分散式钢棒混凝土柱非线性数值模拟研究

 针对实腹式型钢混凝土柱施工难度大、造价高的特点,文中基于核心区钢骨含钢量相同的原则给出了一种低工程造价、低施工难度的分散式钢棒核心钢骨混凝土柱,初步试验已验证两种柱的力学性能相近,该论文则是更深入地研究这种新型截面柱的抗震性能。通过考虑材料本构关系的非线性以及P-Δ效应,应用有限元软件（ABAQUS）建立分散式钢棒核心钢骨混凝土柱的非线性有限元模型,开展轴压比、含钢率、混凝土强度以及核心钢棒屈服强度等对分散式钢棒核心钢骨混凝土柱荷载位移曲线、水平极限承载力及延性系数影响的研究,结果表明：分散式钢棒核心钢骨混凝土柱水平极限承载力受轴压比和混凝土强度的影响明显,而含钢率和核心钢棒屈服强度对水平极限承载力影响很小;延性系数是一个比较敏感的指标,受各种因素的影响均较明显。     

型钢混凝土T形柱抗震性能试验研究

对6个型钢混凝土T形柱和1个普通钢筋混凝土T形柱进行低周反复加载试验,研究配钢形式和轴压比对破坏形态、滞回曲线和延性的影响。试验结果表明:型钢混凝土T形柱的承载力和延性均优于普通钢筋混凝土T形柱;与实腹式配钢T形柱相比,"T形钢+方钢管"配钢T形柱的承载力较小,但延性有所改善;型钢混凝土T形柱的延性随轴压比的增加先升高后下降。"T形钢+方钢管"配钢T形柱中型钢充分受力,适合推广。     

SRC不等肢L形截面异形柱正截面承载力研究

在试验研究的基础上，对型钢混凝土（SRC）不等肢L形截面异形柱的正截面承载力进行有限元数值分析，利用数值迭代法编写了SRC不等肢L形截面异形柱承载力计算程序，由该程序可求得SRC不等肢L形截面异形柱正截面承载力的N-M及Mx-My相关曲线，并能得到其极限承载力，计算结果与试验结果吻合较好；通过计算可知，SRC异形柱比相同截面的钢筋混凝土（RC）异形柱正截面承载力提高很多；最后给出了SRC异形柱的实用设计计算步骤．     

钢骨混凝土异形柱正截面承载力影响因素探讨

针对混凝土强度等级、型钢配钢率、轴压比等因素对钢骨混凝土异形柱正截面承载力的影响进行了分析与研究,并提出一些有益的结论.     

预制钢桁架混凝土组合剪力墙抗震性能研究

将型钢桁架代替普通钢筋配置在钢筋混凝土剪力墙中形成钢桁架混凝土组合剪力墙,该剪力墙便于预制和安装,适合用于装配式建筑。采用ABAQUS有限元分析建立了钢骨混凝土剪力墙的抗震分析模型,利用试验数据进行了验证。进而使用该模型研究了钢桁架混凝土组合剪力墙的抗震性能,对5个不同设计参数的钢桁架混凝土剪力墙进行了往复加载模拟,研究轴压比和型钢含钢率对其滞回性能、变形能力、刚度退化以及耗能能力的影响。结果表明:轴压比增大对于钢桁架混凝土组合剪力墙的变形能力和耗能能力均不利;增加型钢柱的含钢率能有效提高剪力墙的抗剪承载力,增加型钢腹杆的含钢率对剪力墙耗能能力的提高明显,对承载能力提高较小。     

GFRP管约束钢骨混凝土组合短柱轴压试验

目的研究GFRP管约束钢骨混凝土组合短柱在轴压荷载作用下的破坏模式和轴压力学性能,以指导工程实际·方法对7根GFRP管约束钢骨混凝土组合短柱进行轴压试验,研究混凝土强度等级、截面含钢率和截面组合形式对组合短柱的破坏模式和轴压力学性能的影响,得到其荷载位移曲线;采用纤维模型法预测荷载轴向应变曲线.结果短柱内部混凝土均呈45。斜剪切破坏,柱脚钢管发生鼓曲;相同含钢率下,内置工字钢短柱比内置钢管短柱破坏更严重,极限承载力更低;短柱的荷载-位移曲线都呈双线性上升,内置钢管使短柱极限承载能力提升1.44～1.96倍,增大钢管截面尺寸对短柱极限承载力的提升效果最明显.结论内置钢管能更有效提高短柱的极限承载力,采用纤维模型法预测荷载轴向应变曲线时,引入环向极限约束面积比系数ξ,使极限承载力预测误差在5%以内,可为GFRP管约束钢骨混凝土组合构件的非线性分析提供参考.     

劲性钢管混凝土组合柱轴压性能试验研究

采用15MN大型长柱压力试验机对10根劲性钢管混凝土组合柱试件进行轴心受压试验，在试验现象和数据分析的基础上，研究劲性钢管混凝土组合柱的轴压力学性能，分析柱的钢管（骨）含钢率，纵筋配筋率，配箍率及截面形式等因素对组合柱轴压性能的影响，研究结果表明外包钢筋混凝土能够与核心钢管混凝土共同工作，柱的钢管（骨）含钢率，纵筋配筋率，配箍率及截面形式等因素对柱的轴压性能的显著的影响。     

钢骨混凝土T形柱基于ABAQUS的力学性能分析

利用有限单元法模拟了型钢混凝土T形截面异形柱的整个受力和变形过程。由于异形柱存在偏心受压失稳的情况,为了探讨轴压比与型钢位置对SRCT形截面异形柱延性与承载力的影响,可利用有限元分析软件ABAQUS对T形截面型钢混凝土(SRC)柱的受力性能进行了数值分析,通过混凝土损伤塑性模型考虑混凝土塑性发展。首先利用已有的实验数据通过数值模拟验证模型的有效性,再建立具有不同轴压比和不同型钢位置的三组模型,分析了轴压比与型钢位置对构件力学性能的影响,为工程应用提供参考依据。     

长期荷载作用对内配工字型钢方钢管混凝土轴压短柱力学性能影响

利用ABAQUS建立考虑长期荷载作用的内配工字型钢方钢管混凝土轴压短柱数值分析模型.通过与已有试验数据对比,验证建模方法的可行性.在此基础上对该类新型组合柱进行力学性能分析,同时与不考虑长期荷载作用的结果进行对比.最后,分析长期荷载比、混凝土强度、钢管含钢率、型钢含钢率等对长期荷载作用下构件变形和承载力的影响规律.结果表明:长期荷载使组合柱中钢管和型钢提前进入塑性屈服,增大组合柱达到极限承载力时二者与混凝土的接触应力,改善其对混凝土的约束作用,使组合柱极限承载力提高,对应应变增大.参数分析表明:混凝土强度提高增大了长期荷载对组合柱的影响,钢管含钢率和型钢含钢率的增加使长期荷载影响减弱.     

异形型钢混凝土柱承载能力的试验及分析

为了研究鱼骨型异形型钢混凝土柱受力性能,进行了试验及分析。在1/6缩尺模型上进行了偏心加载和轴向加载;基于截面纤维模型编制了异型型钢混凝土柱截面的承载力分析程序。试验研究表明:偏压试件和轴压试件均表现出较好的延性,这两种试件的破坏模式均为型钢、纵筋、箍筋先屈服,最终混凝土压溃。该程序能准确地预测异形型钢混凝土柱的正截面压弯承载力,可用于异形型钢混凝土的截面设计。     

核心型钢混凝土柱抗震性能试验及数值模拟

在低周反复荷载作用下,对1个钢筋混凝土柱和8个核心型钢混凝土柱进行试验,研究核心型钢配钢率和轴压比对试件抗震性能的影响.研究结果表明,试件抗震性能随着核心型钢配钢率的增加得到显著改善.采用有限元软件ADINA对试件进行非线性有限元全过程分析,计算得到的试件骨架曲线、应力应变分布和裂缝发展情况与试验结果吻合良好.     

钢筋混凝土框架柱延性分析

分析了影响钢筋混凝土框架柱延性的主要因素,指出框架柱延性主要与轴压比和箍筋对混凝土的约束程度有关,并结合《建筑抗震设计规范》（GB50010-2010）介绍了保证框架柱延性的主要抗震构造措施：轴压比限值、最小配箍特征值及纵向钢筋最小配筋率.     

钢骨高强混凝土短柱轴压力系数限值

通过19根剪跨比为1．5的试件对钢骨高强混凝土短柱的力学性能进行了试验研究，分析了短柱的主要破坏形态和轴压力系数、配箍率、含钢率对钢骨高强混凝土短柱延性的影响，并得出了相应的影响因素和延性间的关系曲线。发现钢骨高强混凝土短柱位移延性随轴压力系数的减小和配箍率的增加而增大；但配箍率增加到一定值后，延性的增速减缓；延性也随着含钢率的增加而增加。鉴于现行国家规范中没有规定钢骨高强混凝土短柱的轴压力系数限值，根据试验结果，提出了满足一定延性的钢骨高强混凝土短柱的轴压力系数限值。     

钢筋钢丝网砂浆加固钢筋混凝土方柱耗能特性数值分析

为了提升钢筋混凝土柱抗震加固效率,采取钢筋钢丝网砂浆加固方法,同时研究加固后的耗能特性。本文结合3根钢筋混凝土方柱拟静力反复加载试验,依据Mander模型建立了钢筋钢丝网约束混凝土的应力-应变关系,并与试验相互对比验证。在此基础上进行了不同因素条件下72个钢筋混凝土试件的数值分析研究,主要因素包括剪跨比、纵筋配筋率、配箍率、混凝土强度等级和轴压比。结果表明：建立的钢筋钢丝网砂浆加固RC方柱数值模型耗能计算结果与试验值吻合良好;结合灰色关联度参数分析,影响试件耗能的因素依次为剪跨比、纵筋配筋率、配箍率、混凝土强度等级和轴压比。     

利用ADINA的CSRC柱轴压性能数值模拟

通过6个核心型钢混凝土CSRC柱试件的轴压性能试验,并利用高级结构非线性及流固耦合计算系统(ADINA)进行10个试件的有限元数值模拟试验,研究不同配箍特征和配钢率对混凝土柱轴心抗压承载力及轴向变形性能的影响.试验结果表明,混凝土轴压柱试件配置的配钢率分别为1.63%,2.88%,4.02%,核心型钢的极限承载力可分别提高11.9%,26.8%,40.7%,极限变形可分别提高32.3%,52.0%,75.8%.增加试件体积配箍率可有效提高试件的轴向变形能力,并改变试件的脆性剪切破坏形态为整体压溃.采用不同的混凝土本构建立有限元模型,对比分析表明,计算结果与试验结果吻合较好.     

钢筋混凝土L形截面柱曲率延性的研究

钢筋混凝土L形截面柱在不同荷载角下的力学性能差别很大,工程实践中应给予足够的重视。在充分考虑荷载角对L形截面柱曲率延性影响的基础上,提出两种曲率延性的概念。通过对10800根L形截面柱的曲率延性进行计算机模拟计算,分析了中和轴角、轴压比、混凝土强度、纵筋强度、体积配箍率、肢高肢厚比以及不等肢长等各种参数对其曲率延性影响,得出各因素对曲率延性的影响规律,建立了中和轴角曲率延性和荷载轴角曲率延性的计算公式,以供结构设计和工程实践参考。     

钢筋混凝土异形截面框架柱轴压比限值的研究

迄今为止,尚未见到国内外对于高抗震等级时异形柱的轴压比限值的研究报道,而且国家相关规范修订后,二、三级抗震等级时异形柱的轴压比限值需要相应修改,因此有必要系统地研究各抗震等级时钢筋混凝土异形柱的轴压比限值．理论分析表明：为使一、二、三、四级抗震等级时异形柱框架结构具有适当的位移延性水平,柱的曲率延性比应分别达到12、10、8和6：以此为标准,通过对异形柱曲率延性全过程非线性分析,从而确定各抗震等级时异形柱的轴压比限值及对箍筋间距与纵筋直径比s／d、箍筋直径d的相应要求．     

外包钢管加固钢筋混凝土柱承载力试验研究

对利用外包钢管加固的钢筋混凝土柱承载力进行试验研究,测定了不同加固方法对其承载力的影响。试验和理论结果表明,外包钢管加固钢筋混凝土柱能够充分利用两种组成材料的受力性能,在截面面积增大不多的情况下大幅提高柱的承载能力。并提出其轴心受压和偏心受压的承载力经验公式。研究成果可为工程应用提供参考。     

钢筋混凝土Z形柱轴压比限值的研究

对现有规程没有具体技术规定的Z形柱轴压比限值进行研究.基于平截面假设和异形柱轴压比限值大小偏压界限理论法,利用简便快捷的截面高斯积分计算Z形柱轴压比限值,分析了荷载角、截面尺寸、混凝土强度、配筋率等因素对Z形柱轴压比限值的影响.结论表明:荷载角对Z形柱轴压比限值影响明显,最不利荷载角为135°和315°;在最不利荷载角作用下,轴压比限值随混凝土强度增加有一定提高,轴压比限值随肢长厚比增加略有提高,纵筋配筋率变化对轴压比限值几乎没有影响.     

型钢混凝土柱轴压比限值

文章从型钢混凝土柱界限破坏的内力平衡条件出发,推出了配工字形和配十字形型钢的型钢混凝土柱的轴压比限值理论计算公式,并与国内现有的试验结果相比,吻合较好,简化后给出了其实用计算公式。计算结果表明,与普通钢筋混凝土柱的轴压比限值相比,配置工字形型钢的混凝土柱的轴压比限值不能显著提高,配置十字形型钢的混凝土柱的轴压比限值提高,效果较好。