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。     

钢筋混凝土柱的破坏形态及变形能力研究

对钢筋混凝土（RC）柱在地震作用下的变形性能进行量化,本文从太平洋地震研究中心柱数据库中收集到123根RC柱抗震性能试验数据,提出基于参数剪跨比和弯剪比的RC柱破坏形态判别标准;在弯曲破坏、弯剪破坏、剪切破坏三种破坏形态下,研究了轴压比、剪跨比、配箍特征值等参数对位移角的显著性影响,通过回归分析归纳出三种破坏形态下屈服位移角和极限位移角的回归方程,回归系数显著性概率均小于0.05。结果表明:本文提出的RC柱破坏形态判别标准准确度高,适应性强;位移角线性回归方程具有合理性。     

钢筋混凝土矩形截面框架柱极限曲率计算

混凝土柱的极限曲率是构件抗震性能研究和结构整体倒塌破坏研究的重要内容。构件破坏时截面损伤严重,基于平截面假定的曲率计算公式很大程度上低估了构件的极限变形能力;现有其它曲率计算公式多由圆形截面桥墩柱推导得出,不适用于轴压比较大的框架柱。根据集中塑性铰模型得出了试验柱的极限曲率值,建立了轴压比、配箍率和矩形柱截面的极限曲率之间的函数关系,对比框架柱试验数据,提出了矩形截面框架柱的极限曲率计算公式。完成了194根框架柱的试验验证,结果表明,建议公式计算值与试验值吻合较好,较准确地揭示了截面极限曲率的变化趋势,可准确定义构件的损伤破坏。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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.     

内约束方钢管混凝土柱抗震性能研究

由于方钢管对混凝土约束作用较弱,地震作用下方钢管混凝土柱底部钢管易出现屈曲,因此本文提出一种新型内约束方钢管混凝土柱。基于ABAQUS有限元软件,本文采用合理的材料本构模型建立内约束方钢管混凝土柱三维实体精细有限元模型,该模型能准确反应钢管、混凝土以及拉筋之间的相互作用,又能反应拟静力作用下混凝土的塑性损伤和钢材的循环硬化规律。有限元结果与试验结果吻合良好。首先,在此基础上笔选出最佳内约束形式,对拉箍筋方钢管混凝土柱的抗震性能明显优于圆环箍筋;其次,提出在不同轴压比下内约束方钢管混凝土柱的焊接拉筋最佳布置长度和合理体积配箍率;再次,探讨不同参数对内约束方钢管混凝土柱滞回性能的影响,结果表明:提高截面含钢率和长细比能有效改善组合柱的极限承载力,而轴压比在一定范围内有利于能提高柱的承载力;最后,讨论了约束措施对内约束方钢管混凝土柱耗能性能的影响。     

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。