L形配筋钢管混凝土异形柱压弯性能

应用ABAQUS通用有限元软件对配筋及不配钢筋钢管混凝土异形柱的轴心和偏心受压性能进行了非线性数值模拟,研究了其受力性能、变形能力和破坏形态,给出了其配筋及不配钢筋钢管混凝土异形柱数值模拟的荷载-位移曲线和变形形式;分析了配筋对钢管混凝土异形柱变形形式和承载力的影响。结果表明,钢管混凝土异形柱加配钢筋以后,提高了其极限能力,并且轴向受压时其变形形式发生变化。     

高层建筑抗震设计中短柱问题的处理

高层特别是超高层建筑结构设计中，在结构底部常常形成短柱。短柱的延性很差，在地震作用下很容易发生剪切破坏而造成结构破坏甚至倒塌，无法满足“中震可修，大震不倒”的设计准则。针对上述问题，本文提出判断高层建筑中短柱的正确方法，并提出了采用使用复合螺旋箍筋、采用分体柱、采用钢骨砼柱、采用钢管砼柱等具体措施来提高和改善高层建筑中短柱延性。     

钢筋混凝土与型钢混凝土超短柱的滞回性能试验研究

进行了4个钢筋混凝土(RC)超短柱、4个型钢混凝土(SRC)超短柱和6个RC分体柱的滞回性能试验研究.8个超短柱的剪跨比为1;6个分体柱的剪跨比为2.4.试验结果表明,RC超短柱的变形能力不满足现行抗震规范要求.不设剪力连接件的SRC超短柱的破坏模式为黏结破坏,与RC超短柱相比,其抗剪承载力和变形能力并无明显提高;设置剪力连接件的SRC超短柱的破坏模式为斜压破坏,其抗剪承载力和变形能力显著提高,但构件的变形能力仍然难以满足现行抗震规范要求.试验结果还表明,在RC超短柱中开缝,形成剪跨比大于2的RC分体柱,可有效提高柱子的延性和变形能力.对于RC分体柱,随轴压比的提高,构件的抗弯承载力提高,但延性和变形能力下降;当设计轴压比大于0.7时,RC分体柱的变形能力不满足现行抗震规范要求.根据试验结果,提出了SRC超短柱的剪力连接件设计方法和RC分体柱的设计建议.     

剪切-黏结破坏高延性混凝土短柱拟静力试验研究

为研究高延性混凝土(HDC)短柱发生剪切-黏结破坏时的抗震性能,对7个HDC短柱和1个RC短柱进行了拟静力试验研究,分析轴压比和配箍率对HDC短柱滞回特性、承载力、变形能力和耗能能力的影响.试验结果表明:RC短柱和HDC短柱均发生剪切-黏结破坏,RC短柱沿纵筋的黏结裂缝充分开展后保护层大面积剥落,其破坏形态具有明显脆性,而HDC短柱沿纵筋的黏结裂缝在纤维桥联作用下得到良好控制,未见保护层剥落,其破坏表现出延性特征;与RC短柱相比,HDC短柱的变形能力和耗能能力均有明显提高,HDC短柱的极限位移角提高幅度为43%～112%,极限位移角处累积耗能提高幅度为39%～184%;HDC短柱在不同性能水平下的层间位移参考指标明显大于RC短柱,有利于实现抗震性能设计.     

高轴压比柱脚拉杆约束方钢管超高强混凝土柱抗震性能试验

为了提高高轴压比方钢管超高强混凝土(SUCFST)柱抗震性能,提出一种在柱脚设置约束拉杆的增强构造方法.开展2根无拉杆约束SUCFST柱和2根柱脚拉杆约束SUCFST柱在高轴压比下的水平低周往复加载试验,研究参数为轴压比和约束拉杆间距.试验结果表明:增设约束拉杆能够显著提高SUCFST柱的受弯承载力、变形性能和耗能性能;减小约束拉杆间距有利于提高大位移角下SUCFST柱的单圈耗能量;增大轴压比对SUCFST柱的变形性能存在不利影响.     

纤维织物增强高延性混凝土加固RC短柱抗剪性能试验研究

为研究纤维织物增强高延性混凝土（TR-HDC）加固钢筋混凝土短柱的抗剪性能，设计了6根钢筋混凝土柱，包括2个对比柱和4个TR-HDC加固柱. 通过低周反复荷载试验，对比分析剪跨比、纤维织物层数对试件破坏形态、变形、承载力和耗能能力的影响. 结果表明：采用TR-HDC加固钢筋混凝土短柱，可显著提高其抗剪承载力；TR-HDC与原混凝土柱协同工作性能良好，加固后的混凝土柱的变形、承载力和耗能能力明显提高；增加纤维织物的层数对钢筋混凝土短柱的抗剪承载力提高幅度较小，但可大幅增强柱的耗能和变形能力；剪跨比较大时，更有利于发挥TR-HDC加固材料的力学性能. 基于桁架-拱模型，提出TR-HDC加固钢筋混凝土短柱的抗剪承载力计算方法，计算结果较准确.     

历经长期持荷后钢骨混凝土柱的抗震试验研究

针对钢骨混凝土柱结构在长期荷载作用下,由于混凝土徐变和收缩引发的与时间相关的力学问题,开展了钢骨混凝土柱及钢筋混凝土柱对比试件历经轴向长期持荷后,在水平低周反复荷载下的抗震性能试验.试验监测了长期持荷期间由徐变和收缩引起的柱试件的轴向长期变形,考察了柱试件在抗震试验中的破坏形态、变形和强度等性能指标.试验结果表明,柱试件在持荷1年后,即已完成大部分徐变变形.抗震试验中,所有试件均发生弯剪破坏,无论其是否经历长期持荷,钢骨配置及试验轴压比对各柱试件的影响规律同以往相关研究所得到的结论基本一致:配置钢骨会提高柱试件的变形和耗能性能;随轴压比的增加,柱试件的变形和耗能性能降低,但抗剪承载力有所提高.长期持载作用使钢筋混凝土柱对比试件的初始刚度减小,屈服位移增大,延性系数减小,但对于钢骨混凝土柱试件,由于配置了核心钢骨,长期持荷的影响被抑制和弱化.因此,相较于钢骨配置及轴压比等重要设计参数,长期持荷对钢骨混凝土柱抗震性能的影响在设计中可以忽略.     

柱端不同箍筋配置形式下钢筋混凝土柱抗震性能试验研究

为研究柱端不同箍筋配置形式对钢筋混凝土柱抗震性能的影响,采用柱剪力、柱端主筋变形及柱端箍筋变形作为评价指标,对3根截面尺寸与主筋配置相同、端部箍筋配置形式不同的钢筋混凝土柱进行反复荷载作用下的地震模拟试验。结果表明,对柱端端部箍筋加密,可以提高钢筋混凝土柱的抗剪性能;而对柱端腹部箍筋加密对钢筋混凝土柱的抗剪性能没有影响。钢筋混凝土柱端端部或柱端腹部箍筋加密后,对柱端主筋变形及柱端箍筋变形的影响主要与转角相关,转角较小时影响很小,反之影响较大。该试验可为对抗震性能有要求的钢筋混凝土柱箍筋配置形式的合理确定提供科学参考。     

高轴压比下BCCS高强混凝土柱拟静力试验研究

进行高轴压比下比例为1/2的9个密置焊接环式复合箍筋约束(BCCS)高强混凝土柱试件和1个对比试件的低周反复加载试验。研究轴压力比、配箍率和配箍形式对柱变形性能和滞回特征的影响。研究该类构件的破坏过程、破坏形态、滞回曲线、延性性能、耗能性能,分析塑性铰区域剪切变形角。研究结果表明:所有试件最终破坏均呈倒三角形的弯曲型破坏形态;塑性铰区域的剪切变形角较小,对试件弯曲变形的影响可忽略。在高轴压比下,全部BCCS高强混凝土柱试件都具有较饱满的滞回环,无明显的捏缩现象,表明这种柱的耗能性能较好;另外,随着轴压比的提高,其耗能性能降低,骨架曲线的强度下降段较陡,延性性能较差;随着箍筋间距的减小(配箍率的增大),其耗能性能提高,骨架曲线下降段愈平缓,延性性能愈好;与普通复合箍筋的对比试件相比较,BCCS效果更好,且延性性能更好,耗能更大。     

钢骨-钢管高强混凝土柱抗火性能试验研究

钢骨-钢管高强混凝土柱是一种组合柱设计的新模式,通过钢骨-钢管高强混凝土柱与普通钢管高强混凝土柱的对比轴向负荷和抗火试验,研究了钢骨-钢管高强混凝土柱的耐火性能.试验结果表明,在相同的荷载水平下,两种组合柱的轴向变形均呈现三阶段变化规律:初始膨胀变形阶段、材料损伤导致的压缩变形稳定发展阶段和压缩变形急剧增长的破坏阶段;钢骨-钢管高强混凝土柱的压缩变形稳定发展阶段较普通钢管高强混凝土柱长很多,从而使钢骨-钢管高强混凝土柱的耐火极限达到166 min,而钢管高强混凝土柱仅为46 min,由此可见在钢管高强混凝土柱中加入型钢可显著提高柱子的耐火性能.研究成果可为有关钢骨-钢管高强混凝土柱工程抗火设计提供参考.