钢管混凝土斜折柱抗震性能试验研究

为解决实际工程中遇到的钢管混凝土斜折柱抗震性能的问题,进行了3个1/3缩尺的钢管混凝土斜折柱低周反复荷载试验.在试验基础上,研究了各钢管混凝土柱的承载力、刚度、延性、滞回特性及破坏特征,建立了钢管混凝土斜折柱承载力简化计算方法.研究表明:钢管混凝土斜折柱,经合理设计可以满足抗震要求.     

底部加强型多腔钢管混凝土巨型柱抗震性能试验研究

为适应巨型框架结构发展,提出了一种底部加强型多腔钢管混凝土巨型柱。为了比较它与相应普通多腔钢管混凝土巨型柱抗震性能的差异,进行了6个1/25缩尺的巨型柱模型在轴向压力或轴向拉力下的低周反复荷载试验研究。6个模型中:按底部截面构造区分,3个试件为底部加强型巨型柱模型,3个试件为相应普通巨型柱模型;按轴力作用方向区分,4个试件为轴压试件,轴压比分别为0.5、0.25,2个试件为轴拉试件,轴拉比为0.2。比较分析了各试件的承载力、刚度及其退化过程、延性、滞回特性、耗能和破坏特征。研究表明:底部加强型巨型柱与普通巨型柱相比,承载力、延性、耗能能力明显提高,刚度退化速度减慢,工作性能较稳定;轴压试件与轴拉试件相比,轴压试件抗震性能相对较好。     

圆钢管混凝土边框剪力墙抗震性能试验研究

圆钢管混凝土边框剪力墙是在普通混凝土剪力墙基础上研发的一种新型组合剪力墙。其将圆钢管混凝土柱和普通混凝土剪力墙进行了优势组合,形成多道抗震防线。为了解该组合剪力墙的抗震性能,进行了3个1/5缩尺试件的低周反复荷载试验,其中包括1个圆钢管混凝土柱框架结构、1个普通混凝土剪力墙和1个圆钢管混凝土边框剪力墙。在试验研究基础上,分析了圆钢管混凝土边框剪力墙的承载力、刚度及其退化过程、延性、滞回特性、耗能能力及破坏特征。研究表明:圆钢管混凝土边框剪力墙的抗震性能比普通混凝土剪力墙显著提高,且其承载力、抗震耗能能力均高于圆钢管混凝土柱框架和普通混凝土剪力墙承载力、抗震耗能能力之和,可用于高层和超高层建筑的抗震设计。     

钢管再生混凝土柱的抗震破坏机理与损伤分析

为研究钢管再生混凝土柱的抗震破坏机理与损伤演化过程,以再生粗骨料取代率、长细比、轴压比和含钢率为变化参数,设计10个圆钢管再生混凝土柱试件和6个方钢管再生混凝土柱试件,进行拟静力试验。观察试件的破坏形态,获取试件的强度衰减,实测荷载-应变滞回曲线,引入基于变形、基于耗能和基于变形与耗能的地震损伤评估模型。研究结果表明:钢管再生混凝土柱试件的破坏形态与普通钢管混凝土柱相似,强度衰减经历一个由多到少再到多的过程;滞回曲线呈现出比较饱满的梭形;对于圆形试件,随着取代率的增加,损伤指标D无明显统一的规律,而方形试件则依次增加;3种地震损伤评估模型均可用于钢管再生混凝土柱的损伤分析,但各有利弊。研究结果可为钢管再生混凝土构件的工程应用提供依据和参考。     

异型截面多腔钢管混凝土分叉柱抗震性能试验研究

为研究异型截面多腔钢管混凝土分叉柱不同加载方向下的抗震性能,结合某超高层建筑多腔钢管混凝土巨型框架结构,设计了4个1/30缩尺的分叉柱模型试件,进行了2种不同加载方向的低周反复荷载试验研究,一种沿截面长轴方向加载,另一种沿截面短轴方向加载。试件截面腔体钢板厚度包括2mm和3mm两种。分析了各试件的破坏特征、滞回特性、承载力、延性、刚度退化和耗能性能。研究表明,不同加载方向异型截面多腔钢管混凝土分叉柱受力性能有明显差异,沿截面长轴加载方向试件的承载力高、刚度大、延性好、耗能能力强;合理增加分腔钢板厚度能使分叉柱抗震性能加强。     

圆钢管混凝土边框内藏钢桁架剪力墙抗震性能试验研究

圆钢管混凝土边框内藏桁架剪力墙是一种新型组合剪力墙.为了解这种剪力墙的抗震性能,进行了 3个1/5缩尺试件的低周反复荷载试验.3个试件中,1个为圆钢管混凝土柱框架结构,1个为圆钢管混凝土边框-钢桁架结构,1个为圆钢管混凝土边框内藏钢桁架剪力墙.基于试验,对比分析了各试件的承载力、刚度及其退化过程、滞回特性、耗能能力及破...     

多腔钢-混凝土组合壁式柱弱轴方向抗震性能试验研究

用于异形柱框架结构的各种截面型式的多腔钢-混凝土组合柱具有良好的使用功能和可装配建造性能,与异形柱面外有侧肢不同,保证矩形截面壁式柱弱轴方向的抗震性能更为重要。为了探究多腔钢-混凝土组合壁式柱弱轴方向的抗震性能与受力机制,运用低周往复荷载试验与有限元分析相结合的方法开展研究。结果表明：压弯荷载作用下,多腔钢-混凝土组合壁式柱弱轴方向的滞回曲线饱满,其全过程受力可划分为稳定承载、转化过渡和峰后二阶效应显现三个阶段,试件对应的两个特征分界点的层间位移角分别为1/57和1/27;试件屈服点和失效破坏点对应的层间位移角分别为1/85和1/23,均大于规范限值,延性系数为3.73;两端钢管、中间钢板和腔内混凝土可协同受力,混凝土未见明显压碎和开裂,钢管和钢板未见明显损伤;所得有限元模拟结果与试验结果吻合度高,骨架曲线平均相对误差为4.6%。上述成果深化了对多腔钢-混凝土组合壁式柱弱轴方向抗震性能的认知,为工程应用提供了参考。     

底部加强型矩形钢管混凝土柱抗震性能试验与分析

提出了一种底部加强型矩形钢管混凝土柱,采取在柱底部区域钢板外侧贴焊钢板的构造措施,以提高其抗震耗能能力.进行了3个不同构造的矩形钢管混凝土柱模型的低周反复加载试验,模型1为普通矩形钢管混凝土柱,模型2为矩形截面底部垂直加载方向钢板外侧贴焊钢板的钢管混凝土柱,模型3为矩形截面底部双向外侧钢板均贴焊钢板的钢管混凝土柱.模型按1/5缩尺.分析了各模型的承载力、刚度及退化过程、延性、滞回耗能特性和破坏特征.给出了底部加强型矩形钢管混凝土柱正截面及斜截面承载力的计算公式,计算与实测结果符合较好.研究表明:所提出的底部加强型矩形钢管混凝土柱与普通矩形钢管混凝土柱相比,其承载力明显提高,延性和抗震耗能能力显著提高.     

高轴压比下圆钢管钢渣混凝土柱抗震性能试验研究

通过2根圆钢管普通混凝土柱与5根圆钢管钢渣混凝土柱在高轴压比下的水平低周反复加载试验,研究圆钢管钢渣混凝土柱的轴压比、钢管壁厚、钢渣砂替代率和长细比对其破坏形态、滞回耗能能力、骨架曲线、延性及耗能、刚度退化的影响规律。研究结果表明:钢渣混凝土试件破坏过程和破坏形态与普通混凝土试件基本相同,主要表现为钢管底部鼓曲的压弯破坏;所有试件滞回曲线饱满,无明显“捏缩”现象;高轴压比试件存在明显承载力突降现象,合理的径厚比（钢管直径/钢管壁厚）对高轴压比试件承载力突降有明显改善作用;低轴压比试件延性系数大于4.0,高轴压比试件延性系数介于1.57～3.76之间,轴压比增大,试件延性下降;试件破坏时等效粘滞阻尼系数ξ_eq介于0.259～0.437之间;建议采用《钢管混凝土混合结构技术标准》（GB/T51446－2021）或《钢管混凝土结构技术规程》（DBJ/T13－51－2010）计算地震作用下钢管钢渣混凝土柱压弯承载力,但高轴压比钢管钢渣混凝土柱计算结果需乘以折减系数0.8。     

不同方向水平力下多腔钢管混凝土巨型柱抗震性能研究

提出了一种异形截面的多腔钢管混凝土巨型柱,研究了其在不同方向水平力作用下的抗震性能。进行了6个1/25缩尺的巨型柱模型在竖向荷载和不同方向水平反复荷载作用下的抗震性能试验研究,其中:2个试件的水平力沿截面长轴方向施加,2个试件的水平力沿截面短轴方向施加,2个试件的水平力沿与长轴及短轴呈45度方向施加,3种水平力加载方向的试件轴压比分别为0.5、0.25。基于试验结果,分析了各试件的承载力、刚度及其退化过程、延性、滞回特性、耗能和破坏特征。进行了数值模拟分析,计算结果与试验符合较好。研究表明,提出的异形截面多腔钢管混凝土巨型柱有良好的抗震性能,且其抗震性能与水平力作用方向相关。     

内圆外方复合钢管混凝土短柱轴压承载力试验研究

为研究内圆外方复合钢管混凝土柱的轴压承载力,完成了10个试件的轴心受压试验。试验结果表明:达到峰值承载力时,方钢管纵向已屈服、横向尚未屈服;试件的破坏形态为方钢管向外鼓曲、沿纵向局部撕裂,方钢管与圆钢管之间的混凝土已经酥松、局部压碎;大部分试件即使纵向平均压应变达到0.11,尚能承担不小于其峰值承载力70%的轴力;压缩刚度的计算值平均为实测值的83.6%。采用钢管仅提供轴压承载力、不提供横向约束的假定计算得到的试件的轴压承载力,与试验结果符合最好。     

应用OpenSees计算双钢管高强砼柱的水平力—位移滞回曲线

应用OpenSees计算外方内圆复合钢管高强混凝土柱（简称双钢管高强混凝土柱）的水平力—位移滞回曲线。分析了双钢管高强混凝土柱的单元和截面纤维划分。钢管材料采用双线性模型Steel02,混凝土模型采用Concrete02,圆钢管内和钢管之间的混凝土采用Susantha模型,考虑钢管对混凝土的约束作用,计算得到的水平力—位移滞回曲线与试验结果符合较好。在此基础上,应用OpenSees对双钢管高强混凝土柱进行参数影响分析,讨论了轴压比、方钢管壁厚（宽厚比）、径宽比、径厚比对双钢管高强混凝土柱抗震性能的影响。结果表明：增大轴压比,延性降低;增大方钢管壁厚（减小宽厚比）,水平承载力增大;增大圆钢管直径和壁厚,有助于提高双钢管高强混凝土柱的竖向和水平承载力能力,增大耗能能力。     

不同埋深的钢管混凝土柱脚-基础锚固试验研究

大连国际会议中心结构的竖向承载和水平抗侧力体系主要由数个钢管混凝土叠合柱边框组合核心筒构成,保障核心筒钢管混凝土边框柱与混凝土基础的可靠锚固性能是其抗震设计的关键技术之一。以该工程核心筒边框柱-混凝土基础为原型,设计了2个不同柱脚埋深的1/5缩尺的钢管混凝土柱脚-钢筋混凝土基础组合试件,并对其进行了锚固工作性能试验。试验采用单向重复荷载,重点研究了柱脚埋深对组合试件的锚固承载力和延性性能的影响。试验结果表明:增大柱脚埋深能有效提高其锚固承载力和延性性能;2个试件原型的构造做法均可满足设计要求,其锚固是可靠的。     

锚定式方钢管混凝土柱与钢梁节点抗震性能试验研究

通过低周反复加载试验对6个锚定式方钢管混凝土柱-H形钢梁节点进行了试验研究,研究了不同轴压比情况下节点的破坏模式、延性、耗能性能、强度及刚度退化等。试验结果表明,破坏之前节点具有良好的滞回性能、延性及耗能能力,满足现行抗震规范的要求。锚定式方钢管混凝土梁柱节点可以用于拉力较小的节点。文中提出了有关的设计建议。     

不同构造措施的钢管混凝土边框钢板剪力墙抗震性能试验研究

钢管混凝土边框钢板剪力墙是一种新型抗震剪力墙,为了比较不同构造措施对该新型剪力墙抗震性能的影响,进行了3个剪跨比为1.5的钢管混凝土边框钢板剪力墙低周反复荷载试验。其中,试验模型1为墙体钢板与边框柱钢管焊接,试验模型2为墙体钢板与边框柱钢管螺栓连接,试验模型3为墙体钢板开孔并与边框柱钢管焊接。通过试验研究,比较了各剪力墙的破坏特征、滞回特性、承载力、刚度、延性以及耗能能力。结果表明：在墙体钢板与边框柱钢管的连接方式中,采用焊接或栓接对剪力墙的整体性能影响不大;与普通钢管混凝土边框钢板剪力墙相比,钢板开孔钢管混凝土边框钢板剪力墙在开孔率不大的情况下,其承载力、延性、刚度和耗能能力没有明显变化。     

薄壁方钢管混凝土柱劲化设计及轴压性能探讨

对于薄壁方形钢管混凝土柱,有效且经济地提高柱的承载力、刚度和延性,增强其抵抗局部屈曲的能力是目前的一项重要研究课题。据此,进行8个薄壁方形钢管混凝土轴压试件的研究,比较普通薄壁钢管混凝土柱与劲化薄壁钢管混凝土柱的轴压极限承载力、延性性能、局部屈曲模态及相应耗钢量,研究表明:劲化设置在增加较少用钢量的情况下,使钢管壁对核心混凝土的约束作用相对于普通钢管混凝土柱和单纯加设约束拉杆的钢管混凝土柱更趋均匀,提高了整体约束效应,混凝土强度得以提高,本构关系明显改善。从而增加了钢管混凝土柱的轴压承载力和延性,改变了钢管的局部屈曲变形状态,其实用效益与经济效益极其可观,具有良好推广价值。     

Seismic behavior and strength capacity of steel tube‐reinforced concrete composite columns

The steel tube‐reinforced concrete (ST‐RC) composite column is a novel type of composite column, which consists of a steel tube embedded in RC. In this paper, the seismic behavior of ST‐RC columns is examined through a series of experiments in which 10 one‐third scale column specimens were subjected to axial forces and lateral cyclic loading. The test variables include the axial force ratio applied to the columns and the amount of transverse reinforcement. All specimens failed in a flexural mode, showing stable hysteresis loops. Thanks to the steel tube and the high‐strength concrete it is filled with, the ST‐RC column specimens had approximately 30% lower axial force ratios and 22% higher maximum bending moments relative to the comparable RC columns when subjected to identical axial compressive loads. The amount of transverse reinforcement made only a small difference to the lateral load‐carrying capacity but significantly affected the deformation and energy dissipation capacity of the ST‐RC columns. The specimens that satisfied the requirements for transverse reinforcement adopted for medium ductile RC columns as specified by the Chinese Code for Seismic Design of Buildings (GB 50011‐2010) and EuroCode 8 achieved an ultimate drift ratio of around 0.03 and a displacement ductility ratio of approximately 5. The design formulas used to evaluate the strength capacity of the ST‐RC columns were developed on the basis of the superposition method. The predictions from the formulas showed good agreement with the test results, with errors no greater than 10%. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

Recent progress of seismic research on tall buildings in China Mainland

To study the seismic behavior of high strength concrete fi lled double-tube(CFDT) columns,each consisting of an external square steel tube and an internal circular steel tube,quasi-static tests on eight CFDT column specimens were conducted.The test variables included the width-to-thickness ratio(β1) and the area ratio(β2) of the square steel tube,the wall thickness of the circular steel tube,and the axial force(or the axial force ratio) applied to the CFDT columns.The test results indicate that for CFDT columns with a square steel tube with β1 of 50.1 and 24.5,local buckling of the specimen was found at a drift ratio of 1/150 and 1/50,respectively.The lateral force-displacement hysteretic loops of all specimens were plump and stable.Reducing the width-to-thickness ratio of the square steel tube,increasing its area ratio,or increasing the wall thickness of the internal circular steel tube,led to an increased fl exural strength and deformation capacity of the specimens.Increasing the design value of the axial force ratio from 0.8 to 1.0 may increase the fl exural strength of the specimens,while it may also decrease the ultimate deformation capacity of the specimen with β1 of 50.1.