钢环约束钢管混凝土柱的抗震性能

提出一种适用于抗震设计的新型钢管混凝土体系 :约束钢管混凝土柱体系。在力学分析的基础上设计概念着眼于控制钢管的局部屈曲 ,使钢管混凝土在可能出现塑性铰的部位预先得到约束。在前期研究的基础上提出了钢环横向约束方法并通过试验研究得以验证。所建议的约束钢管混凝土柱体系克服了传统钢管混凝土的抗震缺陷 ,为抗震地区的结构设计提供了理想的选择     

钢环约束钢管混凝土柱

湖南大学肖岩领导的研究组提出了一种适用于抗震设计的新型钢管混凝土体系：约束钢管混凝土柱体系。这是在力学分析的基础上，控制钢管的局部屈曲，使钢管混凝土柱在可能出现塑性铰的部位预先施加横向附加约束，达到提高抗震性能的目的。     

局部约束方钢管混凝土柱约束件设计方法

提出了一种新型方钢管混凝土柱结构形式 :局部约束方钢管混凝土柱。它通过在方钢管混凝土柱的塑性铰区域设置局部约束以有效提高柱在往复荷载作用下的延性 ,克服传统方钢管混凝土柱由于局部屈曲而导致的延性不足的抗震缺陷。建立了约束件设计的塑性铰模型 ,应用该模型设计了 4个分别采用钢板、钢带和角钢约束件的约束钢管混凝土试件 ,并进行了往复荷载试验。试验结果表明 :局部约束可有效提高柱的延性 ,增加柱的耗能能力 ;同时说明了该设计方法的有效性。     

轴向往复荷载作用下钢管混凝土柱抗震性能试验研究

为了探究斜交网格结构体系中外筒斜柱的破坏机制,对8个钢管混凝土柱和2个钢管柱试件进行了轴向往复加载试验,研究加载路径、长径比、混凝土强度和含钢率对其抗震性能的影响,分析了钢管混凝土柱的破坏机制、破坏形态和滞回性能,并讨论了钢管与混凝土间的相互作用。结果表明：轴向往复荷载下钢管混凝土柱的破坏均由钢管断裂引起,核心混凝土整体保持完好,只在钢管屈曲处存在混凝土压碎现象;相比于空钢管柱,钢管混凝土柱受拉时混凝土对钢管的支撑作用,以及受压时钢管对混凝土的约束作用,保证了其具有更高的承载力、变形能力和耗能能力;钢管混凝土柱在轴压和轴拉荷载下的抗震性能存在显著差别,在轴拉荷载下具有更好的延性和耗能能力,而在轴压荷载下具有更高的承载力和刚度。钢管混凝土柱屈服后钢管对混凝土的约束作用持续增强,并当钢管纵向应变达到8×10^-3时,不同参数对其约束效应的影响达到最大。     

预应力钢带约束钢管混凝土叠合柱抗震性能试验研究

预应力钢带约束钢管混凝土叠合柱是充分利用钢管混凝土叠合柱和预应力钢带约束柱的优点所开发出来的具有良好抗震性能的新型组合柱,为探究钢管约束内部混凝土和预应力钢带约束外部混凝土对柱抗震性能的改善规律,开展4个预应力钢带约束钢管混凝土叠合柱试件和2个未采用预应力钢带约束的普通钢管混凝土叠合柱试件的拟静力试验,研究预应力钢带约束钢管混凝土叠合柱在低周反复荷载作用下的破坏机理、破坏形态、滞回性能、位移延性、骨架曲线、耗能性能、刚度退化以及钢带应变变化等受力性能,分析了钢带间距、箍筋布置对预应力钢带约束钢管混凝土叠合柱抗震性能的影响规律。研究结果表明:预应力钢带约束钢管混凝土叠合柱具有良好的延性、变形能力和耗能性能,相对普通钢筋混凝土柱和普通钢管混凝土叠合柱具有更加良好的抗震性能。     

复合实腹式钢管混凝土柱的研究进展及设计探讨

复合实腹式钢管混凝土柱是一种配置双层钢管的混凝土柱,这种新型结构充分利用了混凝土材料与钢材各自的优点,内置钢管能够有效约束混凝土。本文系统介绍了复合柱的研究背景及进展,并对复合柱的设计进行了简要探讨,为今后的工程及科研人员提供参考。     

带约束拉杆方形钢管混凝土柱的研究

为了改善方形钢管混凝土柱的受力性能,提出了带约束拉杆方形钢管混凝土柱这一新颖结构构件形式,经试验研究及对其力学性能进行分析研究,设置水平约束拉杆可以改善方形钢管混凝土柱的受力性能。这种新型结构具有较强的承载能力和抗变形能力,具有广阔的发展前景。     

钢管混凝土柱—型钢混凝土梁节点非线性分析

钢管混凝土柱在地震区不受轴压比限制,近年来在高层建筑中应用较多。但为满足强节点弱杆件抗震设计原则,其构造复杂,施工难度大。为此,建立三维有限元分析模型,对一种新型钢管混凝土柱-钢骨混凝土梁连接节点进行力学性能研究。结果表明:该节点具有优良的整体性,节点初始刚度大,具有较好的变形能力,抗震性能优越,延性非常好,钢材屈服后承载力下降不多。破坏时钢管柱应力较小,没有出现屈服,柱内核心混凝土大部分处于受压状态,但应力很小。     

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     

新型组合结构柱的性能研究

近年来,作者针对一些新型的组合结构柱开展了一些研究工作,这些新型组合柱包括薄壁钢管混凝土、中空夹层钢管混凝土、FRP约束钢管混凝土及FRP约束混凝土柱等。本文在简要归纳和总结有关研究结果的基础上,分析这些新型组合柱的工作性能及其特点,以期为有关研究工作提供参考。     

FRP约束钢管混凝土柱轴心受压极限承载力

应用第四强度理论和三向应力状态下的混凝土破坏准则推导出了约束钢管混凝土柱轴心受压的极限承载力计算公式,并分析了工作机理。算例表明,在钢管混凝土柱的外围设置横向约束件可以提高钢管混凝土柱的承载力。推导出的计算公式为约束钢管混凝土柱的设计提供了理论依据。     

圆形钢管混凝土柱的基础连接件

钢管混凝土柱促进了经济且快速的建设方式。两者的组合增大了结构钢和混凝土的强度和刚度,使用钢管作为模板和核心混凝土的约束减少了工作量。钢管混凝土柱为混凝土和钢材提供了一个共生关系来缓和其不良的失效模式,激发了各种材料的最优性能(混凝土和钢材)。综合作用下,混凝土抗压强度和刚度增大,延缓和抑制了钢管的局部屈曲,并提升其延展性和抗力。矩形钢管混凝土柱与圆形钢管混凝土柱都被应用于实际建设生产中,但由于圆形钢管混凝土柱可以提供更强的混凝土约束和综合作用而拥有更好的性能。对于圆形钢管混凝土柱来说,其缺少可靠的、有延展性的连接件。对这方面的研究调查进行介绍,包括关于圆形钢管混凝土柱柱脚或钢筋混凝土地基柱的简便经济的连接件的开发设计过程,并介绍和评价了桥梁结构中的桩帽与宽桩梁。这种连接件不需要销子和内在的加固就能将钢管与基脚或桩梁相连接。试验分析研究和评估了这种连接件的非弹性抗震性能,并确立了设计标准。将1个装配这种连接件的钢管混凝土柱的抗震性能与传统的钢筋混凝土柱相比较。结果显示,此种连接件进一步增强了组合柱的承载力。这种形式在地震荷载下能提供极佳的延展性和非弹性变形能力,甚至在大侧移情况下也能减轻损害。     

Foundation connections for circular concrete-filled tubes

Concrete filled steel tubes (CFTs) promote economical and rapid construction. They offer increased strength and stiffness relative to structural steel and reinforced concrete. The steel tube serves as formwork and reinforcement to the concrete fill, thereby reducing the labor requirements. CFT components encourage the optimal behavior of each material (concrete and steel) while providing a symbiotic relationship between the two to mitigate undesirable failure modes. The fill increases the compressive strength and stiffness, delays and restrains local buckling of the tube, and enhances ductility and resistance if composite action is achieved.Both rectangular and circular CFT have been employed, but circular CFT provide better performance, because they provide increased confinement of the concrete and composite action. A missing component for circular CFT construction is reliable and ductile connections. The research described herein that investigated and develops design procedures for simple and economical connections of circular CFT piers or columns to reinforced concrete foundations, pile caps and wide cap beams (bridge construction) is presented and evaluated. The connection requires no dowels or internal reinforcement connecting the tube to the footing or cap beam. Experiments and analytical studies evaluate the inelastic seismic performance and establish design criteria for the connection. The seismic performance of a CFT column and connection assembly is compared to a conventional reinforced concrete column. The research shows that the proposed connection develops the full capacity of the composite column. The assembly provides excellent ductility and inelastic deformation capacity under seismic loading while mitigating damage even at larger drift demands.     

外方内圆复合钢管高强混凝土柱抗震性能试验研究

为研究外方内圆复合钢管高强混凝土柱的抗震性能,完成了6个试件的拟静力试验。试验主要变化参数为轴压比、方钢管壁板厚度及其宽厚比、圆钢管混凝土套箍指标。试验结果表明：6个试件的破坏形态基本相同,均为距柱底约300 mm高度范围内方钢管外鼓屈曲,方、圆钢管之间混凝土局部破坏;试件的水平荷载 位移滞回曲线饱满,无明显捏拢;峰值水平荷载时,轴压比设计值约为1.0的试件位移角略小于1/100,其它5个试件位移角均大于1/100;减小方钢管壁板的宽厚比,或增大圆钢管混凝土的套箍指标,可增大试件的初始割线刚度以及极限位移角;增大方钢管壁板的厚度,可提高试件在轴压力作用下的正截面受弯承载力。采用叠加方法与平截面假定方法计算试件在轴压力作用下的正截面受弯承载力,计算值与实测值吻合较好。     

基于位移的圆钢管混凝土柱抗震设计方法研究

对基于位移的圆钢管混凝土柱抗震设计方法进行研究:首先对基于性能抗震设计方法的基本概念和原理进行介绍;并给出钢管混凝土柱基于位移抗震设计的一般过程;以解决等效刚度、等效阻尼等设计中的关键问题;最后对圆钢管混凝土柱性能设计进行具体分析,并研究相关参数的影响。结果表明:在通常范围内,第二阶段刚度系数对滞回阻尼的影响不大;随着轴压比的增加,钢管壁厚度增加,柱延性系数增加;随着截面尺寸增加,钢管壁厚度减小,屈服弯矩也减小。     

钢管钢筋混凝土柱的轴心抗压性能研究

从以前关于钢管钢筋混凝土柱的研究可以明确看出,钢管钢筋混凝土柱优于钢管混凝土柱。这主要是因为钢管和钢筋共同施加侧压于混凝土芯,从而改善了混凝土芯的性能。为了弄清混凝土芯约束性能的影响,并提出一个关于钢管钢筋混凝土柱轴心抗压强度的评估方程,使用参数研究法将数值结果与试验结果相匹配,从而对钢管钢筋混凝土柱进行数值分析。根据分析结果,对钢管钢筋混凝土中混凝土约束性能和钢管应力状态进行讨论。最后,提出一个和钢管钢筋混凝土柱荷载分担比例有关的﹑非常规的﹑评估约束性能的方程,并通过试验数据验证了钢管钢筋混凝土柱轴心抗压强度的评估方程。     

基于破坏线模型的离心钢管混凝土扭转极限承载力

在薄壁离心钢管混凝土构件扭转性能试验数据和离心钢管混凝土本构关系的研究基础上,针对离心钢管混凝土构 件在扭转性能试验塑性状态时钢管内离心混凝土发生约45°的脆性受拉破坏特性,提出了扭矩作用下离心钢管混凝土的 破坏线模型,由能量原理推出了管内混凝土的扭转刚度表达式,然后利用扭转刚度相等和边界条件将受压混凝土简化为 管内的等效螺旋加劲肋,提出了组合构件在纯扭转状态下极限承载力的简化计算公式。实例计算表明,本文提出的破坏线 模型其结果与他人研究成果和试验结果吻合较好。     

钢管混凝土柱-环梁节点抗震性能的试验研究

混凝土环梁节点是钢管混凝土柱与混凝土梁连接的一种新型节点。通过14个钢管混凝土柱-环梁节点模型的低周反复荷载试验,研究了环梁节点的抗震性能。试验结果表明:无论塑性铰出现在框架梁端还是在环梁上,试件都有很好的弹塑性变形能力;达到最大承载力时,大部分试件的钢管柱转角即层间位移角已超过1/120,滞回曲线比较饱满;承载力下降时,滞回曲线虽有不同程度的捏拢,但不严重,试件有较好的耗能能力;环梁节点的钢管混凝土柱与环梁相对独立,节点的破坏基本上不影响钢管混凝土柱的承载力。