基于桁架-拱模型的T形截面宽肢异形柱受剪承载力试验研究

将桁架-拱模型理论应用于钢筋混凝土异形柱斜截面受剪承载力分析研究,以T形截面混凝土宽肢异形柱为例,提出了T形截面宽肢异形柱的斜截面受剪承载力计算公式。并与试验结果进行对比,研究表明通过桁架-拱模型理论建立混凝土异形柱斜截面受剪承载力计算公式是可行的,文中还与异形柱现行规程提出的受剪承载力计算公式进行了对比研究。该方法可为混凝土宽肢异形柱受剪承载力分析和计算提供参考。     

型钢混凝土异形柱恢复力特性的试验研究

为了研究型钢混凝土异形柱的抗震性能,进行了17根型钢混凝土异形柱模型的拟静力试验,得到了型钢混凝土异形柱模型在低周反复荷载作用下的滞回曲线和P-△骨架曲线。通过试验结果的分析,给出了各关键点的试验数据及刚度退化规律,建议型钢混凝土异形柱恢复力模型采用双线型模型和退化三线型模型,并给出了恢复力模型各阶段刚度参数的计算公式,为型钢混凝土异形柱的非线性地震反应分析提供了理论参考。     

基于纤维模型的受火后混凝土框架的有限元分析

为了分析受火后混凝土框架结构的残余力学性能,基于纤维模型的思路,将梁、柱构件截面划分成多个纤维,可以考虑构件截面的不均匀温度场分布以及受火损伤后材料力学性能的变化。以ABAQUS通用有限元软件为开发平台,利用Python编程语言对其进行二次开发,将SAP2000建立的模型文件导入到ABAQUS中,对基于纤维模型的混凝土框架进行受火后的温度场分析和非线性力学分析。通过一个多层多跨三维混凝土框架火灾反应的实例,对该框架在受火后的力学反应进行了分析,可为评估混凝土框架结构受火后的残余力学性能提供参考。     

钢骨及纤维增强混凝土异形柱中节点滞回性能

通过进行往复荷载作用下的T形钢骨、槽型钢骨、聚丙烯纤维、钢纤维增强的混凝土异形柱中节点试验研究,分析不同改善措施对混凝土异形柱中节点滞回性能影响。研究结果表明:在混凝土异形柱中节点核心区加入T形钢骨、槽型钢骨或掺入聚丙烯纤维、钢纤维均能使混凝土异形柱中节点的承载能力得到提高,使中节点的滞回特性得到改善。四种改善措施均能提高混凝土异形柱中节点受剪承载力,其中加入钢骨对提高混凝土异形柱节点的受剪承载力效果优于加入纤维的。     

混凝土轴压方柱满足目标抗火可靠指标的建议截面

对混凝土轴压柱抗火计算所用荷载比与其常温设计荷载比的换算关系进行了推导和分析,分别针对耐火等级一级和二级情况下的柱耐火极限要求,给出了四面受火轴压方柱满足目标抗火可靠指标的最小截面取值。研究表明:①常温设计荷载比大致为抗火计算所用荷载比的2～5倍,一般混凝土柱可近似取2.5倍;②荷载比小于0.2时,现行规范给出的300mm×300mm截面柱,在抗火可靠指标不小于目标抗火可靠指标的情况下可以满足二级耐火要求;③荷载比和耐火等级是影响轴压柱最小截面取值的主要因素。     

钢骨及X形配筋增强的混凝土异形柱框架中节点受力性能

在混凝土异形柱框架中节点核心区分别加入T形钢骨、槽型钢骨或X形配筋,研究了不同增强措施下混凝土异形柱框架节点的受力性能,分析了混凝土异形柱框架中节点的破坏特征,对比混凝土异形柱框架中节点核心区混凝土应变的变化规律,同时也进行了箍筋应变的分析,以研究T形钢骨、槽型钢骨、X形配筋对混凝土异形柱框架中节点受力性能的增强作用。结果表明:在异形柱中节点核心区加入T形钢骨、槽型钢骨或X形配筋均能够改善混凝土异形柱框架中节点的受力性能,与剪力方向平行的混凝土异形柱框架中节点核心区腹板的箍筋应变比混凝土异形柱框架中节点核心区翼缘处的箍筋应变大,T形钢骨、槽型钢骨或X形配筋对提高混凝土异形柱框架中节点核心区混凝土主拉应变作用显著。     

方钢管混凝土柱-钢梁平面框架耐火性能研究

建立了局部火灾下多层多跨矩形钢管混凝土柱-钢梁平面框架温度场和力学性能分析的有限元模型。在考虑楼板影响的基础上,研究了保护层厚度不同时钢管混凝土框架结构的温度场分布规律。研究了不同受火工况条件下钢管混凝土框架结构的变形和破坏规律、耐火极限状态、受火梁的内力状态以及结构耐火极限的规律。分析表明,梁保护层厚度影响钢梁温度分布形式;火灾下,框架结构发生了受火梁的整体屈曲破坏。     

反复荷载下型钢混凝土柱受扭损伤试验研究

为研究型钢混凝土柱在反复荷载下的受扭损伤,完成了11根型钢混凝土柱和1根钢筋混凝土柱复合受扭试验。通过试验观察了构件的受力过程和破坏特征,研究两种不同型钢混凝土柱的裂缝开展与分布规律。基于能量守恒定律,考察了柱截面配钢形式、扭弯比、轴压比、混凝土强度等级、配箍率以及配钢率对累积损伤的影响。研究结果表明:型钢混凝土柱的损伤演变分为3个阶段:弹性阶段、弹塑性阶段和破坏阶段;配钢形式、扭弯比和配箍率是影响型钢混凝土柱损伤程度的重要因素;配型钢,降低扭弯比和提高配箍率对于损伤指标分别最大降低了22.1%、14.3%和14.0%;损伤指标受轴压比、配钢率和混凝土强度等级影响程度较小。     

型钢混凝土异形柱的轴压比限值研究

利用有限元数值积分法编写了型钢混凝土(SSC)异形柱轴压比限值的计算机程序,利用该程序可以计算任意荷载角、任意配钢形式的SSC异形柱的轴压比限值.对不同配钢形式、不同配钢率、不同截面尺寸、不同混凝土强度等级、不同荷载角作用下的SSC异形柱的轴压比限值进行深入分析.得出了以下主要结论:荷载角、配钢形式、截面尺寸对轴压比限值有明显影响;合理配钢的SSC异形柱的轴压比限值比钢筋混凝土(RC)异形柱有所提高;箍筋约束混凝土作用对轴压比限值有明显提高.     

考虑火灾全过程的钢管混凝土组合框架力学性能初步研究

为进一步研究真实火灾工况下钢管混凝土组合框架的抗火性能,基于有限元软件ABAQUS建立了单层单跨圆形钢管混凝土柱-组合梁平面框架经历火灾全过程的数值分析模型。通过合理选取热工参数,进行了组合框架在ISO-834标准升降温曲线下的热传分析,研究了组合框架钢管混凝土柱与组合梁截面温度场的变化规律;在热传模型的基础上,通过合理选取材料本构模型、单元类型、边界条件以及网格划分等,对经历常温加载、升温、降温以及火灾后的钢管混凝土柱-组合梁平面框架的力学性能进行初步探讨。结果表明,由于钢筋混凝土楼板在受火过程中的吸热与约束作用使组合框架在受火后仍具有较高承栽力。该方法可进一步完善钢管混凝土结构抗火分析理论,也可供实际工程应用参考。     

火灾后混凝土结构损伤检测方法研究与探讨

研究了火场最高温度、持续时间对混凝土材性的影响,采用逐层深入-劈拉法研究了沿深度方向的不同损伤情况。研究表明,混凝土力学性能,包括抗压强度、抗拉强度、弹性模量等,随温度升高而显著降低;抗压强度、抗拉强度均随持续时间的增长而下降。逐层深入-劈拉法试验表明,在最高受火温度基本相同的情况下,残余强度随受火时间不同而有较大的差别;受火时间短的试件强度曲线呈明显的非线性,而受火时间长的试件强度曲线则趋于线性。对于火灾后混凝土构件的检测,在钻芯法的基础上提出了多次横向劈拉法;基于混凝土受损趋势为双曲线模型的假定,提出了首波传播路径为抛物线的改进超声波检测法。     

受火钢筋混凝土柱三维温度场的数值模拟

受火构件内部温度场随时间和空间的变化规律对结构和构件的高温响应和抗火性能是至关重要的。应用通用有限元分析程序ABAQUS,对火灾下钢筋混凝土柱的二维温度场和三维温度场进行了有限元分析计算。所得计算结果与相关试验数据吻合,证明了通过通用有限元软件对钢筋混凝土结构进行三维温度场分析的可行性,也为混凝土结构在高温下以及高温后的三维响应分析提供了理论依据。     

火灾下配有钢管的钢骨混凝土柱温度场有限元分析

利用ABAQUS有限元分析软件建立了配有钢管的SRC柱温度场的有限元分析模型,模拟火灾作用下各个时刻构件的三维温度场分布,并利用试验结果对模型进行了验证,计算结果与实验结果吻合良好。在此基础上,分析了截面周长、型钢含钢率和截面核心面积比对构件温度场的影响规律。研究成果为进一步深入研究配有钢管的SRC柱高温下的力学性能创造了条件。     

温度对CFRP-混凝土界面粘结滑移行为的影响

将粘贴碳纤维(CFRP)粘贴于混凝土表面来加固钢筋混凝土结构的方法,由于施工便捷而被广泛应用。但是粘贴CFRP所用的环氧类胶黏剂对温度过于敏感,明显影响加固效果。尤其是用CFRP加固的混凝土结构的耐火性能很差,限制了这一加固技术的推广。本文在先后2次对不同温度下CFRP-混凝土界面粘结滑移行为试验研究的基础上,结合目前已有的研究成果,对CFRP-混凝土界面粘结滑移行为受温度影响的特性进行评述,并从材性方面对温度对界面的粘结滑移行为的影响进行了机理分析,为分析常温下CFRP加固混凝土结构受力性能和高温(火灾)下防火保护的CFRP加固混凝土结构抗火性能提供了依据。     

火灾下空心混凝土楼板内温度场分析模型及算法

计算火灾下空心混凝土楼板内温度场的关键是计算空腔内的热量传递。假设火灾过程中空腔内气体压力为常数,空气流动引起的热量损失忽略不计,空腔内的热量传递通过壁面辐射和空气传导实现。基于奥本海姆网络法,本文提出了计算空心混凝土楼板空腔内辐射热流的算法,推导了矩阵形式的空腔内有效辐射方程,考虑到系数矩阵的对称性,采用LDLT分解法求解有效辐射方程。利用空腔边界上的有效辐射热流,计算空腔边界上单元的温度节点荷载。这种方法已经嵌入作者开发的温度场分析软件TFIELD之中,用TFIELD对底面按ISO834曲线进行加热的空心混凝土楼板进行计算,结果表明,本文算法十分有效,对研究空心混凝土楼板的抗火性能具有积极意义。     

两种不同的恒载升温方式下的钢材破坏机理分析

通过对我国建筑结构用钢在拉伸和压缩两种方式下的恒载升温试验,进行了5次受拉试件和2次受压试件的对比研究,根据试验中材料的各自变形规律,对其破坏机理进行了理论分析;从材料屈服的定义出发,给出了恒载升温拉伸试验中的参数(对应温度下的临界荷载水平),并与恒载升温压缩试验中的参数项进行了对比,指出受压构件和受拉构件的高温屈服强度是不同的,因此在钢结构建筑的耐火设计中应分别取不同的安全系数。     

隧道结构抗火研究进展及趋势

火灾引起的高温对隧道结构有着显著的影响,会导致其不同程度的破坏甚至坍塌。在大量阅读相关中外文献的基础上,通过实例分析了隧道结构在火灾高温中受到的影响,介绍了隧道结构火灾的国内外研究现状,指出了其中存在的一些问题,并对隧道结构抗火研究进行了总结和展望。     

预制空心板受火后力学性能的试验研究

为比较不同受火时间后预制空心板剩余承载力、跨中挠度和破坏形态的异同,进行了6块预制空心板受火后力学性能的对比试验研究,其中3块为未受火的对比试件,另3块为板底分别受火23、38、53min的试件。受火试验结果表明,各试件在升温过程中的跨中挠度随受火时间增加而显著增加,熄火自然冷却后,跨中挠度大部分可恢复。加载试验结果表明,对比试件和受火试件的最终破坏模式均为弯曲破坏;随着受火时间延长,试件开裂荷载和破坏荷载均有所降低,且破坏荷载与受火时间大致呈线性关系;受火试件初始弯曲刚度较对比试件明显降低,相同荷载作用下,受火试件受拉边缘拉应变和受压边缘压应变,均明显大于对比试件。