RU-NC组合短柱轴压受力性能研究

由配筋的超高性能混凝土（Reinforced Ultra-high Performance Concrete，RU）圆管与普通混凝土（Normal Concrete，NC）芯柱组成的RU-NC柱是一种新型组合结构. 为探讨RU-NC组合短柱轴压性能与承载力计算方法，以UHPC圆管壁厚、箍筋间距和钢纤维体积掺量为参数，开展了RU-NC组合短柱轴压试验，同时进行了由超高性能混凝土（U）圆管与普通钢筋混凝土（Reinforced Concrete，RC）芯柱组成的U-RC组合短柱对比试验. 在此基础上，基于ABAQUS软件建立有限元模型开展数值分析. 结果表明，RU-NC组合短柱轴压受力全过程分为弹性阶段、带裂缝工作阶段和钢筋屈服阶段，RU圆管与螺旋箍筋均对核心混凝土具有一定约束作用，组合短柱破坏模式为RU圆管与核心混凝土被压溃、螺旋箍筋拉断；与U-RC组合短柱相比，将钢筋笼从核心混凝土移至UHPC圆管的RU-NC组合短柱具有更好的抗裂性能和延性以及更高的极限承载力；随着UHPC圆管壁厚和UHPC抗拉强度的增加，RU-NC组合短柱承载力大致呈线性增长趋势；随着箍筋间距的减小，承载力呈非线性增长趋势；采用现行规范与已有文献算法无法精确计算RU-NC组合短柱的极限承载力，基于RU圆管约束混凝土的理论分析，提出了RU-NC组合短柱轴压承载力算法，计算值与试验结果比值的均值为0.984，方差为0.005 3，精度较高，可为将来该新型组合结构的设计与应用打下基础.     

增强型混凝土永久模板—钢构架混凝土短柱轴压力学性能有限元分析

基于ABAQUS有限元数值模拟结果,探讨增强型混凝土永久模板—钢构架混凝土短柱和现浇钢构架混凝土短柱、现浇RC短柱的轴压力学性能,得出结论:增强型混凝土永久模板-钢构架混凝土短柱在轴压破坏过程中,主筋应变明显滞后于现浇RC短柱,承载力有较大幅度提高,增强型混凝土薄板有效参与工作;给出了该类型短柱的轴压承载力计算公式。     

钢纤维高强砼框架节点性能的试验研究

3个钢纤维高强砼与2个普通高强砼的中节点抗震试验结果表明,核心区采用钢纤维高强砼可以较大幅度提高抗裂和受剪能力,少配或甚至不配箍筋,取消梁筋的附加锚固措施.本文提出的抗裂和受剪能力的计算公式,其计算值与试验值较为符合.     

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。     

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.     

FRP管-混凝土-钢管组合双壁空心柱抗震性能的研究进展

纤维增强复合材料(FRP)管-混凝土-钢管组合双壁空心柱是一种由FRP外管、钢内管以及两者之间填充的混凝土3部分组成的新型组合柱。FRP外管的纤维缠绕方向为环向或接近环向,可对混凝土提供约束并可提高其抗剪承载力;FRP外管可保护钢内管不接触腐蚀环境,而使其具有优越的耐腐蚀性能;钢管可起到纵筋的作用,为该柱提供轴力;而内部填充的混凝土受到FRP外管和钢内管的共同约束作用,使该柱具有优越的延性和抗震性能。结合国内外研究成果,阐述了FRP管-混凝土-钢管组合双壁空心柱抗震性能的研究进展,分析了FRP管厚度、轴压比、混凝土强度等对该新型组合柱的抗震性能的影响。     

GFRP管高强混凝土空心柱轴压试验研究

为研究GFRP管高强混凝土短柱的轴心受压性能,进行了4根不同截面组合柱的轴心受压试验,主要研究其工作机理和破坏形态.试验结果表明:在荷载作用初期,组合柱GFRP管对混凝土没有约束作用,随着荷载作用增加,GFRP管表面出现白纹和轻微的响声;在极限状态时,GFRP管被拉断,并伴随巨大的响声.GFRP管-高强混凝土-钢管组合柱的承载力比GFRP管-高强混凝土-GFRP管组合柱高37%左右.采用统一理论法建立组合柱的轴压承载力计算公式,理论计算结果与试验结果吻合良好.     

方钢管-钢骨高强度混凝土组合短柱轴心受压承载力研究

基于极限平衡理论和方钢管-钢骨高强度混凝土组合短柱的工作原理,引入方钢管等效约束折减系数和核心混凝土强度折减系数,将方钢管对混凝土的约束以及混凝土强度等效替换成相应的圆钢管对混凝土的约束以及混凝土强度,对方钢管、核心混凝土与内置钢骨在三向受力的约束效应下的轴压极限承载力进行了分析研究。利用组合短柱的力学平衡方程及屈服条件,推导出了该新型组合短柱在轴心压力作用下的极限承载力理论计算公式,并将该理论公式的计算结果与试验结果进行对比。研究结果表明：理论计算的极限承载力与试验吻合好,该理论计算公式具有较强的适应性,对此类组合短柱在工程实际中的设计计算具有参考价值。     

HRB500高强钢筋钢纤维混凝土梁受剪试验和承载力计算

通过钢纤维高强高性能钢筋混凝土梁受剪试验,分析了混凝土强度等级、钢纤维掺量及箍筋配置对梁受剪承载力影响;结果表明:混凝土强度提高与钢纤维的掺入显著提高梁受剪承载力,箍筋充分发挥作用;结合梁受力模型,分析梁受剪承载力主要影响因素,基于国内外钢纤维高强钢筋混凝土无腹筋梁及有腹筋梁受剪试验数据,提出钢纤维高强钢筋混凝土有腹筋梁受剪承载力经验计算公式并验证,计算结果与实测值吻合较好。     

外包角钢短柱的性能分析与研究

对影响包角风短柱强度与变形的因素进行了试验研究，探讨了砼轴压强度，纵向含钢率，配箍间距，箍筋直径对轴压短柱性能的影响，给出了轴压短柱承载力的计算公式，最后将外包角钢短柱与钢筋砼短柱进行了比较，发现外我角钢短柱的性能优于钢筋砼短柱。     

CFRP-UHPC-钢管组合短柱轴压性能研究

CFRP-UHPC-钢管组合短柱是一种具有广阔应用前景的组合柱,用超高性能混凝土(UHPC)取代组合短柱中的传统混凝土可提高其力学性能和耐久性.为研究CFRP-UHPC-钢管组合短柱的轴压性能,对18个CFRP-UHPC-钢管组合短柱进行了轴心受压试验,分析了其破坏过程、破坏形态及轴压承载力,研究了碳纤维增强复合材料(...     

圆钢管混凝土短柱局压力学性能研究

进行了12个圆钢管混凝土短柱局压试验,探讨混凝土强度等级、局压面积比对钢管混凝土短柱局压极限承载力的影响.试验结果表明,混凝土强度等级提高,极限承载力增大而延性降低;局压面积比减小,则承载力越高延性越低.采用合理的材料本构关系,利用ABAQUS有限元软件建立圆钢管混凝土短柱局压的壳-实体三维有限元模型,在试验验证的基础之上,利用ABAQUS软件及相应的有限元模型探讨局压面积比、含钢率、钢材强度和混凝土强度对短柱局压极限承载力的影响.通过拟合分析提出圆钢管混凝土短柱局压极限承载力的实用计算公式,将该计算公式、有限元计算值、其他学者提出的计算公式与笔者试验及其他学者共47组圆钢管混凝土短柱局压试验资料进行对比,分析结果表明,笔者提出的公式计算结果与试验结果相比具有较高的精度.     

锈蚀钢筋钢纤维混凝土简支梁受剪承载力的试验

在箍筋锈蚀情况下,计算6根钢筋钢纤维混凝土梁斜截面的承载力,探讨箍筋锈蚀对钢筋钢纤维混凝土梁受剪承载力的影响.通过实验分析,建立相应的斜截面承载力的计算公式.研究结果表明,钢筋钢纤维混凝土梁的斜截面破坏形态是由剪跨比决定的,锈蚀程度只影响承载力的大小,并不改变破坏形态;随着钢纤维体积率的增加,钢筋钢纤维混凝土梁的受剪承载力会有一定的提高;钢筋钢纤维混凝土梁的斜截面承载力,随着箍筋锈蚀率的增加而降低.     

高强砼偏心受压长柱的受力性能

本文在15根高强砼偏心受压长柱全过程试验的基础上,分析了基本长柱的开裂及变形特点、破坏形态和承载性能。试验表明,高强砼长柱的荷载最大点N_(max)对应于柱非线性稳定状态的荷载上限,而弯矩最大点M_(max)对应于柱临界截面的强度极限。 依据试验结果,由短柱承载力计算公式,通过引入偏心距增大系数η,给出了计算高强砼长柱承载力的计算公式,与试验结果的对比说明,作为工程实用的一种近似方法,对构件设计是合理的。     

钢纤维砼与变形钢筋粘结性能的试验研究

论述了34个钢纤维砼和普通砼试件,在单调、重复和反复荷载下,与变形钢筋的粘结锚固性能的试验结果.试验表明,钢纤维砼具有较高的粘结强度,并可减小钢筋的滑移.在分析试验结果的基础上,提出了关于钢纤维砼粘结强度计算公式和钢筋设计锚固长度的建议.     

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.     

内置钢骨GFRP管混凝土中长柱偏压承载力分析

为了提出内置钢骨玻璃纤维增强复合材料(glass fiber reinforced polymer,GFRP)管混凝土中长柱的偏压承载力计算方法,文章通过对7根内置钢骨GFRP管混凝土中长柱进行偏压试验,分析了长细比、偏心距、混凝土强度对组合柱偏压性能的影响,建立了考虑偏心距影响的承载力折减系数计算公式。利用ABAQUS有限元分析软件,对组合柱轴压性能进行数值模拟,在验证有限元分析结果正确的基础上,确定了短柱与中长柱长细比的界限值以及组合柱弹性失稳长细比的界限值,推导了考虑长细比影响的承载力折减系数计算公式,建立了组合柱偏压承载力实用计算公式,并将理论值与试验值进行了对比。结果表明,组合柱的偏压承载力随着长细比和偏心距的增大而减小,建立的偏压承载力计算公式理论值与试验值吻合良好。     

玄武岩纤维复材筋海水海砂混凝土短柱轴压性能

为解决沿海地区或岛礁建设中钢筋混凝土结构耐久性不足的问题,同时推动海水海砂资源的有效利用,开展了玄武岩纤维复合材料筋增强海水海砂混凝土（BFRP-SSC）短柱轴压性能研究. 研究了纵筋配筋率和箍筋间距对试件轴压性能的影响. 结果表明：BFRP-SSC短柱在加载过程中随着混凝土被压碎、箍筋发生断裂而破坏,表现为较脆性的破坏形式. 增加纵筋配筋率可以增加试件的极限承载力,而配箍率对极限承载力影响不明显,同时减小箍筋间距可以增加其延性. 对比了国内外纤维增强复合材料（FRP）筋混凝土柱承载力计算方法,BFRP-SSC短柱承载力的计算应当考虑BFRP纵筋的贡献. 本文结果可以为BFRP-SSC短柱的设计和应用提供数据支撑和理论依据.     

预应力增强的芯管连接组合柱抗震性能试验

针对预制钢管-混凝土组合柱的连接可靠性问题,提出了预应力增强的芯管连接方案,其采用锚入柱预埋钢管内部的Q420高强芯管连接,并通过结构通高设置的后张无黏结预应力筋进行压接增强. 为探讨该新型连接组合结构柱的抗震性能,对1个现浇对比试件和3个采用不同规格芯管连接的装配式试件进行低周反复水平荷载试验,通过对比各试件的破坏形态、滞回曲线与骨架曲线、承载力、刚度、位移延性等,综合评价其抗震性能. 基于试验结果,开展了芯管直径及壁厚、芯管长度、连接盖板厚度、预应力筋张拉控制应力等有限元参数分析. 试验及参数分析结果表明,装配式试件总体上可实现“等同现浇”的抗震性能,但应考虑刚度提高导致结构地震力效应增大的不利影响;随着芯管截面规格的增大,其承载力、刚度及延性性能逐渐提高,采用D152 mm×16 mm芯管的装配式试件为推荐方案;芯管连接件截面积相当时,建议选用惯性矩更大的截面,黏结长度可按3倍直径设计,连接盖板厚度可按构造确定;对于本次设计试件,预应力筋张拉控制应力建议在0.3~0.6倍预应力筋屈服强度标准值范围内确定.     

CFRP-PE-不锈钢筋混凝土短柱的设计方法研究

进行了17个CFRP-PE-不锈钢筋混凝土短柱和8个对比试件的轴压试验,探究不锈钢种类、箍筋间距、CFRP厚度、PE厚度对该类组合柱的破坏模态、荷载-应变曲线、极限应变、极限承载力、延性的影响规律.试验结果表明：在CFRP和混凝土间设置PE垫层能提高该类组合短柱的延性和变形能力,并降低其承载力;增大CFRP厚度可提高其承载力和极限应变,但试件表现出增大的脆性;减小箍筋间距或增大钢筋强度可显著提高其承载力、峰值应变和延性.建立了有限元模型,有限元分析表明：增大PE厚径比会显著提高该类组合短柱的变形能力和延性,并降低CFRP对其承载力的影响;增大配箍率、不锈钢强度、CFRP抗拉强度、CFRP厚度可提升该类组合短柱的极限应变与承载力;提高混凝土强度会提高该类组合短柱的峰值承载力,但降低其极限应变.最终建议了该类组合短柱的延性设计方法、承载力模型和极限应变模型.