SRC-RC竖向混合结构转换柱承载力与延性性能分析

以16根转换柱试件和1根钢筋混凝土柱对比试件的低周反复荷载试验为基础,分析了转换柱的承载力与延性性能。研究了钢与混凝土之间的相互作用方式,确定了型钢局部存在对转换柱力学性能的影响。型钢的配钢率、轴压比、型钢延伸高度及体积配箍率是影响承载力与延性性能的主要因素:配钢率越大,转换柱的承载力越大,位移延性系数越小;轴压比越大,转换柱的承载力越大,位移延性系数越小;型钢延伸高度对转换柱的承载力影响较小,而位移延性系数随着型钢延伸高度的增加呈现出先升后降的变化规律,当延伸高度达到3/5的柱高时位移延性系数达到最大值;随着体积配箍率的增加,转换柱的承载力与位移延性系数同时增大,增长速率与配钢率有关,配钢率较大试件的承载力与位移延性系数随体积配箍率的增长速率更快。     

轴压比对SRC-RC转换柱抗震性能影响的试验研究

轴压力是影响构件抗震性能的主要因素之一,通过14根型钢混凝土-钢筋混凝土(steel reinforced concrete-reinforced concrete,SRC-RC)转换柱试件的低周反复荷载试验分析了轴压比对试件基本力学行为的影响.虽然较大的轴压力能提高试件在反复荷载下的承载能力和初始侧移刚度,但同时降低了试件的极限变形能力.轴压比较大试件的滞回环面积较小,耗能能力较差.对于型钢延伸高度较大的试件,较大的轴压力使强度衰减现象在加载后期越来越显著,承载力的稳定性在较短的时间内丧失.较大的轴压力导致试件的位移延性系数减小、屈服后变形能力降低.轴压比对位移延性的影响与试件的构造特征存在耦合关系.     

HDPF加固钢筋混凝土柱抗震性能试验研究

为了研究高延性聚酯纤维加固钢筋混凝土柱的抗震性能,共进行了7根柱的低周反复试验,其中,3根在未加固状态下进行试验,4根柱粘贴高延性聚酯纤维加固后进行试验,针对位移延性系数、等效粘滞阻尼系数、总耗能、承载力和纤维带的应变进行了研究与分析。研究结果表明：未加固柱的承载力、耗能能力和延性都比较低,采用高延性聚酯纤维加固后的试件裂缝发展缓慢,加固后柱的承载能力、耗能能力、延性均有不同程度地提高;在塑性铰区域内增加局部配筋,能够提高纤维布的约束效果。     

SRC-RC竖向混合结构转换柱截面配钢分析

以16根试件的低周反复荷载试验为基础,对SRC-RC竖向混合结构中的转换柱进行了截面配钢分析.结果表明:型钢的配钢率对转换柱抗震性能与基本力学行为存在较大影响,配钢率较大试件的位移延性系数较小,而承载力相对较大;配钢率越大,型钢分配到的剪力越大,转换柱的内力畸变越严重,变形能力越差;随着配钢率的增大,混凝土的损伤加快,转换柱的强度衰减更显著;型钢增强了截面的抗弯刚度,提升了试件的弹性侧移刚度,但对试件加载中后期的侧移刚度影响较小.通过理论分析与试验研究相结合的方式,确定了转换柱合理型钢截面的最大抗弯承载力,避免转换柱发生严重的剪切破坏,保证其具有可应用于工程建设的力学性能.试验数据与分析结果可为SRC-RC竖向混合结构的抗震设计与工程建设提供参考.     

SRC-RC竖向混合结构过渡层柱转换性能的试验研究

完成了6个SRC-RC竖向混合结构过渡层柱试件和1个钢筋混凝土柱对比试件的低周反复荷载试验.对其转换性能进行了研究.型钢在过渡层柱中局部存在的特点导致了较为严重的剪切破坏,临界斜裂缝贯通柱上部整个钢筋混凝土部分,剪切斜裂缝的张开与闭合导致滞回曲线"捏拢"现象明显,同级位移的三个循环中刚度退化严重.过渡层柱的延性受到型钢配钢率、配箍率、轴压比的影响.除试件SRC4-2-N外,其余试件的延性均达到μ≥3的抗震要求,介于3.39与5.99之间.在相同轴压比作用下,过渡层柱表现出较钢筋混凝土柱更好的变形能力,延性性能介于钢筋混凝土柱与型钢混凝土柱之间.     

T形截面钢-混凝土组合异形柱抗震性能试验研究

为研究T形截面钢-混凝土组合异形柱的抗震性能,对4根不同配钢形式和轴压比试件进行低周反复荷载试验.基于实测的滞回曲线和破坏形态,分析配钢形式、轴压比对滞回特性、骨架曲线、延性、刚度退化和耗能性能的影响.研究表明:试件均发生弯曲破坏;配钢形式为T形钢+方钢管试件较实腹式试件除承载力略低外其他抗震性能指标均较好;轴压比较大时,试件承载能力提高,达到极限承载力后刚度退化较快,延性降低;型钢的加入使钢-混凝土组合异形柱的承载能力、变形能力及延性明显提高.     

纤维编织网增强混凝土加固RC柱抗震性能的影响因素

为了研究纤维编织网增强混凝土(TRC)加固钢筋混凝土(RC)柱的抗震性能,对9根TRC加固RC方柱进行了低周往复加载试验,分析加固层数、搭接长度、配箍率、轴压比对柱子抗震性能的影响.结果表明:在一定层数内,随着加固层数的增加,柱的开裂和屈服荷载无明显变化,而峰值荷载、位移延性系数、耗能能力呈上升趋势;在满足锚固要求下,纤维编织网搭接长度对柱抗震性能的影响不明显;随着配箍率增加或轴压比减小,柱的延性系数和耗能能力有所提高,刚度退化速率降低.总之,TRC能有效约束RC柱核心区混凝土,降低试件塑性铰区的破坏高度,改善RC柱的破坏形态.     

型钢延伸长度对SRC-RC竖向混合结构抗震性能影响

为了研究SRC-RC竖向混合框架结构过渡层柱中型钢延伸长度对结构抗震性能的影响,进而确定出合理的型钢延伸长度,运用PKPM结构设计软件建立了8个不同型钢延伸长度的SRC-RC竖向混合框架结构模型,并运用SATWE有限元分析模块和EPDAPUSH弹塑性分析模块分别对8个模型进行了多遇地震和罕遇地震作用下基底剪力、过渡层处剪力及层间位移、位移延性系数的计算,分析得出:在多遇地震作用下,基底剪力随型钢延伸长度的增加而增加,过渡层处层间位移随型钢延伸长度的增加而减小;在罕遇地震作用下,基底剪力和过渡层处层间位移随型钢延伸长度的增加而减小,位移延性系数随型钢延伸长度的增加呈现先升后降的趋势,并且当型钢延伸长度为0.6倍柱高时,延性系数达到最大值;含钢率4.03%和5.36%两种情况下,随着型钢延伸长度的增加结构的反应均表现出一致的变化规律。     

型钢再生混凝土框架抗震性能试验研究

为了研究型钢再生混凝土框架的抗震性能,设计了一榀缩尺比为1:2.5的三层两跨型钢再生混凝土框架,对其进行了低周反复水平荷载试验,观察了框架的破坏过程和破坏形态,获得了框架的滞回曲线、骨架曲线,分析了框架的承载能力、刚度、延性、耗能等抗震性能.结果表明:型钢再生混凝土框架结构的破坏属于"强柱弱梁"的破坏机制;框架的荷载-位移滞回曲线呈饱满的梭形,具有较好的耗能能力;破坏时试件的整体最大位移角为1/22,正反向平均位移延性系数为4.3,表现出了较好的变形能力和抗倒塌能力.     

轻骨料矩形钢管混凝土框架抗震性能试验研究

为了探讨轻骨料矩形钢管混凝土框架的抗震性能,以柱截面含钢率、梁截面形式为参数进行了4榀框架试件在恒定轴力与低周反复水平荷载共同作用下的试验研究.研究结果表明,轻骨料矩形钢管混凝土框架结构的滞回曲线较为饱满,没有明显的捏缩现象,表现出良好的抗震耗能能力;各试件位移延性系数在3.00~3.74之间,能量耗散系数在1.438~2.324之间,表明轻骨料矩形钢管混凝土框架结构具有良好的塑性变形能力和抗震耗能能力;随着柱含钢率的增大,框架的承载力、延性和耗能能力有不同程度的提高;在相同柱截面含钢率情况下,采用工字型钢梁的框架与采用轻骨料矩形钢管混凝土的框架相比,延性与耗能能力有小幅的提升,刚度退化较为平缓.     

十字形截面钢混凝土组合异形柱的抗震性能

为研究十字形截面钢混凝土组合异形柱的抗震性能,对5个不同轴压比、配钢形式的试件进行低周反复加载试验。研究了滞回曲线、骨架曲线、延性性能、刚度退化、耗能性能等抗震性能,对比分析了轴压比和配钢形式对抗震性能的影响。结果表明,轴压比较大的试件具有更高的承载能力,但延性降低、刚度退化速率加快;与普通钢筋混凝土异形柱相比,在异形柱内配置型钢可改善滞回性能、增强刚度、延性性能、承载能力和耗能性能,减轻破坏程度,从而提高抗震性能。配钢形式为T形钢加方钢管的试件除刚度退化外,其他性能均优于实腹型配钢试件。     

双向加载情况下工字形SRC柱抗震性能数值分析

为了研究工字形SRC柱在双向水平加载下的抗震性能,采用纤维模型对已有试验进行数值模拟,验证了纤维模型的适用性。基于此模型,考察了轴压比、配钢率、型钢强度等参数对工字形SRC柱在双向水平加载下的承载力、耗能及延性的影响,并与单向水平加载下的情况进行了对比。结果表明:轴压比对工字形SRC柱的抗震性能影响显著,随着轴压比的增大,柱子承载力先增大后减小,而滞回耗能和延性则随轴压比的增大逐步降低;配钢率对工字形SRC柱的抗震性能有一定影响,随配钢率的增大,柱的承载力、耗能及延性均有明显增长;承载力、耗能及延性均随型钢强度的增加而得到一定改善,但增幅较小。此外,双向加载下SRC柱的承载力、耗能及延性均较单向水平加载的低。     

利用蝴蝶形钢板剪力墙耗能的自复位结构体系研究

应用ANSYS软件对利用蝴蝶形钢板剪力墙耗能的自复位结构体系进行了有限元模拟,主要研究了钢绞线预拉力值、蝴蝶板厚度、蝴蝶板中开缝区短柱高厚比L／t、蝴蝶板中开缝区短柱宽厚比撕等参数对结构自复位能力、承载力、抗侧刚度、耗能能力以及延性性能的影响。分析结果表明,通过合理的参数设计,利用蝴蝶形钢板剪力墙耗能的自复位结构体系能够把塑性变形集中在蝴蝶板中,使框架梁柱处于弹性状态,在地震作用后没有残余变形,能够方便快速地修复;并且拥有较高的抗侧刚度、承载力,较强的耗能能力和较好的延性性能。钢绞线初始预拉力值对结构复位能力影响较大,蝴蝶板厚度以及蝴蝶短柱高厚比、宽厚比对结构抗侧刚度、承载力、耗能能力以及延性影响较大。     

带钢板耗能键的钢管混凝土排柱剪力墙抗震分析

为了分析带钢板耗能键的钢管混凝土排柱剪力墙的抗震性能,采用ABAQUS有限元分析软件,在低周往复荷载下,对4个不同设计参数的试件进行了破坏特征、滞回特性、耗能能力、承载力、延性、强度退化及刚度退化的研究,得出各试件应力云图、骨架曲线和滞回曲线,计算出承载力和位移延性比.结果表明,该组合剪力墙的承载力较高,刚度较大,耗能能力强,延性较大,抗震性能良好;随着钢板数量的增加,结构的承载力、耗能能力均提高,但延性下降,外包混凝土能大大提高结构的承载力和耗能能力.     

配筋UHPC柱的抗震性能及影响因素分析

为研究配筋超高性能混凝土(ultra-high performance concrete, UHPC)柱抗震性能及影响因素,以碳纤维增强树脂(carbon fiber reinforced polymer, CFRP)布缠绕、钢筋强度和剪跨比为参变量,对1根普通钢筋UHPC柱、1根CFRP布缠绕的普通钢筋UHPC柱和3根高强钢筋UHPC柱进行了低周往复试验,分析了试件的破坏形态、荷载-位移曲线、延性和耗能能力等。结果表明:对于剪跨比为1.5～4.0的配筋UHPC柱,延性及耗能能力均较好;在CFRP缠绕或较大剪跨比下,试件的破坏形态由剪压破坏转变为弯剪破坏,延性得到明显改善;提高UHPC柱纵筋和箍筋的强度可提高试件的承载力和延性;普通箍筋的裂后工作能力较差,建议UHPC受剪构件配置屈服强度在600 MPa以上的箍筋;基于桁架-拱模型,建立了考虑钢纤维抗拉贡献、轴压比和剪跨比影响的配筋UHPC柱的抗剪承载力计算公式,计算值与试验值吻合较好,可为UHPC结构设计提供参考。     

型钢再生混凝土高轴压比柱抗震性能试验

为研究3种不同再生粗骨料取代率的足尺型钢再生混凝土柱试件在高轴压比及较低轴压比下的抗震性能差异,本文通过40 000 k N多功能试验机对4个柱试件进行了低周反复荷载试验.观察分析各试件的受力性能及破坏特征,得到不同设计变量对试件的水平承载力、滞回性能、骨架曲线、耗能、变形及刚度等的影响规律.结果表明:4个柱试件的最终破坏形态均为弯剪破坏;各试件滞回曲线较饱满,试件耗能性能较好;再生粗骨料取代率增大,会使试件的变形能力有所降低,但对试件水平承载力及刚度退化影响不大;轴压比增大,试件的水平承载力、刚度及耗能性能提高,但承载力下降加快,刚度退化加剧,延性降低.总体来看,型钢再生混凝土柱在高轴压比下仍然能保持较好的抗震性能,可为后续的理论研究及实际工程应用提供依据.     

低屈强比高强钢箱形柱抗震性能试验研究

钢结构的材料高强化是发展趋势,目前高强钢存在屈强比过高的问题,限制了高强钢在建筑结构中的抗震设计应用。对低合金高强度结构钢进行材性改良,研发出一种新型低屈强比Q620E高强钢。对此新型高强钢的抗震性能进行试验研究,根据壁板宽厚比等级设计截面尺寸不同的箱形截面柱,对轴压比为0.2和0.35的高强钢箱形柱进行低周往复加载试验。通过观察试件的破坏模式、提取滞回曲线和骨架曲线,从承载力、延性、耗能性能与损伤发展等方面对钢柱的抗震性能进行分析,并与Q690D普通高强钢柱抗震性能进行比较。试验结果表明,低屈强比高强钢柱具有良好的滞回性能和塑性变形能力;壁板宽厚比对构件承载力及延性影响显著;壁板宽厚比越大则刚度下降越快、损伤发展不连续;相较于Q690D普通高强钢,Q620E新型钢在力学性能与构件抗震方面均体现出较大的优势,可考虑在高强钢建筑结构中拓展应用。     

超高性能混凝土连接装配式柱抗震性能试验研究

为了改善装配式结构中构件连接部位的抗震性能,提出采用超高性能混凝土（UHPC）连接预制柱. 设计1个普通混凝土（NC）整浇柱和6个塑性铰区采用UHPC的装配式柱,通过拟静力试验,研究轴压比、搭接长度、配箍率、搭接段配置短钢筋对试件破坏形态、滞回特性、承载力、变形能力、耗能能力等的影响. 结果表明,搭接长度为8倍钢筋直径的装配式柱的各项抗震性能均高于普通混凝土整浇试件,可以实现与现浇整体柱相同的效果. 随着搭接长度的增大,装配式柱的承载力逐渐增大,变形能力与耗能能力显著提高. 在搭接区段设置短钢筋,可以提高装配式柱的受弯承载力,改变破坏形态,使塑性铰区上移. 基于试验结果,考虑UHPC的受拉作用,提出UHPC装配式柱的正截面受弯承载力计算公式,计算值与试验值吻合较好.     

配置600 MPa级高强钢筋T形柱抗震性能试验研究

600 MPa级钢筋是一种新型高强度钢筋,为研究该钢筋应用于异形柱结构体系的可行性,对7根不同轴压比、体积配箍率和钢筋强度的混凝土T形柱试件进行低周往复荷载试验,分别对其承载力、位移、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化和耗能性能进行研究,综合评估其抗震性能。研究结果表明：配置600 MPa级钢筋的混凝土T形柱具有良好的变形能力和承载能力,提高配箍率能有效提高试件的抗震性能,提高轴压比可以提高试件的承载力,但降低其变形能力。随着钢筋强度的提高,试件的承载力显著提高。