型钢混凝土十形柱及其节点抗震性能演变、传递机制及设计理念

为研究型钢混凝土十形柱与型钢混凝土十形柱框架节点在抗震性能方面的演变规律,通过13个型钢混凝土十形柱及其框架节点的反复荷载试验,揭示了型钢混凝土十形柱、十形柱平面节点、十形柱空间节点的震损机理及性能差异,深入分析了配钢形式、加载方向、剪跨比以及轴压比等关键参数对此类构件抗震性能的影响;考虑荷载加载方向对双向受剪性能的影响,提出了型钢混凝土十形柱及其节点的受剪承载力统一预测模型;采用OpenSEEs零长单元并引入荷载加载角对弯曲型破坏的型钢混凝土十形柱双向压弯承载力进行了全过程受力性能模拟并证实其可行性。结果表明：型钢混凝土十形柱及其节点由平面受力转变至空间受力时,其受剪承载力和耗能能力也随之提高;十形柱的位移延性系数最大,而平面节点的位移延性系数最小。试验轴压比在0.5范围内时,提高轴压比有利于构件和节点受剪承载力及耗能能力的增长;试验轴压比小于0.3时,随着轴压比的增大,十形柱及其节点的延性随之提高,而试验轴压比大于0.3时则随之降低。型钢混凝土十形柱及其框架节点的弹性及弹塑性层间变形能力均大于规范规定的要求。基于综合性能研究成果,给出了型钢混凝土十形柱合理配钢形式的设计建议、轴压比控制原理、最不利地震作用验算方向等结构设计理念。     

型钢高强混凝土柱轴压比限值分析

轴压比是影响柱抗震性能的一个主要因素,随着轴压比的增大,柱的抗震性能越来越差。从型钢混凝土柱正截面大、小偏心界限破坏时力的平衡条件出发,推导了型钢高强混凝土柱发生延性破坏的轴压力限值,并提出了其在不同抗震等级下轴压比限值,该限值可为型钢高强混凝土柱的抗震设计提供参考依据。     

火电厂主厂房型钢混凝土混合结构异型中节点抗震性能试验研究

火电厂主厂房型钢混凝土混合结构中存在由于错层、变梁变柱截面引起的异型中节点,选取5个代表性节点进行1∶5缩尺拟静力试验,研究该类节点的滞回性能、耗能能力、延性、刚度退化以及承载能力。研究结果表明：受强梁弱柱特性的影响,4个型钢混凝土异型中节点主要发生不利于抗震的柱端塑性铰破坏,而钢筋混凝土异型中节点由于梁柱刚度比较大主要发生核心区剪切破坏;大小梁错层高度对型钢混凝土异型中节点的承载力、延性性能与刚度特性均有一定的影响,但规律并不明显;型钢混凝土柱-钢筋混凝土梁异型中节点的耗能能力强于钢筋混凝土异型中节点,但受破坏模式的影响,其承载能力、延性与刚度等均低于钢筋混凝土异型中节点;相比采用钢筋混凝土梁的型钢混凝土异型中节点,采用型钢混凝土梁的型钢混凝土异型中节点的开裂荷载高,初始刚度较大,但承载力、延性与耗能能力并未得到明显提高。     

型钢混凝土异型中节点抗震性能试验研究及设计建议

由于工艺要求,大型型钢混凝土核电厂主厂房结构中普遍存在错层、变梁变柱截面而形成的异型中节点。为研究型钢混凝土(SRC)异型中节点的抗震性能,进行了8个1/4缩尺比的SRC异型中节点拟静力试验,考虑了两侧梁错位高度、单侧梁截面高度减小和轴压比等影响因素,分析了SRC异型中节点的破坏形态、滞回性能、承载力、刚度退化、耗能能力及延性等。结果表明:SRC异型中节点主要发生核心区剪切破坏,与SRC常规中节点不同,异型中节点首先沿核心区长对角线出现裂缝,而沿短对角线出现的裂缝则有所滞后,可将核心区长对角线出现裂缝作为判断节点开裂的主要标志;当两侧梁错位时,柱有效计算长度减小,承载力较常规节点有明显提高,变形能力则有所降低;随着两侧梁错位高度的增大,节点承载力增大,延性和耗能能力则减小。当一侧梁截面高度减小时,节点刚度和承载力明显降低,变形能力则有所提高;一侧梁截面高度减小越大,承载力下降越明显;建议小梁截面高度不宜小于大梁截面高度的1/2。当轴压比小于0.5时,增大轴压比可以提高异型节点承载能力,但变形能力会降低,建议轴压比不宜过大。     

方钢管约束型钢混凝土柱-RC环梁节点抗震性能

为研究方钢管约束型钢混凝土柱-RC环梁节点的抗震性能,利用有限元分析软件ABAQUS建立了该节点的有限元模型。通过对已有试验中的圆钢管约束型钢混凝土柱-RC环梁节点抗震性能的模拟分析,验证了有限元计算结果的正确性,进而对方钢管约束型钢混凝土柱-RC环梁节点的受力性能进行了数值模拟分析,研究了该节点在低周循环荷载作用下的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线及节点延性;同时考察了柱内型钢含钢率、柱轴压比和环梁配筋率对节点抗震性能的影响。结果表明:方钢管约束型钢混凝土柱-RC环梁节点的滞回曲线饱满,具有良好的抗震性能;在节点核心区设置环梁后,节点试件的最终破坏模式为梁端形成塑性铰破坏,环梁对节点核心区保护作用明显,满足"强柱弱梁"及"强节点、弱构件"的抗震设计原则;随着柱内型钢含钢率及环梁配筋率的降低,节点试件的最大荷载、延性系数和抗震性能均有所降低,且强度退化加快;轴压比对节点抗震性能影响较大,当轴压比从0.31增加至0.63时,节点试件的延性系数从4.14降低至2.12,最大荷载降幅高达15.16%。     

型钢高强高性能混凝土框架节点非线性有限元分析

为研究高强高性能混凝土框架节点的受力性能,考虑型钢与混凝土之间的粘结滑移进行了非线性有限元分析,考虑的影响因素为混凝土强度和柱轴压比,通过对比计算结果与试验结果验证了数值模拟的可行性。结果表明:轴压比能在一定程度上提高节点抗剪承载能力,但是降低了其延性;相同条件下混凝土强度高的节点延性性能较普通型钢混凝土节点的略差,但型钢的有力约束改善了其本身延性差所带来的脆性特征。     

轴压比对型钢高强混凝土框架边节点抗震性能影响的试验研究

节点是框架结构连接梁与柱的关键构件。为了确定轴压比对型钢高强混凝土框架边节点的抗震性能的影响,根据不同轴压比的构件进行实验研究,介绍节点实验的加载和测量方法,分析得出节点的破坏可以分为弹性阶段,带裂缝工作阶段和破坏阶段,实验表明轴压比小的试件,滞回环呈丰满的梭形,滞回曲线比较稳定。随着轴压比的提高,耗能性能变差,刚度退化加剧、延性降低,等效阻尼比减小。     

型钢高强高性能混凝土框架节点抗震性能试验研究

为了研究型钢高强高性能混凝土框架节点的抗震性能,进行了5榀缩尺比例为1/4的框架中节点的低周反复加载试验,对不同混凝土强度等级、不同轴压比下梁柱节点的受力特点、应变分布、裂缝开展模式、破坏形态、变形特征、延性性能进行了研究。结果表明,型钢高强高性能混凝土框架节点的破坏过程与普通型钢混凝土框架节点相似,相同条件下节点的延性性能和耗能能力较普通型钢混凝土节点的略差,但型钢对高强高性能混凝土的有力约束改善了其本身延性差带来的不利于抗震的脆性特征,设计合理的型钢高强高性能混凝土框架节点具有良好的位移延性和滞回特性。     

钢筋混凝土框架异型中节点抗震性能影响因素分析

通过6个钢筋混凝土框架异型中节点试件在低周反复荷载作用下的试验,分析节点核心区尺寸、轴压比等因素对异型节点抗震性能的影响。研究表明:上柱截面发生变化对异型节点抗震性能的影响不明显,当其变化量小于1/6柱高时,即Δhchbl/2时,建议按中间层边节点考虑。此外,轴压比增大对异型节点通裂阶段后组合体试件的抗震性能产生不利影响,对该类节点进行抗震设计时,建议轴压比应小于0.3。     

预压型钢混凝土柱滞回特性有限元分析

在型钢混凝土柱基础上提出预压型钢混凝土柱,并对预压型钢混凝土柱研究意义进行了概要分析。采用ANSYS有限元分析软件,通过对9个不同混凝土强度等级、不同型钢预压比、不同轴压比的预压型钢混凝土柱的低周反复荷载试验,得到预压型钢混凝土柱在不同轴压比、型钢预压比下的破坏形态和滞回曲线。研究结果表明:预压型钢混凝土柱有良好的抗震性能,但是其随着轴压比增大和混凝土强度的提高而降低。     

低周反复荷载下强梁弱柱型钢混凝土变柱T型节点力学性能研究

型钢混凝土混合结构火电厂主厂房中的边节点属于强梁弱柱、变柱异型节点,通过4个1/5缩尺比试件的低周反复加载试验分析探讨此类节点的抗震性能。研究结果表明:强梁弱柱型钢混凝土变柱T型节点主要发生柱端破坏,抗震性能较差,沿纵横向同时配置短肢剪力墙后节点破坏模式变为利于抗震的近梁端破坏;与型钢混凝土柱-钢筋混凝土梁节点相比,型钢混凝土柱-型钢混凝土梁节点的延性性能与耗能能力较强,但受破坏模式影响,强度未得到提高;配置短肢剪力墙后,型钢混凝土柱-钢筋混凝土梁异型边节点的承载能力、滞回性能、变形性能、刚度特性均得到较大提高,且同时配置纵横向短肢剪力墙节点的受力性能改善效果更为明显,有效地改善了该类节点强梁弱柱的不利特性,是一种值得推广应用的新型节点类型。     

大型火电主厂房钢结构异型节点抗震性能试验研究

通过6个1/4比例钢结构异型节点的拟静力试验,研究了节点两侧梁的截面高度比和轴压比对异型节点抗震性能的影响,获得了异型节点的破坏模式、滞回性能、变形和承载能力.为了研究节点核心区的受剪承载力,试件按强构件弱节点进行设计.试验结果表明:异型节点的破坏模式主要是箱型梁下翼缘周围的焊缝开裂;滞回曲线饱满,刚度退化小,承载力高...     

传统风格建筑梭柱节点抗震性能试验研究

梭柱节点是传统风格建筑的特点之一,通过对采用矩形型钢混凝土柱与钢筋混凝土圆柱(SRC-RC)梭柱节点和方钢管混凝土柱与钢筋混凝土圆柱(CFST-RC)梭柱节点两种不同梭柱节点的低周反复荷载试验,比较了不同类型梭柱节点在不同轴压比下的受力性能,研究了其承载能力、破坏形态、滞回性能、耗能能力、变形及延性。试验结果表明:SRC-RC梭柱节点和CFST-RC梭柱节点在试验过程中均发生弯剪破坏;各组构件的滞回曲线均比较饱满,在试验过程中均表现出良好的滞回性能及耗能能力,抗震性能优于普通钢筋混凝土梭柱节点;轴压比的变化对于梭柱节点的极限承载力和延性有一定影响;CFST-RC梭柱节点比SRC-RC梭柱节点具有更好的抗震性能。     

高性能钢应用对钢-混凝土组合柱抗震性能影响

为研究高性能钢的应用对钢-混凝土组合柱抗震性能的影响,以实际工程构件的缩尺构件抗震性能试验结果为依据,建立Open SEES有限元分析模型。以型钢屈服强度、剪跨比、轴压比为研究参数,进行26个型钢混凝土压弯滞回构件有限元影响因素参数分析。结果表明:普通钢、高强钢SRC柱抗震性能变化趋势较为一致:剪跨比增大时,SRC柱承载力下降,延性性能先提高后降低;轴压比增加时,SRC柱承载力变化较小,延性性能显著降低;随着型钢屈服强度的提高,SRC柱极限承载力提高,但延性性能有下降趋势;为满足构件抗震性能,高强钢SRC柱剪跨比和轴压力限值应低于普通钢SRC柱。     

型钢轻骨料混凝土组合柱抗震性能有限元分析

为了研究型钢轻骨料混凝土组合柱的抗震性能,设计工字钢内嵌轻骨料混凝土柱的方式,通过有限元分析软件(Abaqus)分析剪跨比、轴压比对组合柱的抗震影响,得到轴压比为0.3以内,适当增加剪跨比可使延性系数增大,提高抗震性能的结果。     

桁架式钢骨混凝土框架节点受剪性能试验研究

为研究轴压比以及配钢率对桁架式钢骨混凝土框架节点受剪性能的影响，制作了5个核心区剪切破坏的桁架式钢骨混凝土框架中节点，研究不同轴压比和用钢量对节点极限承载力、抗震性能及破坏形态的影响。基于有限元软件ABAQUS,对5个桁架式钢骨混凝土框架节点模型开展了力学性能分析。结果表明：所有构件的破坏形态全部为核心区剪切破坏；提高轴压比对于构件的极限承载力有积极作用，但会使其耗能能力和延性降低；节点核心区配置交叉斜腹杆角钢可提高构件的极限承载能力以及抗震性能；通过分析参数可得，提高轴压比以及混凝土抗压强度、增加核心区交叉斜腹杆的尺寸并且提高其屈服强度都会提高节点的极限承载力；推导了桁架式钢骨混凝土框架节点的抗剪承载力计算公式，经验证计算值与实测值和模拟值相近，可为工程设计提供理论参考。     

型钢混凝土柱轴压比分析

轴压比是衡量受压构件延性大小的重要指标,它对结构抗震性能的影响很大。本文介绍并分析了型钢混凝土柱轴压比限值及其计算方法,根据理论分析和试验结果,对型钢混凝土柱轴压比限值给出合理取值的建议,可供设计人员参考。     

狗骨式型钢高强混凝土边节点抗震性能试验研究

为了研究狗骨式型钢高强混凝土(HSRC)框架边节点的抗震性能,对9个边节点试件进行低周反复荷载试验。试验结果表明:设计合理的狗骨式型钢高强混凝土框架边节点具有良好的位移延性和滞回特性;轴压比小的试件,其节点的滞回曲线较丰满,骨架曲线较平缓,延性与耗能能力相对较好;在轴压比相等或相近的情况下,对梁型钢采用狗骨式削弱的试件较普通试件具有更好的延性性能和耗能能力,位移延性系数提高幅度为10%～25%;对节点附近梁端型钢翼缘采取狗骨式削弱,能够将框架梁的塑性铰从梁端根部转移到削弱部位,从而有效地提高节点的抗震性能,达到延性设计的目的。     

型钢混凝土柱的轴压比限值的研究

目前,型钢混凝土柱作为混凝土柱的主要配置轧制或焊接型钢,其刚度大、承载力强、抗震性能好,故而广泛应用于我国建筑工程,然而,由于科学技术的限制及人们研究重点的不同,型钢混凝土柱的轴压比及其限值仍具有较大争议,进而影响其受力性能和具体使用,因此,本文以型钢混凝土柱为研究对象,论述其轴压比的内在含义,基于此由界限破坏导出型钢混凝土柱轴压比限值的计算公式。     

钢筋混凝土框架异型中节点抗裂度计算

基于6个钢筋混凝土框架异型中节点试件的试验研究,分析了节点核心区尺寸、轴压比等因素对异型中节点抗裂性能的影响。结果表明:节点开裂前核心区混凝土基本处于弹性工作阶段,异型中节点的剪力主要由小核心(小梁与上柱构成的区域)混凝土承担,增大轴压比可以提高异型中节点试件的抗裂承载能力。在试验研究的基础上,提出异型中节点抗裂承载力计算公式,并与11个异型节点试件的试验结果进行对比,吻合较好。