FRP约束混凝土柱的研究和应用简述

纤维增强复合材料(FRP)在土木工程中的研究应用是目前国内外土木工程领域研究开发的一个热点。本文总结了目前FRP约束混凝土柱的研究现状,并对其应用中的几个关键问题进行了探讨,同时对其今后的发展与应用进行了展望。     

压型钢板-混凝土组合楼板剪切-粘结试验研究

压型钢板-混凝土组合楼板在我国工程设计中越来越多地考虑其组合效应,组合楼板的剪切-粘结性能受到了工程设计人员的重视,通过9块足尺寸简支板的系列性能试验,总结了压型钢板-混凝土组合楼板剪切-粘结破坏的形态及受力变形性能,利用回归分析提出了以混凝土抗拉强度特征值ft表征的剪切-粘结承载力计算公式,并得到了试验板型的粘结系数。分析表明,采用ft和采用国际上通行的f′c表征的计算式得出的计算结果具有等同的相关性,这为组合楼板剪切-粘结承载力的计算适应我国规范体系提出了新的思路。并给出了该板型在设计时的建议修正公式。     

带壁柱砖墙上大梁垫块尺寸分析

对带壁柱砖墙上大梁垫块的平面尺寸分析计算结果表明,增大与大梁跨度垂直方向的垫块长度对增大局部承载力比较有效。建议当有必要时可采用T形平面形状的垫块,以满足垫块下砌体局部受压承载力的要求,并给出了具体的计算方法及算例供参考。     

矩形钢管混凝土柱挠曲二阶效应的分析研究与设计计算

收集了近年来的两批矩形钢管混凝土柱的试验资料,其中,柱两端所作用压力的偏心距有多种不同的组合,挠曲变形有单曲率及双曲率。根据其数据,进行了挠曲二阶效应的分析研究。矩形钢管混凝土柱在偏心压力作用下会出现塑性变形并开裂,在二阶效应分析中须考虑其对柱截面弯曲刚度的影响。将柱视为等效弹性体,对于承载力极限状态设计阶段,利用理论公式并采用调整后的柱截面弯曲刚度,提出了计算方法,计算结果与试验数据吻合良好。将此方法应用于矩形钢管混凝土柱的设计,考虑二阶效应影响,求得弯矩增大系数。     

高强箍筋约束高强混凝土本构模型研究

通过31根高强箍筋约束高强混凝土棱柱体试件的轴心受压试验,对约束高强混凝土的应力-应变本构关系进行了研究。结果表明,采用高强箍筋约束是防止高强混凝土应力-应变曲线陡然下降的有效措施;箍筋间距较小、强度较高、形式较复杂的约束混凝土试件,具有较高的箍筋侧向约束力,其应力-应变曲线的下降段较为平缓,显示出良好的延性性能;对于高强箍筋约束高强混凝土试件,当其达到峰值强度时,高强箍筋不一定屈服,即取箍筋屈服强度计算有可能高估约束混凝土峰值强度的提高程度。在试验的基础上,提出一种计算约束混凝土达到峰值强度时相应高强箍筋应力大小的迭代方法;通过对试验结果的回归分析,得到高强箍筋约束高强混凝土峰值强度、峰值应变及极限应变的计算公式;提出一种适合于高强箍筋约束高强混凝土轴心受压的应力-应变关系本构模型,并结合试验结果与国内外几种典型本构模型进行对比,结果表明该模型与试验曲线吻合较好。     

高强箍筋约束高强混凝土轴心受压应力-应变全曲线研究

为研究高强箍筋约束高强混凝土的受压力学性能,进行了高强箍筋约束高强混凝土棱柱体试件的轴心受压试验,分析了配箍率、箍筋屈服强度和箍筋形式对约束高强混凝土应力-应变曲线的影响。结果表明：高强箍筋在约束混凝达到其峰值应力时并未屈服,根据其受力机理提出了有效侧向应力和相应的高强箍筋应力的计算方法;高强箍筋可在约束混凝土应力-应变曲线下降段提供更有效的侧向约束,曲线下降较为平缓。在试验研究和理论分析的基础上,提出了约束高强混凝土的强度和变形的计算式,建议了高强箍筋约束高强混凝土的应力-应变全曲线方程,理论曲线与实测曲线吻合较好。     

某板式住宅高层建筑剪力墙结构优化设计研究

探讨了高层建筑混凝土剪力墙结构优化设计的基本原则,针对某板式高层混凝土剪力墙住宅,建立了6个结构布置方案,并进行了建模和计算,分析了结构楼层侧移刚度、位移和位移比、刚度比、剪重比和地震力、楼层地震剪力、周期比等指标的变化规律。通过控制结构水平位移和抗侧移刚度,以钢筋和混凝土用量最小为优化目标,对剪力墙结构方案进行优化。分别通过改变层数和平面尺寸,进一步分析不同高宽比对结构材料用量的影响,并通过回归分析,得到了高宽比和材料用量的关系。根据剪力墙结构优化设计的结果,提出了板式高层住宅剪力墙结构优化后的材料用量建议值,可为类似工程的结构设计提供参考。     

型钢混凝土框架-核心筒混合结构地震易损性分析

增量动力分析(IDA)是进行结构抗震性能评估的一种有效方法,根据IDA方法的原理和特点,提出用其进行型钢混凝土(SRC)框架-核心筒混合结构地震易损性分析的具体步骤;将SRC框架-混凝土核心筒的性能水平划分为5档,在统计分析基础上提出各性能水平的层间位移角限值,并进一步建立SRC框架梁柱和混凝土剪力墙的单元模型。采用IDA方法对一规则SRC框架-混凝土核心筒进行分析,以PGA和Sa作为地震强度参数得到结构地震易损性曲线,分析表明,结构超越生命安全和接近倒塌的概率较小,其在不同地震作用下均具有良好的抗震性能。     

箍筋约束混凝土轴压本构模型研究

分析了箍筋约束混凝土的受力机理,提出了综合反映约束混凝土轴压性能的约束指标,并且按照约束效果将约束混凝土划分为高约束、中约束和低约束3类约束水平.在试验数据的基础上,给出了箍筋约束混凝土抗压强度、峰值应变、极限应变和破坏应变的计算公式并进行了验证,提出了箍筋约束混凝土轴心受压本构模型.结果表明:所提出的本构模型与试验结果符合较好且满足损伤边界条件,可用于该类构件的理论分析和设计计算.     

钢筋混凝土框架-剪力墙模型结构的拟动力试验研究

为进一步研究框架-剪力墙结构的抗震性能,以某大型火电厂7层7跨钢筋混凝土主厂房纵向框架-剪力墙结构体系的实际工程资料为背景,取几何缩尺比1∶8将原型结构转化为模型结构,分别通过不同地震水平的拟动力试验和伪静力试验对模型结构的开裂、屈服顺序、耗能能力、刚度退化、承载力、延性及变形性能等进行研究,分析了模型结构的破坏机理、受力特点、内力分布规律、结构的薄弱部位和动力反应。试验表明,模型结构的荷载-侧移滞回曲线饱满,耗能能力较好,具有良好的抗震性能,其破坏模式是剪力墙根部先屈服、随后梁端逐次出现塑性铰、最后柱根屈服;剪力墙对结构的承载能力和变形性能有较大影响,框架-剪力墙的协同工作随结构塑性变形的发展而变化。研究结果为此类结构的抗震设计提供了基础。