钢筋混凝土Z形截面柱框架节点抗震性能试验研究

为了研究钢筋混凝土Z形截面柱框架节点的抗震性能,进行了8榀缩尺比为1∶2的Z形柱中间层节点的低周反复加载试验,得到了节点试件的破坏模式、滞回曲线和骨架曲线,以及受剪承载力和延性系数等用以评价节点抗震性能的主要参数。将试验得到的承载力与规程公式计算结果进行比较,结果表明Z形截面柱节点的承载力可按两个L形截面柱节点的承载力公式计算,计算结果和试验结果吻合较好。分析了轴压比、节点的配箍特征值、剪压比和Z形柱肢高肢厚比等试验参数对节点的抗震性能的影响,分析表明剪压比是Z形截面柱节点延性的最主要影响因素,剪压比小的节点试件具有良好的位移延性和滞回特性,而肢高肢厚比对节点的延性影响不大。     

不同肢高厚比钢筋混凝土Z形截面柱梁柱节点抗震性能研究

基于钢筋混凝土Z形截面柱梁柱节点的试验结果,运用有限元软件ANSYS对Z形截面柱梁柱节点进行非线性有限元分析,并与试验结果进行对比分析。同时,通过ANSYS对低周反复水平荷载作用下Z形截面柱梁柱节点的受力性能进行数值模拟分析,研究其在不同肢高厚比下的抗剪承载力和延性等受力性能,并验证了不同肢高厚比条件下模拟的抗剪承载力按规范提供的异形柱节点抗剪承载力设计计算建议公式设计是偏于安全的,剪压比最小限制可由0.19适当放宽到0.2。     

钢筋混凝土Z形截面双向压弯柱抗震性能试验研究

为了研究Z形截面钢筋混凝土柱的抗震性能,对缩尺比为1∶2的9根试件进行了拟静力试验,2根试件进行了单调荷载试验。分析了轴压比（n取0.30、0.45）、加载方向（加载角α为0°、45°、90°、135°）、肢高肢厚比（3∶1、4∶1）、纵筋强度等级（HRB400、HRB500）等参数对其抗震性能的影响。研究了Z形截面柱的破坏特征,得到了试件的荷载-位移滞回曲线及骨架曲线、承载力、位移延性系数等力学性能指标。研究结果表明：试件在横向反复荷载作用下的主要破坏形态为弯曲型破坏,破坏主要发生在与加载方向平行的跨中截面,滞回曲线对称、饱满,试件延性好,具有良好的抗震能力。采用数值分析方法编制了Z形截面柱承载力电算程序进行计算,计算结果与试验结果吻合较好。     

低周反复荷载作用下L形宽肢柱受剪性能试验

根据对低周反复荷载作用下11根L形截面宽肢框架柱的剪切破坏试验,对L形宽肢柱受剪破坏机理以及水平加载角度、暗柱、截面肢高厚比对L形宽肢柱受剪性能的影响进行研究。试验表明,L形截面宽肢柱斜面受剪承载力高于主轴向;配筋合理的暗柱对L形宽肢柱受剪承载力及延性有提高作用;随截面肢高厚比的增加,试件受剪破坏过程的脆性增加。     

钢筋混凝土T形截面柱的截面曲率延性分析

为了研究T形柱截面曲率延性比的变化规律,以平截面假定为基础,选用了合理的钢筋和混凝土本构关系模型.采用Section Builder软件分析了钢筋混凝土T形截面柱的弯矩-曲率关系.考虑了T形柱肢宽厚比、轴压比、荷载角和箍筋间距等因素对截面曲率延性比的影响,可作为异形柱抗震性能研究的参考.     

大宽厚比H形截面短柱轴压性能研究

针对大宽厚比H形截面轴心受压构件,目前中国GB 50017—2017中尚未形成完整的设计方法,而在欧洲EN 1993-1-1和美国ANSI/AISC 360-16中未能充分考虑板件相关作用的影响。为确保此类构件在工程应用中的安全性,探讨以上规范计算方法的适用性,针对12个大宽厚比,即宽厚比超出GB 50017—2017板件宽厚比限值的H形截面短柱,开展了轴压试验研究,基于试验结果进行了有限元分析。研究结果表明：翼缘与腹板间的约束作用在不同宽厚比组合下存在差异,直接影响板件的屈曲荷载,进而影响构件的承载力;通过调整翼缘与腹板宽厚比组合,大宽厚比H形截面轴心受压短柱有较高的屈曲后承载力,甚至可以达到全截面塑性承载力;根据板件宽厚比相对大小不同,峰值荷载后大宽厚比H形截面轴心受压短柱荷载-位移曲线可分为有、无陡降段两种类型;通过有限元分析,得到了宽厚比对H形截面轴心受压短柱承载力的基本影响规律,提出了考虑板件相关作用的受压截面分类宽厚比限值;通过对不同规范轴心受压构件承载力计算结果的对比,发现欧洲EN 1993-1-1和美国ANSI/AISC 360—16对H形截面轴心受压短柱承载力的计算结...     

等肢钢筋混凝土T形截面柱的合理配筋研究

采用数值积分法编制了T形截面柱正截面承载力非线性分析程序,对5种不同配筋的等肢T形截面柱,在不同轴压比下的Mx-My,曲线进行了计算,分析了不同荷载角的极限弯矩变化规律,探讨了截面配筋对截面承载能力的影响,得出了等肢T形截面柱的合理配筋.理论计算值与试验结果的比较表明,二者吻合较好.最后,对等肢T形截面柱的工程设计提出了建议.     

L形短肢剪力墙破坏试验研究

基于4片L形截面的钢筋混凝土短肢剪力墙构件在低周反复水平荷载作用下的试验,描述了该类混凝土短肢剪力墙的破坏现象。通过对滞回曲线的分析,找出L形截面短肢剪力墙的刚度特点。基于构件破坏特性,对L形截面短肢剪力墙构件提出一些有益的建议。     

不等肢L形柱合理配筋研究

采用数值积分法编制了L形截面柱正截面承载力非线性分析程序,并进行程序验证。对三种肢长比的不等肢L形截面柱的三种优化配筋的Mx-My进行分析,得出不等肢L形截面柱合理配筋。结果表明,不等肢L形截面柱合理配筋形式应在肢端和折角处配置相同直径受力钢筋,在内折角处配置最小受力钢筋,其它位置按构造配筋,比较经济合理。在长肢端配筋率应大于短肢端配筋率。     

钢筋混凝土不等肢异形柱截面延性最不利荷载方向的研究

采用全过程非线性的数值分析方法，计算了钢筋混凝土不等肢T形、L形和十字形柱截面模型在792种工况下的截面曲率延性比。在此基础上，分析了影响不等肢异形柱截面延性最不利荷载方向的因素，并得出了这3种截面不等肢异形柱在上述工况下的截面延性最不利荷载方向。     

单周及低周反复荷载作用下T形截面框架柱受剪性能的试验研究

根据单调加载６根Ｔ形柱、４根矩形柱以及正向和斜向水平反复加载的５根Ｔ形柱的受剪试验，分析了翼缘、低周反复荷载、斜向水平荷载对Ｔ形截面柱受剪性能的影响，提出了受剪承载力计算公式。     

宽肢异形柱受剪承载力研究

归纳总结了国内宽肢异形柱的研究成果,结合宽肢异形柱斜截面受剪承载力试验,分析了宽肢异形柱的受力特性,并通过宽肢异形柱斜截面受剪承载力试验结果与现行异形柱规程提出的受剪承载力计算方法进行比较,以检验异形柱规程斜截面受剪承载力计算公式对宽肢异形柱的适用性。     

卷边翼缘工形截面构件的局部稳定性能

提出了一种翼缘卷边的工形截面薄壁构件,可以应用在轻型钢结构房屋结构中。由于翼缘板有卷边的加强作用,极大地提高了其局部屈曲荷载,从而使翼缘板可以不受板件宽厚比限值的约束,能获得比较好的经济效益。为此建立了翼缘卷边工形截面构件有效长宽比的概念及其计算公式,并通过变化几何参数对这种截面的局部屈曲性能进行研究和分析,从而确定卷边宽度系数的合理取值以及卷边翼缘宽厚比限值。     

翼缘宽度对预期损伤部位采用FRC增强的梁柱组合件破坏机制影响的试验研究及数值模拟

为研究现浇板翼缘宽度和纤维增强混凝土（FRC）材料对框架结构破坏机制的影响,设计制作一组纵梁腹板两侧各6倍和8倍板厚翼缘宽度,且带有横交梁的梁柱组合件,试件的预期损伤部位采用FRC材料,柱梁抗弯承载力比分别取1.2和1.4|对试件进行拟静力试验,考察试件的破坏过程和破坏形态,分析其破坏机制和翼缘板内钢筋的应变分布,研究试件的变形和耗能能力、强度和刚度退化等抗震性能。在试验研究基础上,对试件原型破坏过程进行数值模拟,并进行了参数分析。结果表明,预期损伤部位范围内的梁、柱和板采用FRC材料,在一定程度上可以减小板对梁抗弯承载力影响的范围,易于实现“强柱弱梁”的破坏机制|考虑8倍板厚翼缘宽度的梁柱组合件更易于实现“强柱弱梁”的破坏机制,并且能显著降低其强度退化系数,提高其耗能能力。     

三维空间外加强环式部分钢框架节点非线性有限元分析

利用非线性有限元软件ABAQUS,建立了三维空间外加强环式部分钢框架节点模型,考察了柱壁厚度,梁翼缘宽度、厚度,梁腹板高度,外环板宽度、厚度等几何参数对外加强环式部分钢框架节点的承载能力及刚度的影响,有限元分析结果表明:柱壁厚度、梁翼缘宽度、厚度、腹板高度、外环板宽度、厚度的变化对外加强环式节点的刚度和承载力有明显的影响,通过单参数分析,并利用回归的方法建立包括以上参数的节点极限抗弯承载力,屈服抗弯承载力,初期刚度,屈服刚度评价公式,并证明了公式的可靠性,为该类节点应用于工程实际提供了理论基础。     

压弯钢构件在循环荷载作用下的非线性弯扭屈曲

本文根据非线性有限元的基本理论,采用基于修正的拉格朗日法描述的八节点超参数壳体单元,考虑几何非线性和材料非线性,结合混合强化本构关系,编制了非线性有限元计算程序。对压弯钢构件在循环荷载作用下的弹塑性弯扭屈曲进行计算机模拟,系统分析了H形截面压弯钢构件的滞回特性,以及翼缘宽厚比、腹板高厚比、构件轴压比和长细比对压弯钢构件弯扭屈曲的影响规律。通过对计算结果的比较,提出了强烈地震条件下,H形截面压弯钢构件在循环荷载作用下保持整体稳定,满足延性要求,具有较高屈曲后强度的长细比和板件宽厚比限值。     

十字形截面钢异形柱的抗震性能和板件宽厚比限值研究

按照强震区多、高层钢框架结构柱的受力工况,以现行国标型钢组合的工程应用为目标,设计不同轴压比下不同翼缘宽厚比与不同腹板高厚比组合的36个十字形截面钢异形柱模型,模型截面应力相似系数为1,缩尺比为1∶2。考虑试件的初始缺陷和材料非线性,对这些模型系统地进行常轴力、低周反复荷载下的有限元计算。模拟模型的受力、变形、破坏全过程,研究变形模式、破坏模态、滞回性能、承载能力、耗能能力等抗震性能,并分析翼缘宽厚比、腹板高厚比和轴压比对抗震性能的影响规律,对模型的整体抗震性能进行综合评价。最后,基于抗震设计承载力取值和整体抗震性能的要求,提出不同轴压比下,能够在强震区使用的十字形截面钢异形柱翼缘宽厚比与腹板高厚比的组合限值,为工程应用和钢异形柱结构技术规程的编制提供理论依据。     

Experimental study on seismic performance of mega steel‐reinforced concrete columns subjected to cyclic loads

In recent years, 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 shaped steel, such as H‐shaped steel and cross‐shaped steel, with little attention paid to mega SRC columns, which always have complicated encased steel and large steel ratio. The cyclic loading tests were carried out on scaled mega SRC column models with different cross‐section type of encased steel and steel ratio. The principal damage states were investigated throughout the entire testing process. Based on the test results, the effects of steel ratio and the cross‐section type of encased steel on the damage characteristics, hysteretic behavior, ductility, secant stiffness degradation, energy dissipation capacity and maximum crack width were analyzed. The test results indicate that the steel ratio has significant effect on the seismic performance of mega SRC columns while the effect of cross‐section type of encased steel is not significant. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

Numerical investigation of channel columns with complex stiffeners—part II: parametric study and design

A parametric study of cold-formed steel channel columns with complex stiffeners is performed using finite element analysis. An accurate and reliable finite element model is used for the parametric study in which different sizes of complex stiffeners are investigated. Column strengths predicted by the finite element analysis are compared with the unfactored design column strengths calculated using the American Specification and the Australian/New Zealand Standard for cold-formed steel structures. It is shown that the design strengths obtained from the specification and standard are generally conservative for fixed-ended cold-formed steel channel columns with complex stiffeners for the more slender sections having a plate thickness of 1 mm with the flat flange width to thickness ratio of 57, but unconservative for sections having a plate thickness of 2 mm with the flat flange width to thickness ratio of 27.     

Simplified calculation of effective flange width for shear walls with flange

The shear lag effect of shear walls with flange is normally analyzed by introducing the concept of effective flange width. Therefore, it is crucial to accurately evaluate the effective flange width for tall buildings design. In this paper, based on the energy variational method, the normal stress distribution in the flange of shear walls is deduced, and the analytical solution of effective flange width in elastic stage is obtained according to the stress equivalent principle. For simplification, a parametric study on a serial T‐shaped cross‐section shear walls was conducted using finite element method in order to clarify the characteristic of effective flange width along with the loading history and the variations of shear lag effect with different parameters accordingly. Based on the numerical results, simplified formulas of the effective flange width in different loading stages are deduced for practical structure design. Moreover, the rationality of the values derived from different design codes is evaluated by comparing with simplified formulas. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.