钢管混凝土叠合柱单面受火性能分析

基于ABAQUS有限元分析平台,对钢管混凝土叠合柱单面受火下的耐火性能进行系统的研究。合理确定钢材和混凝土的热工参数和热力学性能参数,利用热-力耦合分析方法,建立钢管混凝土叠合柱的温度场和力学分析模型;利用现有相关试验数据对模型进行验证,二者符合较好。在此基础上,对钢管混凝土叠合柱单面受火时的温度分布、耐火性能、破坏模态以及钢管与核心混凝土及外部钢筋约束混凝土之间接触性能的变化进行研究,为完善钢管混凝土叠合柱耐火性能分析的理论体系提供基础。     

相邻两面受火矩形钢管钢筋混凝土柱耐火极限

为研究相邻两面受火的矩形钢管钢筋混凝土柱的耐火极限及其影响因素.利用ABAQUS有限元软件建立相邻两面受火的矩形钢管钢筋混凝土柱抗火分析模型,理论结果与以往国内外试验结果对比,两者吻合良好.对影响其耐火极限的各种因素包括截面周长、高宽比、长细比、配筋率、荷载比、材料强度等参数进行了分析,给出了耐火极限的理论公式.研究结果表明:在一定参数范围内,荷载比、截面边长和长细比是构件耐火极限的主要影响参数,表现为荷载比越小,截面边长越大,长细比越小,构件的耐火极限越高.     

全过程火灾下矩形截面钢管混凝土叠合柱温度场数值研究

由于钢管混凝土叠合柱(ST-RC)具有良好的抗震性能和耐火性能,本文对矩形截面钢管混凝土叠合柱在标准火灾全过程(包括升温、降温阶段)下的热学性能进行了数值研究。利用Abaqus有限元分析软件建立矩形截面钢管混凝土叠合柱的热学分析模型,结合相关试验数据对模型的准确性进行验证,并对标准火灾升温、降温全过程下试件的温度场分布情况进行分析。结果表明:矩形截面钢管混凝土叠合柱在标准火灾升温下的温度场分布呈现双轴对称形态,外围混凝土厚度较大的长轴方向上构件内部测点的温度相对短轴方向更低;在火灾作用的全过程中,混凝土的温度变化存在滞后现象,使得试件受火表面之间距离越大的区域升温、降温的滞后时间也越长;在降温的最终时刻,截面温度场分布为内高外低形式,与升温结束时刻的温度场分布方式相反;与升温结束时刻相比,火灾后(历史最高温度)的温度场中混凝土材料达到劣化温度的区域面积更大,采用历史最高温状态的温度场进行火灾全过程中叠合柱结构相关力学性能的计算时更安全。     

钢管混凝土柱截面温度场的简化计算方法

为方便实用,研究了火灾下铜管混凝土柱截面温度场的简化计算方法。首先,编制了有限差分法的数值计算程序来计算火灾下钢管混凝土柱的截面温度场,程序计算结果与试验结果符合得较好;其次在试验结果和大量数值计算结果的基础上分析了钢管壁厚、钢管直径以及混凝土骨料类型等因素对截面温度场的影响;最后,对部分主要因素对截面温度场的影响进行了简化处理,并拟合给出了火灾下钢管混凝土柱截面温度场的简化计算方法,简化计算方法的精度满足工程实用的精度要求。     

计算矩形截面框架柱双向受剪承载力比较

通过12根加载角度不同的矩形截面框架柱在斜向水平荷载作用下试验,研究其双向受剪承载力相关关系和利用新旧《混凝土结构设计规范》(征求意见稿GB50010-200x和GB50010-2002),计算矩形截面框架柱双向受剪承载力的差异.结果表明,矩形截面钢筋混凝土框架柱双向受剪承载力符合椭圆相关性,利用GB50010-200x和GB50010-2002标准均可安全计算其双向受剪承载力,GB50010-2002标准的安全性略高于GB50010-200x标准,而且随着加载角度增加,新旧标准计算矩形截面框架柱双向受剪承载力的差异性有增大趋势,加载角度为45°时达到极大值,而后又随着加载角度的增大而降低.     

火灾时方钢管混凝土柱的温度场分析

利用有限元方法，分析了钢结构住宅方钢管混凝土柱火灾时的温度场分布，并给出了温度场分布公式，通过算例与试验结果进行了对比，证明了该方法的正确性。     

钢管约束钢筋再生混凝土柱三面受火下的耐火极限

目的 研究三面受火的方钢管约束钢筋再生混凝土柱的耐火极限.方法 采用ABAQUS有限元软件建立了在IS0834标准火灾作用下三面受火的方钢管约束钢筋再生混凝土温度场及耐火极限有限元分析模型,分析了三面受火过程中取代率、荷载比、混凝土强度、长细比、含钢率、荷载偏心率对构件截面温度及其耐火极限的影响.结果 荷载比对试件耐火...     

矩形截面框架柱双向受剪承载力公式可靠性指标

利用JC法对66根矩形截面钢筋混凝土框架柱双向受剪承载力进行统计分析,确定《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)(规范)计算矩形截面框架柱双向受剪承载力公式的可靠性指标β。然后,将规范公式计算的可靠性指标与三折线法和最小体积用钢量法计算的可靠性指标进行比较。结果表明,规范公式计算的可靠性指标β值大于3.7,满足要求。而且,与其他两种方法相比,规范公式所对应的β值更大,说明采用规范公式计算矩形截面框架柱双向受剪承载力时,具有更好的可靠性。     

方形钢管混凝土叠合柱三面受火后偏压力学性能研究

为研究方形钢管混凝土叠合柱三面受火后的偏压力学性能,合理选取材料本构关系,建立方形钢管混凝土叠合柱三面受火后力学数值模型,对构件三面受火后的破坏形态、承载力-位移曲线、轴力分布进行分析。参考实际工程常用范围,对影响方形钢管混凝土叠合柱三面受火后偏压极限承载力的主要因素进行参数分析。结果表明：方形钢管混凝土叠合柱三面受火后破坏形态为弯曲破坏;受火时间、截面尺寸、长细比、核心面积比、偏心率、截面配筋率对方形钢管混凝土叠合柱三面受火后的偏压极限承载力影响较大。     

不等肢配箍矩形截面框架柱双向受剪承载力

通过5根无腹筋和7根有腹筋矩形截面钢筋混凝土框架柱试验,研究低周往复斜向水平荷载作用下不等肢配箍框架柱的双向受剪的机理和计算方法．通过试验分析了无腹筋混凝土框架柱受剪承载力的双向相关性,提出了对混凝土项修正的双向受剪承载力理论．结果表明,无腹筋矩形截面框架柱双向受剪承载力相关关系可以近似用椭圆描述．有腹筋框架柱的受剪承载力中轴压力和两向的箍筋单独作用．根据分析结果,建立了低周往复荷载作用下不等肢配箍矩形截面框架柱的双向受剪承载力计算公式．与试验值比较,双向受剪承载力计算公式用于设计是偏于安全的．     

纤维增强复合材料管约束矩形截面混凝土柱轴心受压强度预测模型

纤维增强复合材料(FRP)管约束下的矩形截面混凝土短柱在轴向受压条件下,由于FRP管与混凝土间的黏结使得FRP管同时受到拉、压双向受力状态;核心混凝土由于FRP管的约束而受到3向应力作用.以Tsai-Wu屈服准则为基础,进行FRP管双向受力分析,利用双剪强度准则对核心混凝土进行3向受力分析,推导轴心受压条件下FRP管约束矩形截面混凝土短柱的受压强度计算方法,为极限承载力的计算提供一种有效的方法和参考.     

带约束拉杆矩形钢管混凝土柱的偏压性能

进行了7 个带约束拉杆和2个不设约束拉杆矩形钢管混凝土短柱的单向偏心受压试验,主要研究偏心率、约束拉杆水平间距对矩形钢管混凝土短柱偏压性能的影响。试验研究结果表明,约束拉杆的设置有助于提高矩形钢管混凝土偏压短柱的延性,延迟钢管的局部屈曲。带约束拉杆矩形钢管混凝土柱的偏压承载力随偏心率的增大而减小。在相同偏心率下,试件延性随拉杆水平间距减小而增大。采用带约束拉杆矩形钢管混凝土的本构关系,利用条带法对试件承载力进行数值计算,计算结果与试验结果吻合良好。同时,利用国内现有规程GJB4142-2000、DBJ13-51-2003以及CECS159:2004对试件承载力进行计算,规程计算结果总体上低估了带约束拉杆矩形钢管混凝土偏压试件的承载力。     

方钢管混凝土组合异形柱传热性能

为了研究方钢管混凝土组合异形柱结构的传热性能,本文以河北省某方钢管混凝土组合异形柱钢结构住宅工程为研究对象,分析了采用钢管混凝土组合异形柱的结构角部的传热性能,对比了单一墙体、方钢管混凝土组合异形柱和普通矩形钢管混凝土柱的平均传热系数.通过分析发现,方钢管混凝土组合异形柱结构不会在热桥内表面产生冷凝结露的现象,钢管混凝土柱部位热桥的存在对外墙能耗的影响不大,采用方钢管混凝土组合异形柱的保温性能优于采用矩形钢管混凝土柱的保温性能.     

火灾下钢骨混凝土柱温度场分析

在合理建立室内火灾传热模型基础上 ,利用有限单元法和有限差分法的混合解法 ,给出了钢骨混凝土柱高温下温度分布的数值计算方法 ,并编制了有限单元法计算程序 ,以分析火灾下钢骨混凝土柱在不同时刻的温度场 .通过程序计算与火灾试验结果的对比分析 ,验证了分析理论和相应计算程序的正确性和可靠性 .     

冷弯厚壁钢管截面不同部位材料特性分布模型

对取自30种不同截面、不同厚度、不同钢材型号、不同厂家生产的冷弯厚壁矩形和方形钢管的568个试件进行了材料性能试验研究.结果表明:焊缝部位的屈服强度和极限强度相对于邻边均有提高;角部屈服强度提高系数随型钢中心线长与弯角内径之比的增大而增大,而各参数对极限强度的影响较小;焊缝两邻边间的强度差异很小.基于研究结果,提出了冷弯矩形和方形钢管屈服强度、极限强度、强屈比和伸长率沿截面的分布模型.当相应冷弯型钢截面的梁、柱强度和稳定分析中需要考虑冷弯效应的影响时,可以应用此分布模型.     

钢管混凝土组合柱耐火性能对比分析

采用非线性有限元软件ABAQUS对方钢管混凝土柱、复式钢管混凝土柱、内嵌十字型钢钢管混凝土柱和4腔钢管混凝土柱4种钢管混凝土组合柱开展火灾下的力学分析,并采用相关实验数据进行验证.分析不同荷载比下钢管混凝土组合柱的温度场、位移-时间曲线、截面内力重分布等.结果表明：内嵌型钢(钢管)有助于提升柱体的轴向刚度,钢管混凝土组合柱的破坏模态表现为压缩鼓曲破坏;低荷载比下内嵌钢管允许方钢管发生更高的温度材性劣化,进而提升了柱体的耐火性能,火灾荷载比越小,提升效果越显著.     

洪家渡水电站厂房矩形钢混柱接触分析研究

以大型结构分析程序ANSYS为基础，对洪家渡水电站厂房偏心受压钢管混凝土柱进行分析，研究了矩形钢管混凝土柱的接触分析模型和计算方法，通过比较计算研究了钢管和混凝土间接触面的接触刚度和摩擦系数对结构整体性能的影响，为矩形钢管混凝土柱的接触分析提供了一种合理有效的方法．     

方钢管混凝土框架滞回性能试验与理论研究

为了研究方钢管混凝土结构的抗震性能，基于一榀三层两跨方钢管混凝土框架的拟静力试验，分析了反复水平荷载作用下框架的滞回曲线，并根据滞回曲线进一步得出了框架顶层骨架曲线及相应的恢复力模型，研究了钢管混凝土框架的延性、强度与刚度的退化等性能．采用非线性有限元分析方法，将恢复力模型应用到混凝土弹性模量退化方程中，并对试验结果进行了计算模拟．结果证明，理论分析结果与试验结果吻合较好．