钢-混凝土组合框架动力性能参数分析

为了全面研究钢-混凝土组合框架结构动力性能,对单层单跨的钢管混凝土柱和组合梁组成的组合框架进行动力性能参数分析.讨论了钢管混凝土柱含钢率、柱长细比、柱轴压比及钢-混凝土组合梁剪力连接度对固有频率和地震响应的影响.分析表明,固有频率随含钢率的增加和梁柱线刚度比的增大而增大,随柱长细比的增大而减小,组合梁剪力连接度对组合框架固有频率无明显影响.位移响应随柱含钢率的增大而减小,随柱长细比的增大而增大,随梁柱线刚度比减小而增大.而轴压比对组合框架地震响应峰值影响较小,剪力连接度大于0.73时,对组合框架位移响应的影响并不明显.根据参数分析结果,得出各参数对钢-混凝土组合框架动力性能的影响规律,并提出相应的设计建议,以期为工程实践提供参考.     

水平分布柱间支撑对多高层钢框架抗连续倒塌性能的影响

通过LS-DYNA动力非线性分析,研究了水平支撑对多高层钢框架结构抗连续倒塌性能的影响.以一幢10层钢框架结构为原型,分别对纯框架和二层布置水平支撑2种结构方案进行了分析.采用备用荷载路径法,即在结构稳定状态下突然移除底层1根或相邻2根承重柱,分析结构在移除底层柱后的动力响应.分析结果表明,水平支撑能显著减小破坏部位的竖向位移,使同层各柱轴力分配趋于均匀化,从而提高结构的抗连续倒塌能力.根据有限元计算结果并考虑到经济因素的影响,多高层钢框架底层柱子轴压比在常规荷载作用下应控制在0.3～O.4之间.     

全螺栓装配式钢框架抗震性能试验

为研究全螺栓装配式钢框架的抗震性能,对双层单跨的装配式钢框架试件进行了拟静力试验。以不同轴压比为变化因素,根据试件的破坏情况和一系列试验数据,讨论了在7度设防地震作用下钢框架的滞回耗能能力。结果表明,不同轴压比作用下的钢框架发生底部节点处的强度破坏,滞回曲线饱满,试件的承载能力、位移以及耗能能力均优于未施加轴向压力的试件。     

双钢板混凝土组合墙抗冲击计算方法研究

为研究双钢板混凝土组合(SC)墙的抗冲击性能,采用ABAQUS建立了SC墙在轴力与冲击耦合作用下的数值模型,并通过已有SC构件落锤冲击试验结果验证了有限元模型的适用性.基于此,首先分析了SC墙的抗冲击工作机理;其次,重点研究了钢板含钢率、轴压比等参数对构件动力响应的影响;最后给出了该类构件在轴力-冲击耦合作用下跨中最大挠度简化计算公式.结果表明：SC墙冲击全过程分为四个阶段,混凝土是构件抗冲击的主要耗能部件;轴压比会削弱构件的抗冲击性能,且当轴压比大于0.2时,影响更加明显;钢板含钢率、冲击速度、冲击质量与对拉钢筋间距对构件抗冲击性能影响较大;建议的计算公式能有效预测冲击荷载下考虑轴力影响的SC墙跨中最大挠度.     

碳纤维复合材料单向层合板自传感特性

通过测试碳纤维/环氧复合材料(CFRP)单向层合板单轴拉伸和循环拉伸时的电阻变化,研究了碳纤维复合材料单向层合板自传感特性.结果表明:不同铺层方向CFRP单向层合板拉伸时体积电阻变化特性各不相同,该电阻变化特性比应力、应变能更多地反映有关材料内部结构变化的信息;CFRP单向层合板具有压阻效应,压阻效应随着应力的增加而增加,偏轴拉伸、横向拉伸时压阻效应比纵向拉伸时要大,且随铺层方向角的增大,压阻效应越来越明显.利用CFRP单向层合板这种自传感特性,可实现在线实时自监测以及对其损伤、破坏的自诊断.     

圆形钢套管加固方形混凝土柱轴心受压性能

为研究圆形钢套管加固混凝土柱的基本力学性能,进行了1根未加固的普通钢筋混凝土柱和10根圆形钢套管加固的混凝土短柱在不同加固钢套管厚度及初始轴压比下轴心受压试验,初始轴力通过对未加固试件施加后张预应力来进行模拟;在试验研究的基础上,根据应变协调原则对加固后构件轴压承载力进行了数值分析.研究结果表明,加固构件的承载力随着钢套管厚度的增加而增加,初始轴压比的变化对加固后构件的承载力影响不显著,且理论分析结果与试验结果吻合较好.     

核芯型钢混凝土柱承载力的计算与分析

研究核芯型钢混凝土（CSRC）柱和含钢量相同的钢筋混凝土（RC）柱在承载能力方面的异同。计算了四个不同钢骨含钢率核芯型钢混凝土柱在不同轴压比下的正截面承载力;绘制了N—M相关曲线,并与含钢量相同的钢筋混凝土柱承载力进行对比分析。结果表明：轴压比n较大时,0．45≤n≤nb（nb为界限轴压比）,核芯型钢混凝土柱的正截面承载力高于用钢量相同的钢筋混凝土柱;轴压比较小时,n〈0．45,核芯型钢混凝土柱的正截面承载力低于用钢量相同的钢筋混凝土柱。     

节点域尺寸对钢框架节点塑性损伤分布规律的影响

为了研究节点域尺寸对钢框架节点塑性损伤分布规律的影响,以钢框架结构中常见的"十字型"梁柱节点为研究对象,通过节点域受力的平衡准则,着重对柱类型(箱型、钢管)、柱轴压比、梁柱截面高度比、柱宽度与层高比及结构跨高比等基本参量进行了分析。分析结果表明:梁、柱及其节点域组成的钢框架节点的塑性铰位置按不考虑节点域尺寸来判断时可能会出现误差。随柱轴压比、梁柱截面高度比增加,节点域与柱的强度比增加;而随跨高比的增加,节点域与柱的强度比减小。箱型柱钢框架结构的柱轴压比小于等于0.4时,柱强度为节点域强度的1.0倍至2.5倍。实际工程柱梁尺寸范围内,钢管柱钢框架的节点域强度大于同截面的柱强度。     

钢管混凝土悬臂短柱试验研究

对 4组共 13根钢管混凝土悬臂短柱进行了试验 .试验参数包括轴压比、含钢率和混凝土强度 .对试验结果进行的分析表明 ,轴压比对钢管混凝土弯压构件受力性能的影响最为显著 .钢管对核心混凝土的紧箍力作用随轴压比的减小而减弱 .最后对试验过程钢管应变达到某些特定值时所对应的荷载与最大荷载进行了分析     

焊接环式箍筋约束高强砼柱裂缝开裂

对6个轻型节能钢-混凝土组合结构柱的低周期反复加载试验研究,分析各构件的延性、耗能性能、承载力,以及开裂过程和裂缝发展规律.结果表明,在轴压比相同时,高强混凝土柱的延性随着含箍特征值的增大而增大;而在含箍率相同时,其延性随轴压比的提高而明显下降,轴压比对延性的影响比箍筋因素要显著.柱的延性随着轴压比的增加而减小.使用高强度焊接环式箍筋,能有效改善高强混凝土柱的延性,特别是在较高轴压比下,箍筋的作用更加明显.     

考虑轴压比影响时框架稳定性的刚重比控制方法

改变框架柱的轴压比,对10根钢筋混凝土柱与5根钢柱进行压弯试验,拟合了轴压比对框架柱抗侧刚度的影响公式.用等效水平力方法推导了结构临界重力荷载,提出了基于结构刚重比控制的框架重力二阶效应的稳定计算方法,给出了考虑轴压比影响时框架结构稳定性的刚重比控制方法.结果表明:考虑轴压比影响,框架柱抗侧刚度提高,使得计算的刚重比更容易满足规范关于框架结构稳定性对刚重比的要求,考虑轴压比对框架柱抗侧刚度的影响,符合工程实际,为现行规范对高层框架侧移计算的完善提供参考.     

轴压作用下薄壁方钢管局部屈曲失稳的有限元分析

通过有限元模拟分析了轴压作用下薄壁方钢管的局部屈曲失稳形式．通过对一系列不同高宽比的方钢管模型的屈曲模态分析,研究了薄壁方钢管在轴压作用下发生局部屈曲失稳的规律．通过有限元模型分析,发现在轴向压力作用下,方钢管发生局部失稳破坏时,其临界荷载的大小主要受方钢管的宽厚比影响,而其高宽比对临界荷载的影响可以忽略不计．轴压作用下方钢管发生屈曲破坏时的屈曲系数非常接近于4,与四边简支的薄板在轴压作用下失稳的屈曲系数相同．这一结论对于薄壁方钢管在轴压作用下的屈曲分析具有参考价值．     

钢骨高强混凝土框架节点恢复力模型的研究

为了研究钢骨高强混凝土框架节点的抗震性能,对五个钢骨高强混凝土框架节点进行了低周反复荷载作用下受力性能的试验研究.在试验研究基础上,考虑了节点配箍率、含钢率和轴压比,对节点延性、耗能和强度、刚度退化等影响,建立了钢骨高强混凝土框架节点的恢复力模型.     

不锈钢工字形截面构件轴心受压整体稳定计算方法

为了研究不锈钢工字形轴心受压构件的整体稳定承载力,采用ANSYS软件建模对不锈钢轴压构件进行非线性有限元模拟,将模拟结果与试验结果进行对比,验证了所建立的有限元模型的准确性.采用经试验验证的有限元模型对不同几何初始缺陷、截面残余应力、材料力学性能、截面宽厚比以及长细比的不锈钢工字形构件整体稳定承载力进行了参数分析,通过对比可确定材料力学性能、构件长细比为主要影响承载力的因素.在参数分析的基础上通过稳定承载力的数据拟合提出了整体稳定系数的三段式计算方法,并将该计算方法与试验数据进行对比,表明此计算方法可以较为准确地计算不锈钢工字形轴心受压构件整体稳定承载力.     

外包钢柱轴压比限值的研究

组合结构的类型之一外包钢柱已经在工程中大量出现，经常遇到的问题却是：柱截面由轴压比控制，而不是由配筋来控制。轴压比是影响其受力性能的主要因素，当轴压比不同时可能会发生不同的破坏，为了避免发生脆性破坏，在设计时就会出现柱截面很大的情况，在高层结构尤甚。本文针对轴压比课题进行了分析，结果发现，当结构的型钢型号、混凝土等级、柱截面尺寸变化时，其轴压比也是可变的。因此，在设计时应根据不同的情况采用不同的轴压比限值。     

钢筋混凝土Z形柱轴压比限值的研究

对现有规程没有具体技术规定的Z形柱轴压比限值进行研究.基于平截面假设和异形柱轴压比限值大小偏压界限理论法,利用简便快捷的截面高斯积分计算Z形柱轴压比限值,分析了荷载角、截面尺寸、混凝土强度、配筋率等因素对Z形柱轴压比限值的影响.结论表明:荷载角对Z形柱轴压比限值影响明显,最不利荷载角为135°和315°;在最不利荷载角作用下,轴压比限值随混凝土强度增加有一定提高,轴压比限值随肢长厚比增加略有提高,纵筋配筋率变化对轴压比限值几乎没有影响.     

钢骨—T形钢管混凝土中长柱轴心受压试验分析

为研究钢骨—T形钢管混凝土长柱轴心受压力学性能,对16根长细比为16<λ<43的钢骨—T形钢管混凝土柱进行轴心受压试验,研究试件破坏形态和工作机理,得到试件的荷载—纵向位移曲线、荷载—应变曲线以及荷载—挠度曲线。通过分析套箍指标、配骨指标和长细比等参数对试件轴心受压力学性能的影响,以及对比试件极限承载力的试验值和理论计算值,提出钢骨—T形钢管混凝土长柱轴心受压稳定系数计算方法,进而推出极限承载力计算公式。研究结果表明:内置工字型钢骨的T形截面钢管混凝土柱具有较好的延性;钢管、混凝土和钢骨三者能很好地协同工作,改善了核心混凝土的脆性破坏性质,使组合柱的承载力显著提高;所提出的试件极限承载力计算公式可供工程设计参考。     

钢筋混凝土柱压弯承载力与刚度实用计算方法

框架柱作为竖向承重以及横向抗侧移构件,对其压弯性能研究尤为重要。利用ABAQUS软件建立三维实体模型,在与拟静力试验结果验证的基础上,进一步建立162根足尺钢筋混凝土柱有限元模型算例进行参数分析,探讨了各参数对柱的承载力、刚度的影响,提出了参数影响下的柱承载力、刚度实用计算公式。结果表明:(1)当轴压比小于或等于0.4时,随轴压比的增大,柱的压弯峰值承载力增大,当轴压比大于0.4时,随轴压比的增大,柱的压弯峰值承载力减小,提高纵筋配筋率与混凝土强度等级均能有效的增大柱的压弯峰值承载力,且提高纵筋配筋率的效果更好; (2)当轴压比小于或等于0.2时,随轴压比的增大,柱的弹性刚度增大,当轴压比大于0.2时,随轴压比的增大,柱的弹性刚度减小,提高纵筋配筋率与混凝土强度等级均能增大柱的弹性刚度;(3)提出的实用计算公式可较准确的反映有限元结果,可为实际工程中框架柱的设计作一定的参考。     

混凝土剪切力学性能试验研究

为探究混凝土剪切力学性能,设置单轴剪切和考虑轴压作用剪切力学试验,应用材料剪切试验机得到不同加载工况下混凝土破坏形态和剪切位移—荷载曲线,通过试验数据对比分析,主要得到以下结论:轴压作用使得平行剪切向混凝土侧面形成一定的斜裂缝,同时使得剪切位移—剪切荷载曲线存在荷载稳定阶段;随着轴压比的提高,混凝土剪切应力和剪切位移明显增大,并对其作用机理进行分析,研究结论对混凝土剪切力学性能的分析具有重要意义。