多腔钢管混凝土分叉柱力学性能有限元分析

为研究异形截面多腔钢管混凝土分叉柱的力学性能及设计方法,以北京某超高层建筑异形截面多腔钢管混凝土巨型分叉柱为原型,在已进行的低周反复荷载试验基础上,对异形截面多腔钢管混凝土分叉柱抗震性能进行有限元分析,研究了不同构造措施、不同钢材及混凝土强度等级等参数对钢管混凝土分叉柱抗震性能的影响.结果表明:基于本文提出的有限元建模方法,所得有限元分析结果与试验结果吻合较好;适当增加腔体数,设置肋板、角钢和钢管能够有效提高异形截面钢管混凝土分叉柱抗震性能;在等用钢量下,增加腔体数量比增加钢板厚度能更有效地提高分叉柱抗震性能;不同材料强度对异形截面钢管混凝土分叉柱抗震性能有较大影响,在进行其抗震设计时,宜选用强度等级匹配的钢材与混凝土.     

高温下钢管约束型钢混凝土柱的受力性能

火灾下无防火保护的结构构件温度会迅速上升,从而造成钢材和混凝土的强度明显下降。为了研究火灾下钢管约束型钢混凝土柱的受力性能,考虑火灾下钢管约束型钢混凝土柱的不均匀温度分布及温度对材料力学性能的影响,提出了火灾下受轴心荷载作用的钢管约束型钢混凝土柱承载力的计算方法。利用有限元软件ABAQUS对提出的计算方法进行了验证,结果吻合较好。进而采用该计算方法对影响高温下承载力的参数进行了分析,研究表明：随着构件截面尺寸的增加以及混凝土强度和钢材强度的提高,构件的承载力逐渐增加,而钢管壁厚的改变对承载力并无太大影响。利用有限元软件ABAQUS分析了荷载比、构件尺寸、钢管壁厚等因素对构件耐火极限的影响,发现耐火极限随着荷载比和钢管壁厚的增加而减小,随着构件尺寸的增加而增大。     

CFRP约束圆中空夹层钢管混凝土短柱轴心受压性能试验研究

对圆中空夹层钢管混凝土（CFDST）短柱和CFRP约束CFDST(CFRP-CFDST)短柱进行了轴压试验,研究混凝土强度和CFRP粘贴层数对CFRP约束CFDST短柱轴压性能的影响,得到了CFDST短柱和CFRP约束CFDST短柱的典型破坏模式、荷载—位移曲线及荷载—应变曲线。试验结果表明：与CFDST试件相比,CFRP约束CFDST试件的极限承载能力显著提高,且贴布层数越多,钢管混凝土短柱的极限承载力越高。给出了避免内钢管先于外钢管屈曲破坏的内钢管最小壁厚计算式,并提出了CFRP约束CFDST短柱的轴压极限承载力计算式,该计算式计算结果与试验结果吻合较好。     

冷弯薄壁方钢管混凝土柱的非线性有限元分析

为了研究设肋方式、钢管厚度、钢材强度和混凝土强度对冷弯薄壁方钢管混凝土组合柱力学性能的影响,本文采用ABAQUS有限元程序,对冷弯薄壁方钢管混凝土组合柱进行非线性有限元分析,计算和分析了冷弯薄壁方形钢管混凝土组合柱轴压时的荷载-变形全过程关系曲线。给出了有限元计算中钢材和混凝土本构关系模型、钢管及其核心混凝土之间界面模型等确定方法,分析在轴压作用下四种不同截面形式的冷弯薄壁方钢管混凝土组合柱的力学性能和破坏模态,理论计算结果与试验结果吻合较好。研究表明,设肋能有效改善冷弯薄壁方钢管混凝土组合柱的力学性能,与不带肋截面钢管混凝土构件相比,四边肋截面钢管混凝土构件的轴压承载力提高了9.4%~14.8%,十字肋截面钢管混凝土构件提高了18.7%~39.9%,而空钢管构件降低了65.3%~89.7%。同时,混凝土强度和钢管厚度对冷弯薄壁方钢管混凝土柱的轴压承载力影响较大。     

方钢管混凝土组合T形柱轴压力学性能研究

方钢管混凝土组合T形柱是一种适用于装配式钢结构住宅建筑的新型结构形式,研究其轴压力学性能可为工程设计提供参考依据。文章以钢管厚度、钢材强度和试件长细比为变化参数,对5个方钢管混凝土组合T形柱进行轴心受压试验,分析了各试件的破坏模式、极限承载力、荷载—位移曲线,建立了与试验相符的有限元分析模型,并对模型的准确性进行了验证;通过变参分析,研究了截面尺寸、钢管厚度、钢材强度、混凝土强度对方钢管混凝土组合T形柱轴压承载力的影响规律,提出了方钢管混凝土组合T形柱的轴压强度承载力和稳定承载力计算公式。结果表明:短柱试件的破坏模式为核心混凝土压碎后由钢管屈服引起的局部鼓曲破坏,中长柱试件的破坏模式为钢管整体弯曲后试件发生的失稳破坏;所提出的方钢管混凝土组合T形柱的轴压强度和稳定承载力公式的计算结果与试验值较接近。     

一种新型钢-混凝土组合短柱轴压性能的有限元分析

为了改善空间钢构架混凝土柱轴压性能,提出一种新型钢-混凝土组合结构——内埋方形钢管空间钢构架混凝土柱.为了进一步研究该新型钢-混凝土组合柱的轴压受力性能,以角钢肢长、缀条间距、方钢管宽厚比、混凝土强度等级、钢材强度等级等为设计参数,利用ABAQUS有限元分析软件建立非线性有限元模型,并对内埋方形钢管空间钢构架混凝土短柱轴压性能进行模拟分析.分析结果表明,影响内埋方形钢管空间钢构架混凝土短柱轴压性能的主要影响因素,可以用方钢管混凝土套箍指标和空间钢构架混凝土约束影响系数来表示,其轴压承载力与方钢管混凝土套箍指标和空间钢构架混凝土约束影响系数大致呈线性变化.     

方钢管中空夹层混凝土柱抗压试验分析

通过4根CFDST方钢管中空夹层混凝土柱的轴向承载力试验研究,探讨了CFDST方钢管中空夹层混凝土柱的抗压受力性能以及方钢管中空夹层混凝土柱承载力和抗弯刚度的提高效果,分析了CFDST方钢管中空夹层混凝土柱的破坏特点及其主要的破坏形式。研究结果表明:在本次试验的参数范围内, CFDST方钢管中空夹层混凝土柱的承载力及抗弯刚度得到了的有效提高;对CFDST方钢管中空夹层混凝土柱的破坏有了初步的了解。确定了CFDST方钢管中空夹层混凝土柱承载力的计算方法,与试验结果吻合良好。     

内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土框架结构的静力弹塑性分析

目的研究内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土柱-工字型钢梁框架结构的工作特点和抗震性能及不同材料配置量对结构抗震性能的影响．方法使用OpenSees软件,对一个8层内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土柱一工字型钢梁的框架结构建立标准模型,进行Pushover分析．结果不同参数对组合柱的承载力、刚度、延性均产生影响,并且由于约束作用的存在改变了夹层混凝土和核心混凝土的本构关系,间接影响了组合柱的抗震性能．将Pushover分析中能力谱法得出的性能点反带入能力谱求出其所对应的目标位移为140mm,满足规范的限值要求．结论设计时应根据需要改变梁柱刚度比的最小值及其性能,达到在合理塑性破坏形式的前提下,使组合柱更多的参与结构抗震,以提高结构的抗震能力．     

钢骨 钢管高强混凝土长柱承载力可靠度分析

基于《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068—2001）,利用一次二阶矩法（JC法）对钢骨-钢管高强混凝土轴压长柱的极限承载力进行了可靠度分析,研究了可变荷载组合类型、荷载效应比、混凝土强度等级、钢管壁厚、钢骨截面面积、钢材屈服强度及长细比对组合柱承载力可靠指标的影响。分析结果表明,在工程常用长细比范围内,各公式的可靠指标均能满足规范对延性构件可靠度指标的要求;在所研究参数范围内,长柱的可靠度指标随荷载组合和荷载效应比的变化而变化,随混凝土强度等级的提高而增大,随钢管壁厚的增加而有所降低,钢骨截面面积对长柱的可靠指标无明显影响,同时,钢材屈服强度和长细比对各公式可靠指标的影响各不相同。     

T形截面钢管混凝土异形柱承载机理数值分析

基于混凝土的塑性损伤模型和钢材的应变硬化模型,对普通T形截面钢管混凝土异形柱(CCFTTS)和双钢管焊接T形截面混凝土异形柱(DCFTTS)在轴向荷载作用下的力学性能进行了数值分析。模拟分析结果表明这两种构件都有类似的失效模式,即钢管都向外发生了屈曲变形。研究发现DCFTTS相比于CCFTTS有着较高的力学性能,因为DCFTTS对混凝土提供更高的侧向约束力。参数分析进一步表明钢管的壁厚、混凝土强度、钢管和混凝土接触面之间的摩擦系数对构件承载力的影响。     

用于海洋平台结构的钢管混凝土摇摆柱构造性能试验研究

为研究摇摆柱海洋平台结构的摇摆柱构造形式,研究制作了10个组合型钢管混凝土构件,采用圆钢管、圆钢管-工字钢、圆钢管-圆筒、方钢管、方钢管-工字钢、方钢管-圆筒6种截面形式进行三点弯曲试验.研究了不同形状、截面形式的组合型钢管混凝土在三点弯曲试验过程中的破坏过程,包括破坏形态、承载能力和变形能力;并且通过局部横纵比和局部应变分析加载后试件内部变化和受力特征.试验结果表明:试件在加载过程中,钢管与混凝土以及钢管混凝土中内置的型钢在不同阶段有着不同的受力特征和协同工作机理;圆钢管混凝土更有利于钢管对混凝土发挥套箍作用,从而提高构件承载能力和变形能力;内置圆筒的双圆筒截面形式构件抗剪性能最好.     

钢-混凝土组合结构构件工作性能的研究进展

钢-混凝土组合结构构件具有承载力高、塑性韧性好、抗火性能优于钢结构等诸多优点.为了研究其构件的力学性能和工作机理,对钢管混凝土构件、型钢-钢管混凝土构件、钢管混凝土叠合构件、中空夹层钢管混凝土构件工作性能的研究现状进行了总结,对钢-混凝土组合结构构件的研究方向进行了展望.     

方形截面钢管混凝土温度场的非线性有限元分析

在合理的确定了火灾情况下钢管混凝土表面温度的基础上,利用有限元法计算方截面钢管混凝土在高温作用下的温度场,计算结果与试验结果吻合良好,并考虑了不同保护层厚度（混凝土和防火涂料）及不同钢管尺寸对方截面钢管混凝土温度场的影响,从而为进一步研究钢管混凝土的耐火极限和高温下的力学性能创造了条件。     

基于ABAQUS的钢管混凝土L形柱有限元分析

为了对钢管混凝土L形柱的力学性能和工作机理进行分析,将钢管对混凝土不均匀的约束作用简化为侧压相等的约束.考虑截面形状对侧向约束的影响,对Mander约束混凝土本构模型进行修正,建立了核心混凝土的本构关系.应用有限元软件ABAQUS对3个轴压短柱试件进行了模拟分析,并将计算结果与试验结果进行了对比,在此基础上探讨了构件中钢管对混凝土的约束机理.计算结果表明,该本构关系能较好地适用于对钢管混凝土L形柱轴压性能的非线性分析,钢管对混凝土的约束效应主要集中在L形截面阳角处.     

T形钢管再生混凝土柱抗震性能有限元分析

以截面肢长、再生粗骨料取代率、钢管壁厚和轴压比为基本参数,采用大型通用有限元分析软件ABAQUS,对两种不同肢长的T形钢管混凝土柱模型在低周反复加载下的荷载-位移滞回曲线进行模拟计算,获得T形钢管再生混凝土柱在水平地震荷载作用下的滞回性能、变形能力和耗能能力,从而比较两种不同截面肢长T形钢管再生混凝土柱的抗震性能.相比于普通混凝土构件,再生混凝土构件表现出更好的变形能力和耗能能力.     

钢骨-钢管混凝土柱正截面承载力计算与分析

目的得到钢骨-钢管混凝土柱正截面承载力计算表达式.方法分别考虑钢骨混凝土部分和钢管混凝土部分各自承担的轴力和弯矩,将这两部分的轴力、弯矩叠加.钢管混凝土部分按照现行的钢管混凝土公式计算;钢骨混凝土部分采用简化分析,按照忽略环箍效应和考虑环箍效应两种情况计算,同时和按照叠加方法计算的钢管混凝土组合柱承载力进行比较.结果钢骨-钢管混凝土柱正截面承载力比钢管混凝土组合柱承载力提高约15%,叠加的计算方法可以适用于钢骨-钢管混凝土柱.结论钢骨-钢管混凝土柱具有更高的承载力能力和更好的延性.     

Effect of contact thermal resistance on temperature distributions of concrete-filled steel tubes in fire

To predicate the temperature distribution of concrete-filled steel tubes(CFSTs) being exposure to fire,a finite element analysis model was developed using a finite element package,ANSYS.A suggested value of contact thermal resistance was therefore proposed with the supporting of massive numbers of collected test data.Parametric analysis was conducted subsequently towards the cross-sectional temperature distribution of CFST columns in four-side fire,in which the exposure time,width of the cross section,steel ratio were taken into account with considering contact thermal resistance.It was found that contact thermal resistance has little effect on the overall temperature regulation with the exposure time,the width of cross-section or the change of steel ratio.However,great temperature dropping at the concrete adjacent to the contact interface,and gentle temperature increase at steel tube,exist if considering contact thermal resistance.The results of the study are expected to provide theoretical basis for the fire resistance behavior and design of the CFST columns being exposure to fire.     

方中空夹层钢管再生混凝土组合柱传热性能计算分析

以煅烧硅藻土和玻化微珠掺量为主要变化参数,对玻化微珠再生混凝土试块的性能进行了试验研究.采用有限元软件ANSYS分析了不同空心率χ(0、0.35)和混凝土(普通混凝土、玻化微珠再生混凝土)对组合柱传热性能的影响,并通过理论计算对比了单一墙体和考虑热桥后的方中空夹层钢管混凝土组合柱平均传热系数.结果显示:煅烧硅藻土掺量为3%时,玻化微珠掺量为130%的试块抗压强度可达32.45 MPa,导热系数仅为0.243 2 W/(m·K); 当采用方中空夹层钢管再生混凝土作为建筑的围护结构时,对外墙能耗影响不大,且组合柱平均传热系数较方钢管普通混凝土低20%.     

钢管-钢骨混凝土组合柱试验研究

目的分析钢管混凝土组合柱研究中的不足，提出了钢管-钢骨混凝土组合柱的概念。研究钢管-钢骨混凝土组合柱的破坏机理、受力性能．方法对钢管-钢骨混凝土组合柱的破坏机理、受力性能。进行了3个含钢率不同的偏心受压钢管-钢骨混凝土短柱的试验．结果钢管混凝土柱存在内外部分破坏不同步的可能，通过试验，明确了钢管-钢骨混凝土柱的破坏特征，含钢率对承载力自寺影响，含钢率越大，构件的承载力及延性的相应增加．结论试验结果表明，当含钢率大于0．36％时，钢管混凝土柱与其外测的钢骨混凝土能够共同工作直至破坏，其承载力明显高于钢管混凝土核心柱的承载力，为组合结构的发展提供了一种新的结构型式．