T形截面钢骨混凝土柱延性性能分析

利用大型有限元分析软件ABAQUS分析了T形截面钢骨混凝土柱在低周反复荷载作用下的受力性能,综合钢骨混凝土柱现有的试验研究成果,研究了T形截面钢骨混凝土柱在不同轴压比系数、配钢率、混凝土强度等级和长细比等参数对其延性的影响,得出了T形截面钢骨混凝土柱具有很好的延性性能,并提出了不同参数影响下T形截面钢骨混凝土柱满足一定延性要求的轴压比限值。     

蜂窝状钢骨混凝土T形柱抗震性能有限元分析

利用大型有限元软件ANSYS对蜂窝状钢骨混凝土T形柱在低周反复荷载作用下的抗震性能进行分析,并考虑不同轴压力系数、剪跨比、体积配箍率、钢骨开洞率等参数对蜂窝状钢骨混凝土T形柱的影响。分析结果表明:轴压力系数和剪跨比对试件的延性有很大影响;而体积配箍率对于提高柱子的延性和承载力有一定贡献,但不显著;适当的钢骨腹板开洞率可以提高试件的延性和承载能力。     

蜂窝状钢骨混凝土L形柱抗震性能研究

蜂窝状钢骨混凝土L形柱作为一种新型组合结构,较钢筋混凝土L形柱而言,具有良好的延性和较高的承载力。采用ABAQUS软件对蜂窝状钢骨混凝土L形柱在低周往复荷载作用下的受力性能进行研究,分析了开洞率、轴压比和剪跨比对蜂窝状钢骨混凝土L形柱的延性、滞回性能、耗能能力、承载力退化、刚度退化的影响,并将ABAQUS分析结果和试验结果进行对比分析。结果表明:过高的轴压力会使其耗能性能变差,延性降低,容易发生脆性破坏;耗能能力随着开洞率的增大而降低;剪跨比越大,试件的延性和耗能能力越好。     

钢骨-钢管混凝土柱滞回性能试验研究

为了解钢骨-钢管混凝土柱在低周往复荷载作用下的力学性能,对5根底层柱进行了低周反复荷载试验并对试验结果进行分析,得到不同含钢率和轴压比下的荷载-位移滞回曲线及骨架曲线,分析比较了轴压比和含钢率对构件承载力的影响。研究表明,钢骨-钢管混凝土柱滞回曲线图形饱满,表现出良好的耗能能力。由骨架曲线分析得知:随着含钢率的增加,构件承载力和延性有明显的提高;随着轴压比的增加其骨架曲线下降段越陡,相应的构件延性越差,轴压比越低则构件延性越好。     

蜂窝状钢骨混凝土L形截面异形柱的抗剪性能分析

为了探讨蜂窝状钢骨混凝土L形柱斜截面受力性能,利用有限元软件ANSYS,分析腹板肢偏移系数、轴压力系数、剪跨比、混凝土强度、配箍率、型钢强度、配钢率、腹板肢钢骨腹板开洞率、钢骨腹板高厚比等因素对蜂窝状钢骨混凝土L形柱斜截面受力性能的影响。结果表明:轴压力系数、剪跨比、混凝土强度、型钢强度、配钢率、腹板肢钢骨腹板开洞率、钢骨腹板高厚比等对蜂窝状钢骨混凝土L形柱的抗剪承载力影响较大;而腹板肢偏移系数、配箍率对柱子的抗剪承载力影响有限。     

L形钢管混凝土柱抗震性能非线性有限元分析

为深入了解低周反复荷载下L形钢管混凝土柱的抗震性能,以试验研究为基础,依据L形钢管混凝土柱核心混凝土在低周反复荷载作用下的应力-应变关系,采用有限元程序Opensees,对L形钢管混凝土柱的抗震性能进行非线性分析,给出其荷载-水平位移关系曲线;并分析L形钢管混凝土柱抗震性能的影响因素。结果表明:计算结果与试验结果吻合较好;截面宽厚比D/t和截面长宽比D/B对构件骨架曲线的影响相似,总体上对荷载-位移骨架曲线的形状影响很小,主要表现在对水平承载力大小的影响;轴压比是构件骨架曲线的主要影响因素,轴压比对试件弹性阶段的刚度影响不大,对构件弹塑性阶段刚度影响明显,随着轴压比的增大,试件的刚度也逐渐变小,水平极限承载力变小,并且曲线将会出现下降段,且下降段的下降幅度随轴压比的增加而增大,表明构件的位移延性也越来越差。     

超高强混凝土柱抗震性能数值模拟

基于超高强混凝土柱低周反复荷载试验的结果.利用大型有限元分析软件ANSYS,建立了不同剪跨比,不同配箍率的超高强混凝土柱的计算模型,并对其进行了在不同轴压比条件下低周反复荷载全过程非线性有限元分析,得到了混凝土柱的滞回曲线、骨架曲线.将滞回曲线、骨架曲线计算结果与试验结果进行对比,发现吻合较好.     

钢骨高强混凝土柱受力性能的试验研究

文章通过对6根钢骨混凝土柱在低周反复水平荷载下的试验研究,分析了含钢率、配箍率、轴压比以及钢骨形式等因素对钢骨高强混凝土柱受力性能及抗震性能的影响,其中轴压比与钢骨形式的影响最为敏感,决定着该种构件的受力特性,分析所得的结论可为相关研究提供试验及理论分析依据。     

钢骨混凝土柱基于ABAQUS的力学性能分析

有限元分析可以作为试验的补充手段,模拟型钢混凝土构件的整个受力和变形过程。为了探讨轴压比和钢骨率的变化对SRC柱的延性和承载力的影响,利用有限元分析软件ABAQUS对型钢混凝土(SRC)柱的受力性能进行了非线性数值分析。为验证分析模型的合理性,首先利用已有的试验数据,建立试件的有限元模型,对试验全过程进行非线性数值模拟,通过对比荷载-位移曲线,验证有限元分析的有效性和准确性。通过建立具有不同轴压比和钢骨率的两组模型,分析了轴压比和钢骨率对构件力学性能的影响,为工程应用提供参考依据。     

蜂窝状钢骨混凝土T形截面异型柱的斜截面受力性能分析

蜂窝状钢骨混凝土T形柱,是一种很适合于当今钢结构住宅建筑的新型异型柱。为了比较全面地探讨该新型构件的斜截面抗剪能力与变形特性,本文首先进行了单调加载试验,以考察在轴向力和横向力共同作用下该新型柱的斜截面抗剪能力、变形特性以及破坏形态;然后利用ANSYS有限元分析软件对T形截面柱进行非线性有限元分析,研究轴压力系数、剪跨比、配钢率、配箍率、混凝土强度等主要参数变化对该新型构件斜截面抗剪性能的影响及其规律,并提出相应的设计建议。研究表明,蜂窝状钢骨混凝土T形柱的抗剪破坏形态与相应荷载作用下的钢筋混凝土柱的抗剪破坏形态相似;平均应变的平截面假定在蜂窝状钢骨混凝土T形截面异型柱中仍然适用;该新型柱斜截面抗剪性能优于桁架式钢骨混凝柱T形柱;该新型柱的斜截面极限抗剪承载力随轴压系数、配钢率、配箍率、混凝土强度的增加而增加,但随剪跨比的增加而降低;其中剪跨比和轴压系数是影响T形柱斜截面抗剪性能比较敏感的因素。     

Numerical simulation of mega steel reinforced concrete columns with different steel sections

In recent years, the mega steel reinforced concrete (SRC) columns have been applied in super‐tall buildings. The previous research on SRC columns mainly focuses on the components with simple arrangement of encased steel, such as H‐shaped steel and cross‐shaped steel, with little attention paid to mega SRC columns that always have complicated encased steel and large steel ratio. The cyclic loading tests were carried out on scaled mega SRC column specimens with different cross‐section type of encased steel and steel ratio. The nonlinear three‐dimensional finite element and fiber element models were established respectively to simulate the inelastic behavior of mega SRC columns. The equivalent plastic strain of concrete, steel and rebar as well as the confinement effect on the concrete caused by the rebar and the steel plate were analyzed subsequently. By using the verified numerical model, the seismic behavior of specimens with different axial compression ratio was also studied. The test and analysis results indicate that the steel ratio and axial compression ratio have significant effects on the seismic performance of mega SRC columns, while the effect of cross‐section type of encased steel is not significant. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

型钢混凝土柱基于OpenSEES平台的滞回性能分析

为研究型钢混凝土柱在低周反复荷载作用下的抗震性能,采用开源的有限元分析软件OpenSEES,建立基于纤维模型的型钢混凝土柱模型,通过定义不同单轴材料本构关系的纤维来模拟其各自不同的应力-应变关系,结合非线性梁柱单元,形成完整的型钢混凝土柱模型,并采用此模型对低周反复荷载作用下4个不同轴压比的型钢混凝土柱进行滞回性能的全过程数值模拟.研究结果表明;型钢混凝土柱具有较好的抗震性能,但在高轴压比下,耗能能力和延性下降剧烈.     

型钢混凝土异形柱损伤行为及性能量化指标研究

为研究型钢混凝土异形柱在不同形式的水平荷载作用下的损伤行为,采用“建研式”加载方式对15根SRC异形柱(9根T形柱、3根L形柱、3根十形柱)进行试验研究,考虑加载制度、轴压比、配钢率等因素对其损伤性能的影响,观察其破坏形态,分析荷载 位移(P-Δ)曲线特性。结果表明：试件主要表现为弯曲破坏并伴随着黏结破坏特征;低周反复荷载作用下荷载-位移曲线饱满对称,无明显“捏缩”现象;试件延性系数介于4.16～9.44,具有良好的变形能力,尤其单调加载时试件延性最好。基于试验,通过考虑混凝土开裂、加载路径以及有效耗能对试件损伤的影响,建立基于变形和能量的损伤模型,并对其各特征点处的损伤程度进行评估。同时,将SRC异形柱的抗震性能水准划分为正常使用、基本正常使用、暂时使用、修复后使用、接近严重破坏等5个水准。对41根SRC异形柱各特征点的位移角进行频次统计,建立SRC异形柱在不同性能水平下的位移角量化指标以及相对应的损伤指数阈值,以期为SRC异形柱结构基于性能的抗震设计和震后修缮加固提供依据。     

Seismic behavior of L-shaped concrete-filled steel tubular columns with reinforcement stiffeners

制作了1根对拉钢筋加劲L形截面钢管混凝土柱试件和2根非加劲L形截面钢管混凝土柱试件,对其进行低周往复水平荷载作用下的滞回性能试验,考察对拉钢筋和轴压比对其抗震性能的影响规律。结合OpenSees有限元分析,研究其破坏模式和滞回性能,分析对拉钢筋的作用以及钢管对混凝土的约束作用。结果表明：对拉钢筋能有效限制钢板的局部屈曲以及阴角处钢管和混凝土的脱离,保证钢管和混凝土共同工作;轴压比从0.3增加到0.6时,非加劲L形截面钢管混凝土柱的耗能能力及延性均降低;相同轴压比下,相比非加劲L形截面钢管混凝土柱,对拉钢筋加劲L形截面钢管混凝土柱的破坏程度明显减轻,耗能能力及延性明显提高;有限元分析结果基本能反映试件在低周往复水平荷载作用下的抗震性能。     

高含钢率型钢混凝土压弯构件受力性能影响因素分析

以8个含钢率分别为13.12%和15.04%、截面尺寸为500mm×500mm的型钢混凝土柱水平拟静力加载试验为基础,分析轴压比、含钢率和配箍率对高含钢率型钢混凝土压弯构件荷载-位移骨架曲线的影响。利用有限元分析软件ABAQUS建立试验试件的非线性有限元分析模型,模拟试验骨架曲线,验证有限元分析模型的有效性。以含钢率、轴压比和配箍率为参数,对37个型钢混凝土压弯构件进行参数分析,建模时考虑了型钢和箍筋对混凝土的约束作用,分析各参数对含钢率在20%以内的型钢混凝土柱骨架曲线的影响。结果表明：随着轴压比的增大,不同含钢率试件的屈服点割线刚度、峰值荷载、极限位移和延性水平逐渐接近,高含钢率型钢混凝土柱的优势逐渐减弱;当设计轴压比小于1.2时,型钢混凝土柱试件均具有良好的延性;随着配箍率的增大,峰值荷载和峰值位移均增大,试件延性增大。     

非对称配钢钢骨混凝土柱抗震性能试验研究

为研究非对称配钢钢骨混凝土柱的抗震性能,进行了12个T形配钢、12个L形配钢的钢骨混凝土柱试件在低周往复荷载作用下的试验研究,试验参数为剪跨比、轴压比、体积配箍率以及是否配置拉结筋,对受力过程、破坏形态、滞回特性、骨架曲线、延性、耗能能力等进行了分析比较。结果表明,在恒定轴向荷载和水平低周往复荷载共同作用下,非对称配钢钢骨混凝土柱表现出较好的受力性能,破坏形态主要有弯曲破坏、剪切黏结破坏、剪切斜压破坏、剪切复合型破坏4种,各试件表现出较明显的正负滞回环不对称现象。剪跨比对破坏形态有较大影响,剪切复合型破坏主要发生在配有严重不对称的L形配钢的试件中;各试件的延性性能均随轴压比的增大而降低,在L形配钢试件中更为明显;增大配箍率对T形配钢试件的延性和承载力均有明显的提高,并能改善试件屈服后的耗能能力,有效改善混凝土的脆性性质,但对于剪跨比较小的L形配钢试件受力性能的改善并不明显;配置拉结筋能够提高各试件的承载能力,改善加载后期试件的承载力衰减和刚度退化,并明显增强了L形配钢试件的变形能力。     

新型型钢混凝土柱的数值模拟及轴压比限值研究

Ⅰ形和H形等传统配钢形式不能对核心混凝土提供足够约束,型钢混凝土(SRC)柱的抗震性能因此较普通钢筋混凝土柱提高不多,其在高地震烈度区的应用受到限制,作者在此背景下提出两种新型截面型钢混凝土柱。基于ABAQUS工作平台,建立已完成的5个新型柱试验试件的数值分析模型,对其进行循环往复荷载作用下的全过程分析,并将试件的数值计算结果与试验结果进行对比分析,讨论滞回曲线、骨架曲线和型钢应力状态等的对比结果,模拟计算与试验结果吻合较好。在此基础上,分析轴压比、混凝土强度和箍筋间距对柱抗震性能的影响,并研究新型柱在不同抗震等级下的设计轴压比限值,所提建议数值可供规范修订和工程计算参考。     

钢骨混凝土柱-钢梁组合框架非线性有限元分析

为了对钢骨混凝土组合框架结构的抗震性能进行深入研究,基于钢骨混凝土柱-钢梁组合框架低周反复荷载试验结果,采用OpenSees有限元程序对组合框架进行了非线性有限元分析,计算结果与试验结果吻合较好,表明本文所采用的材料本构关系及有限元分析模型能准确反映组合框架结构的受力性能。在此基础上研究了轴压力系数、混凝土强度等级、含钢率等对钢骨混凝土组合框架抗震性能的影响。     

PVA纤维增强混凝土框架柱抗震性能数值分析

为了研究低周往复荷载作用下PVA纤维增强混凝土框架柱的抗震性能,基于有限元模拟软件Open Sees,采用纤维模型对PVA纤维增强混凝土柱和普通钢筋混凝土柱在低周往复荷载作用下的受力性能进行数值模拟,从柱滞回曲线、骨架曲线、承载力、延性性能及耗能能力方面对数值模拟结果与试验结果进行对比分析,校准采用的PVA纤维增强混凝土本构模型参数。在此基础上,重点分析了PVA纤维增强混凝土柱剪跨比、轴压比等参数对其抗震性能的影响。参数分析结果表明:随着柱剪跨比的增加,位移延性系数先增后减,在剪跨比为3时达到最大,极限位移角随剪跨比的增加而增加;随着柱轴压比的增加,位移延性系数和极限位移角均减小。