空冷凝汽器支架结构管柱抗震性能研究

对应用于空间钢桁架空冷凝汽器支架结构的大尺寸、小壁径比钢筋混凝土管柱的抗震性能进行了试验及数值模拟.制作了四个缩尺比为1/8的钢筋混凝土管柱试件,并进行了拟静力试验,得出了各试件的滞回曲线、骨架曲线等.利用OpenSecs对钢筋混凝土管柱进行了低周反复加载条件下的非线性分析.结果显示,计算所得的滞回曲线、骨架曲线与试验所得的曲线大体吻合,这表明通过OpenSees所建立的空心管柱有限元模型能够比较好地模拟这种大尺寸、小壁径比钢筋混凝土管柱的受力以及耗能性能.     

钢筋混凝土短柱受剪性能尺寸效应研究

通过对6个不同截面尺寸的钢筋混凝土短柱的低周反复和单调加载试验,分析各试件的破坏模式、滞回特性、骨架曲线、延性和耗能能力,研究截面尺寸对短柱受剪性能的影响。结果表明:钢筋混凝土短柱的抗剪承载力、延性和平均耗能系数随截面尺寸的增加而减小;转角相同时,大尺寸构件损伤严重,等效黏滞阻尼系数随截面尺寸的增加而增加,尺寸效应明显。在试验基础上,提出考虑截面尺寸影响系数的钢筋混凝土柱抗剪承载力实用计算公式,使大小尺寸试件计算结果的安全储备系数趋于一致。     

钢筋混凝土框架变梁中节点抗震性能试验研究

完成了10个1/3缩尺钢筋混凝土框架变梁中节点试件的低周反复荷载试验,分析了变梁中节点的破坏形态、刚度退化和滞回耗能等力学性能,研究了梁柱尺寸变化、轴压比、配箍率等参数对该类节点抗震性能的影响。研究结果表明：变梁中节点初裂出现在小梁与上柱组成的小核心区,最终破坏区域主要发生在大梁与下柱组成的大核心区;变梁中节点通裂荷载与极限荷载比较接近,变梁中节点大、小梁端滞回曲线差别显著,大梁滞回曲线呈反S形,小梁滞回曲线呈较为饱满的弓形,小梁截面尺寸变化对试件的抗震性能影响显著;变梁中节点的强度衰减、刚度退化明显,耗能能力较差,按常规节点设计构造的变梁中节点不能满足刚性节点的要求。     

FRP-PVC管约束圆形截面钢筋混凝土组合柱滞回性能试验研究

对6个FRP-PVC管约束圆形截面钢筋混凝土组合柱试件进行滞回性能试验,研究轴压比n、FRP横向包裹层数m和FRP类型对组合柱在低周往复荷载作用下的破坏模式、滞回特性、位移延性、能量耗散能力、承载力退化、刚度退化等性能的影响。试验结果表明,当外包FRP-PVC管开裂并退出工作时,试件承载力呈跳跃式下降,试件退化为钢筋混凝土柱,可将外包FRP-PVC管的开裂作为该类构件即将破坏的首次预警;所有试件的滞回曲线均较为饱满,捏缩现象不明显,滞回性能良好;试件的承载力退化不显著;轴压比的增大提高了试件的峰值荷载,同时延缓了刚度退化趋势,降低了试件的耗能能力;与BFRP包裹的试件相比,CFRP包裹试件的峰值荷载、耗能能力有所提高,刚度退化延缓;BFRP包裹层数的增加可以延缓试件刚度退化并提高其延性。     

FRP-PVC管约束圆形截面钢筋混凝土组合柱滞回性能试验研究

6个FRP-PVC管约束圆形截面钢筋混凝土组合柱试件进行滞回性能试验,研究轴压比n、FRP横向包裹层数m和FRP类型对组合柱在低周往复荷载作用下的破坏模式、滞回特性、位移延性、能量耗散能力、承载力退化、刚度退化等性能的影响。试验结果表明,当外包FRP-PVC管开裂并退出工作时,试件承载力呈跳跃式下降,试件退化为钢筋混凝土柱,可将外包FRP-PVC管的开裂作为该类构件即将破坏的首次预警;所有试件的滞回曲线均较为饱满,捏缩现象不明显,滞回性能良好;试件的承载力退化不显著;轴压比的增大提高了试件的峰值荷载,同时延缓了刚度退化趋势,降低了试件的耗能能力;与BFRP包裹的试件相比,CFRP包裹试件的峰值荷载、耗能能力有所提高,刚度退化延缓;BFRP包裹层数的增加可以延缓试件刚度退化并提高其延性。     

高轴压比高强混凝土框架柱抗震性能尺度效应分析

根据高轴压比高强混凝土框架柱抗震性能的试验结果,分析了截面尺寸对框架柱的承载力、滞回曲线及骨架曲线和延性的影响,并对框架柱的纵向钢筋、箍筋及混凝土的应变变化规律进行了探讨。研究表明:柱截面尺寸越大,其承载力和延性越差;大尺寸高强混凝土框架柱的滞回曲线呈明显的捏拢效应,大尺寸高强混凝土框架柱的骨架曲线下降段较陡;随着混凝土强度和轴压比的提高,混凝土拉应变和压应变增加较快,纵向钢筋最大拉应变减小;拉条箍筋和普通箍筋作用相同;截面尺寸越大,箍筋应变越大。     

钢骨超高强混凝土柱-钢筋混凝土梁框架节点滞回性能的有限元分析

基于钢骨超高强混凝土柱-钢筋混凝土梁框架节点滞回性能的试验结果,运用大型通用有限元软件ANSYS的二次开发语言APDL建立框架节点有限元分析模型,进行节点试件裂缝分布、滞回曲线、骨架曲线以及承载力的分析,并与试验结果进行了对比。研究结果表明;在加载初期,有限元模型所得滞回曲线以及骨架曲线与试验实测结果吻合较好;由于有限元模型忽略各种初始缺陷,在达到试验所得的屈服位移后,有限元模型所得结果与试验结果存在一定偏差,但是总体上有限元模型较好地反映出钢骨超高强混凝土柱-钢筋混凝土梁框架节点的滞回性能。     

双轴加载下变轴力大尺寸钢筋混凝土柱抗震性能试验研究

为研究双轴加载与轴力变化对大尺寸钢筋混凝土(RC)柱抗震性能的影响,开展了4根截面尺寸600 mm×600 mm、高度3.6 m的钢筋混凝土柱拟静力试验。水平加载包括沿柱截面主轴方向的单轴加载和沿截面对角线方向的模拟双轴加载,变轴力的竖向加载频率为水平位移加载频率的3倍。针对承载力、位移延性、刚度退化及耗能能力等指标进行了大尺寸RC柱抗震性能分析。结果表明：与水平单轴加载相比,水平双轴加载会增强柱的耗能能力,但是柱刚度退化加快,延性降低;变轴力加载柱和定轴力加载柱的最终破坏形式相同,但是轴力变化对柱的破坏程度有显著影响,高轴压比会抑制柱身裂缝的发展;与定轴力柱相比,变轴力作用下柱顶水平荷载-位移滞回曲线不对称,水平加载对应轴力大的一侧,峰值荷载有所提高,耗能能力增强,但延性下降,刚度退化更快;同时承受双轴加载和变轴力的柱,滞回曲线的“捏拢”现象会更加明显。     

装配式高强钢筋混凝土框架节点滞回性能试验研究

为研究装配式带钢连接件混凝土柱-预埋工字钢混凝土梁连接节点的滞回性能,设计2个装配式高强钢筋混凝土框架节点和1个现浇高强钢筋混凝土框架节点,进行低周往复加载试验,对比分析其滞回性能、刚度退化、骨架曲线、承载力退化和耗能能力等。结果表明:与现浇高强钢筋混凝土框架节点试件相比,带钢连接件混凝土柱-预埋工字钢混凝土梁连接节点试件的滞回曲线更为饱满,刚度退化得到有效减缓,承载力降低系数增加,各主要阶段的等效黏滞阻尼系数和总等效黏滞阻尼系数增加,耗能能力得到提高,承载能力和变形能力也得到提高;预制柱中采用带水平连接板的方钢管连接件在改善装配式混凝土框架节点滞回性能方面效果更佳。     

钢骨混凝土异形柱抗震性能试验研究

通过钢骨混凝土L形截面异形柱的低周反复加载试验,分析了钢骨混凝土异形柱滞回曲线、耗能能力、变形能力,比较了钢骨混凝土异形柱与钢筋混凝土异形柱抗震性能的差别,最后得出钢骨混凝土异形柱的变形能力较钢筋混凝土异形柱的要大.     

钢管高性能混凝土柱抗震性能试验研究

对 4个钢管高性能混凝土柱和 2个钢筋高性能混凝土柱进行了抗震试验。试验发现 ,钢管径厚比和支座约束等是钢管高性能混凝土柱抗震性能的主要影响因素 ,特别是对钢管高性能混凝土柱的滞回特性、位移延性和极限相对位移的影响明显 ;钢管内埋并配置一定数量的抗剪钢筋是一种有效的支座嵌固 ;在柱截面尺寸及用钢量相同的条件下 ,钢管高性能混凝土柱的抗震性能比钢筋高性能混凝土柱好得多     

低周反复荷载下型钢高强混凝土柱受力性能试验研究

通过20个混凝土强度为65.3～84.9MPa的型钢高强混凝土柱的低周反复加载试验,研究型钢高强混凝土柱在压、弯、剪共同作用下的破坏形态和抗震性能。试验中考虑剪跨比、轴压比、配箍率、混凝土强度4个参数的影响,由试验获得型钢高强混凝土柱的主要破坏形态和滞回曲线,分析各参数对构件延性、滞回特性、耗能性能以及承载力衰减的影响。结果表明,与型钢普通强度混凝土柱一样,在压、弯和反复剪力共同作用下,型钢高强混凝土柱的破坏形态主要为弯曲型破坏、剪切黏结破坏、剪切斜压破坏,破坏形态主要与剪跨比有关;箍筋能显著提高大剪跨比试件的延性和耗能能力,但对小剪跨比试件的延性与耗能性能改善有限;随着轴压比与混凝土强度的提高,试件的承载力衰减速度加快,后期变形能力减小,抗震性能越来越差;与钢筋混凝土柱相比,型钢高强混凝土柱的等效阻尼比远大于前者,耗能能力强,抗震性能好;提出型钢高强混凝土柱位移延性系数的计算公式,公式的计算结果与试验结果符合较好,可供工程设计应用参考。     

大容量机组空冷支架结构抗震设计方法研究

大容量机组空冷支架结构属质量和刚度沿竖向分布不均匀的竖向混合结构,结构的扭转效应明显,地震作用复杂。大直径钢筋混凝土薄壁管柱为结构的主要抗侧力构件和耗能构件,结构抗震防线过于单一。强烈地震作用下,混凝土管柱底部及柱顶钢桁架连接部位为抗震设计的关键部位。目前,对大容量机组空冷支架结构抗震设计缺乏系统研究,国家相关规范对这方面内容很少涉及。为了确保空冷支架结构的安全,在模型抗震性能试验和大直径薄壁管柱承载力试验的基础上,提出了大容量机组空冷支架结构抗震设计方法和抗震构造措施。     

兰州奥体中心劲性柱抗震性能的试验研究

兰州奥体中心体育场及三馆工程大量使用了高强混凝土劲性柱,开展了十六榀高强混凝土劲性柱的低周往复加载试验,掌握诸试件的裂缝开展模式及破坏形态,得到了劲性柱的恢复力特性曲线。以延性系数和等效粘滞阻尼系数定量表征高强混凝土劲性柱的变形能力和滞回耗能能力,研究了轴压比、含钢率、混凝土强度及剪跨比等因素对试件抗震性能的影响规律,成果可为高强混凝土劲性柱的抗震性能设计研究及工程施工提供数据与理论支持。     

薄壁方钢管再生混合柱抗震性能试验研究

通过15根薄壁方钢管再生混合柱在定常轴力和水平往复荷载作用下的拟静力试验,研究了废弃混凝土取代率、钢管壁厚、轴压比等参数对试件抗震性能的影响。基于新、旧混凝土的组合强度,根据国内外钢管混凝土结构的设计标准以及基于ABAQUS的纤维梁单元模型,对试件的水平承载力进行了计算分析。研究表明：废弃混凝土取代率在0~40%之间变化对试件的初始抗侧刚度、钢管局部屈曲、破坏位移、负刚度段行为、等效黏滞阻尼系数、滞回曲线形状影响有限,但再生混合柱的水平承载力总体上比全现浇柱有所降低;当钢管壁厚在1.78~5.50mm之间变化时,随钢管壁厚增加试件并未表现出更好的变形能力;在钢管壁厚仅1.78 mm（宽厚比168.5）的情况下,轴压比0.4的再生混合柱的破坏位移角可达1/35,满足我国现行抗震规范的层间位移角限值要求;采用5部现行标准计算薄壁方钢管再生混合柱的水平承载力可获得与同条件全现浇柱相当的安全性;横截面积和用钢量相同时,薄壁方钢管再生混合柱的抗震性能优于钢筋混凝土柱。研究发现,薄壁方钢管再生混合柱应用于中、低轴压比（实际轴压比小于0.4）的情况是可行的。     

外包薄壁钢管加固受火后混凝土柱偏压性能

为研究采用外包薄壁钢管、内灌自流平微膨胀灌浆料约束加固受火后钢筋混凝土柱的偏压性能,进行了2根未受火混凝土柱、2根受火后混凝土柱和6根受火后再加固的混凝土柱的受压试验研究,分析了不同荷载偏心率对外包薄壁钢管加固受火后钢筋混凝土柱偏压承载性能的影响规律。考虑外包薄壁钢管的约束效应和高温对混凝土损伤影响,给出了外包薄壁钢管加固受火后混凝土柱偏压承载力的简化计算方法。结果表明：荷载偏心率为0、0.87的混凝土柱受火90min后,其极限荷载分别降低了30.3%、47.4%;外包薄壁钢管对受火后混凝土轴压柱的加固效果较好,对偏压柱的加固效果略有降低,受火后荷载偏心率为0、0.87混凝土柱经加固后极限荷载分别比对应的未受火混凝土柱提高2%、降低4.7%;外包薄壁钢管加固可显著提高混凝土柱的延性;当荷载偏心率不超过1.07时,加固后试件的极限荷载随荷载偏心率的增加近似呈线性降低;提出的外包薄壁钢管加固受火后混凝土柱偏压承载力的简化计算方法,其计算结果与试验结果吻合良好。     

新型截面型钢混凝土柱抗震性能试验研究

提出配置扩大十字型钢和45°布置十字型钢两种截面形式的新型型钢混凝土柱,通过4个新型与1个普通型钢混凝土柱的低周反复荷载试验,研究新型截面型钢混凝土柱在较高轴压比下的破坏特征、滞回和骨架特性,并分析配钢形式和轴压比对柱抗震性能的影响。试验结果表明：新型截面型钢混凝土柱在压、弯、剪共同作用下均发生了弯曲破坏,在加载后期,即使纵筋外鼓屈服以及型钢翼缘局部屈曲,柱的竖向承载力仍较为稳定;新型截面型钢混凝土柱试件滞回曲线饱满,无捏缩现象,等效黏滞阻尼系数均达到0.45以上,并且截面配钢率相差不大的情况下,其变形和耗能能力明显大于普通型钢混凝土柱;新型截面型钢混凝土柱在高轴力下的承载能力和变形性能良好,其轴压比限值可比规范规定有所提高。     

CFRP围束加固量对钢筋混凝土柱力学性能的影响

通过ANSYS试验对18根低周反复荷载作用下碳纤维布加固混凝土柱的抗震性能和延性进行数值分析.探讨了轴压比、碳纤维围束加固量对加固钢筋混凝土柱的破坏特征、受力性能及破坏机理的影响.试验表明,碳纤维布加固钢筋混凝土柱具有明显的效果,位移滞回性能、加固柱的抗震性能和延性得到明显改善.     

外包薄壁钢管加固受火后混凝土柱的抗震性能

通过2根未受火钢筋混凝土柱、2根受火后未加固钢筋混凝土柱和10根外包薄壁钢管加固受火后钢筋混凝土柱的拟静力试验,考察了轴压比、剪跨比、钢管厚度及加固方式等参数对外包薄壁钢管加固受火后混凝土柱抗震性能的影响情况,建议了外包薄壁钢管加固受火后混凝土柱受剪承载力的计算公式。结果表明：薄壁钢管加固可显著提高受火后混凝土柱的受剪承载力、极限变形和累计滞回耗能,且加固后试件的割线刚度与未受火试件相比相差较小。受火后剪跨比为1.78和3.0的混凝土柱加固后的承载力分别比相应的未加固柱的承载力提高了41.8%~47.0%和38.5%~74.4%。轴压比对加固后试件的受剪承载力、刚度、耗能能力和延性影响较大,对极限变形影响较小。薄壁钢管厚度对加固后试件的耗能能力影响较大,对受剪承载力影响较小。薄壁钢管根部焊接角钢并用螺栓锚固的方式可提高加固效果。     

型钢混凝土柱在拉-弯-剪复合受力下的延性分析

为研究型钢混凝土柱在拉-弯-剪复合受力下的抗震性能,对13根试件进行了低周反复荷载试验,观察型钢混凝土柱的破坏形态,研究其滞回曲线特性和延性特征,主要分析了剪跨比、轴拉比和偏心距对柱延性的影响,并给出了柱的极限位移角限值。研究结果表明:型钢混凝土柱主要发生弯剪破坏;滞回曲线大多呈梭形,滞回环较为饱满;柱位移延性系数均大于3,表现出较好的抗震性能;延性系数随轴拉比和偏心距的增大有所下降,但随剪跨比的增大而增大;柱极限位移角均值大约为1/10,表现出较强的位移变形能力。