FRP约束混凝土柱抗震性能若干问题的探讨

基于实验研究和理论分析结果,对纤维增强复合材料(FRP)约束混凝土柱抗震性能研究中存在的若干关键问题进行了探讨,包括FRP约束混凝土构件在往复荷载作用下的受力特点、破坏特征、荷载-位移关系、弯矩-曲率关系、耗能及延性变化规律等,最后重点探讨了FRP约束混凝土柱在往复荷载作用下的刚度特性。     

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。     

方钢管混凝土柱—钢梁节点抗震性能数值分析

根据《矩形钢管混凝土结构技术规程》推荐的节点形式,制作了两类带内隔板的方钢管混凝土柱-钢梁节点,即栓焊连接和全对焊连接。建立同时考虑大变形的几何非线性、高强螺栓连接的面—面接触非线性、材料非线性等三重非线性因素的有限元分析模型,通过低周反复加载有限元分析,研究两类节点的抗震性能,并对两类节点的滞回曲线、骨架曲线、节点延性及耗能指标等进行对比分析。结果表明:栓焊连接节点由于螺栓的滑移致使节点的刚度较全对焊连接节点小,螺栓的滑移导致节点的屈服荷载较全对焊节点低,且全对焊节点与栓焊连接节点相比,承载力较大;两类节点滞回曲线均比较饱满,具有较好的耗能性能,由滞回曲线分析得出的耗能指标均满足结构抗震设计的要求,且全对焊连接节点的耗能能力大于栓焊连接节点的耗能能力,抗震性能优于栓焊连接节点。为钢管混凝土结构设计提供了理论依据。     

型钢高强混凝土柱抗震性能的试验研究

通过14根型钢高强混凝土柱的低周反复加载试验，得到了型钢高强混凝土柱在压、弯、剪共同作用下的主要破坏形态，并探讨了剪跨比、配箍率、混凝土强度对型钢高强混凝土柱滞回曲线、耗能能力以及延性的影响。试验结果表明，型钢高强混凝土柱具有抵御二次地震作用的能力，其抗震性能优于钢筋混凝土柱。     

钢管高强混凝土叠合柱的抗震性能研究

通过周期性往复试验,研究了钢管高混凝土叠合柱柱的破坏形态,耗能能力、延性、承载力以及各种组成部分共同工作等内容,并与钢管高强混凝土核心柱进行了对比;随后通过计算,讨论了叠合柱中有关参数对其极限承载力和影响;最后给出了叠合柱正截面极限承载力的简化计算方法。     

底部矩形柱上部异形柱框架抗震性能试验研究

通过对底部为矩形柱上部为异形柱框架结构的抗震性能试验研究。分析了该种结构的承载力,刚度及其衰减过程,延性,滞回特性和破坏特征,试验表明,这种框架抗震性能良好。     

免拆超高性能混凝土模板钢筋混凝土柱抗震性能研究

为研究预制超高性能混凝土(UHPC)模板钢筋混凝土(RC)柱的抗震性能,并验证预制UHPC模板在往复荷载作用下是否发生剥离,考虑轴压比、剪跨比、箍筋间距和保护层厚度,设计制作6根免拆模板柱(PTC)和1根RC对比柱试件,对其进行拟静力试验,研究其破坏形态、滞回性能、变形和耗能能力以及强度和刚度退化规律等。结果表明,与加载方向垂直的预制UHPC模板大约在PTC试件峰值荷载的70%时发生剥离,与加载方向平行的预制UHPC模板在试件最终破坏时剥离;在剪跨比、轴压比和箍筋数量均分别相同的条件下,由UHPC模板加10 mm混凝土作为保护层的试件,其抗震性能相对较好,但其承载力和前期刚度略有减小。     

聚丙烯纤维增强异形柱边节点的抗震性能研究

通过3个聚丙烯纤维增强混凝土异形柱边节点和1个普通混凝土异形柱边节点的低周反复荷载试验,对比研究了聚丙烯纤维增强对混凝土异形柱节点抗震性能的影响。结果表明:采用聚丙烯纤维增强可以提高节点的开裂荷载和变形能力,减小核心区内裂缝的数量和宽度,延缓构件的刚度退化,减轻节点的累积损伤程度,有效改善节点的破坏形态,有利于节点抗震。     

纤维增强复合材料(FRP)加固混凝土柱的性能研究进展

纤维增强复合材料(FRP)以其高强轻质、耐腐蚀、耐疲劳、施工便捷和不增加构件尺寸等诸多优点备受土木工程界的关注。本文根据现有资料,从材料性能、截面形式、试验研究和施工工艺等几个方面,对纤维复合材料加固混凝土柱的研究现状进行了评述。最后,对实际工程应用提出了一些建议。     

型钢混凝土节点抗震性能及构造方法

根据8个型钢混凝土节点在低周反复荷载作用下的试验，研究了型钢混凝土节点的破坏形态、滞回特性、延性及风度退化等力学性能，在此基础上提出了相应的连接构造方法。     

全装配式预制混凝土结构梁柱组合件抗震性能试验研究

采用足尺模型对比试验方法对现浇高强混凝土梁柱组合件、预制混凝土结构高强混凝土后浇整体式梁柱组合件和高强预制混凝土结构全装配式梁柱组合件在低周反复荷载作用下的开裂破坏形态、滞回特性、骨架曲线、强度与刚度退化特性、耗能能力、节点核心区域的剪切变形、梁端与柱端的转动变形等抗震性能指标进行了系统研究。结果表明：高强预制混凝土结构后浇整体式梁柱组合件与现浇高强混凝土结构梁柱组合件具有相同的抗震能力，全装配式预制混凝土梁柱组合件的抗震性能和主要抗震性能指标与现浇高强混凝土梁柱组合件和预制混凝土结构后浇整体式梁柱组合件存在明显的差异。对于实际工程应用，应采取必要措施增加全装配式节点的耗能能力。     

新型装配式混凝土框架连接节点抗震性能试验

为推广装配式混凝土框架结构的应用,提出3种不同的新型装配式钢筋混凝土框架中节点连接形式,进行低周往复荷载试验。对比各试件的破坏形态、滞回性能、刚度退化、累积耗能和节点剪切变形等抗震指标。研究结果表明:采用方钢管连接的装配式混凝土节点呈现梁端弯曲破坏,采用工字钢连接或对拉螺栓连接的节点呈现节点核心区剪切破坏。采用方钢管的连接形式既能改善节点核心区的破坏形态,又能提高其承载能力、变形能力、耗能能力和梁端转动能力,同时显著改善节点的滞回特性,减小核心区的剪切变形。在弹塑性和塑性变形阶段,采用方钢管连接形式的装配式混凝土节点的抗震性能优于工字钢连接和对拉螺栓连接的节点。此外,采用工字钢连接形式比对拉螺栓连接形式的节点具有更高的承载能力、耗能能力和较小的核心区剪切变形。     

方钢管混凝土框架抗震性能试验研究与非线性有限元分析

为研究采用穿芯高强螺栓-端板节点的方钢管混凝土柱-钢梁平面框架的抗震性能,制作了3榀方钢管混凝土框架试件,通过低周反复荷载试验,研究了框架的抗震性能,分析了轴压比、梁柱线刚度比对框架抗震性能的影响.在考虑几何、材料及接触非线性的基础上,采用有限元软件ABAQUS 6.10对试验框架进行了低周反复荷载作用下的精细化数值模拟.与试验结果的比较表明,数值分析结果与试验结果吻合较好,具有较好的精度,可用于方钢管混凝土框架的分析.基于数值分析结果,剖析了框架梁柱连接节点、柱脚等关键受力部位的应力发展过程,明确了框架的受力机理和破坏机制.     

劲性柱-钢梁节点拟静力试验研究

本文主要研究劲性柱—钢梁节点的受力性能，对劲性柱—钢梁节点进行拟静力试验研究。通过中柱节点和边柱节点的拟静力试验，分析了劲性柱—钢梁节点在模拟地震作用下的破坏形态、承载力、延性、滞回特性等，初步探讨了劲性柱—钢梁节点的抗震性能。     

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。     

考虑轴压比影响的预应力混凝土扁梁框架内节点抗震性能试验研究

通过3个不同轴压比的预应力混凝土扁梁框架内节点试件的低周反复荷载加载试验,对节点的破坏形态、滞回曲线、延性、耗能能力以及刚度退化等抗震性能进行了初步研究,并着重探讨了轴压比对预应力混凝土扁梁框架内节点抗震性能的影响规律.     

自密实高性能混凝土框架结构抗震性能试验研究

本文分别用自密实混凝土和普通混凝土制作了两榀相同尺寸和配筋的单层单跨钢筋混凝土框架，采用MTS电液伺服加载系统进行低周反复荷载下的拟静力试验，研究自密实高性能混凝土框架结构的抗震性能。试验结果表明，自密实高性能混凝土框架的抗震性能符合规范要求，与普通混凝土框架相比相差不大。     

Experimental investigation of damage behavior of RC frame members including non-seismically designed columns

Reinforced concrete (RC) frame structures are one of the mostly common used structural systems, and their seismic performance is largely determined by the performance of columns and beams. This paper describes horizontal cyclic loading tests often column and three beam specimens, some of which were designed according to the current seismic design code and others were designed according to the early non-seismic Chinese design code, aiming at reporting the behavior of the damaged or collapsed RC frame strctures observed during the Wenchuan earthquake. The effects of axial load ratio,shear span ratio, and transverse and longitudinal reinforcement ratio on hysteresis behavior, ductility and damage progress were incorporated in the experimental study. Test results indicate that the non-seismically designed columns show premature shear failure, and yield larger maximum residual crack widths and more concrete spalling than the seismically designed columns. In addition, longitudinal steel reinforcement rebars were severely buckled. The axial load ratio and shear span ratio proved to be the most important factors affecting the ductility, crack opening width and closing ability, while the longitudinal reinforcement ratio had only a minor effect on column ductility, but exhibited more influence on beam ductility. Finally, the transverse reinforcement ratio did not influence the maximum residual crack width and closing ability of the seismically designed columns.     

截面中部配置型钢的混凝土剪力墙抗震性能研究

本文通过试验研究了型钢混凝土(SRC)剪力墙的抗震性能,对16个试件进行了低周反复加载试验,得到了这些构件的延性比;研究了高宽比等参数对型钢混凝土剪力墙抗震性能的影响。在试验中,研究了在中部配置型钢的型钢混凝土剪力墙,结果表明这种新型的型钢混凝土剪力墙具有更好的抗震性能。在试验的基础上,本文建立了型钢混凝土剪力墙恢复力骨架曲线的数学模型,为分析高层结构的非线性地震反应分析提供了基础数据。