SRC—RC 竖向混合结构转换柱研究现状综述

通过16根转换柱试件及钢筋混凝土柱对比试件的低周反复荷载试验,分析型钢延伸高度、箍筋配置和型钢配钢率对转换柱受力性能的影响,为SRC-RC竖向混合结构的推广应用提供科研基础与参考.指出:(a)由于型钢的局部存在,转换柱容易产生类似于RC短柱的剪切破坏,破坏主要集中在RC部分,钢与混凝土之间的共同工作会导致此类破坏发生;(b)为了保证转换柱具有更好的抗震性能,应采取构造措施控制剪切裂缝的发展,避免剪切破坏,提高构件的变形能力.建议构件全高箍筋加密或在RC部分设置X形交叉钢筋.在对转换柱特殊破坏方式充分认知的基础上,对新的构造措施与配钢方式进行了展望.     

十字形截面钢-混凝土组合异形柱受力性能及有限元分析

为解决十字形截面异形柱的薄弱问题,在钢筋混凝土异形柱内部添加型钢以改善其受力性能。对不同轴压比和不同配钢形式的钢-混凝土组合异形柱进行拟静力试验,对比柱根部的型钢应变、箍筋应变、混凝土应变的变化规律。研究表明:添加型钢可明显改善试件的受力性能。T形钢的腹板和翼缘的竖向应变大于实腹式配钢试件中的型钢腹板和翼缘的应变。腹板箍筋中与剪力方向平行箍肢的应变大于与剪力方向垂直的箍肢的应变,添加型钢可提高异形柱腹板的抗剪性能。在试验的基础上,采用有限元软件进行数值模拟,模拟结果与试验结果吻合较好。     

箍筋不同配置钢筋混凝土柱的力学性能分析

为进一步明确柱箍筋配置对钢筋混凝土(RC)柱的力学性能影响,以柱箍筋不同配置形式为主要研究参量,浇注4根RC柱试件。对各试件进行反复加载试验,研究各试件的滞回曲线、剪切变形、轴向变形、刚度退化及能量耗散系数等。结果表明：对柱箍筋进行加密,有增大试件的最大承载力和控制试件破坏之前的剪切变形和轴向变形的作用;随着箍筋加密区的增大,试件的延性和耗能性能提升。而柱箍筋加密对试件的屈服荷载、初始刚度、第二刚度及刚度退化等没有明显的影响。     

SRC-RC竖向混合结构转换柱型钢保护层厚度分析

对16根试件进行了低周反复荷载试验研究.研究发现:由于转换柱试件的剪切作用明显,因此增加箍筋数量能够明显提升转换柱屈服后的变形能力,改善抗震耗能能力;影响型钢翼缘保护层厚度的主要因素包括试件的构造措施、轴压力大小以及钢与混凝土之间的粘结性能;当构造措施无法避免临界剪切斜裂缝的出现时,型钢翼缘保护层承担了较大的轴压力,存在负荷过大而压溃的可能,这种破坏方式将导致箍筋约束作用无法得到充分发挥,转换柱的抗震性能无法得到保证.为了保证型钢与混凝土之间的共同工作效果,防止转换柱破坏前型钢翼缘保护层压溃,型钢翼缘保护层不应小于0.2倍的截面高度,且不小于50 mm.     

SRC-RC竖向混合结构转换柱型钢延伸高度分析

为确定SRC-RC竖向混合结构中转换柱的型钢合理延伸高度,保证转换柱具有良好的抗震性能,通过16根试件的低周反复荷载试验,对具有不同型钢延伸高度的转换柱进行了理论分析与性能研究。分析得出了能保证柱底型钢翼缘屈服的型钢最小延伸高度计算公式,保证柱底型钢受弯屈服。试件的位移延性系数随型钢延伸长度的增加呈现先升后降的规律,型钢剪力则表现截然相反的变化规律。型钢截断处的试件弯矩导致上部柱体与下部柱体在该截面存在相互脱离的趋势,纵向受力钢筋在这样的相互转动作用下产生了被拔出的作用效果。配钢率越大,型钢截断处的试件弯矩越大,则纵筋的拔出效应越明显。转换柱的反弯点大致位于0.6倍的柱高,反弯点至柱根部的距离即为型钢在转换柱中的合理延伸高度。型钢延伸高度达到反弯点时,型钢截断处的试件弯矩最小,试件损伤破坏较轻,型钢截断区的内力畸变影响区远离柱顶和柱底,相应区域的混凝土能够保持较好完整性,确保塑性铰具有良好的转动能力,转换柱具有更好的变形能力和抗震防灾能力。     

钢混凝土组合柱-钢梁结构中柱节点受力性能研究

在钢混凝土组合柱 (SRC)柱—钢梁中柱节点进行低周反复加载试验的基础上 ,同时用ANSYS三维有限元非线性分析软件进行计算机模拟 .分析了SRC柱—钢梁中柱节点的滞回特性 ;探讨考虑混凝土、型钢腹板、箍筋共同贡献的SRC柱—钢梁节点极限抗剪承载力计算公式 .     

型钢混凝土板柱节点抗冲切性能试验研究

为研究型钢混凝土板柱节点的抗冲切性能,考虑型钢布钢形式、板纵筋配筋率、混凝土强度、板厚及型钢含钢率等参数变化,设计制作了12个1/5缩尺试件.通过竖向单调加载试验,研究试件的破坏过程及破坏模式,分析荷载-挠度曲线、极限抗冲切承载力、延性系数及耗能能力.结果表明,型钢混凝土板柱节点具有明显的延性破坏特征,其极限抗冲切承载力、延性性能及耗能能力普遍优于钢筋混凝土试件.并且随着型钢布置数量、板纵筋配钢率、混凝土强度、板厚及型钢含钢率的增加,节点的抗冲切承载力均能得到一定程度的提升.此外,借鉴现有规范推导出了型钢混凝土板柱节点的极限抗冲切承载力计算公式,计算值与试验值吻合良好.     

SRC-RC 竖向混合结构转换柱刚度退化全过程分析

为了研究SRC-RC竖向混合结构中转换柱的刚度退化规律,设计并完成了17根试件的抗震性能试验,包括16根转换柱试件和1根钢筋混凝土柱对比试件。试验得到了转换柱的特征点刚度。转换柱的弹性刚度高于钢筋混凝土柱;试件的刚度随型钢延伸高度的增大呈现先降后升的变化规律;增大轴压比可以提升试件的刚度;型钢的配钢率对侧移刚度的影响相对较小。转换柱刚度退化的全过程可分为3个阶段,呈现出先快后慢的规律。刚度退化在混凝土开裂至试件屈服阶段较为迅速,屈服后则相对平缓。转换柱试件与钢筋混凝土柱对比试件具有相似的刚度退化规律。以16根转换柱试件为基础,对刚度退化曲线进行了拟合并给出了公式,可为混合结构的设计提供参考。     

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.     

SRC-RC竖向混合结构转换柱构造措施与受力性能

通过7个转换柱试件和1个钢筋混凝土柱对比试件的低周反复荷载试验,研究了采用不同构造加强措施转换柱的受力性能.结果表明:7个转换柱试件均产生了剪切破坏,破坏发生在转换柱上部的钢筋混凝土部分;转换柱试件表现出较RC柱试件更好的承载能力;具有不同构造特征转换柱的延性性能与变形能力表现出较大的差异,位移延性系数为1.97～5.99,极限侧移角为1/54～1/21,说明不同构造的加强效果差异较大.当转换柱的侧移角达到1/50时,设置构造加强措施5个转换柱试件的强度退化率均高于0.9,说明转换柱具有较强的抵抗反复荷载的能力,承载力具有良好的稳定性.转换柱试件骨架曲线上各特征点对应的割线刚度高于钢筋混凝土柱,介于钢筋混凝土柱与型钢混凝土柱之间.