异形钢管混凝土柱截面承载力计算

研究异形钢管混凝土柱的截面承载能力的计算方法及其分析.基于平截面假设和钢管混凝土材料的本构关系,建立了异形钢管混凝土柱截面刚度矩阵简便表达式,并编制相应计算程序对异形钢管混凝土柱进行全过程非线性分析.理论分析结果与试验数据进行比较,二者吻合较好,可用于钢管混凝土异形柱正截面的承载力计算及力学性能分析.     

变截面轴压柱稳定试验研究

通过六根变截面柱子试验,并与等截面轴压柱进行比较,分析变截面轴心受压柱的稳定极限荷载及受力性能,给出荷载—位移曲线.     

考虑剪切变形影响的L形柱单元刚度矩阵

分析等肢L形截面柱的受力性能,在非惯性轴坐标系下,建立了考虑剪切变形及形心与剪切中心不重合影响下的L形截面柱单元刚度矩阵,并编写了L形截面柱框架结构内力分析的有限元程序.通过某三层框架结构算例,将所编程序的计算结果与ANSYS软件分析结果及采用异形柱刚度等效的计算结果进行了比较,得出L形柱的剪切变形与等效矩形柱的剪切变形差异较大及考虑扭转效应对L形柱的扭矩影响较大的结论.     

异形钢管混凝土柱偏压承载力统一算法研究

为方便T形、L形和十字形钢管混凝土柱的工程设计,结合国内外相关规程计算方法,采用自编程序对异形钢管混凝土柱压弯相关方程曲线进行了计算分析,提出异形钢管混凝土柱偏压承载力统一算法,最后对不同截面形式及构造的异形钢管混凝土柱偏压承载力进行了算法验证.结果表明:统一算法力学意义明确,操作简单易行,具备一定的安全储备;承载力试验值与计算值比值的均值为1.1~1.4,其计算精度与荷载作用截面的工程轴有关.统一算法的提出补充完善了异形钢管混凝土柱计算理论,利于异形钢管混凝土结构的推广应用.     

SRC不等肢L形截面异形柱正截面承载力研究

在试验研究的基础上，对型钢混凝土（SRC）不等肢L形截面异形柱的正截面承载力进行有限元数值分析，利用数值迭代法编写了SRC不等肢L形截面异形柱承载力计算程序，由该程序可求得SRC不等肢L形截面异形柱正截面承载力的N-M及Mx-My相关曲线，并能得到其极限承载力，计算结果与试验结果吻合较好；通过计算可知，SRC异形柱比相同截面的钢筋混凝土（RC）异形柱正截面承载力提高很多；最后给出了SRC异形柱的实用设计计算步骤．     

钢筋混凝土异形柱非线性全过程分析方法研究

为了研究十字形柱的抗弯承载力和曲率延性比的一些变化规律,根据双向偏压作用下钢筋混凝土异形柱的工作基理,以平截面假定为基础,选用了合理的钢筋和混凝土本构关系模型.提出了基于条带划分法的非线性全过程分析方法,以十字形柱为例进行了分析计算,并通过正交试验分析了混凝土强度、体积配箍率、轴压比和荷载角对异形柱截面抗弯承载力及截面曲率延性比的影响.同时,本方法亦适用于其他钢筋混凝土异形截面柱在双向偏压作用下的非线性全过程分析,也可用于工程实际.     

异形柱轴压比限值的简化计算方法

已往异形柱轴压比限值的计算均采用网格法进行截面积分.由于不规则截面不易划分网格,为此,文中提出一种截面不需划分网格计算异形柱轴压比限值的简化计算方法.基于平截面假设,采用一种新的简便的截面高斯积分法,对钢筋混凝土异形截面柱轴压比限值进行数值分析,并编制了相应的计算程序.将理论分析与其他文献分析结果比较,发现吻合较好.该简化计算方法无需迭代,计算简便直接.     

钢筋混凝土十字形异形柱-板柱连接抗弯承载力的研究

为了研究柱截面形式为异形柱的板柱连接冲切受力性能,进行了柱截面形状分别为3种典型异形柱(十字形、T形和L形)和对比方柱所构成的板柱连接的冲切特性试验.根据所进行的柱截面为十字形异形柱-板柱连接冲切特性的试验成果,提出了十字形柱-板柱连接的屈服线形式,并应用屈服线理论,导出了十字形异形柱-板柱连接的抗弯承载力表达式.该式形式简单、应用方便,其理论计算值与试验值比较,符合较好.结果可供类似柱形的板柱连接强度计算时参考.     

单面受火的矩形钢管混凝土柱截面温度场分析

运用有限元分析软件ANSYS建立了单面火灾作用下矩形钢管混凝土柱截面温度场计算模型,并将计算结果与以往试验结果进行对比,理论分析结果与试验结果吻合良好.在此基础上,对单面火灾和四面火灾作用下矩形钢管混凝土柱截面温度分布形式进行了对比分析,分析表明,单面火灾作用下,矩形钢管混凝土柱截面温度整体较低,材料损伤程度较轻,因而有利于提高构件的抗火性能.但截面温度分布呈单轴对称,产生初始挠度与附加偏心距,明显区别于四面火灾作用下构件的耐火性能.在工程常用范围内,分析了升温时间、含钢率、截面宽度、高宽比、保护层种类及厚度等参数对矩形钢管混凝土截面温度场的影响规律.结果表明:升温时间、截面宽度、保护层种类及厚度对矩形钢管混凝土温度场影响较大.温度场研究结果为单面火灾作用下矩形钢管混凝土柱耐火性能分析和抗火设计提供了理论基础.     

蜂窝状钢骨混凝土不对称十字形截面柱正截面承载力试验

设计了2根蜂窝状钢骨混凝土不对称十字形截面异形柱试件,并进行双向偏心压力作用下的试验研究,以揭示蜂窝状钢骨混凝土不对称十字形截面异形柱的工作机理、破坏形态并计算了极限承载力.试验结果表明:蜂窝状钢骨混凝土不对称十字形截面异形柱的破坏形态与普通钢筋混凝土构件相似,计算的横截面平均应变基本符合平截面假定,腹板开洞有利于提高混凝土与钢骨的协同工作能力,钢骨腹板开洞基本不影响蜂窝状钢骨混凝土不对称十字形截面异形柱的极限承载力.     

冷弯薄壁型钢拼合箱形柱的畸变屈曲性能研究

为研究冷弯薄壁型钢(CFS)拼合箱形截面柱的畸变屈曲性能,首先对9根C形截面柱、9根U形截面柱及21根由C形和U形拼合而成的箱形截面柱进行轴压试验研究和数值模拟分析,考察其屈曲模式特征和受力特性.在此基础上,提出一组假设模型以研究螺钉间距对拼合箱形截面柱变形特征和极限承载力的影响规律及其与试件半波长之间的关系.研究结果表明:1)不同螺钉间距的试件,畸变屈曲半波数量和半波长(λc)均不相同.2)螺钉间距小于0.9λc时,箱形截面柱的承载力大于C形和U形柱的承载力之和,即1+1>2的拼合效应.3)螺钉间距大于0.9λc时,箱形截面柱的承载力逐渐接近C形和U形柱的承载力之和,即1+1≈2.为计算CFS拼合箱形截面柱的极限承载力,在美国规范中直接强度法的基础上提出了一种计算箱形截面柱畸变屈曲弹性临界荷载的方法,将计算的临界屈曲荷载用于直接强度法以得到拼合箱形截面柱的极限承载力,理论计算结果与试验及有限元结果均比较吻合,验证了本文提出方法的准确度和适用性.     

型钢混凝土异形柱正截面承载力简化计算方法

为简化型钢混凝土异形柱正截面承载力计算方法,基于低周反复加载试验,分析构件的压弯性能,将复杂截面进行简化,提出计算方法.型钢混凝土异形柱在压弯作用下,破坏主要发生在与水平加载方向平行的柱肢.基于此,保留主要受力柱肢,简化或忽略次要受力柱肢,将异形截面转化为矩形截面,并针对实腹式和空腹式配钢的构件分别提出正截面承载力计算...     

爆炸荷载下钢筋混凝土柱的动力响应及破坏形态分析

在冲击、爆炸荷载作用下结构底层柱的破坏可能导致结构的连续倒塌.利用LSDYNA对爆炸荷载下钢筋混凝土柱的动力响应进行了数值模拟.建立了三维实体钢筋混凝土柱模型,爆炸荷载施加在柱子的前表面.钢筋采用塑性硬化模型.混凝土材料采用脆性损伤模型,考虑了损伤及应变率效应.分别对矩形截面、方形截面的柱子在不同折合距离时的侧向位移和失效情况进行了分析.从结果可以看出,在配筋率相似的情况下,截面面积对柱子的动态响应具有显著的影响.当折合距离约为2.0时,爆炸荷载对两种截面钢筋混凝土柱的影响均可以忽略不计.     

帽形加劲复杂卷边槽钢柱的稳定性能

为进一步了解帽形加劲复杂卷边槽钢柱的受力性能,利用ANSYS有限元分析软件对帽形加劲复杂卷边槽钢柱在轴压和偏压状态下的稳定性能进行分析.研究了立柱长度、板件宽厚比、截面类型以及偏心距对帽形加劲复杂卷边槽钢柱的稳定承载力、破坏模式及变形等性能的影响.研究结果表明: 在板件厚度不变时,C2截面构件的承载效率相比C1截面构件提高了10%~20%,C3截面构件相比C1截面构件提高了40%~50%.腹板帽形加劲复杂卷边槽钢柱的承载力最大发生在负偏心一侧,而腹板及翼缘帽形加劲复杂卷边槽钢柱在正偏心处承载力最大.     

层合中厚非圆截面柱壳的非线性动力响应

基于Timoshere-Midlin假设及Hamilton原理,建立了层合中厚非圆截面柱壳的非线性控制方程,将空间变量用三角级数和正交配点法离散,时间变量用Newmark-β法离散,用迭代法求解.以两端简支L曲线截面层合中厚柱壳为例,讨论了径厚比、截面形状参数、材料弹性杨氏模量比和横向剪切变形等因素对层合非圆截面柱壳非线性动力响应的影响,且与采用ANSYS软件所得仿真计算结果进行了比较.研究结果表明,径厚比、截面.形状参数和材料弹性杨氏模量比对层合非圆截面柱壳非线性动力响应的影响比较大.     

闭口截面异形柱轴心受压稳定系数

为了使住宅中柱边缘与墙体齐平、增加房屋面积使用率,同时满足居住者对建筑美观的要求,构建并研究了一种新型闭口截面异形柱.首先,采用常用规格的冷弯方钢管和冷弯槽钢,分别构建了不同尺寸的L形、T形和十字形闭口截面异形柱.然后,运用有限元软件ANSYS对其进行了仅简化考虑初始几何缺陷的轴心受压非线性分析,根据分析结果计算柱的轴心受压稳定系数,并与现行的规范值进行比较,以验证现行规范对于该柱的适用性.研究结果表明,在仅简化考虑初始几何缺陷的情况下,该柱的轴心受压稳定系数小于a类截面规范值、大于b类截面规范值.现行规范适用于针对该柱的轴心受压承载力验算,轴心受压稳定系数应按b类截面取值,验算结果偏于安全.     

配筋率对爆炸荷载作用下混凝土异形柱柱中截面最大位移的影响

利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立3种不同截面(L形截面、T形截面、十字形截面)的混凝土异形柱有限元模型.分析了爆炸荷载作用下,改变钢筋体积配箍率与纵筋配筋率对柱中截面最大位移的影响.通过分析可以知道,体积配箍率对异形柱柱中截面最大位移的影响大于纵筋配筋率.L形截面异形柱构件抗爆性能优于其他2种截面.     

配筋率对短肢墙的变形及延性影响的比较与优化

在混凝土等级、截面配筋率、轴压比和墙肢截面高厚比取得优化值的基础上以及总配筋量不变的情况下,对常规、加暗柱和加暗支撑3种T形短肢剪力墙进行了3组弹塑性有限元分析.分析了改变暗柱和暗支撑的配筋率对加暗柱和加暗支撑的T形短肢墙变形及延性的影响,并对其进行比较优化.结果表明：暗柱和加暗支撑的配筋率分别为2%、2.2%时,变形及延性等综合性能较好,加暗支撑T形短肢墙综合性能优于常规和加暗柱T形短肢墙.     

实腹式型钢混凝土柱延性系数分析

在平截面假定及对截面应力分布进行合理简化的基础上,依据截面材料的应力-应变关系及构件曲率分布规律,采用现有塑性铰计算模型分别得出各受力阶段实腹式型钢混凝土柱截面组成材料的合力,进而推导出各受力阶段截面曲率、弯矩及挠度的计算公式,建立单调荷载下实腹式型钢混凝土柱曲率及位移延性系数的表达式,同时对其影响参数进行分析.理论计算与试验结果对比表明,曲率及位移延性系数计算值与试验结果吻合良好,说明所提出的方法及推导的实腹式型钢混凝土柱延性系数计算表达式能较好地反映实际情况.     

锈蚀钢筋混凝土偏心受压柱承载力试验研究

试验研究了低锈蚀率钢筋对偏心受压构件承载力的影响.将4根钢筋混凝土柱置于湿盐砂中外通直流电加速锈蚀,锈蚀完毕后与3根未锈蚀柱进行偏心受压试验,试验在5 000 kN长柱试验机上进行.另外对锈蚀钢筋进行了拉伸试验.结果表明,偏心距较小时,锈蚀柱截面应变仍符合平截面假定;偏心距相同时锈蚀柱的承载力及刚度比完好柱明显降低.锈蚀钢筋的名义屈服强度、名义极限强度随锈蚀率呈线性降低;随钢筋锈蚀率增大,钢筋的延性降低更快.