钢管混凝土板柱节点抗冲切性能试验研究

当前国内外钢管混凝土柱无梁楼盖结构的板柱节点通常是刚性节点,节点构造比较复杂,在水平荷载作用下节点会产生不平衡弯矩和附加剪应力,减弱节点的抗冲切承载力,使节点变为抗震中的薄弱环节。为改善板柱节点的抗震性能,拟设计了一种钢管混凝土柱贯通楼板,混凝土板简支在柱外侧钢托板上的铰支撑钢管混凝土板柱节点。本文对于此类节点的抗冲切性能进行了试验研究。     

浅析钢管混凝土板柱节点抗冲切性能

对钢管混凝土结构进行了介绍,分析了钢管混凝土板柱节点在应用中存在的问题,介绍了影响钢管混凝土柱—平板结构节点的因素,对我国规范里抗冲切承载力的一些公式进行了陈述,从而促进钢管混凝土结构的研究和应用。     

现浇钢筋混凝土空心楼盖板柱节点抗冲切性能试验研究

为研究现浇钢筋混凝土空心楼盖抗冲切性能,明确板柱节点实心区及暗梁配置箍筋对冲切承载力和节点破坏模式的影响,在竖向荷载作用下完成了1个仅有板柱节点实心区和2个仅配置暗梁箍筋的现浇混凝土空心楼盖内板柱节点的静力试验。结果表明:空心楼盖板柱节点与传统无梁楼盖板柱节点具有相似的冲切破坏形态;设置节点实心区或在暗梁中配置箍筋均可改善抗冲切性能;配置暗梁箍筋比设置节点实心区在提高抗冲切能力方面效果更好;通过控制暗梁配置箍筋数量可以有效地改变板柱节点的破坏类型,使其由脆性冲切破坏转变为延性弯曲破坏。根据试验结果提出了空心楼盖板柱节点的抗冲切设计建议。     

无腹筋板柱节点抗冲切承载力计算研究

以国内外既有方形中柱节点试验数据作为评估样本,对比分析国内外设计规范关于板柱节点抗冲切承载力计算和规定的差异。基于对样本的回归分析,提出形式简单的无腹筋板冲切承载力建议计算公式,结果表明,预测值与样本吻合较好。最后提出了无腹筋板柱节点抗冲切承载力的建议计算公式,为我国相关规范的编写提供参考。     

高温后抗冲切钢筋对钢筋混凝土板柱节点抗冲切性能研究

为了研究火灾后钢筋混凝土板柱节点抗冲切性能,本文采用有限元软件ABAQUS对火灾后钢筋混凝土板柱节点抗冲切试验建立精细化有限元模型,并通过与试验结果相对比,校核了模型的准确性。在已验证的有限元模型的基础上,研究了配置不同抗冲切钢筋对火灾后板柱节点抗冲切性能的影响。结果表明,在同样的工况下,配置了单弯曲剪力钢筋和双弯曲剪力钢筋的节点,极限承载力分别提高15.3%和17.6%,破坏位移分别提高39.2%和21.5%。而配置锚钉和锚栓的节点,极限承载力分别提高40.8%和45.6%,破坏位移分别提高143.1%和152.9%。同时配置了锚钉和锚栓试件的破坏模式由冲切破坏转变为弯冲破坏。     

型钢混凝土组合板柱节点冲切破坏机理研究

为研究型钢混凝土组合板柱节点的抗冲切性能,以节点布钢形式、板纵筋配筋率、混凝土强度等级、板厚及型钢配钢率为研究参数,共设计了12个数值分析模型,采用有限元软件ABAQUS进行了计算,分析了各模型的竖向荷载-板中心挠度曲线、极限承载力,并详细地探究了型钢混凝土组合板柱节点的冲切破坏机理。研究结果表明,在板柱节点中布置型钢可显著提升节点的抗冲切性能,并且随着型钢布钢数量、板纵筋配筋率、混凝土强度等级、混凝土板厚及型钢配钢率的增加,节点的抗冲切性能均会得到不同程度的提升。在型钢混凝土组合板柱节点受载破坏过程中,首先为板底混凝土受拉开裂,随后板纵筋及型钢下翼缘受拉屈服,最后为柱周边板顶混凝土被压酥,破坏具有明显的延性破坏特征。此外,对型钢混凝土组合板柱节点的冲切破坏机理研究显示,组合节点的冲切破坏面由柱对板形成的冲切面及型钢梁对板形成的冲切面两部分组成。     

预应力板柱节点抗冲切强度的脱离体模型

采用混凝土双轴应力状态下破坏的修正Mohr—Coulomb准则，建立预应力板柱节点冲切破坏的脱离体模型，考虑预压应力和预应力钢筋曲线对板柱节点抗冲切的有利影响，推导了预应力板柱节点的抗冲切计算公式。与试验数据对比，本文提出的计算公式具有较高的精度。     

型钢混凝土T形柱-钢筋混凝土板新型节点冲切性能研究

为研究型钢混凝土(SRC)T形柱-钢筋混凝土(RC)板节点冲切性能,对3个T形SRC柱-RC板节点和2个方形SRC柱-RC板节点进行了竖向荷载作用下的冲切破坏试验。试验变量包括板厚、柱截面形状和有无柱帽。试验结果表明,所有试件耗能能力较弱,均发生了脆性冲切破坏。柱截面形状的变化会导致冲切剪应力的分布更为复杂,出现应力集中现象。增加板厚和设置柱帽可以有效提高板柱节点的冲切承载力和残余承载力。此外,采用ABAQUS软件进行了数值模拟分析。数值计算结果和试验结果在荷载-位移响应、混凝土应变和破坏模式方面具有良好的一致性。参数分析结果表明,柱内型钢能发挥对板内钢筋的悬挂作用,改善板柱节点的残余承载力。但配钢率的增加对残余承载力的提升并不明显。T形柱的肢高肢厚比对节点冲切承载力的影响可以忽略,增大柱帽的平面尺寸与截面高度均能够提高节点冲切承载力,相比之下柱帽截面高度对于冲切承载力的影响更为明显。     

ECC/RC空心楼盖板柱节点抗冲切性能

针对工程水泥基复合材料（ECC）用于板柱结构柱周围局部实心区域形成的ECC/RC空心楼盖板柱节点,可减少结构本身自重,充分发挥ECC材料高强度、高延性和抗剪性能好等特点,以ECC强度、ECC面积、暗梁为参数,对ECC/RC空心楼盖板柱节点进行抗冲切性能数值分析研究。结果表明:ECC材料可显著提高空心楼盖板柱节点的抗冲切承载力和刚度,改善节点的变形能力和耗能能力,但未改变节点的破坏形态,节点仍发生冲切破坏;节点的抗冲切承载力随着ECC强度和ECC面积的提高而增大;当节点仅使用一种增强方式时,暗梁和ECC材料的抗冲切承载力分别为普通混凝土的1.26倍和1.15倍;与暗梁相比,ECC材料对节点抗冲切承载力的提高效果更明显;与同时使用ECC材料和暗梁的节点相比,当节点仅使用ECC材料时,增大ECC面积对节点抗冲切承载力的提高效果更为明显;在进行空心楼盖板柱结构设计时,建议同时使用暗梁和ECC材料,保证节点有较高极限承载力的同时,兼顾良好的变形能力和耗能能力。     

板—柱结构抗冲切锚栓设计计算方法比较分析及应用

在板柱结构中,板柱连接处的冲切问题是结构设计中的一个薄弱环节。基于近年来国内外对板-柱结构中抗冲切锚栓的研究成果,提出了抗冲切锚栓配筋形式优于传统箍筋及弯起钢筋配筋形式的意见;并对5种国内外配置抗冲切锚栓的混凝土板受冲切承载力计算方法进行比较分析;最后结合某工程实例,探讨了板-柱结构抗冲切锚栓设计中应注意的一些问题。同时对现行《混凝土结构设计规范》中受冲切承载力计算的章节,提出了补充有关抗冲切锚栓计算公式的建议。     

T形钢管混凝土插板连接节点受弯性能研究

采用精细化有限元分析方法对T形钢管混凝土插拔连接节点的平面内受弯性能进行了研究。首先通过与试验结果进行对比,验证了精细化有限元模型的正确性和准确性。在此基础上研究了主管壁厚、支管壁厚、主管形式和混凝土强度对节点破坏模式和承载力的影响。结果表明,钢管混凝土插板连接节点的破坏模式和钢管插板连接节点不同,为主管冲剪破坏和支管屈服破坏,其受弯承载力比钢管插板连接节点要高很多,国内外设计规范中关于钢管插板连接节点的受弯承载力计算公式不适用于钢管混凝土插板连接节点。最后给出了基于力学模型的主管冲剪破坏模式下钢管混凝土插板连接节点受弯承载力计算公式,以期为此类节点的工程应用提供参考。     

内置钢板深梁剪力墙抗震性能试验研究

内置钢板深梁剪力墙是由钢管混凝土柱、柱间钢板深梁、混凝土墙体及其连接构件组成。对5个1/5缩尺的该组合剪力墙模型进行了低周反复荷载试验。试验分两阶段进行,第一阶段试验研究位移角小于1/50试件的抗震性能,第二阶段试验研究第一阶段损伤试件修复后的抗震性能,修复采用剪力墙边框钢管间两侧贴焊薄钢板的方法。分析了各试件修复前后的破坏特征、滞回特性、承载力、刚度退化、位移延性、耗能性能。结果表明：内置钢板深梁剪力墙的钢管混凝土柱、钢板深梁、混凝土墙体及连接构件相互作用,协同受力,具有良好的抗震性能;变形特征具有阶段性,在混凝土和部件连接界面损伤前与整体剪力墙变形接近,在连接界面损伤滑移后与带竖缝剪力墙接近。     

Experimental study on shear resistance of self-stressing concrete filled circular steel tubes

This paper presents the results of shear tests on 27 self-stressing concrete filled steel tube (SSCFST) specimens and 8 conventional concrete filled steel tube (CFST) specimens. The main parameters in the tests were the self-stress and shear span to depth ratio. The experimental results indicate that the shear capacity of the CFST specimen is lower than that of the SSCFST specimen when 28-day cube strength of concrete core, shear span to depth ratio, yield strength and geometrical dimension of the steel tube are kept the same. The CFST/SSCFST specimen failed in shear when the shear span to depth ratio was smaller than 0.5 and failed in flexure when the shear span to depth ratio was 0.5 or higher. The bond between concrete core and steel tube also affected the shear capacities. Finally, an empirical equation for predicting the shear capacity of a SSCFST short beam is proposed.     

Study on spatial effect of concrete-filled steel tubular KK-joints

为研究钢管混凝土空间相贯节点的空间效应,通过精细化有限元模拟对钢管混凝土空间相贯节点的受力性能进行了研究。建模时考虑了材料非线性、几何非线性、钢管与混凝土之间的接触非线性,建立了钢管混凝土KK形相贯节点的精确有限元模型,研究了空间效应对节点承载能力和破坏模式的影响。结果表明：钢管混凝土空间相贯节点的承载力远高于钢管空间相贯节点;钢管混凝土空间相贯节点和平面相贯节点的破坏模式相同,破坏模式有两种,一种是主管管壁冲剪破坏和受压支管屈服联合破坏,发生在支管管壁较薄的情况,另一种是主管管壁冲剪破坏;空间效应对钢管和钢管混凝土相贯节点承载力的影响不同,对于钢管混凝土相贯节点,支管空间夹角60°的节点承载力较平面节点有所降低,在设计时应该考虑空间效应的影响;空间效应对钢管混凝土空间相贯节点刚度影响不大。     

钢管混凝土栓钉柱脚节点抗冲切性能试验研究

通过拟静力试验方法研究静力荷载作用下带有栓钉的钢管混凝土柱埋入钢筋混凝土基础梁式柱脚节点的冲切破坏机制,冲切面位置及影响冲切承载力的因素等。研究表明:在钢管外焊接栓钉后,冲切破坏面的上边缘由钢管底部移至最上排栓钉处,扩大了混凝土冲切面积,有效地提高了构件的抗冲切承载力,当栓钉数量足够且布置合理时,柱脚的抗冲切能力可以大于抗剪能力,使柱脚节点设计满足抗弯、抗剪要求,保证构件安全。     

高轴压比下钢管高强混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

通过在约束边缘构件位置和截面中部设置多根钢管,形成了一组不同钢管布置形式的钢管高强混凝土组合剪力墙。通过对8片剪跨比为2.08的剪力墙试件在高轴压比（0.40~0.62）下的低周往复加载试验,研究其破坏形态、承载力、变形能力、滞回性能等。试验结果表明：试件的破坏形态为压弯作用下的受弯破坏,墙体根部混凝土压溃范围为整个试件宽度和300~400mm高度,钢管与混凝土之间没有出现明显的黏结滑移;在峰值荷载前,试件的截面应变分布基本符合平截面假定;与钢筋混凝土剪力墙相比,设置钢管后在轴向压力最大增加19%的情况下,受弯承载力提高了21%~43%,试件的屈服位移角达到1/300,峰值荷载时位移角不低于1/100,极限位移角达到1/75,个别试件接近1/40,变形能力提高了约30%,试件的滞回性能明显改善,表明所设计的钢管高强混凝土剪力墙具有良好的抗震性能和抗倒塌能力。     

钢管-双层钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

提出一种适用于超高层建筑底部楼层的钢管-双层钢板-混凝土组合剪力墙,通过5个剪跨比为2.5的一字形截面组合剪力墙试件的拟静力试验,研究组合剪力墙的抗震性能。试验结果表明：试件的破坏形态为压弯破坏,墙底部边缘构件矩形钢管管壁和钢板鼓曲、钢管断裂、混凝土压溃;矩形钢管混凝土约束边缘构件沿墙肢长度显著影响试件的变形能力和耗能能力;钢板含钢率基本不影响试件的变形能力;矩形钢管混凝土边缘构件内设置圆钢管可提高试件承载力,但对其变形能力影响不大。矩形钢管混凝土约束边缘构件沿墙肢长度为0.2倍墙截面高度、设计轴压比为0.45时,组合墙试件的屈服位移角不小于0.005 rad、极限位移角可达0.030 rad。提出组合墙正截面承载力的计算式,计算结果与试验值吻合较好,误差小于10%。     

钢管混凝土桁架新型节点试验研究

对6个圆形钢管节点板式节点和6个钢管混凝土节点板式节点进行了对比试验研究。试验结果表明:空钢管试件在达到极限荷载时,节点板下空钢管发生严重局部屈曲而丧失承载力;钢管混凝土节点则在节点板下只发生轻微局部屈曲现象,具有较高的承载力。相比之下,钢管混凝土的承载力明显高于空钢管的承载力,并具有更好的延性性能。在钢管混凝土桁架中采用节点板式节点可比相贯节点更加方便、可靠。     

钢管混凝土减震框架与钢管混凝土框架-剪力墙结构的对比试验研究

设计两榀比例为1:4、梁柱构件尺寸相同的试件:一榀为设置新型三重钢管防屈曲支撑的钢管混凝土减震框架,一榀为普通钢管混凝土框架-剪力墙结构。对两个试件进行反复荷载作用下的抗震性能试验,对比分析两种结构的破坏特征、滞回性能、骨架曲线、强度和刚度退化、耗能能力和关键点应变等抗震性能指标。试验结果表明:钢管混凝土减震框架结构具有与钢管混凝土框架-剪力墙结构相当的承载力,并在变形能力、延性和耗能能力等方面均有明显的提高,对刚度退化和强度退化也有明显的缓解,具有更合理的受力性能和破坏机制,新型三重钢管防屈曲支撑起到良好的耗能减震作用,有效地改善钢管混凝土框架的抗震性能。     

钢纤维对喷射混凝土方板早龄期弯曲性能的影响

为了研究隧道支护层钢纤维喷射混凝土在早龄期的力学性能,参照欧洲喷射混凝土标准(EFNARC),对不同掺量的钢纤维喷射混凝土方板进行试验研究,并与传统钢筋挂网喷射混凝土方板进行了对比.通过对10,30,48h龄期钢纤维喷射混凝土方板的荷载-位移曲线及能量吸收能力的比较,分析了不同钢纤维掺量喷射混凝土方板与钢筋挂网喷射混凝土方板的弯曲性能.结果表明:钢纤维可以显著提高早龄期混凝土的抗冲切能力;当钢纤维掺量超过20kg/m~3时,钢纤维喷射混凝土方板由脆性冲切破坏变为弯曲破坏.