探析矩形截面对称配筋偏压构件截面设计步骤

对判别矩形截面对称配筋大小偏压构件,以及如何对其进行截面设计进行了阐述,探析了矩形截面对称配筋偏压构件详细设计步骤。     

矩形截面对称配筋偏压柱由轴压承载力控制配筋时的鉴别条件

提出了矩形截面对称配筋偏压柱其截面配筋受轴压验算控制时的鉴别条件，从而使此类构件设计计算得到简化。     

Nu-Mn曲线中菱形区概念在矩形混凝土柱大小偏压判别中的应用

GB50010—2002《混凝土结构设计规范》对广泛应用的矩形截面柱，规定了其非对称配筋和对称配筋的基本计算方法，相关文献[2-5]在大小偏心受压的判别、配筋率控制、平面外轴心承载力验算等方面虽有描述，但对大小偏压的判别以及配筋验算中各类状况的反映不甚直观，物理意义不很明确，并存在分析类型不全面并可能形成错误的认识。矩形截面柱的Nu-Mn曲线及其内部的特定菱形区域，可将大小偏压的概念理解和配筋验算的各类情况做直观的物理解释，在最小界限偏心距进行大小偏心的初判后，能很好地指导配筋验算过程中的各个环节，有利于编程分析的逻辑实现，达到合理经济的配筋方案。     

钢骨-钢管自密实高强混凝土偏压柱力学性能试验研究

为研究钢骨-钢管混凝土组合柱在偏心荷载下的力学性能,进行了13根组合柱的偏心受压试验,研究了钢骨-钢管自密实高强混凝土偏压柱的荷载-变形关系曲线、宏观变形特征和破坏形态,分析了偏心率、长细比、套箍系数和配骨指标对偏压组合柱力学性能的影响。研究结果表明:内置钢骨能延缓甚至阻止核心混凝土中剪切斜裂缝的开展,可有效提高偏压组合柱的极限承载力和延性;在整个加载过程中,钢骨-钢管自密实高强混凝土偏压柱中截面纵向应变沿截面高度的变化基本符合平截面假设,且偏压长柱的侧向挠曲线基本符合正弦半波曲线;钢骨-钢管自密实高强混凝土偏压柱的极限承载力随偏心率和长细比的增大而急剧下降,随着配骨指标的增大而提高。     

谈非对称配筋柱设计中的附加偏心距eα和受拉最小配筋率

附加偏心距ｅα是使小偏心受压构件计算与大偏心受压计算公式稀接过渡的有关参数，本文对矩形截面非对称配筋大偏压柱配筋计算中ｅα的应用进行讨论对非对称小偏压配筋计算中远离Ｎ－侧的受拉筋Ａ，最小配筋率ρｍｉｎ提出建议。     

不对称配筋偏压构件的界限判别式

本文对不对称配筋偏压截面的各种受力状态及其特点进行了分析，推导出新的大小偏压界限判别公式，公式应用简单且准确度高。     

FRP筋混凝土偏压柱承载力计算方法

采用OpenSees有限元程序建立纤维增强复合材料(fiber-reinforced polymer,FRP)筋混凝土偏压柱非线性分析模型,通过已有试验结果验证了该模型的合理性。基于该模型开展了18 000根FRP筋混凝土(FRP-RC)偏压柱二阶效应的参数分析,主要参数包括材料强度、荷载偏心率、长细比、FRP筋类型和配筋方案等。分析结果表明,我国GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》中钢筋混凝土偏压柱的弯矩增大系数低估了FRP-RC偏压柱的二阶效应。通过对参数分析结果的回归分析,得到了FRP-RC偏压柱的弯矩放大系数修正计算公式。此外,基于平衡条件和变形协调条件,推导了FRP-RC柱正截面承载力计算式。结合弯矩放大系数法和正截面承载力计算式,提出了FRP-RC偏压柱承载力计算方法。将收集的国内外43个FRP-RC偏压柱试件承载力试验值与该方法计算值进行了对比,二者吻合良好。     

高温后钢筋再生混凝土偏压柱受力性能试验研究及承载力计算

为研究高温后钢筋再生混凝土柱的偏压性能,以历经温度、再生粗骨料取代率和荷载偏心率为变化参数,设计9个钢筋混凝土柱试件(包括8个高温后试件和1个常温试件)进行静力单调加载试验,观察其表观变化和破坏形态,获取了荷载 变形曲线及截面应变,分析各变化参数对混凝土极限压应变、峰值荷载、抗弯刚度和位移延性系数的影响规律。采用ABAQUS有限元分析软件对截面温度场进行模拟,并基于模拟和试验结果对钢筋再生混凝土偏压柱的计算方法进行了研究。研究结果表明：随温度升高或偏心率增大,钢筋再生混凝土柱破坏形态表现为从大偏压向小偏压转变;混凝土极限压应变与历经温度、取代率以及偏心率呈正相关;峰值荷载和抗弯刚度随温度升高或偏心率增大而降低,在600℃时出现陡降,其中抗弯刚度衰减相对更快,而取代率影响相对较小;普通混凝土柱延性更好,而再生混凝土柱在600℃时延性最优,且偏心率越大延性越好;随截面深度增加,截面温度场呈指数函数递减,且取代率增大会加快衰减;最后,综合有限元模拟结果和试验结果提出了偏压柱承载力计算方法,计算结果与试验结果吻合较好。     

钢筋混凝土双向偏压构件的最优配筋计算

在平截面假定的基础上,推导出了钢筋混凝土(RC)双向偏压构件正截面承载力计算的有关公式;在Matlab环境下,编制了此类构件配筋的电算程序,并开发了相应的用户界面.利用该界面,设计者只要输入构件的截面尺寸、材料强度和外力,即可得到该构件最经济的配筋形式.该方法概念清楚,结果精确可靠,也同样适用于RC单向偏压构件的配筋,可为工程设计提供极大的方便.     

偏压矩形钢管再生混凝土柱抗火性能有限元分析

为了研究偏压矩形钢管再生混凝土柱的抗火性能,建立了火灾下柱温度场和力学场分析的有限元模型,并利用已有试验结果验证了模型的有效性。研究了长细比、荷载比、截面周长以及偏心率对偏压矩形钢管再生混凝土柱抗火性能的影响。结果表明:有限元模拟的温度场和力学场与实验结果总体符合。长细比、荷载比和截面周长是影响偏压矩形钢管再生混凝土柱抗火性能的主要因素。长细比越大耐火极限越小而膨胀变形越大,荷载比越大耐火极限越小且膨胀变形越小,截面周长越大耐火极限越大且膨胀变形越大。偏心率对耐火极限和膨胀变形影响较小。     

圆端形椭圆钢管混凝土长柱偏压受力性能研究

为了获悉圆端形椭圆钢管混凝土偏压长柱的理论计算模型和受力性能,考虑了圆端形椭圆截面特征,提出了圆端形椭圆钢管混凝土本构关系等效方法;基于有限元法建立了圆端形椭圆钢管混凝土长柱在偏压作用下的理论分析模型。对钢材强度、混凝土强度、偏心距、径厚比、长短轴比和长细比等诸多参数进行了系统分析,评价了各参数对圆端形椭圆钢管混凝土长柱偏压承载力的影响,揭示了其破坏模式。研究结果表明:圆端形椭圆钢管混凝土偏压长柱的承载力随着混凝土强度和钢材强度的增大而增大;随着偏心率、径厚比、长短轴比和长细比的增大而减小。最后,基于统一理论提出了圆端形椭圆钢管混凝土长柱偏压作用下的承载力设计方法。研究结果将为建立圆端形椭圆钢管混凝土结构的设计和应用提供参考。     

钢骨-方钢管高强混凝土组合柱小偏心受压力学性能

为研究钢骨-方钢管高强混凝土组合柱小偏心受压力学性能,采用有限元软件ABAQUS对钢骨-方钢管高强混凝土组合柱小偏心受压试件进行非线性有限元分析,研究了长细比、偏心率、配骨指标和加载方向这些参数对组合柱小偏心受压力学性能的影响。通过回归分析提出小偏心受压承载力简化计算公式,并将简化公式计算结果与试验结果及有限元（FEM）计算结果进行对比。结果表明:长细比、偏心率对组合柱小偏心受压承载力影响较显著;配骨指标的增大能提高组合柱的延性;加载方向对承载力影响很小;简化公式计算结果与试验结果及有限元计算结果吻合良好。     

高强混凝土柱准耐火极限的数值计算

在前期研究结果的基础上,编制了高强混凝土轴压柱和偏压柱准耐火极限的计算程序,考查了高温爆裂对准耐火极限的影响,研究了柱截面尺寸、轴压比、配筋率和偏心距等参数对高强混凝土柱准耐火极限的影响规律,结果表明:高温爆裂对高强混凝土柱准耐火极限的影响明显,截面尺寸、轴压比和偏心距的影响较大,而配筋率的影响较小。     

钢-竹组合箱形柱的偏心受压力学性能

以偏心距、长细比、有无螺钉加固为参数,对36根钢-竹组合箱形柱进行了偏心受压试验,分析了组合柱的破坏形态、侧向挠度、变形和承载力,研究了组合柱偏心受压力学性能的影响因素;另外,根据纤维模型法编制了非线性计算程序,对组合柱进行非线性全过程分析.结果表明:长细比较小组合柱的破坏由牛腿区域竹胶板劈裂和钢材屈曲所导致,长细比较...     

钢-竹组合工字形柱偏心受压性能试验研究

为研究钢-竹组合构件偏心受压时的受力性能,设计制作了36根钢-竹组合工字形柱并进行偏心受压试验。以偏心距、长细比、有无螺钉连接为主要参数,分析不同参数对组合柱破坏形态、承载能力、侧向挠度等的影响。依据采用偏心距增大系数的极限平衡法和引入参数影响系数的统一理论法推导了两种偏压承载力理论计算式。结果表明：钢-竹组合柱受力性能优良,组合效应突出,破坏形态具有一定规律性;偏心距较小时由底部牛腿区域出现竹材劈裂后向中部扩展而破坏;偏心距及长细比较大时由受压侧中部竹板劈裂鼓起后向两端延伸而破坏;偏心距对试件承载力和侧向挠度均有较大影响;有无螺钉对试件承载力无明显影响,布置螺钉减小了侧向挠度;在设计参数范围内,承载力受长细比影响不显著,随长细比增加呈缓慢降低趋势;承载力计算值与试验值吻合良好,误差均在10%以内。     

冷弯薄壁型钢四肢拼合箱形柱偏压受力性能试验研究与数值分析

对冷弯薄壁型钢四肢拼合箱形截面立柱进行轴压和偏压试验研究,得到各试件的荷载-位移曲线和极限承 载力,详细分析了试件的屈曲模式和破坏特征。建立了考虑材料、几何和接触非线性的有限元模型对试验试件进 行模拟分析,两者吻合较好,验证了有限元方法的正确性。进而采用数值方法分析了构件长细比、螺钉间距和位 置、偏心距和偏心方向对该类拼合立柱偏压受力性能的影响。结果表明：双向刀铰支座可以很好的实现铰接;螺 钉间距为300mm时,拼合柱各肢整体协同工作性能良好;轴压和绕弱轴偏压试件最终破坏模式均为绕弱轴整体弯 曲,绕强轴偏压时,试件破坏模式为弯扭失稳,但扭转不明显;拼合柱的偏压极限承载力和刚度随长细比和偏心 距的增大而降低;偏心距相同时,拼合柱绕强轴偏压的极限承载力和刚度比绕弱轴偏压略高。     

轻骨料混凝土偏心受压柱试验与计算分析

对轻骨料混凝土圆形截面柱进行了偏心受压试验,研究了柱的破坏形态、承载能力、裂缝及挠度等方面的内容,探讨了偏心距和长细比对其受力性能的影响。并依据轻骨料混凝土力学性能试验数据,利用程序计算,将理论结果与试验结果进行了对比分析。     

内埋空间钢构架方形钢管混凝土组合短柱--偏心受压性能有限元分析

为了改善方形钢管混凝土柱的受压性能,在方形钢管混凝土柱中内埋空间钢构架形成空间钢构架-方形钢管混凝土组合柱。这种新型的组合柱具有空间钢构架约束核心混凝土和方形钢管约束空间钢构架外混凝土的双重约束作用,能够有效地改善这种新型组合柱的受压性能和变形能力。为了进一步研究这种新型组合短柱的偏心受压性能,在试验的基础上,本文采用了ABAQUS有限元分析软件,建立了该组合短柱的有限元模型。在验证了模型的准确性后,以方钢管的套箍指标、空间钢构架的约束影响系数、偏心距为参数,对该组合短柱模拟分析。结果表明:方钢管的套箍指标是影响该组合短柱承载力的重要参数。且该组合短柱在大偏心受压时参数的改变对承载力的影响更大。