蜂窝钢柱抗震性能试验研究

为了研究蜂窝钢柱的抗震性能,对4根蜂窝钢柱及1根原型钢实腹钢柱试件进行了低周反复加载试验,以揭示蜂窝钢柱的破坏机理、孔口应力分布规律、耗能能力、延性、强度和刚度退化等。试件考虑了蜂窝孔形、加劲肋的设置与否及设置部位等影响参数。试验研究结果表明:蜂窝钢柱的承载力及刚度大于扩张前的原型钢实腹柱,破坏时试件的延性在2.92~4.03之间,表现出良好的变形性能;通过合理设置横向加劲肋,可以提高蜂窝钢柱的承载力、刚度及耗能能力,并防止柱腹板的局部屈曲;蜂窝钢柱由于在腹板上开孔形成受力薄弱区域,容易造成累积损伤,强度和刚度退化的幅度要略大于原实腹型钢柱。研究结果可为蜂窝型钢的进一步推广应用及理论研究提供参考。     

蜂窝轻钢门式刚架受力性能研究

提出了蜂窝构件组成的轻钢门式刚架,并利用有限元软件ANSYS建模进行数值模拟分析,研究了蜂窝门式刚架的受力破坏过程、应力分布规律,并与扩张前的原实腹门式刚架的屈服荷载、极限荷载、梁跨中挠度等进行了对比分析.研究表明:扩张后的蜂窝轻钢门式刚架与原实腹门式刚架的破坏形式不同,前者的承载力及刚度比后者有大幅度提高.     

六边形孔蜂窝梁抗弯承载力的数值模拟与分析

为研究蜂窝梁的力学性能,运用ANSYS有限元程序中的板壳单元及双线性随动模型建立数值模型,模拟分析六边形开孔蜂窝梁的抗弯承载力,并与实腹梁进行对比。结果表明：当扩张比k≤1．50时,k为蜂窝梁抗弯承载力的主要影响因素;当k〉1．50时,承载力较同规格实腹梁削弱过大,不适宜用于承重结构。承载力对比计算结果,验证了文中蜂窝梁屈服荷载修正系数拟合公式的可行性。该研究对六边形开孔蜂窝梁这一新型构件的推广及应用具有促进作用。     

负弯矩作用下蜂窝组合梁的承载力

蜂窝组合梁能降低建筑层高,为了研究蜂窝组合梁负弯矩区段承载力,设计了两个蜂窝组合梁试件,并进行了静力加载试验,研究了扩张比、第一洞口间距对蜂窝组合梁的强度、刚度和破坏模式的影响.试验结果表明:对于扩张比小于1.3的试件,蜂窝组合梁在近支座截面或第一洞口中心截面发生弯曲破坏;在扩张比给定的情况下,蜂窝组合梁的第一洞口间距主要影响蜂窝组合梁的破坏模式;当近支座截面和第一洞口截面同时为蜂窝组合梁的破坏控制截面时,钢梁扩张比对蜂窝组合梁的强度与刚度影响较大.在试验研究的基础上提出了近支座截面的名义抗弯承载力计算方法,该方法同时考虑了构件的破坏模式与两个控制截面的抗弯承载力,公式计算值与试验值吻合.     

蜂窝式组合梁的动力性能

目的研究蜂窝式组合梁的动力性能,为其在工程中的应用提供理论依据和参考.方法基于ABAQUS有限元模拟软件对实腹式组合梁和蜂窝式组合梁进行模拟,将实腹式组合梁与蜂窝式组合梁的模拟结果进行对比.改变开孔半径,研究其对蜂窝式组合梁在低周反复荷载作用下的滞回性能、骨架曲线等动力性能的影响.结果在低周反复荷载作用下,随着开孔半径的增大,蜂窝式组合梁的抗弯承载力、截面初始刚度、耗能能力都有所增大,钢梁与混凝土板间滑移减小.结论蜂窝式组合梁受力较为复杂,不能确定蜂窝梁的承载力一定比实腹梁大;当蜂窝式组合梁在扩张比为1.2~1.6时,开孔半径越大,蜂窝式组合梁动力性能越好.     

爆炸下钢柱破坏时间及残余承载力对钢框架连续倒塌的影响

建立钢框架连续倒塌单自由度(SDOF)分析模型,研究钢柱破坏时间及其残余承载力对钢框架连续倒塌的影响规律,发现钢柱破坏时间越长、残余承载力越大,结构位移响应越小.以SDOF模型响应的理论解为基础,得出在钢框架倒塌计算中是否考虑钢柱破坏时间的界限标准:当钢柱破坏时间与连续倒塌的SDOF模型周期比τ0.2时,可忽略破坏时间的影响;当τ3.0时,可采用静力方法计算结构响应;当0.2τ3.0时,需考虑破坏时间对结构连续倒塌的影响.通过对钢柱等效SDOF模型的理论分析,当其抗力模型分别为理想弹塑性和刚塑性条件时,求得柱子破坏时间的近似计算方法,并以爆炸作用后柱子变形为初始状态,结合数值方法给出钢柱残余承载力计算过程.通过对钢柱的破坏时间和残余承载力对结构倒塌影响的算例分析,表明钢柱的破坏时间(越长)和残余承载力(越大)对结构抗倒塌起有利作用,在结构抗倒塌计算时不可忽略.     

火灾下带墙板钢柱抗火承载力的研究

与ALC墙板相连的高频焊接H型钢柱与单纯钢柱的抗火承载力将会有所差别,文章通过有限元分析,研究了墙板对火灾下钢柱的抗火承载力影响和钢柱在火灾下的特性;将有限元分析结果与规程计算结果进行比较,验证了有限元分析的可靠性,并在此基础上分析了荷载比和截面温度梯度,为带墙板的钢柱抗火设计提供依据。     

负载下外包钢筋混凝土加固轴压钢柱承载力计算方法

目的研究负载下外包钢筋混凝土加固轴心受压钢柱的承载力计算方法.方法通过叠加法和极限平衡法,研究负载下外包钢筋混凝土加固轴心受压钢柱的承载力计算方法,并与试验结果进行对比分析.结果提出了综合考虑初始轴压比、外包混凝土强度等级以及箍筋约束作用的负载下外包钢筋混凝土加固轴心受压钢柱的承载力计算公式,通过将公式所得的计算结果与试验结果进行对比分析,发现运用此计算公式计算得到的极限承载力与试验结果比的平均值为0.941 5,平均误差为5.86%.结论根据试验结果与笔者所给公式的计算结果吻合良好,证明了该公式的正确性,并且此公式具有较好的安全储备,可用于指导实际工程.     

高强度Q460钢焊接截面高温作用后残余应力

为了得到高温作用对高强度Q460钢焊接截面残余应力的影响,采用电炉对高强度Q460钢焊接H形和箱形截面构件进行升温后自然降温.采用切条法测试构件降温后残余应力的分布作为对比,测试了未升温试件的残余应力.试验得到了高温后焊接H形和箱形截面残余应力数值和不同温度后残余应力降低系数.采用有限元软件ANSYS分析了残余应力的降低对高温下Q460钢柱承载力的影响.研究表明:高温作用对焊接残余应力影响较大,升温温度越高,残余应力降低越大.残余应力的降低对高温下Q460钢柱的承载力产生明显影响,与不考虑残余应力变化相比,钢柱的承载力设计值可提高10%左右.     

薄柔高频焊接H钢柱的实验和抗震承载力评价

针对大宽厚比的高频焊接H钢柱塑性耗能能力较低的特点，进行了10个试件的单调和反复加载试验研究．试验揭示，在一般低多层框架结构的长细比范围内，翼缘和腹板板件宽厚比的组合和轴压比是决定薄柔H钢柱静力和滞回性能的关键因素．综合实验结果和系统的数值分析，提出了经受罕遇地震往复作用时，将钢柱承载力下降限制在某一范围内的设计原则．按此原则，可以确定容许的板件宽厚比组合限值．这一设计方案为在抗震设防区使用薄柔构件轻型钢框架提供了可能．     

冷弯加劲高强方钢管柱受力性能及经济性分析

工程中常采用在截面上布置加劲肋的方法来增强构件的稳定性能。为研究冷弯加劲对高强钢管柱受力性能的影响，评估加劲高强钢管柱的经济性。采用有限元ABAQUS软件，建立了冷弯加劲钢管柱轴心受压分析模型。通过考察加劲形状、加劲个数、加劲间距及加劲大小对Q355钢管柱受力性能的影响，确定最优截面形式，进而分析在极限承载力相当时，高强Q690冷弯加劲钢管柱比普通Q355钢管柱用钢量的节约程度。结果表明，设置冷弯加劲可以明显地提升钢管柱轴心受压承载力，冷弯加劲对钢管柱承载力的提高作用随着加劲个数的增加基本保持不变。采用单个半圆弧加劲时，对构件承载力的增强作用便可达到良好的效果。冷弯加劲之间的距离对构件的稳定承载能力基本没有影响。加劲圆弧半径建议取板件厚度的2倍。承载力相当时，冷弯加劲Q690钢管柱的用钢量比Q355钢管柱节省35%左右。     

偏压作用下碳纤维布加固H型钢柱承载力分析

随着时代的飞速发展,世界上采用钢结构体系的建筑数量急剧增加。考虑到许多采用H型钢柱的钢结构的建筑其柱构件可能会发生老化或者建筑本身改变使用功能后钢柱承载力可能不足,故本文对碳纤维布（carbon fiber reinforced plastic)加固偏压H型钢柱进行了理论推导和试验研究工作,通过参考已有规范和采用等代的思想将碳纤维增强复合材料面积转化为相应的钢材面积,得出偏压H型钢柱经碳纤维增强复合材料加固后极限承载力计算公式,并将理论推导的计算结果和实际试验的观测结果进行对比,计算值和试验值的误差稳定在一定范围内,证明了公式计算的准确度。本文讨论了不同碳纤维增强复合材料加固层数和不同偏心距对H型钢柱加固后极限承载力的影响,研究表明碳纤维增强复合材料加固偏压H型钢柱会提高钢柱的承载能力,但随碳纤维增强复合材料层数的增加,承载能力提升的幅度会逐渐变小;碳纤维增强复合材料对偏心距较大试件的加固效果明显强于偏心距较小试件的加固效果。通过理论推导与试验表明碳纤维布加固法是在几乎不影响原钢构件受力性能情况下加固钢构件的较好方法之一。     

嵌入空心不锈钢球的钢管混凝土中长柱轴压性能

以长细比和空心率为参数,设计制作12根嵌入空心不锈钢球的钢管混凝土中长柱,以及用于对比的同参数钢管混凝土柱。通过轴压试验,获得了两种类型钢管混凝土柱的破坏形态和荷载-位移曲线,分析了长细比和空心率对试件轴压破坏形态的影响。试验结果表明:在试验的参数范围内,试件极限承载力随着空心率增大而降低,随着长细比的增加而降低,空心率对钢管混凝土构件的抗压能力影响较大,相较于实心构件,空心构件承载力降低程度最小为15%,最大可达34%。根据试验结果,提出嵌入空心不锈钢球的钢管混凝土中长柱极限承载力的计算方法,为工程应用提供了参考。     

长期荷载作用对内配工字型钢方钢管混凝土轴压短柱力学性能影响

利用ABAQUS建立考虑长期荷载作用的内配工字型钢方钢管混凝土轴压短柱数值分析模型.通过与已有试验数据对比,验证建模方法的可行性.在此基础上对该类新型组合柱进行力学性能分析,同时与不考虑长期荷载作用的结果进行对比.最后,分析长期荷载比、混凝土强度、钢管含钢率、型钢含钢率等对长期荷载作用下构件变形和承载力的影响规律.结果表明:长期荷载使组合柱中钢管和型钢提前进入塑性屈服,增大组合柱达到极限承载力时二者与混凝土的接触应力,改善其对混凝土的约束作用,使组合柱极限承载力提高,对应应变增大.参数分析表明:混凝土强度提高增大了长期荷载对组合柱的影响,钢管含钢率和型钢含钢率的增加使长期荷载影响减弱.     

预制钢管超高强石渣混凝土叠合柱的轴压特性研究

分析了预制钢管超高强石渣混凝土叠合柱与钢筋混凝土构件、钢管混凝土构件及非预制钢管混凝土叠合柱相比较的优点.基于实验现象观察的基础上提出计算假设,并以预制钢管超高强石渣混凝土叠合短柱的极限承载力的研究成果为基础,给出了预制钢管超高强石渣混凝土叠合中长柱的承载力计算公式,弥补了《钢管混凝土叠合柱结构技术规程》(CECS188:2005)中未考虑长细比对核心钢管混凝土承载力影响的不足.     

L形和T形型钢异形截面柱轴心受压承载力的试验研究

通过对6根型钢异形截面柱和两根普通钢筋混凝土异形截面柱的轴心承载力的试验研究，对型钢异形截面柱的受压性能进行分析，提出了型钢异形截面柱轴心受压承载力的计算公式，计算值与试验结果吻合较好。试验结果表明，型钢异形截面柱的塑性要优于普通型钢异形截面柱的塑性。     

圆端形钢管混凝土柱偏压力学性能研究

采用ABAQUS有限元软件对圆端形钢管混凝土压弯构件进行工作机理及参数分析,研究结果表明:在偏压状态下,圆端形钢管混凝土具有较高的承载力和较好的延性;钢管能对核心混凝土提供有效的约束,约束效果主要集中在圆弧段;圆端形钢管混凝土偏压承载力随着钢管强度、含钢率的提高而提高;随着核心混凝土强度提高,构件承载力增大,延性降低;随着长细比增大,构件承载力降低;截面高宽比对构件偏压承载力影响较小,随着截面高宽比增大,构件延性有降低的趋势.     

锈蚀钢筋混凝土大偏心压弯构件承载力模型

基于锈蚀钢筋混凝土大偏心压弯构件承载能力退化的性能,考虑锈胀力引起的钢筋周围双向应力状态,建立了锈蚀开裂前钢筋混凝土大偏心压弯构件承载力计算模型;考虑截面锈胀后几何尺寸损失,又建立了锈蚀开裂后钢筋混凝土大偏心压弯构件承载力计算模型.试验结果显示:试验值与计算值符合较好,模型可用于锈蚀钢筋混凝土大偏心压弯构件承载力计算分析.     

带槽口缺陷的圆钢管短柱轴压性能试验

本文对带有在圆钢管切割工艺中所产生的槽口缺陷的圆钢管短柱进行了系列力学性能试验研究。通过对144根圆钢管短柱进行筛选,挑选出合计51根带槽口缺陷的圆钢管短柱,并对该51根带槽口缺陷的圆钢管短柱试件进行轴压性能试验研究。分析了槽口缺陷类型、槽口缺陷高度以及钢管壁厚对试件破坏模式、初始刚度、延性和轴压承载力的影响,得到了荷载-位移曲线、初始刚度-槽口缺陷高度曲线、延性系数-槽口缺陷高度曲线、荷载-应变强度曲线以及极限承载力-槽口高度曲线。研究结果表明：对于带槽口缺陷的圆钢管短柱,管壁较厚的圆钢管短柱在槽口缺陷处只会产生凸起屈曲,而管壁较薄的圆钢管短柱在槽口缺陷处会有凸起屈曲和凹陷屈曲两种破坏模式。槽口缺陷会小概率使得圆钢管短柱有更明显的屈服平台,形成双峰曲线;槽口缺陷的存在会普遍减小圆钢管短柱的初始刚度和延性系数;槽口缺陷高度在0.5倍的壁厚范围内对初始刚度、延性系数和极限承载力的影响微乎其微;钢管管壁越薄,缺陷对极限承载力的影响愈加显著,其极限承载力下降幅值更大。最后,本文提出槽口缺陷影响系数并给出了考虑槽口缺陷的圆钢管短柱极限承载力计算公式。