钢管混凝土组合柱变形能力计算方法

为研究钢管混凝土组合柱的变形能力,建立了屈服曲率和极限曲率的计算式。屈服曲率与受拉纵筋的屈服应变、柱截面高度、轴压比、配箍特征值和钢管含管特征值有关,极限曲率与柱截面高度、轴压比、配箍特征值和含管特征值有关。通过对58个组合柱试件试验数据分析,得到了计算式的相关参数,由此可计算组合柱的屈服位移角和极限位移角,计算结果与试验结果符合良好。     

钢筋混凝土框架柱的变形能力及基于性能的抗震设计方法

框架柱的变形能力主要取决于轴压比和约束箍筋用量,本文建立了柱塑性铰区配箍特征值λcv,轴压比n及塑性铰极限转动量θplc^u之间的函数关系,即λcv-n-θplc^u关系式,并与柱试验数据进行了对比,计算公式与试验结果在平均意义上吻合很好。文中推导了柱截面λcv-n-μcφ关系式,建立了配箍特征值λcv、轴压比n、柱曲率延性μcφ之间的关系。在本文公式的基础上,讨论了按现行抗震设计规范最小配箍要求的RC框架柱所达到的最大变形能力,同时指出规范的构造要求并不总满足特定的变形要求。文中提出了框架柱的性能设计方程,给出了框架柱在指定性能目标DI下基于性能的抗震设计方法的基本过程。     

圆钢管混凝土截面延性系数

首先介绍了圆钢管混凝土中核心混凝土极限压应变的计算方法，通过参数分析，给出了核心混凝土极限压应变的限值。在此基础上，建立了截面极限曲率的计算公式，给出圆钢管混凝土截面延性系数的计算方法，并对有关影响因素进行分析，最后给出延性系数的建议值。研究进一步表明，圆钢管混凝土具有良好的抗震性能。     

反复荷载下矩形钢管混凝土柱的抗震性能Ⅰ:试验研究

本文介绍了16根1/2比例的矩形钢管混凝土柱在常轴力和侧向低周反复荷载作用下的抗震性能试验研究，描述了构件的非线性发展过程及破坏形态，研究了不同试验参数（包括柱的轴压比、截面长宽比、含钢率、加载方向等）对矩形钢管混凝土柱抗震性能的影响。本文的工作可为矩形钢管混凝土结构的工程实践及相关标准的编制修订提供参考。     

近场地震下弯曲剪切破坏方柱抗震性能试验与数值模拟

设计完成4根大比例方形截面柱试验,试件改变体积配箍率,并以不同的加载制度模拟近场地震与普通地震对结构柱抗震性能的影响。试件在试验中发生弯曲破坏与弯曲剪切破坏,模拟与计算构件的临近倒塌极限状态与有限损伤极限状态的设计限值,并与试验进行比较。试验与计算结果表明:加载制度的变化对构件的抗震性能有一定的影响;构件水平加载发生破坏后,仍能维持试验竖向荷载;满足我国设计规范的结构柱仍会发生弯曲剪切破坏,这种破坏形式导致濒临倒塌极限状态与有限损伤极限状态的设计值不保守;根据能量平衡原理计算的有限损伤极限状态的限值与弯曲剪切破坏构件的试验极限变形较为吻合。     

钢筋混凝土框架柱双向受剪承载力分析

本文分析了矩形截面钢筋混凝土框架柱斜向抗剪强度的特征，研究了双向受剪承载力计算时确定折减系数的方法和截面限制条件，对双向受剪承载力计算值与静载和动载试验结果的分析表明，双向受剪承载力计算公式和截面限制条件对于矩形截面钢筋混凝土框架柱设计是偏于安全的，可以作为钢筋混凝土框架柱抗震设计的参考。     

T形截面柱的非线性分析

编制了适用于任意截面的钢筋混凝土压弯构件截面的弯矩—曲率非线性分析程序。在此基础上,计算了考虑非线性变形的异形柱弯矩—曲率关系,并研究了翼缘、轴压比等因素对异形柱强度和延性的影响,可作为异形柱研究的参考依据。     

锈蚀钢筋混凝土柱的强度-变形分析模型

对锈蚀钢筋混凝土柱的抗震性能进行了试验研究,分析锈蚀试件的破坏过程和破坏特点,重点研究了柱纵筋锈蚀率和轴压比对锈蚀钢筋混凝土柱受力性能的影响。在试验研究基础上,对反复荷载作用下钢筋混凝土柱的分析模型进行修正,建立了锈蚀钢筋混凝土柱的压-剪-弯交互作用分析模型,应用改进斜压场理论、传统截面分析法对锈蚀钢筋混凝土柱的受剪机理、受弯机理进行分析,通过锈蚀压弯构件轴向应变的变形协调将受弯模型和受剪模型结合,最终计算获得锈蚀钢筋混凝土柱的承载能力和极限变形,并通过12根锈蚀钢筋混凝土柱的试验结果对建议分析模型进行了验证。研究结果表明:锈蚀钢筋混凝土柱承载能力试验值与计算值之比的平均值为1.107,方差0.010,吻合较好;锈蚀试件按建议分析模型计算得到的极限变形与试验数据接近,平均值为0.873,方差0.051。因此,建议模型可分析水平反复荷载作用下锈蚀钢筋混凝土柱的极限变形和承载能力。     

矩形截面框架柱双向受剪承载力简化算法

通过5根无箍筋和7根有箍筋矩形截面钢筋混凝土框架柱试验,研究加载角度不同时,低周往复斜向水平荷载作用下,矩形截面框架柱双向受剪的破坏机理和计算方法.结果表明,可以近似用椭圆方程描述无箍筋矩形截面框架柱双向受剪承载力的相关关系,并且框架柱截面长边和短边方向的箍筋应力彼此独立.根据上述分析,引入混凝土抗剪强度折减系数,计算低周往复水平荷载作用下矩形截面框架柱双向受剪承载力.试验值与计算结果的对比表明该公式可行,且具有95%以上的可靠性.同时,考虑受剪承载力抗震调整系数,给出了考虑地震作用时矩形截面框架柱双向受剪承载力建议的简化算法公式.     

基于能力谱法矩形空心桥墩极限状态研究

为了研究不同因素对矩形空心桥墩极限状态的影响,基于能力谱法,采用有限元软件Open Sees对10个试验墩柱的数值模型进行计算分析。主要研究了不同因素作用下能力谱法计算的墩柱极限位移及承载力变化规律。结果证明:增大配筋率能够提高墩柱性能极限,大轴压构件极限状态要小于小轴压比构件,增加了剪切破坏的可能性,削弱了性能增强效果;体积配筋率增加,使得破坏控制承载力延后;高墩柱增大了位移延性,但也提高了结构柔度,降低了承载力,研究成果具有一定的实践指导意义。     

低周反复荷载作用下钢筋混凝土异形柱框架的延性分析

通过对一榀异形柱框架的低周反复试验,研究了框架在水平反复荷载作用下的位移延性及在竖向荷载作用下框架柱截面曲率的延性性能,分析了框架柱柱脚截面曲率延性与结构位移延性的关系,给出了异形柱截面极限曲率的确定方法,分析了延性对框架抗震性能的影响,针对提高异形柱框架的延性提出了相应的建议。结果表明:框架拥有良好的延性。     

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。     

蜂窝状钢骨混凝土L形柱抗震性能的试验研究

为了考察轴压比对蜂窝状钢骨混凝土L形柱抗震性能的影响,本文进行了3根不同轴压比的蜂窝状钢骨混凝土L形柱的低周往复水平荷载试验,研究了该L形柱的破坏形态、滞回特性、延性、黏滞阻尼系数等抗震性能.研究表明:蜂窝状钢骨能增强钢骨与混凝土间的黏结能力,提高其协同工作与整体受力性能.蜂窝状钢骨的存在,延缓了L形柱的刚度退化,提高了延性,增强了结构的耗能能力及抗震性能.轴压比对该新型构件的破坏形态及抗震性能影响明显.随着轴压比的增大,构件的破坏形态由类似于剪切破坏向轴压破坏形态转变.轴压比越大,构件的极限承载力越大,但延性与黏滞阻尼系数越小,耗能能力越低,抗震性能越差.研究还发现,该新型构件的正、反方向承载力及延性有所差别.     

高轴压比密配箍筋框架柱抗震性能研究

为研究高轴压比下箍筋强约束钢筋混凝土柱的抗震性能,完成了3根配箍特征值0.22~0.44的钢筋混凝土柱的拟静力试验。试验表明:配置加密箍筋能有效提高高轴压比钢筋混凝土柱的抗震性能,水平承载力有一定提高,延性有较大程度改善,配置加密箍筋的RC框架柱的耗能能力明显高于未加密箍筋的柱。基于Msc.marc的THUFIBER程序对试件进行模拟,模拟结果与试件结果吻合较好。同时,对不同轴压比、不同配箍特征值构件的延性进行分析,通过对计算数据的回归分析,得出了框架柱位移延性系数随配箍特征值、轴压比变化的计算公式。通过与已有试验数据、美国规范ACI318-08、欧洲规范Eurocode 8的比较,论证了本文回归计算公式的合理性,并通过该公式给出了配箍特征值的建议值。     

L形截面钢管混凝土异形柱正截面非线性分析

以钢筋混凝土梁设计原理作为依据,给出了L形截面钢管混凝土异形柱正截面的非线性分析方法。根据基本假定建立了L形截面钢管混凝土异形柱截面弯矩-曲率关系计算公式,并利用MATLAB语言编制了求解程序,根据得到的加载-破坏全过程弯矩-曲率关系分析构件的加载-变形特性。利用程序对不同截面、混凝土标号、钢材强度和钢管面积下的弯矩-曲率曲线进行了对比分析。     

碳纤维布增强钢筋混凝土柱延性性能的评估与分析

在试验研究的基础上，对碳纤维布提高钢筋混凝土柱延性的机理进行了分析，确定了碳纤维布用量、轴压比、剪跨比、矩形截面柱转角部位的形状等试验因素对碳纤维布加固钢筋混凝土柱延性的影响规律。在此基础上，重点对碳纤维布加固钢筋混凝土柱延性性能的评估与分析方法进行了研究，提出了碳纤维布加固矩形截面钢筋混凝土柱位移延性比的理论计算方法和简化计算公式。计算结果与试验数据能较好地吻合。工程技术人员可以应用上述方法，对碳纤维布增强钢筋混凝土柱延性性能进行合理的评估与分析。     

表面设置防火涂料高强混凝土柱的耐火极限

前期试验表明,表面设置厚度20 mm的某非膨胀型防火涂料可较好地抑制高强混凝土的高温爆裂。本文通过试验反算给出了该涂料对应不同温度区间的平均导温系数;随后,利用结构抗火分析软件SAFIR对表面设置该涂料的高强混凝土柱的耐火极限进行了计算分析,考察了截面尺寸、轴压比、荷栽偏心率及配筋率等因素的影响,在此基础上提出了相应的高强混凝土柱耐火极限实用计算公式。研究结果表明：①该涂料的平均导温系数随温度升高有所降低;②表面设置厚度20 mm的该涂料可明显提高高强混凝土柱的耐火极限,提高幅度达40%～350%。     

方钢管混凝土柱-不等高钢梁框架节点抗剪承载力分析

为研究方钢管混凝土柱-H型不等高钢梁框架节点的抗剪承载力,分析其破坏机理,建立适用于不等高钢梁节点的抗剪计算模型,提出了节点的抗剪承载力计算公式,比较了基于不同抗剪模型建立的抗剪承载力计算值与试验值的差异性。结果表明:节点域的破坏模式主要为上核心区的剪切斜压破坏;节点域抗剪承载力主要由钢管腹板、核心区混凝土主斜压杆及约束斜压杆共同承担。对比分析表明:提出的节点屈服抗剪承载力和极限抗剪承载力理论公式计算值更为接近试验值,验证了方钢管混凝土柱-不等高钢梁框架节点传力机理和承载力计算公式的正确性。     

地震区多层异形框架柱-框架结构体系应用研究

异形框架柱-框架结构是由异形框架柱、普通矩形框架柱和框架梁组成的现浇钢筋混凝土框架结构.对等效长宽比不同的竖向异形截面构件分别按柱计算和按墙计算的差别进行了计算分析,基于周期、层间位移值、基底剪力及倾覆弯矩等主要动力指标和构件在水平力作用下变形特点认为长宽比为3～6的异形截面竖向构件在以框架为主体的多层结构中按异形框架柱进行计算和设计是可行的,并给出了该类构件按框架柱设计和按剪力墙设计的区分原则.振动台试验证明了异形框架柱-框架结构体系的安全性能.文中所给的2个工程实例可为类似结构设计提供参考.     

钢筋混凝土柱对应于各地震损伤状态的侧向变形计算

采用半经验半理论的方法对以受弯为主的钢筋混凝土柱对应于各主要损伤状态的侧向变形进行了研究。本文研究的主要损伤状态包括屈服、混凝土保护层压碎、剥落、纵向受力钢筋屈曲、极限状态五个状态。首先建立了各损伤状态下柱截面受压区高度的计算方法。接着,利用对美国太平洋地震工程研究中心(PEER)建立的钢筋混凝土柱的试验数据库的统计分析,采用平截面假定和钢筋混凝土受弯构件的塑性铰理论推出了混凝土保护层压碎时压区边缘混凝土的应变大小,混凝土保护层剥落、纵筋屈曲和进入极限状态时核心区混凝土边缘的压应变大小,进而建立了钢筋混凝土柱对应于各损伤状态的变形计算方法。利用本文提出的方法得到的变形计算值与PEER提供的试验数据在统计意义上有较好的一致性。该方法可为钢筋混凝土柱基于位移的抗震设计和抗震性能评价提供依据。