混凝土与钢的组合促进高层建筑结构的发展

混凝土和钢材两种材料的不同组合方式，构成了现代高层建筑的主要结构体系，充分利用混凝土和钢材两种材料性能的特点，将两种材料有效组合，形成一系列新颖，高效的新构件，新体系，从钢筋混凝土，钢骨混凝土，钢管混凝土到今天的钢管高强混凝土组合结构，混凝土和钢的组合更趋完美。     

腐蚀后高强钢管混凝土柱轴压性能

为研究不同腐蚀率下钢材力学性能的变化规律,以Q235、Q355和Q460钢材为研究对象,对12组共38个钢材试样进行了中性盐雾腐蚀试验和单轴拉伸试验,并对腐蚀后钢材性能退化规律进行了总结,提出了适用于不同强度等级的腐蚀后钢材强度预测公式。基于提出的腐蚀后钢材强度预测公式和腐蚀后实际壁厚,建立了腐蚀后高强钢管混凝土柱精细化数值分析模型,在与试验结果对比验证的基础上,分析了不同腐蚀率、混凝土强度和长细比等参数对承载力的影响规律,并依据不同规范采用不同计算方法对腐蚀后的高强钢管混凝土柱的承载力公式进行了预测。结果表明：腐蚀率的增大,钢材弹性模量基本保持不变,屈服平台逐渐缩短甚至消失。随着腐蚀率增加,方形截面高强钢管混凝土柱峰值荷载下降速率略大于圆形截面。混凝土强度等级越高,腐蚀后峰值荷载下降幅度越小。长细比增加,腐蚀后方形截面高强钢管混凝土柱峰值荷载对应的位移增加速率略大于圆形截面。使用钢材强度折减叠加壁厚折减的方法,三种规范对腐蚀后高强钢管混凝土柱承载力的预测更为准确,离散性也更小。     

初应力钢管混凝土压弯扭构件统一理论的研究

基于三向复杂应力状态下的钢材和混凝土的本构关系,首次对有钢管初应力的钢管混凝土压弯扭构件工作性能进行了非线性有限元全过程分析,推导出实用的相关方程,提出了有初应力时钢管混凝土构件统一理论的设想．     

钢管混凝土的力学特性研究

钢管混凝土是钢-混凝土组合结构中的一种组合设计形式,兼具钢结构和混凝土结构的一些特征,可以充分地发挥钢材和混凝土两种材料的优点,弥补彼此的缺点,因而具有优良的力学性能和经济性。钢管混凝土兼有混凝土的抗压强度高,抗弯能力很弱,及钢材的抗弯能力强和弹塑性变形性能力好等一系列优良的力学性能。介绍了钢管混凝土的工作原理及其力学特性,并指出了钢管混凝土力学特性研究中的关键问题。     

初应力钢管混凝土压弯扭构件统一理论的研究

基三于向复杂应力状态下的钢材和混凝土的本构关系,首次对有钢管初应力的钢管混凝土压弯扭构件工作性能进行了非线性有限元一过程分析,推导出实用的相关方程,提出了有初应力时钢管混凝土构件统一理论的设想。     

工字形CFRP-高强方钢管高强混凝土轴压短柱有限元分析

目的将工字形CFRP型材置入钢管混凝土截面型心处,研究高强方钢管高强混凝土轴压短柱的受力性能.方法对典型构件的应力-应变曲线、组合柱的受力机理进行分析,并定义了6个特征点.研究在构件受力的各个特征点的方钢管、混凝土和工字形CFRP分担的纵向荷载,分析内置工字形CFRP配置率、核心混凝土抗压强度、钢材屈服强度、含钢率等因素对组合柱力学性能的影响.结果内置工字形CFRP的高强方钢管高强混凝土轴压短柱极限承载力随着混凝土强度、钢材屈服强度、CFRP配置率以及含钢率增加而增加,而钢材屈服强度以及混凝土强度对构件荷载-位移曲线初始刚度影响较小.结论高强方钢管高强混凝土的各组分受力随着高度变化而变化,构件受力性能较好并承载力较高.     

方形设肋薄壁钢管轻质混凝土短柱轴压承载性能的有限元分析

本文采用ABAQUS有限元程序,对冷弯薄壁方钢管轻质混凝土短柱进行非线性有限元分析,计算和分析了冷弯薄壁方形钢管轻质混凝土短柱轴压时的荷载-位移全过程关系曲线。研究表明,设加劲肋能有效改善冷弯薄壁方钢管轻质混凝土短柱的承载能力。同时,研究了设肋方式、钢材强度、混凝土强度和钢管厚度对冷弯薄壁方钢管轻质混凝土短柱承载性能的影响。     

钢管混凝土加载过程中横向变形及增强机理的研究

对钢管混凝土在加载过程中的横向变形和约束增强机理进行了研究。结果表明,混凝土强度越高,钢管混凝土横向变形急剧增大时对应的相对极限荷载越高,这与素混凝土的横向变形情况基本一致。钢管对超高强混凝土有良好的约束增强效果。增强的幅度与含钢率和钢材强度的乘积(fs.ρ)基本上呈线性关系。增强机理是由于钢管的约束作用抑制了混凝土在荷载的作用下微裂纹的产生和扩展。     

基于OpenSees的钢管混凝土柱-钢梁错层节点抗震性能有限元分析

为研究钢管混凝土柱-钢梁错层节点抗震性能,基于已有试验研究成果,利用OpenSees有限元软件,对钢管混凝土柱-钢梁错层节点进行数值模拟,将模拟结果与试验结果进行对比,两者较吻合。通过数值模拟,分析了轴压比、混凝土强度等级和钢材强度等参数对钢管混凝土柱-钢梁错层节点抗震性能的影响。结果表明:在轴压比为0.3～0.7范围内,随轴压比增大,结构承载力降低明显;随混凝土强度等级提高,试件极限承载力特征值增大较为明显,最大增幅达9.39%;通过对比发现,合理提高钢材强度可以有效增加结构承载力和延性,当模拟计算Q345钢材时,试件极限承载力增加了26.08%,破坏点位移值增加了8.41%。     

高温后方钢管混凝土钢材和混凝土的本构关系

对常温下方钢管混凝土（CFSST）中的钢材和混凝土的受力情况分别进行了分析,在此基础上,总结了常用的本构关系模型：介绍了高温后CFSST中钢材和混凝土的本构关系模型;提出了一种新的,考虑钢材侧向约束作用的,恒高温后CFSST中钢材和混凝土的本构关系模型;用实验验证了该模型的有效性。结果表明理论计算和实验结果吻合良好,所提模型是合理有效的。     

椭圆钢管混凝土受扭性能及抗扭承载力计算

为研究椭圆钢管混凝土构件的受扭性能和抗扭承载力计算,文章通过ABAQUS建立了椭圆钢管混凝土受扭构件的理论分析模型,开展了椭圆钢管混凝土构件受扭性能的参数分析,研究参数包括钢材强度、混凝土强度、截面含钢率、截面面积和长短轴比,揭示了椭圆钢管混凝土构件在纯扭状态下的受力机理,提出了椭圆钢管混凝土纯扭构件的抗扭承载力简化计算公式。研究结果表明:椭圆钢管混凝土构件的抗扭强度承载力随着钢材强度、截面面积和含钢率的增大而增大;椭圆钢管混凝土构件的扭矩(T)-转角(θ)曲线可分为弹性阶段、弹塑性阶段和塑性强化阶段,表现出良好的塑性性能;提出的椭圆钢管混凝土构件抗扭强度承载力公式可用于椭圆钢管混凝土设计中。     

配筋空心方钢管高强混凝土偏压短柱有限元分析

目的 研究配筋空心方钢管高强混凝土偏压短柱受力性能及延性性能,为配筋空心方钢管混凝土组合柱试验研究提供参考依据。方法 利用有限元软件ABAQUS建立了22个配筋空心方钢管高强混凝土偏压短柱模型,对构件的受力全过程及钢材屈服强度、混凝土强度、偏心距和含钢率等参数对其受力性能的影响进行分析。结果 配筋空心方钢管高强混凝土偏压短柱受力过程分为弹性阶段、弹塑性阶段、塑性强化阶段、下降阶段。增大钢材强度和含钢率可以使构件的承载力显著提升,延性也越好;提高混凝土抗压强度,构件的承载力增加但延性变差;配普通钢筋可以增加构件的承载力且改善构件的延性。结论 配筋空心方钢管高强混凝土偏压短柱充分发挥了各材料的受力特点,在减轻自重的条件下承载力较高且延性较好。     

高强方钢管高强混凝土轴压短柱力学性能的有限元分析

目的对混凝土与钢管受力情况及构件破坏过程进行分析,研究其力学性能,以提高构件极限承载力.方法合理选取高强钢材与高强混凝土材料的本构关系,采用有限元分析软件ABAQUS建立了16根高强方钢管高强混凝土轴压短柱有限元分析模型,对混凝土与钢管受力情况及构件破坏过程进行分析.结果高强方钢管高强混凝土轴压短柱受力过程主要分为4个阶段:弹性阶段、弹塑性阶段、下降阶段、平缓阶段.提高钢管的屈服强度,构件的承载力增大,而延性变化不大;提高混凝土抗压强度,构件初始刚度变化不大,承载力增大,延性变差;增大构件含钢率,构件的初始刚度和承载力变大,且延性提高.结论高强方钢管高强混凝土轴压短柱充分利用了高强混凝土抗压与高强钢材抗拉的材性特点,其相互组合作用使构件极限承载力有了显著的提高.     

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。     

钢管超高强混凝土经济效益分析

对不同强度的钢筋混凝土和钢管混凝土的经济效益进行了分析。分析结果表明:在支撑相同荷载的前提下,混凝土强度越高,造价越低。钢管超高强混凝土的造价比C60、C40钢筋混凝土的造价分别降低28.8%和36.7%;混凝土强度越高,其钢管混凝土的造价越低。在钢管壁厚和钢材强度相同的前提下,混凝土强度为116 MPa的钢管超高强混凝土的造价比30 MPa、54 MPa、83 MPa的钢管混凝土分别降低了30.3%、18.7%和11.5%,横截面积分别减小了54.9%、38.8%、21.5%。     

椭圆形钢管混凝土承载力的试验研究

根据正交试验理论,设计了不同混凝土强度、钢管强度、钢管厚度、长细比等的钢管混凝土试件,通过轴心受压加载方式测试其承载能力.试验结果表明:受轴压载荷时,钢管混凝土的强度随着混凝土强度、钢材强度、钢管厚度的增加而增加,随着钢管混凝土的高度增加而减小.     

复合钢管混凝土柱轴压承载力的计算

为了研究具有内钢管和型钢增强的复合钢管混凝土柱的承载力,将钢管混凝土统一理论推广应用于复合钢管混凝土柱轴压强度计算中,在分析了复合钢管混凝土柱轴压受力机理的基础上,综合考虑不同内外钢材的截面形式,提出了组合等效套箍系数,应用于复合钢管混凝土柱的轴压强度计算,并将计算结果与文献的试验数据进行了对比。结果表明:可以用统一理论计算复合钢管混凝土柱的轴压承载力;该方法具有形式统一、计算简便、计算精度高的优点。     

约束扭转状态下钢管混凝土抗扭承载力的有限元建模及参数分析

随着建筑结构跨度的不断增加以及形式的多样化发展,使建筑物抗扭性能的研究变得尤为重要.运用大型有限元通用软件ANSYS建立约束扭转状态下钢管混凝土构件的有限元实体模型,模拟其受扭全过程的荷载-位移曲线,并对该有限元模型进行验证.在此基础上,选取含钢率、钢材屈服强度、混凝土强度和长细比作为参数进行有限元参数分析,探讨这4个参数与抗扭承载力的相关关系.结果表明:长细比对约束扭转状态下的钢管混凝土抗扭性能有一定的影响,混凝土强度和钢材强度对抗扭承载力的影响基本是独立的,而混凝土对钢管混凝土抗扭承载力的影响不能忽略.     

长期荷载作用下钢管混凝土轴心受压构件初始应力分析

在分析弹性工作范围的钢管混凝土轴心受压短柱受力特点的基础上,对在长期荷载作用下钢管混凝土轴心受压构件的初始应力进行了分析.推导出在荷载作用下,三向应力状态的核心混凝土应力计算公式,引进了对钢管混凝土构件截面积的折减系数.与其它初始应力的简化公式的计算结果对比表明,此公式能全面反映含钢率、钢材及混凝土级别等因素对初始应力的影响.     

钢管配筋混凝土柱的耐火极限

在合理确定火灾作用下钢管配筋混凝土柱的截面温度分布及高温下钢材和混凝土应力-应变关系模型的基础上,提出了钢管配筋混凝土柱耐火极限的理论计算方法.理论计算结果与以往国内外试验结果进行对比,两者吻合较好.本方法可供有关工程实践和规程制订参考.