往复荷载作用下矩形钢管混凝土压弯构件承载力计算

本文基于往复荷载作用下矩形钢管混凝土压弯构件的实验结果，比较了国内外比较典型的设计规范(程)，包括英国BS5400(1979)、美国ACI318—99(1999)和AISC-LRFD(1999)、日本AIJ(1997)、欧洲EC4(1994)、中国GJB4142-2000(2001)和福建省地方标准(送审稿)，及本文数值方法在计算往复荷载作用下矩形钢管混凝土压弯构件承载力的差异。结果表明，在进行往复荷载作用下矩形钢管混凝土压弯构件承载力计算时，各种计算方法获得的承载力都偏于安全，其中，数值计算结果与实验结果最接近，GJB4142—2000(2001)的计算结果与实验结果吻合程度稍差，ACI318—99(1999)，EC4(1994)和福建省地方标准(送审稿)的计算结果比实验结果约低20％，而BS5400(1979)、AISC—LRFD(1999)和AIJ(1997)的计算结果比实验结果总体上低30％以上。本文结果可供进行矩形钢管混凝土结构设计时参考。     

矩形钢管混凝土构件抗弯力学性能的试验研究

通过对8个矩形钢管混凝土纯弯构件的试验研究，考察矩形钢管混凝土受弯构件的力学性能。试验结果表明，矩形钢管混凝土受弯构件具有较高的抗弯承载力和抗弯刚度，构件曲率延性良好。最后，比较了设计规程EC4、LRFD、AIJ和GJB在计算矩形钢管混凝土抗弯承载力和抗弯刚度时的差异，所得结论可供有关钢管混凝土工程设计时参考。     

钢管高性能混凝土压弯构件滞回性能试验研究

考虑钢材强度、混凝土强度、轴压比等参数，进行了18个钢管高性能混凝土试件的试验，分析在往复荷载作用下钢管高性能混凝土荷载-位移关系曲线的特点、构件的轴向变形和抗弯刚度退化情况，并初步探讨往复荷载作用下的钢管高性能混凝土压弯构件承载力。     

钢管高强混凝土压弯构件滞回性能的研究

本文根据适用于三向周期受力的钢材本构关系模型,和适用于三向周期受力改进的混凝土本构关系的边界面模型,采用有限元法对钢管高强混凝土压弯构件的荷载－位移滞回曲线进行了理论分析,并进行了6个核心混凝土的强度为77N/mm2的钢管高强混凝土压弯构件滞回性能的试验研究。将理论分析和本试验研究及其他试验研究结果进行了对比,分析了荷载－位移滞回曲线的特点。     

钢管混凝土轴压长柱承载力的试验研究

通过对12个钢管混凝土长柱试件的试验分析，探讨了影响钢管混凝土长柱承载力的因素；引入切线模量概念，从理论上推导出钢管混凝土轴压长柱承载力的公式。     

基于RA-STM模型深受弯构件受剪承载力计算

RA-STM模型是近年来学者提出的新型承载力分析模型。基于RA-STM模型计算理论,结合深受弯构件受力平衡方程、变形协调条件及混凝土本构模型,推导出基于RA-STM模型考虑混凝土软化效应的钢筋混凝土深受弯构件受剪承载力计算公式,采用MATLAB编制计算程序,完成了国内外271组钢筋混凝土深受弯构件受剪承载力试验结果与ACI318-08、GB50010-2010、CSA、EC2等现有规范计算结果及RA-STM模型预测结果的对比分析。研究表明:与现行规范计算结果相比,RA-STM模型因考虑混凝土软化效应预测结果更接近试验结果,且其具有明确的力学模型,能够合理反应深受弯构件受力机理。因此,RA-STM模型可以较准确预测深受弯构件的受剪承载力。     

型钢混凝土复合受扭构件的恢复力模型研究

为建立型钢混凝土复合受扭构件的恢复力模型,进行了6个1/2比例的型钢混凝土柱在低周反复荷载作用下的复合受扭试验。试验考虑了轴压比、混凝土强度、扭弯比、配钢率和配箍率对型钢混凝土柱复合受扭滞回特征的影响。通过对试验结果的回归分析及其理论分析,及扭矩-扭率骨架曲线特征点的计算公式,提出了反复加载下强度退化率和卸载刚度的确定方法。并建立了型钢混凝土复合受扭构件的扭矩-扭率恢复力模型,可供型钢混凝土复合受扭构件非线性地震反应分析和工程设计参考。     

考虑钢筋拉结作用的钢管混凝土节点抗连续倒塌机理分析

地震、火灾和撞击等极端情况可能会引起建筑结构发生局部或者大范围的坍塌破坏。现有关于建筑结构抗连续倒塌研究主要考虑楼板对梁整体刚度的贡献,并未考虑板内钢筋的连续拉结作用,可能保守的评估了楼板对整体结构的抗连续倒塌贡献。因此,选取圆截面钢管混凝土组合节点为研究对象,基于ABAQUS软件建立板内钢筋端部不约束和约束两种不同边界条件的数值模型,分析竖向中柱失效工况下节点的破坏机理,对比不同约束条件下钢管混凝土节点的抗连续倒塌承载力计算曲线,观察板内钢筋约束条件下对该类节点梁机制和悬链线机制承载力的影响。研究结果表明:考虑板内钢筋单向拉结作用时,组合节点倒塌破坏分为:梁机制阶段、转化阶段、悬链线机制阶段和破坏阶段;对比两种不同约束条件下所得抗力曲线发现,考虑板内钢筋拉结作用时,梁机制承载力提高了7%左右,悬链线阶段承载力变化并不明显。     

方钢管混凝土压弯构件滞回性能的试验研究

以轴压比和含钢率为试验参数，进行了7个方面钢管混凝土压弯构件在往复荷载作用下荷载－位移滞回性能的试验研究，所得滞回曲线的图形都具有较好的饱满性，且和数值计算结构吻合良好，还利用已有的恢复力对构件进行了滞回曲线的理论计算，并和试验结果进行了分析对比，结果表明二者基本吻合。     

钢管约束混凝土压弯构件滞回性能的实验研究

进行了12个钢管约束混凝土压弯构件在往复荷载作用下的荷载-变形滞回性能的实验研究,包括6个圆试件和6个方试件。考察的主要参数是构件的轴压比。通过实验观察了这类构件在往复荷载作用下的破坏模态并分析了其荷载-变形滞回曲线的特点以及刚度退化规律,同时对钢管约束混凝土压弯构件极限承载力和抗弯刚度计算方法进行了初步探讨。     

带拉筋中空夹层钢管混凝土纯弯构件试验研究

为加强中空夹层钢管混凝土的力学性能,提出了在中空夹层钢管混凝土内外钢管间焊接双向对拉拉筋的构造措施。针对带拉筋中空夹层钢管混凝土纯弯构件受力性能开展了试验研究,研究配置拉筋对试件极限弯矩、抗弯刚度和横向变形系数的影响。采用合理的混凝土三轴受力状态本构模型和钢材本构模型,应用ABAQUS有限元软件建立并验证了带拉筋中空夹层钢管混凝土纯弯构件三维实体有限元模型,试验结果与有限元计算结果吻合良好;在此基础上,分析了拉筋对内外钢管应力及核心混凝土应力的影响,研究结果表明:拉筋能有效缓解了内外钢管的局部鼓曲,提高试件的极限弯矩、抗弯刚度;拉筋加强了内外钢管对混凝土的约束作用,使得内外钢管受力更加合理。     

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。     

混凝土板墙加固砖墙受剪承载力计算方法

针对混凝土板墙加固砖墙的复合墙体受剪承载力计算方法中未考虑高宽比和混凝土板墙应变滞后影响的问题,本文采用ABAQUS程序建立了混凝土板墙加固前后砖墙精细化有限元模型,分别对未加固砖墙和混凝土板墙加固后的墙体受剪承载力进行参数分析,砖墙的轴压比为0.1 ～0.8,高宽比为0.4 ～2.5,混凝土板墙的配筋率为0.47％ ～ 1.88％.分析结果表明,轴压比为0.6时,砖墙的受剪承载力最大;轴压比为0.8时,加固后墙体的受剪承载力最大.基于试验结果,提出了加固前后的墙体受剪承载力计算公式.     

型钢混凝土柱受剪承载力的统一计算公式

随着高强、超高强混凝土应用于型钢混凝土结构,型钢混凝土柱受剪承载力的计算缺乏统一的计算公式。为了能够反映型钢混凝土柱的实际受力,提出了以混凝土抗拉强度为基础、考虑型钢与混凝土共同工作的受剪承载力公式。公式形式简单并且能够与《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)衔接,适用于工程实践。通过77根型钢高强、普强混凝土柱的对比分析,计算结果与试验结果吻合。公式可应用于混凝土强度在C30~C80之间的型钢混凝土柱,可以将型钢普强混凝土柱和型钢高强混凝土柱的受剪承载力计算统一,因此可称之为型钢混凝土柱受剪承载力的统一计算公式。     

复式钢管混凝土外肋环板节点抗剪承载力研究

在已有理论和试验研究的基础上,对复式钢管混凝土外肋环板节点的抗剪受力性能进行分析。建立了节点核心区的抗剪受力模型,将节点域抗剪贡献分为三部分:节点域内外钢管腹板的抗剪贡献、节点主要连接件竖向肋板与锚固腹板的抗剪贡献以及节点域混凝土的抗剪贡献,推导了复式钢管混凝土柱节点屈服抗剪承载力和极限抗剪承载力的计算公式,为复式钢管混凝土柱节点的工程设计提供承载力计算方法。理论得到的节点屈服剪力和极限剪力值与试验结果进行了对比,并提出抗剪能力储备系数这一新指标反映节点的抗剪切破坏能力,量化地解释了节点发生梁铰破坏后抗剪能力的安全储备。得出此类新型节点在破坏时抗剪储备能力充足,可保证节点达到良好延性的破坏模式,说明节点设计符合强剪弱弯的抗震设计原则。     

方钢管混凝土压弯构件受力-变形过程分析

通过选定合适的钢材和核心混凝土的本构关系，采用分层法计算得出了方钢管混凝土桩截面的弯矩－曲率关系，并在此基础上得出了压弯构件的弯矩－轴力关系和力－变形关系，计算得到的弯矩－轴力－曲率关系和荷载－位移关系与试验结果吻合得较好。     

矩形钢管混凝土柱往复拉压荷载下工作性能试验研究

超高层建筑巨型框架结构的巨型柱在大震作用下有时会出现往复拉压受力情形,为提高巨型柱的抗震能力,目前有的超高层建筑巨型框架结构采用了多腔体钢管混凝土巨型柱。为深入研究这种巨型柱的腔体在往复拉压荷载下的性能退化问题,取这种巨型柱中有代表性的矩形腔体,进行了3个配钢率为7.53%和1个配钢率为3.77%的相同截面矩形柱在往复拉压荷载下的工作性能试验研究。4个试件均沿杆长对中分成左右不同构造的两段,左杆段为有栓钉区段,右杆段为无栓钉区段。通过试验,比较分析了各试件的承载力、刚度及其退化过程、栓钉的作用和破坏特征。给出了抗拉、抗压承载力计算公式,计算结果与试验符合较好。研究表明:在矩形钢管腔体内设置栓钉可明显提高构件的抗拉、抗压工作性能;增加矩形钢管的钢板厚度可明显提高钢板对栓钉的约束能力,从而提高栓钉与混凝土共同工作的性能。     

火灾后方钢管混凝土压弯构件滞回性能理论分析

采用数值计算方法,对ISO-834标准火灾作用后方钢管混凝土压弯构件荷载-位移滞回关系曲线进行理论分析,计算结果与实验结果吻合较好,并比较规程BS5400(1979)、LRFD-AISC(1999)、AU(1997)、EC4(1994)、GJB4142-2000(2001)、DBJ13-51(2003)在进行火灾后方钢管混凝土压弯构件往复荷载作用下极限承载力计算时的差异。在此基础上,对该类构件荷载-位移关系骨架线进行了参数分析,选用的参数包括含钢率、钢材屈服极限、混凝土抗压强度、轴压比、长细比、受火时间。     

均布荷载作用下受拉钢筋暴露的简支梁残余承载力分析

利用数值分析方法,详细讨论了在均布荷载作用下受拉钢筋暴露的钢筋混凝土简支梁的工作性能,给出了影响开口梁残余承载力性能的参数及影响大小,并结合理论给出了一些施工建议和要点,为解开口梁在加固过程中残余承载力的变化提供了基础,为合理地选择加固施工方法和技术提供了科学的依据。     

钢骨-钢管混凝土受弯组合柱受力性能的试验研究

本文通过钢骨—钢管混凝土组合柱受弯试验，分析了这种组合柱受弯的破坏形态、荷载—位移滞回曲线、承载力和延性等受力性能，井讨论了组合柱的弯矩—曲率曲线特性。