了非线性分析,通过与试验数据的对比验证了有限元模型的适用性,表明轴压比0. 3时墙体承载力最大,轴压比若大于0. 6墙体延性迅速降低,易发生脆性破坏。最后,将2种正截面承载力设计方法与有限元结果对比,表明:JGJT380-2015《钢板剪力墙技术规程》提供的全塑性正截面承载力计算公式适用于PEC短肢组合剪力墙,精度满足设计要求且偏安全。     

具有可恢复性的BFRP约束混合配筋混凝土轴压短柱力学性能研究

为实现结构构件既具有较高承载力,同时具有较小的残余位移,提高震后的可修复性,提出具有可恢复性的BFRP管约束混合配筋混凝土构件.根据纤维体积包裹率、截面尺寸和混合配筋率三个参数,设计制作了4根BFRP管约束混合配筋混凝土短柱和3根不同对比柱,对其进行轴压试验.结果表明:试件的破坏属于强度破坏;纤维体积含量和截面尺寸的增加可以提高试件的承载力和刚度,而混合配筋对其提高幅度有限;该构件具有稳定的二次刚度;试件的应力-应变曲线可分为弹性段、弹塑性阶段和强化段,构件达到极限承载力后,荷载突降,达到无约束钢筋混凝土短柱承载力后稳定下降.最后提出该组合轴压短柱的承载力计算公式,计算结果和试验值吻合良好.     

新型高强混凝土组合剪力墙受剪性能研究

为了提高高强混凝土剪力墙的延性和耗能能力,同时不削弱墙体的刚度和承载力,提出了双钢板高强混凝土组合剪力墙．利用Abaqus有限元分析软件,建立了无暗柱型与方钢管暗柱型两种双钢板高强混凝土组合剪力墙模型,分析了高宽比和轴压比对这两种组合剪力墙承载力和延性的影响,并对外侧钢板与混凝土的相互作用进行了分析．结果表明：随着高宽比的减小,这两种组合剪力墙承载力和弹性阶段刚度明显提高,破坏形态也由弯曲破坏向剪切破坏过渡．随着轴压比增大,无暗柱型组合剪力墙承载力下降,延性降低;方钢管暗柱型组合剪力墙承载力和刚度变化不大,延性呈下降趋势．设置方钢管暗柱可以加强对墙肢的约束,有效提高双钢板高强混凝土组合剪力墙的承载力和延性．     

新型冷弯薄壁型钢组合龙骨轴压性能试验研究

为解决轻钢结构承载能力低、敲击空鼓、防火防腐等诸多问题,设计了一种新型中间支撑轻钢灌浆墙体,其龙骨截面形式为多肢组合截面.开展了竖龙骨和立柱龙骨的轴心受压试验,并进行了精细化有限元分析.结果表明,在轴心荷载作用下,竖龙骨和立柱龙骨主要发生整体弯曲屈曲破坏,且伴随有畸变屈曲现象,二者出现的先后顺序不同.立柱轴压承载力达到127kN,可以作为墙体体系中的主要受力构件.ABAQUS有限元软件可以精确地模拟出冷弯薄壁型钢组合截面龙骨的极限承载力和破坏模式,模拟结果与试验结果吻合良好.通过调整长细比及有效截面面积,对现行规范中轴压构件承载力计算方法进行修正,得到了竖龙骨与立柱轴压承载力的合理计算方法.     

不同截面类型钢管膨胀混凝土组合柱受力性能对比试验研究

为研究不同截面类型钢管膨胀混凝土组合柱的膨胀机理以及力学性能,采用试验研究的方法进行了单向限制膨胀混凝土的膨胀性能试验,圆形截面组合柱、方形截面组合柱、矩形截面组合柱养护期膨胀自应力以及轴压极限承载力试验,轴压试验中还采用了声发射检测技术进行辅助测试.试验结果表明:截面类型的差异并不影响钢管膨胀混凝土组合柱的膨胀模式以及轴压破坏趋势,但由于约束效应的不同,截面形式不同的试件在自应力与轴压承载力上会存在差异;声发射特征参数能很好地表征钢管膨胀混凝土组合柱轴压破坏的受力特征以及变化规律,声发射检测技术可应用于钢管内部核心混凝土损伤的评判以及轴压破坏阶段的预测.     

节点域尺寸对钢框架节点塑性损伤分布规律的影响

为了研究节点域尺寸对钢框架节点塑性损伤分布规律的影响,以钢框架结构中常见的"十字型"梁柱节点为研究对象,通过节点域受力的平衡准则,着重对柱类型(箱型、钢管)、柱轴压比、梁柱截面高度比、柱宽度与层高比及结构跨高比等基本参量进行了分析。分析结果表明:梁、柱及其节点域组成的钢框架节点的塑性铰位置按不考虑节点域尺寸来判断时可能会出现误差。随柱轴压比、梁柱截面高度比增加,节点域与柱的强度比增加;而随跨高比的增加,节点域与柱的强度比减小。箱型柱钢框架结构的柱轴压比小于等于0.4时,柱强度为节点域强度的1.0倍至2.5倍。实际工程柱梁尺寸范围内,钢管柱钢框架的节点域强度大于同截面的柱强度。     

高强砖组合墙体抗侧力研究

对3批22片组合墙体在不同试验参数和试验条件下的试验结果进行了比较与分析,并对这种墙体的抗侧承载力进行了讨论;对影响组合墙体抗侧承载力的因素如高宽比、竖向压应力、纵向与水平钢筋的配筋率以及混凝土率等因素进行分析,指出其各自不同的作用机理和对抗侧承载力的贡献程度;对组合墙的正截面和斜截面的受力状况进行分析,给出了不同情况下正截面和斜截面抗侧承载力的计算公式,为该类房屋的设计提供了依据;对国内大量试验研究的数据进行了回归拟合.研究结果表明,组合墙体是一种具有良好变形性能的结构形式.     

隐形密框复合墙体结构的框格优化

基于非线性分析程序ABAQUS,对隐形密框复合墙体中隐形密框的轴压受力过程进行了数值分析,利用验证后的模型对隐形密框中的框格进行优化,分析了参数包括框格的高宽比和肋柱尺寸。结果表明:肋柱是墙体的主要受力构件;肋柱总截面面积不变时,每个肋柱直径为49 mm时,密框结构轴压承载力最高,延性最大。     

玄武岩FRP模壳不排水加固混凝土墩柱轴压性能有限元研究

玄武岩FRP模壳(简称BFRP模壳)可用于桥梁水下桩基、桥墩等混凝土墩柱的不排水快速加固。本文在BFRP模壳加固混凝土墩柱轴压试验研究基础上,通过ABAQUS有限元软件建立了相应的有限元分析模型,并与试验结果进行比较分析,验证了该有限元模型是可靠有效的。然后在此模型基础上,分析了混凝土填充量、填充混凝土强度、BFRP模壳约束强度及尺寸效应等参数对BFRP不排水加固混凝土墩柱轴压性能的影响。结果表明：增加混凝土填充量能提高试件的承载力,但承载力提高幅度并非随着填充量的增加而增加,而是趋于稳定;填充层混凝土强度等级越高,加固试件承载能力越高,但提高幅度随填充混凝土强度等级的提高而不断减小,填充层混凝土强度等级的变化对加固试件的延性性能影响相对较弱;增强BFRP模壳连接部分的约束强度能提高加固试件的承载力,当连接部分的强度接近非连接部分的强度时,承载力的提高幅度最大;BFRP模壳加固轴心受压柱的峰值荷载存在尺寸效应,轴压峰值荷载提高系数随墩柱尺寸的增加而减小。最后,建议了BFRP模壳约束加固混凝土墩柱的轴压承载力计算公式,理论计算结果与试验结果及模拟结果吻合良好。     

BFRP模壳不排水加固墩柱轴压性能有限元分析

在玄武岩FRP模壳(简称BFRP模壳)加固混凝土墩柱轴压试验研究基础上,通过ABAQUS有限元软件建立相应的有限元分析模型,并与试验结果进行比较分析,验证该有限元模型是可靠有效的.然后分析混凝土填充量、填充混凝土强度、 BFRP模壳约束强度及尺寸效应等参数对BFRP不排水加固混凝土墩柱轴压性能的影响.结果表明:增加混凝土填充量能提高试件的承载力,但承载力提高幅度并非随着填充量的增加而增加,而是趋于稳定;填充层混凝土强度等级越高,加固试件承载能力越高,但提高幅度随填充混凝土强度等级的提高而不断减小;增强BFRP模壳连接部分的约束强度能提高加固试件的承载力,当连接部分的强度接近非连接部分的强度时,承载力的提高幅度最大; BFRP模壳加固轴心受压柱的峰值荷载存在尺寸效应,轴压峰值荷载提高系数随墩柱尺寸的增加而减小.最后,给出BFRP模壳约束加固混凝土墩柱的轴压承载力建议计算公式,理论计算结果与试验结果及模拟结果吻合良好.     

预应力墙梁结构的有限元分析

文中利用有限元软件,对比分析了普通墙梁结构和预应力墙梁结构。并在相同工况和承载力的条件下,减小于预应力托梁的截面尺寸,进行分析。从分析可以看出,预应力墙梁结构的应用是可行的,同时可适当减小截面尺寸,增加空间净高,对工程应用具有一定的指导意义。