型钢混凝土柱-混凝土梁混合节点抗震性能试验研究

为了研究强节点系数对型钢混凝土(SRC)柱-混凝土(RC)梁混合节点破坏形态的影响,对6个SRC柱-RC梁混合节点开展低周反复荷载试验。通过调整梁端纵筋配筋率和节点箍筋配置以构造不同的强节点系数,实现SRC柱-RC梁混合节点梁端弯曲破坏、梁端弯曲-节点剪切破坏和节点剪切破坏3种不同的破坏模式。在试验研究基础上,考察该类混合节点的滞回曲线、骨架曲线和各受力阶段变形特性。研究结果表明,强节点系数是控制SRC柱-RC梁混合节点破坏形态的重要参数,强节点系数小于1.1时,一般发生节点剪切破坏,应通过合理设计加以避免;由于柱型钢穿越节点核心区,增强了对核心区混凝土的约束,使得SRC柱-RC梁混合节点发生节点剪切破坏后的受力性能优于RC节点;通过对试验数据的分析,提出SRC柱-RC梁框架结构满足四个抗震性能水平的位移角限值。     

传统风格建筑方形SRC-圆形RC变截面组合柱抗震性能试验研究

为研究传统风格建筑方形型钢混凝土(SRC)-圆形钢筋混凝土(RC)变截面组合柱的抗震性能,对2个足 尺传统风格建筑变截面组合柱进行了低周反复加载试验,得到了试件的破坏形态、滞回特性、刚度和强度退 化、延性及耗能性能。研究表明：传统风格建筑方形SRC-圆形RC变截面组合柱的破坏主要是由变截面处上柱 型钢和钢筋屈服及混凝土压碎剥落造成的;试件滞回曲线饱满,刚度和强度退化小;破坏时,试件的位移延 性系数介于3.18～3.76之间,等效黏滞阻尼系数介于0.289～0.338之间,具有良好的变形和耗能性能。在试 验基础上,利用ABAQUS建立试件三维模型,进行了混凝土强度、轴压比、型钢屈服强度、上下柱线刚度等参 数对其抗震性能影响的参数分析。试验及分析结果表明：随混凝土强度、型钢屈服强度增大,试件的水平承 载力增大,但其延性降低;增大轴压比,试件的水平承载力降低,延性系数减小;而随上、下柱线刚度比增 大,试件的水平承载力和延性增大。     

型钢混凝土异形柱抗震性能试验研究

对17个型钢混凝土(SRC)异形柱试件采用“建研式”加载装置进行低周反复荷载试验,观察了不同配钢形式的SRC异形柱的受力过程和破坏形态;分析了SRC异形柱的破坏特点,荷载-位移滞回曲线及骨架曲线、承载力、位移延性、刚度退化和耗能能力等力学性能。试验研究结果表明:SRC异形柱的主要破坏形态是剪切斜压破坏和弯曲型破坏,破坏主要发生在与加载方向平行的柱肢,滞回曲线对称、饱满,试件延性好,极限侧移角大,具有良好的抗震能力,因此,可以推广应用于高抗震设防烈度区的建筑以及高层建筑中。     

型钢混凝土异形柱受剪机理及承载力计算

为研究型钢混凝土(SRC)异形柱的抗震性能,对17个型钢混凝土异形柱试件采用"建研式"加载装置进行低周反复荷载试验,观察了不同配钢形式的SRC异形柱的受力过程和破坏形态。试验表明SRC异形柱的破坏形态有剪切斜压破坏、剪切粘结破坏、剪弯破坏和弯曲破坏;分析了SRC异形柱的破坏机理和特点,给出了荷载-位移滞回曲线和荷载-应变滞回曲线;分别推导了各种配钢形式的SRC异形柱在正向荷载(沿工程轴)以及斜向荷载作用下发生剪切斜压破坏和剪切粘结破坏时的受剪承载力计算公式,计算结果与试验实测值吻合较好。理论分析和试验结果表明:异形柱中的翼缘对构件的抗剪强度有提高作用,提高的程度与荷载作用方向和柱的肢长肢厚比有关,但在肢长肢厚比一定的前提下与肢厚的改变无关。T、L形截面柱的斜向抗剪强度大于正向加载抗剪强度,而十字形截面柱的斜向抗剪强度小于正向加载抗剪强度。     

型钢超高强混凝土柱抗震性能试验研究

为研究型钢超高强混凝土柱的抗震性能,开展了27根型钢超高强混凝土柱试件的低周反复加载试验。试件设计参数为剪跨比、轴压力水平、配箍、型钢和栓钉配置情况。针对不同设计参数的试件的破坏特征、滞回曲线、水平承载力、耗能能力及变形能力、承载力及刚度退化等进行了分析,得到了各设计参数的影响规律。试验结果表明：型钢超高强混凝土柱的滞回曲线饱满且较稳定;剪跨比较大、轴压比较低、箍筋有效约束指标较大、配置H型或十字型钢的试件具有更好的抗震性能;型钢在箍筋约束效果较好时,能更充分地发挥提高柱抗震性能的作用;通过配置高强度八边形复合箍筋,能有效避免型钢超高强混凝土短柱发生脆性剪切破坏,使得其最终破坏形态为弯曲破坏,从而改善其抗震性能;配置栓钉能提高柱的抗震性能,且当柱的变形能力较强时效果更明显;试验轴压比为0.38或0.45的试件仍具有较强的耗能能力和变形能力,即型钢超高强混凝土柱具有较好的抗震性能。     

SRC柱-RC梁组合件抗震性能试验研究

进行了4个1/2比例SRC柱-RC梁组合件的低周反复加载试验,研究不同强节点系数的SRC柱-RC梁节点在各受力阶段的抗震性能、变形组成和合理的节点构造形式。试验结果表明,试件的破坏形态和变形组成与强节点系数有关,所采用的节点连接构造合理。基于试验数据和局部-整体变形关系,探讨了各受力阶段SRC柱-RC梁组合件的弯曲变形、节点核心区剪切变形、纵向钢筋在节点区的滑移变形等组成部分在组合件整体变形中所占比例及其变化规律。分析结果表明,梁变形所产生的侧移在强柱弱梁型SRC柱-RC梁组合件总侧移中所占比例最大,核心区剪切变形所占比例随强节点系数的减小而增大。通过对各受力阶段破坏特征描述和相应特征参数试验结果的分析,提出了强柱弱梁型SRC柱-RC梁框架结构满足运行、基本运行、可修和避免倒塌等四个抗震性能水平的位移角限值分别为1/500、1/150、1/75和1/30。研究成果可供SRC柱-RC梁组合结构地震反应分析和工程应用参考。     

型钢混凝土异形柱抗震性能试验研究

进行了4个不同轴压比、含钢率、加载方向的型钢高性能混凝土十字形异形柱的低周反复加载试验,得到试件各阶段开裂变形及破坏形态,分析试件破坏机理,得出其荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、强度衰减、耗能能力。通过试验实施及相关理论计算得到相关结论,SSRHC十字形异形柱试件在剪跨比为3.25时发生弯曲破坏形态,轴压比、含钢率、不同加载方向对试件抗震性能有不同影响。     

型钢高性能混凝土十字形异形柱抗震性能试验研究

型钢高性能混凝土(SSRC)异形柱结构是一种新型组合结构。本文对4个不同轴压比、配钢率、加载方向的实腹式型钢高性能混凝土异形柱进行了低周反复加载试验,通过观测试件各阶段开裂变形及破坏形态并分析破坏机理,得到其荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、强度衰减、耗能能力及位移延性。分析位移延性系数,得到影响延性的主要因素。通过试验实施及相关理论计算得到了相关结论,SSRC十字形异形柱试件在剪跨比为3.25时发生弯曲破坏形态,轴压比、配钢率及不同加载方向3个方面对试件抗震性能有不同影响。     

传统风格建筑混凝土梁-柱节点承载力 影响参数灰色关联分析

为研究传统风格建筑混凝土梁-柱节点的破坏特征及力学性能,进行了2个节点试件的动力循环加载试验,包括1个传统风格建筑混凝土双梁-柱节点试件和1个单梁-柱节点对比试件,获得了试件的恢复力特征曲线。基于试验研究结果,采用ABAQUS软件建立试件三维有限元模型,在验证模型结构合理性的基础上,结合灰色系统理论的关联分析方法,以轴压比、混凝土强度、上下梁间距及配箍率等关键参数为关联因子,对影响传统风格建筑混凝土梁-柱节点承载力的关键参数进行关联度计算,得出了各参数对其承载力影响权重排序。结果表明:相对于单梁-柱节点,传统风格建筑混凝土双梁-柱节点承载力及耗能能力较高,滞回曲线更饱满,但其位移延性略小于单梁-柱节点; 总体上,传统风格建筑混凝土梁-柱试件节点域的变形及耗能能力较强,抗震性能良好; 传统风格建筑混凝土梁-柱节点承载力关键影响因素的权重依次为混凝土强度、配箍率、型钢强度、轴压比; 所得结论为传统风格建筑力学性能及承载力计算的进一步研究提供了新思路。     

型钢超高强混凝土框架柱抗震构造措施研究

为研究型钢超高强混凝土(SRHC)框架柱的抗震性能和抗震构造措施,开展24个SRHC框架柱的低周反复加载试验。首先,根据试验结果分析了不同试验参数(包括剪跨比、轴压力水平以及型钢和箍筋的配置)对SRHC框架柱的破坏形态、滞回性能和变形能力的影响;其次,在此基础上结合试验数据分析提出了SRHC框架柱的抗震构造措施,包括不同抗震等级时的轴压比限值和箍筋加密区的最小配箍要求,箍筋加密区长度及最小含钢率。     

方钢管约束型钢混凝土柱-RC环梁节点抗震性能

为研究方钢管约束型钢混凝土柱-RC环梁节点的抗震性能,利用有限元分析软件ABAQUS建立了该节点的有限元模型。通过对已有试验中的圆钢管约束型钢混凝土柱-RC环梁节点抗震性能的模拟分析,验证了有限元计算结果的正确性,进而对方钢管约束型钢混凝土柱-RC环梁节点的受力性能进行了数值模拟分析,研究了该节点在低周循环荷载作用下的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线及节点延性;同时考察了柱内型钢含钢率、柱轴压比和环梁配筋率对节点抗震性能的影响。结果表明:方钢管约束型钢混凝土柱-RC环梁节点的滞回曲线饱满,具有良好的抗震性能;在节点核心区设置环梁后,节点试件的最终破坏模式为梁端形成塑性铰破坏,环梁对节点核心区保护作用明显,满足"强柱弱梁"及"强节点、弱构件"的抗震设计原则;随着柱内型钢含钢率及环梁配筋率的降低,节点试件的最大荷载、延性系数和抗震性能均有所降低,且强度退化加快;轴压比对节点抗震性能影响较大,当轴压比从0.31增加至0.63时,节点试件的延性系数从4.14降低至2.12,最大荷载降幅高达15.16%。     

CSRC柱型钢截断与锚固措施试验研究

进行了6个核心型钢混凝土柱试件的低周反复加载试验,研究了核心型钢在转换层的截断形式和核心型钢在底梁的锚固方式、沿核心型钢弱轴加载等构造措施对核心型钢混凝土柱抗震性能的影响。通过试验研究检验了不同构造措施对试件的破坏形态、强度、变形能力和滞回特性等抗震指标的影响。研究结果表明:本文采用的核心型钢柱中截断的构造措施合理,核心型钢通过底部端板和预埋螺栓与底梁连接的锚固形式基本可靠,沿核心型钢弱轴方向加载对核心型钢混凝土柱的抗震性能影响不明显。以上研究成果可以为工程实践提供参考。     

配置高强钢筋混凝土柱抗震性能试验研究

为研究配置高强钢筋混凝土柱的抗震性能及变形能力,进行了6个配置HRB600级钢筋混凝土柱的低周反复加载试验,分析了轴压比、体积配箍率、加载方向等因素对试件破坏形态、滞回性能、骨架曲线、正截面承载能力的影响。试验结果表明:配置HRB600级纵筋柱在高轴压比下仍具有较大的极限位移角,但随轴压比增大,试件抗震性能变差;配置高强箍筋柱,在低轴压比情况下,体积配箍率变化对柱的抗震性能影响较小;在高轴压比情况下,体积配箍率较大的柱,其骨架曲线下降段更加平缓,且极限位移更大,高强箍筋能够充分发挥作用。不同加载方向对柱的承载力及变形能力有较大影响,对试件初始刚度影响较小。在试件发生正截面破坏时,受压钢筋应力能够达到屈服强度。     

循环荷载作用下型钢高强高性能混凝土框架柱受力性能试验研究

为了研究型钢高强高性能混凝土框架柱的抗震性能,进行了9个不同轴压比、体积配箍率、含钢率、加载制度下的型钢高强高性能混凝土框架柱试件低周反复加载试验.获得了型钢高强高性能混凝土框架柱的破坏形态,分析了不同设计参数及加载制度对该框架柱的荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、刚度和强度退化、变形能力、滞回耗能等力学性能的影响.试验结...     

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。     

传统风格建筑方形CFST-圆形RC截面混合柱侧移刚度及延性分析

通过4根传统风格建筑方钢管混凝土(concrete filled steel tube,CFST)-圆钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)混合柱的低周往复加载试验,分析了传统风格建筑CFST-RC混合柱的破坏形态及侧向变形分布,根据CFST-RC混合柱的简化力学模型,给出了试件的弹性侧移刚度计算公式,计算结果与试验结果吻合较好。通过Abaqus有限元参数分析,得到了钢管屈服强度、混凝土强度、纵筋配筋率、上下柱线刚度比及轴压比对CFST-RC混合柱延性的影响规律。结果表明:随着钢管屈服强度、混凝土强度、纵筋配筋率的提高,传统风格建筑CFST-RC混合柱的水平承载力提高,延性降低;在一定范围内,增大上、下柱线刚度比能够提高CFSTRC混合柱的延性,但上、下柱线刚度比过大,CFST-RC混合柱的延性反而降低;随着轴压比的增大,CFSTRC混合柱的水平承载力及延性降低。     

型钢再生混凝土短柱抗剪承载力计算

为研究型钢再生混凝土短柱的抗震性能,对8个型钢再生混凝土短柱试件,采用悬臂柱式加载装置进行低周反复荷载试验,观察其受力过程和破坏形态。试验表明,剪跨比为1.4的型钢再生混凝土短柱以剪切斜压破坏形态为主;分别研究了轴压比、配箍率和再生粗骨料取代率对试件抗剪承载力的影响;分析了型钢再生混凝土短柱的受力特点和破坏机理;推导出型钢再生混凝土短柱发生剪切斜压破坏时的抗剪承载力计算公式。最后,为便于工程应用,在试验与理论分析的基础上,提出了型钢再生混凝土短柱抗剪承载力简化计算公式,计算结果与试验结果符合较好。     

传统风格建筑梭柱节点抗震性能试验研究

梭柱节点是传统风格建筑的特点之一,通过对采用矩形型钢混凝土柱与钢筋混凝土圆柱(SRC-RC)梭柱节点和方钢管混凝土柱与钢筋混凝土圆柱(CFST-RC)梭柱节点两种不同梭柱节点的低周反复荷载试验,比较了不同类型梭柱节点在不同轴压比下的受力性能,研究了其承载能力、破坏形态、滞回性能、耗能能力、变形及延性。试验结果表明:SRC-RC梭柱节点和CFST-RC梭柱节点在试验过程中均发生弯剪破坏;各组构件的滞回曲线均比较饱满,在试验过程中均表现出良好的滞回性能及耗能能力,抗震性能优于普通钢筋混凝土梭柱节点;轴压比的变化对于梭柱节点的极限承载力和延性有一定影响;CFST-RC梭柱节点比SRC-RC梭柱节点具有更好的抗震性能。     

型钢混凝土异形柱损伤行为及性能量化指标研究

为研究型钢混凝土异形柱在不同形式的水平荷载作用下的损伤行为,采用“建研式”加载方式对15根SRC异形柱(9根T形柱、3根L形柱、3根十形柱)进行试验研究,考虑加载制度、轴压比、配钢率等因素对其损伤性能的影响,观察其破坏形态,分析荷载 位移(P-Δ)曲线特性。结果表明：试件主要表现为弯曲破坏并伴随着黏结破坏特征;低周反复荷载作用下荷载-位移曲线饱满对称,无明显“捏缩”现象;试件延性系数介于4.16～9.44,具有良好的变形能力,尤其单调加载时试件延性最好。基于试验,通过考虑混凝土开裂、加载路径以及有效耗能对试件损伤的影响,建立基于变形和能量的损伤模型,并对其各特征点处的损伤程度进行评估。同时,将SRC异形柱的抗震性能水准划分为正常使用、基本正常使用、暂时使用、修复后使用、接近严重破坏等5个水准。对41根SRC异形柱各特征点的位移角进行频次统计,建立SRC异形柱在不同性能水平下的位移角量化指标以及相对应的损伤指数阈值,以期为SRC异形柱结构基于性能的抗震设计和震后修缮加固提供依据。     

新型型钢混凝土柱的数值模拟及轴压比限值研究

Ⅰ形和H形等传统配钢形式不能对核心混凝土提供足够约束,型钢混凝土(SRC)柱的抗震性能因此较普通钢筋混凝土柱提高不多,其在高地震烈度区的应用受到限制,作者在此背景下提出两种新型截面型钢混凝土柱。基于ABAQUS工作平台,建立已完成的5个新型柱试验试件的数值分析模型,对其进行循环往复荷载作用下的全过程分析,并将试件的数值计算结果与试验结果进行对比分析,讨论滞回曲线、骨架曲线和型钢应力状态等的对比结果,模拟计算与试验结果吻合较好。在此基础上,分析轴压比、混凝土强度和箍筋间距对柱抗震性能的影响,并研究新型柱在不同抗震等级下的设计轴压比限值,所提建议数值可供规范修订和工程计算参考。