配置HRB600E高强钢筋的混凝土柱抗震性能试验研究

HRB600E钢筋是一种新型高强度钢筋,为改善矩形柱抗震性能并推广HRB600E级高强钢筋的应用,通过对6个配置HRB600E钢筋的不同轴压比、不同钢筋强度和纵筋配筋率的混凝土矩形柱进行低周往复荷载试验,得到试件的滞回曲线、骨架曲线和纵筋应变曲线。对比分析高强钢筋混凝土柱的破坏特征、滞回特性、骨架曲线、刚度退化等抗震性能指标。研究结果表明:配置HRB600E高强钢筋的混凝土柱的破坏特征与配置普通钢筋的混凝土柱相似;通过减小轴压比或增加钢筋强度均能改善配置HRB600E高强钢筋试件的滞回特性、减缓刚度退化、提高试件的抗震性能;配置高强钢筋的构件与高强混凝土配合使用时受力性能更优。     

配置HRB500钢筋的混凝土异形柱抗震性能试验研究

通过对4根+形和4根T形配置HRB500钢筋的混凝土异形柱试件进行低周往复荷载试验,对比分析了试件的破坏特征、承载能力、位移及延性、滞回特征、刚度退化、耗能能力及累积损伤等抗震性能指标,研究轴压比和配箍特征值对高强钢筋混凝土异形柱抗震性能的影响。研究表明:试件的破坏形态为弯曲剪压型;随着轴压比的增加,试件的极限承载力提高,但试件的变形能力和延性降低,刚度退化加快;增大配箍特征值,提高了试件的开裂荷载、变形能力及延性,改善了试件的滞回特性,减轻了试件的累积损伤程度。研究结果为配置高强钢筋的混凝土异形柱结构设计提供了参考。     

空间钢构架混凝土柱抗震性能的试验研究

空间钢构架是由横向和斜向缀条与纵向弦杆焊接而成的承重轻钢结构,将空间钢构架替代传统钢筋混凝土结构中的绑扎钢筋骨架,形成空间钢构架混凝土结构。为了研究空间钢构架混凝土柱的承载力与变形能力、延性等抗震性能指标及其变形和破坏机制,进行了3根空间钢构架混凝土柱和1根普通钢筋混凝土柱在低周反复水平荷载作用下的对比试验。试验表明:空间钢构架混凝土柱的初始刚度与传统钢筋混凝土柱的初始刚度基本相同,在试件屈服后,空间钢构架混凝土柱的刚度退化程度要比传统钢筋混凝土柱要缓慢,其延性要比条件相同的普通钢筋混凝土柱要大。当需要采用空间钢构架承受施工荷载、直接悬挂模板时,应按本文建议的施工和使用两个受力阶段进行设计计算。结合试验结果及其分析,提出了这种新结构的构造要求。     

全矿渣混凝土柱的刚度退化试验研究

为了研究全矿渣混凝土柱的强度退化和刚度退化性能,设计了3根不同轴压比、不同配筋的全矿渣混凝土柱进行了拟静力试验。通过拟静力试验,给全矿渣混凝土柱采取低周反复加载,得到压、弯、剪共同作用下全矿渣混凝土柱的刚度退化曲线,通过分析3根全矿渣混凝土柱的刚度退化曲线,可以发现高轴压比柱2试件比低轴压比柱1的延性差,采用复合直箍的柱3试件比采用普通箍的柱1试件的延性差;总之,采用普通箍的低轴压比的柱1延性最好,刚度退化最慢。     

十字形截面钢-混凝土组合异形柱的抗震性能

为研究十字形截面钢-混凝土组合异形柱的抗震性能,对5个不同轴压比、配钢形式的试件进行低周反复加载试验。研究了滞回曲线、骨架曲线、延性性能、刚度退化、耗能性能等抗震性能,对比分析了轴压比和配钢形式对抗震性能的影响。结果表明,轴压比较大的试件具有更高的承载能力,但延性降低、刚度退化速率加快;与普通钢筋混凝土异形柱相比,在异形柱内配置型钢可改善滞回性能、增强刚度、延性性能、承载能力和耗能性能,减轻破坏程度,从而提高抗震性能。配钢形式为T形钢加方钢管的试件除刚度退化外,其他性能均优于实腹型配钢试件。     

低周反复荷载作用下钢骨混凝土L形柱受力性能试验

通过3根钢骨混凝土L形柱和1根普通钢筋混凝土L形柱的低周反复加载试验,得到钢骨混凝土L形柱在压、弯、剪共同作用下的破坏形态。通过试验分析钢骨混凝土L形柱的延性、滞回特性、耗能能力、承载力退化、刚度退化,结果表明:钢骨混凝土L形柱的承载力随配钢量的增加而提高;延性随配钢量的增加而提高,随轴压比的增大而降低;钢骨混凝土L形柱与钢筋混凝土L形柱相比,承载力高、延性好、耗能能力强、变形能力大,抗震性能优。     

低屈服点钢RC框架抗震性能研究

通过2榀低屈服点钢筋和1榀普通钢筋的两层两跨RC框架低周反复加载试验,对结构的破坏形态、破坏机制、滞回曲线、骨架曲线、位移延性、刚度退化、耗能能力等抗震性能进行了较为深入系统的研究。研究表明,与普通RC框架相比,在相同水平承载力情况下,低屈服点钢筋RC框架具有延性性能好、变形能力大、刚度退化趋缓、耗能能力强的特性,可见,低屈服点钢筋RC框架具有更优的抗震性能。     

配置不同屈服点钢筋的RC十字型节点试验

根据钢筋屈服点的不同,分别制作了一级钢筋、三级钢筋以及低屈服点钢筋的RC十字型节点;通过进行低周反复加载试验,得到了3种节点构件在水平荷载下的滞回曲线,分析比较了3种节点构件的耗能能力、延性、刚度退化等特征。试验结果表明:试件J-3在各级位移控制下第1循环的滞回环面积大于试件J-1、J-2;试件J-3的位移延性系数也远大于试件J-1、J-2;配置低屈服点钢筋的节点比配置一级钢、三级钢的节点耗能能力强,延性也有明显的提高。     

钢筋加劲T形截面钢管混凝土柱抗震性能试验研究

制作4根钢筋加劲的T形截面钢管混凝土柱、1根非加劲T形截面钢管混凝土柱和1根T形截面钢筋混凝土柱试件,对其进行低周往复水平荷载作用下的滞回性能试验,研究其破坏模式和滞回性能,分析钢筋加劲肋的作用机理以及钢管对混凝土的约束作用。结果表明：相比T形截面钢筋混凝土柱,T形截面钢管混凝土柱破坏程度有明显减轻,刚度、承载力以及耗能性能均有明显提高;钢筋加劲肋能有效限制钢板局部屈曲和阴角处钢管与混凝土脱离,保证钢管和混凝土共同工作,对拉钢筋加劲肋相对锯齿形钢筋加劲肋的效果更加显著;含钢率较高的钢管混凝土柱承载力更高,耗能能力更好;轴压比从0.2增加到0.4时,钢筋加劲的T形截面钢管混凝土柱的承载力增大,延性降低。     

HRB600级钢筋钢纤维高强混凝土柱抗震性能研究

为研究HRB600级钢筋高强高性能混凝土柱的抗震性能，进行了6根大尺寸方形截面(600mm×600mm)混凝土柱在高轴压比条件下的低周反复荷载试验，包括2根HRB600级钢筋普通高强混凝土柱和4根HRB600级钢筋钢纤维高强混凝土柱，对比分析了各试件的破坏形态、滞回性能、承载力、刚度退化规律、延性和耗能能力。在试验基础上建立了HRB600级钢筋钢纤维高强混凝土柱的恢复力模型。研究结果表明：钢纤维可以减小高强混凝土柱的裂缝宽度，有效防止混凝土保护层脱落，减小柱的残余变形，提高柱的震后恢复性能；HRB600级钢筋钢纤维高强混凝土柱的变形能力良好，随着钢纤维掺量的增加，高强混凝土柱的位移延性系数逐渐增大；基于试验数据建立的HRB600级钢筋钢纤维高强混凝土柱恢复力模型计算精度良好；该类型柱可较好地满足现行抗震设计规范要求，宜于推广应用。     

空腹式型钢混凝土异形柱中框架拟静力试验及有限元分析

通过1榀缩尺比为1/2.5的两跨三层的空腹式型钢混凝土(SRC)异形柱中框架在水平反复荷载作用下的试验研究,获得其荷载-位移滞回曲线及最终破坏形态,分析其结构延性、层间位移角及耗能性能。结果表明,空腹式SRC异形柱中框架滞回曲线饱满,弹塑性层间变形能力强,延性及耗能能力良好。基于试验研究结果,采用ABAQUS软件对该结构进行了非线性有限元分析,研究空腹式SRC异形柱框架的承载力、刚度退化以及出铰机制。有限元分析得出的结果与试验实测结果吻合较好;在此基础上对该结构进行参数分析,研究轴压比、混凝土强度、型钢屈服强度、柱肢高肢厚比、梁柱线刚度比以及梁柱屈服弯矩比等参数对其力学性能的影响。结果表明：增大混凝土强度、柱肢高肢厚比、梁柱线刚度比以及梁柱屈服弯矩比,能够提高结构的水平承载力和弹性刚度,但对结构延性的影响不大;随着轴压比和型钢屈服强度的增大,结构弹性刚度均变化不大,但增大轴压比,结构水平承载力和延性均降低,增大型钢屈服强度,能够同时提高结构水平承载力和延性。     

型钢混凝土柱的非线性有限元分析

型钢混凝土柱在现代建筑中越来越多的被采用,以解决普通钢筋混凝土柱在高轴压比下抗震不利的状况。文章基于通用非线性有限元软件ABAQUS对型钢混凝土柱进行水平荷载作用下单调加载全过程模拟,研究了对于型钢混凝土结构的单元选择,材料本构关系的选取。计算结果表明,型钢混凝土柱具有较高的承载能力,较大刚度,骨架曲线下降段较为平缓,具有较好的延性和较好的耗能能力。     

部分预制装配型钢混凝土柱抗震性能试验研究

为充分发挥型钢混凝土结构受力性能及预制装配结构施工性能方面的优势，提出了部分预制装配型钢混凝土实心柱(PPSRC柱)和空心柱(HPSRC柱)，结合2个系列10个柱试件的拟静力试验，对两种柱的抗震性能进行了研究。通过对试件的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、耗能能力及变形能力、承载力及刚度退化的研究，并结合各试件的实测应变结果，对柱截面形式、轴压力、配箍率和现浇混凝土强度对PPSRC柱和HPSRC柱抗震性能的影响进行了分析。研究结果表明：PPSRC柱试件的最终破坏形态分为弯曲破坏与弯剪破坏，HPSRC柱试件均发生弯剪破坏，所提出的高强高性能预制混凝土外壳能够很好地与型钢及现浇混凝土协同工作，主要受力方向型钢与外部混凝土之间未发现明显的黏结裂缝；由于内部混凝土的存在，PPSRC柱相比于HPSRC柱拥有更好的耗能及变形能力；轴压力较低、配箍率较大的试件表现出更好的耗能能力及变形能力。通过对两种柱试件的受弯承载力分析可知，中低轴压比的PPSRC柱与HPSRC柱拥有相近的受弯承载力，在同一结构中HPSRC柱可与PPSRC柱沿竖向混合使用，以有效避免柱变截面处的刚度及承载力突变带来的影响。     

Improving strength,stiffness and ductility of CFDST columns by external confinement

Concrete-filled double-skin tubular (CFDST) column is one of the most efficient forms of column construction in which the steel tubes provides both axial strength and confining pressure to enhance the strength and ductility of the in-filled concrete. Compared with confined reinforced concrete columns, CFDST columns had stronger and more uniform confining pressure provided to the in-filled concrete by the steel tubes, which reduces the steel congestion problem for better concrete placing quality. However, a major shortcoming of the CFDST columns is the imperfect interface bonding that occurred at the elastic stage that reduces the elastic strength and stiffness of columns. To improve the situation, it is proposed in this study to use external steel rings to restrict the dilation of outer steel tube of CFDST columns. For verification, a series of uni-axial compression test was performed on some CFDST columns with external steel rings. From the results, it was found that the elastic strength, elastic stiffness and ductility were enhanced by installing the steel rings as external confinement. Lastly, a theoretical model for predicting the axial strength of confined CFDST columns has been developed.     

钢管混凝土箱形叠合柱抗震性能试验研究

为研究钢管混凝土箱形叠合柱(简称CFST箱形叠合柱)的抗震性能,以面内柱肢间距和轴压比为参数,进行了5个CFST箱形叠合柱试件和1个CFST格构柱试件的拟静力试验.研究结果表明:水平低周反复荷载作用下,CFST箱形叠合柱的荷载-位移滞回曲线呈捏拢状,主要破坏形式表现为面外方向外包混凝土的水平裂缝、面内方向腹板的斜向裂缝...     

配置MRD的CFRP筋混凝土柱抗震性能试验

为探讨磁流变阻尼器(MRD)对碳纤维增强复合材料(CFRP)筋混凝土柱抗震性能的影响,完成了1个普通钢筋混凝土柱和2个外置MRD的CFRP筋混凝土柱的水平低周反复荷载试验,其中MRD的电流分别为150 mA和80 mA,研究了不同电流的MRD对CFRP筋混凝土柱的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、耗能能力、残余变形等的影响以及其与普通钢筋混凝土柱的性能区别。结果表明:与钢筋混凝土柱相比,设置MRD的CFRP筋混凝土柱裂缝较为分散且发展高度较高,极限变形增大,滞回曲线更加饱满,承载力更高,耗能能力明显提升,能量耗散系数可提高104.9%,而且在合理的使用方式下残余位移大幅度减小,最多可减小76.66%,拥有较好的自复位能力; 同时MRD的电流大小对CFRP筋混凝土柱抗震性能影响较大; 相较于配置80 mA的MRD混凝土柱,配置150 mA的MRD混凝土柱的承载能力和耗能能力更高,能量耗散系数可以提高28.61%,且在加载过程刚度始终较大; 不同电流下的MRD混凝土柱破坏模式相同,且在该使用方式下的MRD对残余变形的影响也较小。     

L形截面外包钢加固柱抗震性能试验研究

对3根损坏的钢骨混凝土L形截面柱和1根损坏的钢筋混凝土L形截面柱进行外包角钢加固,并对加固后的试件进行低周反复加载试验,考察了加固后L形截面柱的破坏形态、滞回曲线、耗能能力、延性和退化刚度。结果表明,加固试件均呈现为腹板自由端混凝土被压碎的破坏形式,滞回曲线相对饱满,具有良好的抗震性能。     

不同尺寸钢筋混凝土短柱高温后抗震性能分析

为了研究不同尺寸钢筋混凝土短柱在高温和地震耦合作用下的力学行为,建立了火灾高温后钢筋混凝土(RC)短柱抗震性能研究的三维数值模型,对12个几何形状相似、尺寸大小不同的RC柱进行不同受火时间后的水平反复加载试验.在验证模型有效性的基础上,研究了受火时间和截面尺寸对RC柱温度场分布、破坏模式、低周反复荷载下的骨架曲线、位移...