型钢再生混凝土组合柱滞回性能有限元分析

基于型钢再生混凝土组合柱低周反复荷载的试验结果,通过Open Sees软件对组合柱进行了有限元分析,获取了组合柱的滞回曲线、骨架曲线以及水平承载力,并与试验结果进行了对比。结果表明:弯曲破坏的组合柱模拟曲线与试验曲线吻合较好,而剪切斜压破坏的组合柱模拟曲线形状与试验曲线存在一定的差异,但其最大水平承载力与实测值较为接近,表明Open Sees可应用于模拟型钢再生混凝土组合柱的滞回性能。在此基础上,本文利用该软件对型钢再生混凝土长柱的滞回性能进行了参数影响分析,参数包括再生混凝土强度、箍筋强度、型钢强度及型钢配钢率。分析结果表明,构件承载力随着再生混凝土强度的提高而略有增加,但延性及耗能降低;随着型钢强度、箍筋强度的提高及型钢配钢率的增大,构件抗震承载力都得到了一定的提高,且延性及耗能能力增强,对组合柱的抗震性能是有利的。研究结果对型钢再生混凝土组合柱的推广应用具有积极意义。     

型钢混凝土十字形柱抗震性能试验及有限元分析

为研究型钢混凝土十字形柱的抗震性能,对6个不同轴压比、配钢形式的试件进行低周往复荷载试验,分析滞回曲线、延性、耗能能力、残余变形和累积损伤等抗震性能指标,研究结果表明型钢混凝土十字形柱的滞回曲线饱满对称、变形能力和耗能能力良好,配钢形式为T形钢加方钢管的试件的抗震性能较好。运用ABAQUS对试件进行有限元分析,得到试件的滞回曲线、骨架曲线及刚度退化曲线与试验结果吻合较好。对骨架曲线的影响因素进一步分析,结果表明:轴压比增大,试件的极限承载力增大,但刚度退化加速;型钢屈服强度、配箍率的增大,试件的峰值荷载增大,变形能力增强;配钢率和纵筋强度增大,试件的极限承载力和初始刚度值明显提高。     

高强混凝土预应力框架梁抗震性能试验研究

通过5根高强钢筋(500 MPa)高强混凝土(C60)预应力框架梁与1根非预应力框架梁的低周反复加载试验,研究了换算配筋率、预应力强度比、箍筋强度等参数对预应力框架梁抗震性能的影响。试验结果表明:随着换算配筋率的增加,预应力框架梁滞回曲线逐渐捏拢,承载力下降段变陡,延性性能和耗能能力降低;当换算配筋率为2.6%~3.1%时,位移延性系数均大于3.0;当换算配筋率为3.6%时,位移延性系数为2.82,延性稍差。但若采用高强箍筋替代普通箍筋,将改善预应力框架梁的延性性能和耗能能力,此时位移延性系数为3.36;在换算配筋率等其他因素相同的情况下,预应力强度比的提高并没有明显改变梁的抗震性能;非预应力梁的延性性能及耗能能力等抗震性能均要优于预应力梁。     

钢管混凝土叠合转换柱抗震性能有限元分析

利用有限元软件ABAQUS,对不同参数的108根钢管混凝土叠合转换柱(STRC-RC)试件进行了低周反复加载模拟分析。结果表明,钢管延伸高度对转换柱承载力影响不大,但对转换柱延性影响较大;随着轴压比的增大,转换柱承载力先增大后减小,同时,较大的轴压比限制了弯曲变形的发展,导致试件延性和变形能力更差;随着含钢率的增大,转换柱承载力不断增大,位移延性系数则先增大后减少,因此需要保证转换柱合理的含钢率;增大配筋率可以显著提高STRC-RC转换柱的承载力,但对STRC-RC转换柱的延性影响较小;改变配箍方式对转换柱承载力和位移延性系数影响都较小。转换柱破坏形态主要有剪切破坏和弯曲破坏两种。钢管延伸高度越小、轴压比越大、含钢率越大的转换柱越容易发生剪切破坏;钢管截断位置箍筋加密能有效控制剪切裂缝的发展。     

锈蚀箍筋约束混凝土加固柱抗震性能分析

为研究加固后锈蚀箍筋约束混凝土柱的抗震性能,设计16个钢筋混凝土矩形柱,对加速锈蚀后的试件采用外包钢及CFRP、GFRP材料进行加固处理,随后开展低周往复荷载试验,以研究不同加固材料、不同加固包裹方式、不同黏结材料等因素对锈蚀箍筋约束混凝土柱滞回曲线、骨架曲线、刚度衰减、延性性能及耗能能力等抗震性能指标的影响。研究结果表明:(1)与未锈蚀柱相比,加固后的箍筋锈蚀柱以弯剪破坏为主,CFRP加固试件较GFRP加固试件具有更高的承载力,但破坏时延性不如GFRP加固试件;(2)外包钢加固试件、CFRP加固试件、GFRP加固试件的耗能能力较未锈蚀试件分别增大222.3%、123.9%、98.5%,延性系数也相应增大45.3%、22.3%、25.6%。总之,外包钢加固对箍筋锈蚀柱抗震性能的提升最大,CFRP加固次之,但优于GFRP加固;整包加固优于环包加固;环氧树脂胶黏结略优于水泥基灌浆料黏结。     

水平嵌筋加固砖砌体墙抗震性能试验研究

以嵌缝胶泥作为嵌缝材料,针对不同高宽比和不同配筋率的6片墙体进行了拟静力试验,探讨了嵌筋加固砖砌体墙的破坏特征、变形能力、承载能力、耗能能力、滞回特征及刚度退化等抗震性能,建立了以试验为基础的嵌筋加固砖砌体墙的抗剪承载力计算公式。研究结果表明:高宽比为1.8的试件,嵌筋墙体较无筋墙体水平抗剪极限承载力提高了17%~31%,延性提高了54%~83%;高宽比为0.5的试件,嵌筋墙体较无筋墙体水平抗剪极限承载力提高了13%~17%,延性提高了17%~20%,嵌筋加固墙体滞回环饱满,耗能能力有较大幅度提高,破坏形式由脆性破坏转变为延性破坏,嵌筋对墙体初始刚度的影响较小,给出的抗剪承载力公式计算值与试验值接近,为工程应用奠定了基础。     

预制空心保温剪力墙试验研究及延性分析

为解决传统的预制实心剪力墙结构自重大以及运输不便等不足,并避免预制夹心剪力墙内外页墙板的连接问题,提出一种预制空心保温剪力墙（PHISW）结构。为研究PHISW的抗震性能,对2个剪力墙试件进行低周反复荷载试验。试验结果表明:PHISW破坏模式以弯曲破坏为主,承载力与现浇实心剪力墙相近,但延性系数略低。基于此采用ABAQUS建立数值分析模型,并分析了轴压比、暗柱箍筋直径和间距、暗柱纵筋配筋率以及空心率这四个参数对PHISW延性的影响。数值模拟结果表明:模拟分析的滞回曲线与试验结果吻合较好,轴压比、暗柱纵筋配筋率以及空心率对PHISW延性影响显著,暗柱配箍对PHISW延性的影响较小。建议轴压比设计值不大于0.4,暗柱箍筋直径不宜小于8 mm,箍筋间距不宜大于150 mm。暗柱纵筋配筋率建议取值为1.49%～3%,墙体空心率不宜大于25%。     

碳纤维布加固钢筋混凝土柱的剪力-位移关系及其破坏位移增大系数分析

编制了碳纤维布加固钢筋混凝土柱的剪力-位移关系全过程分析程序,通过对多种工况下碳纤维布加固钢筋混凝土柱的剪力-位移关系进行大量计算分析,较全面地探讨了碳纤维布配箍特征值、轴压比、剪跨比、箍筋配箍特征值、纵筋配筋率、混凝土强度等参数对碳纤维布加固钢筋混凝土柱的剪力-位移关系及其破坏位移增大系数的影响。在此基础上,给出了碳纤维布加固钢筋混凝土柱破坏位移增大系数的回归计算公式,统计建立了碳纤维布加固钢筋混凝土柱的剪力-位移关系三折线模型中各无量纲特征参数的确定方法。     

混凝土柱-钢梁边节点的拟静力试验研究

通过拟静力试验,分别对节点核心区无箍筋、柱内核心区有钢筋网片和柱内有小型钢柱三种不同构造的混凝土柱-钢梁边节点的破坏特征、破坏机理以及抗震性能等进行了研究。研究结果表明:设置小型钢柱并在节点核心区内配置箍筋的节点具有较高的承载力和良好的耗能性能;节点配箍率对其极限荷载影响不大,但能影响试件在达到极限荷载后的延性。     

箍筋约束T形截面短柱轴压承载力试验研究

通过13根箍筋约束混凝土T形截面短柱的轴心受压试验,研究箍筋约束混凝土T形截面短柱的轴心受压承载力。分析了轴心受压下T形截面柱箍筋约束混凝土的强度随配箍特征值、箍筋有效约束系数的变化规律,结果表明T形截面柱箍筋约束混凝土的抗压强度随配箍特征值、箍筋有效约束系数呈非线性关系。根据分析结果建立了箍筋约束混凝土T形截面短柱轴心受压承载力计算公式,与试验结果比较,计算公式偏于安全,可用于箍筋约束混凝土T形截面短柱轴心受压承载力的分析。     

T形配钢钢骨混凝土柱抗震性能数值分析

为研究非对称配钢钢骨混凝土柱的抗震性能,基于12根T形配钢钢骨混凝土柱的拟静力试验研究进行非线性数值模拟,了解其破坏机制、承载力、延性及耗能能力,探讨轴压比、配钢率、剪跨比对抗震性能的影响。结果表明,低周反复荷载作用下T形配钢钢骨混凝土柱滞回曲线饱满,具有良好的延性和耗能能力。在峰值荷载前,数值模拟结果与试验结果吻合较好。轴压力在一定范围内提高了试件承载力,但降低了延性;增大配钢率能提高试件的承载力、刚度和延性,使得峰值荷载后试件的性能退化趋于平缓;剪跨比对试件破坏形态有显著影响,随剪跨比的增大试件延性性能提高。     

CRB600H级箍筋混凝土短柱抗震性能研究

为研究高强箍筋混凝土柱抗震性能,通过对CRB600H级高强箍筋混凝土短柱低周往复加载试验展开数值模拟研究。利用OpenSEES中的Nonlinear Beam Column单元、零长度截面转动弹簧单元和零长度剪切弹簧单元,建立了考虑弯-剪耦合效应的抗震数值分析模型。分析轴压比、剪跨比对CRB600H级箍筋柱的滞回性能、刚度退化、延性及耗能性能的影响,并以HRB400级箍筋柱进行对比分析,结果表明：轴压比越大的构件水平抗剪承载力,延性和耗能能力越差;剪跨比越大构件的水平抗剪承载力越低,延性和耗能能力越好;CRB600H级和HRB400级箍筋柱,两者承载力接近,CRB600H级箍筋柱延性和抗震性能更好。     

钢桁架(ST)约束混凝土组合柱抗震性能研究

目前,组合柱在建筑结构中进行了广泛应用和研究,研究表明:截面形式对组合柱的抗震性能有很大影响。首先,对钢桁架(ST)约束混凝土组合柱进行了试验研究。并在此基础上,利用有限元软件ABAQUS建立了数值分析模型;其次,基于数值分析模型,分析了组合柱中各部件的应力应变状态,分别考察了轴压比、缀板排列方式、体积配箍率、角钢肢宽与肢厚等因素对柱抗震性能的影响;最后,给出了组合柱在不同抗震等级下轴压比限值的建议值,可为后续组合柱的研究提供参考。研究表明:随着轴压比的增大,组合柱的延性变差,承载力先增大后减小;合理的缀板排列方式可有效抑制角钢的局部屈曲;随着体积配箍率的增大,组合柱的承载力有一定提升,延性提高较为显著;随着角钢肢宽和肢厚的增加,组合柱的承载力和延性均有显著提升。     

地震作用下高强混凝土柱延性计算方法研究

阐述了延性的定义及其对于结构和构件的重要性与作用,并指出了当前延性计算方法存在的缺陷。收集了国内63个高强混凝土柱的试验数据,逐次分析了轴压比、配箍特征值、纵筋配筋率、保护层厚度、剪跨比与延性指标的关系。研究表明,配箍特征值与延性的关系呈现出线性相关性,并建立了它们之间的关系式。通过10个高强混凝土柱试验数据证明,该表达式计算方便且计算结果比较准确,相对误差在15%之内。     

震后混凝土缺陷加固修复构件性能实验分析

为避免震后建筑工程加固不合理导致再次受损,并为加固修复工程提供合理化建议,促进震后救灾工作顺利开展,提出震后建筑工程混凝土缺陷加固修复方法的研究。首先,对混凝土梁试件和混凝土柱试件进行设置,研究基于碳纤维布或外包钢套加固方法对混凝土梁和混凝土柱试件展开循环荷载试验;其次,通过混凝土梁试件滞回曲线、骨架曲线、延性及耗能情况,分析不同加固修复方法的混凝土梁试件抗震性能;最后,通过混凝土柱试件延性及耗能、刚度退化和承载力退化情况,分析采用不同加固方法修复的混凝土柱试件抗震性能。试验结果显示：高配筋率可提升混凝土梁试件滞回特性,外包钢套加固混凝土梁试件滞回饱满程度较高、耗能较少,碳纤维布加固梁试件可将加载位移由10 mm延缓至30 mm,提升延性;碳纤维布加固可提升混凝土柱延性,外包钢套加固重度缺陷混凝土柱可以良好抑制其刚度和承载力退化。试验结果验证了碳纤维加固可提升震后建筑工程混凝土结构延性,外包钢套加固可抑制混凝土结构刚度、承载力退化。     

钢管混凝土叠合柱受力性能研究

为研究钢管混凝土叠合柱受力性能,本文首先根据叠合柱截面上的应变发展对其管内外混凝土轴力重分布机理及截面塑性变形能力进行了分析,然后采用条带法编制MATLAB计算程序得到了钢管混凝土叠合柱弯矩-曲率及荷载-位移关系曲线。将理论计算值与试验结果进行对比,验证了条带法分析模型的有效性。在此基础上,分析了名义轴压比n、叠合比m、管外混凝土纵筋配筋率ρ、套箍系数θ、管外混凝土配箍特征值λ各主要参数对钢管混凝土叠合柱管内外混凝土部分轴力重分配关系及构件延性的影响,同时讨论了叠合比、配箍特征值等参数对轴力-水平荷载(n-p)曲线的影响。最后根据参数分析的结果,建议了在满足叠合柱延性需求(u△≥3)的基础上,叠合柱名义轴压比限值及相应的最小配箍特征值,为叠合柱的工程设计提供参考。     

传统风格钢筋混凝土梁-柱节点抗震性能试验研究

传统风格现代建筑结构是继承和创新地域建筑文化的良好载体,但由于构造方法不同,使其与常规现代结构有较大的区别。通过4个模型比例为1∶1.5的传统风格钢筋混凝土梁-柱中节点的低周反复荷载试验,研究了该类节点的破坏机理、承载能力、滞回特性和耗能能力等抗震性能,分析了体积配箍率、上下梁净间距对该类节点抗震性能的影响。结果表明:传统风格钢筋混凝土梁-柱节点在加载过程中形成了上、中、下3个小核心区,最初裂缝出现在下核心区,随后为上核心区和中核心区,最终破坏时3个小核心区均出现了"X"形剪切裂缝,其中下核心区破坏最为严重;随着体积配箍率的增大,节点极限承载力提高,滞回曲线更为饱满;随着上、下梁间距的增大,节点极限承载力基本不变,滞回曲线饱满度明显下降。与常规钢筋混凝土梁-柱节点相比,传统风格钢筋混凝土梁-柱节点的位移延性系数和极限阶段的耗能系数较小,延性和耗能性能相对较差。     

高强轻骨料混凝土柱抗震性能研究进展

高强轻骨料混凝土具有诸多优势,是一种具有良好应用前景的绿色建筑材料,但因弹性模量低,延性问题突出。强震作用下,结构的延性是确保结构及构件不发生脆性剪切破坏的关键,其中柱延性和承载力是保证结构避免倒塌的前提。由于高强轻骨料混凝土脆性明显,吸收和耗能能力差于普通混凝土,故延性破坏机制的实现更为重要。对Serena进行的6根不同配箍率和骨料种类的高强轻骨料混凝土柱及2根普通混凝土柱的承载能力和延性进行了分析。分析表明:采用约束配箍的高强轻骨料混凝土柱的承载能力与普通混凝土柱的相当,且延性较普通配箍有明显改善,与普通混凝土的延性较为接近,故建议提高横向配箍以增加构件延性。     

周期反复荷载作用下高轴压比框架柱抗震性能的试验研究

本文是关于框架柱在低周反复荷载作用下抗震性能的试验研究。根据16个“上”形试件在固定轴向荷载和水平周期反复荷载作用下的试验结果,首先讨论了影响框架柱开裂荷载的因素,接着深入分析了混凝土强度等级、轴压比、长细比、纵筋配筋率、箍筋形式及配箍特征值等因素对框架柱的延性和位移转角的影响。最后,根据本次试验结果,分析和讨论了框架柱轴压比超限问题和轴压比超限时配箍特征值的取值问题。     

板钉连接CFST柱-RC梁节点梁端塑性铰区受力性能数值模拟

建立竖板-栓钉连接钢管混凝土（CFST）柱-钢筋混凝土（RC）梁节点试件（SSJD）拟静力加载试验有限元模型,并在节点损伤情况、梁端荷载-位移曲线等数值模拟结果与试验结果吻合较好的基础上,进一步开展了RC梁混凝土强度、配筋率ρ_s和连接竖板长度L_b及界面连接情况等对CFST柱-RC梁节点梁端塑性铰区域力学性能的影响。研究结果表明,RC梁混凝土强度对试件SSJD塑性铰区域受力性能的影响较小;适筋范围内RC梁配筋率增加可适当提高试件SSJD承载力和延性;随着连接竖板长度的增加,梁端塑性铰区域外移,梁破坏荷载增大;本研究给出的RC梁与CFST柱之间的界面抗剪承载力模拟值与计算值吻合较好,可用于界面抗剪设计。