圆形钢管混凝土构件承载力的规程对比分析

以圆钢管混凝土轴心受压、受弯和压弯构件为研究对象,对《钢管混凝土结构技术规程》和《钢-混凝土组合结构设计规程》关于构件承载力计算值进行了详细比较。首先,详细阐述了各规范的详细规定原则和内容。接着,以截面含钢率和构件长细比为参数,自编Matlab程序对规范内容进行了详细比较。结果表明:轴压强度承载力两者较接近,轴压稳定承载力、弯矩承载力和压弯平面内稳定承载力会随参数而变化,建议设计时应合理比较而选择参照规范,确保结构更安全。     

哑铃形钢管混凝土压弯相关曲线分析

为研究哑铃形钢管混凝土压弯力学性能,基于4根圆形和4根哑铃形钢管混凝土构件的压弯试验,开展了有限元研究和参数分析。应用有限元软件ABAQUS建立了哑铃形和圆形钢管混凝土有限元模型,分析了两种截面钢管混凝土压弯构件破坏形态,验证了模型的正确性。通过对模型进行参数分析,探究混凝土强度、钢管强度、轴压比和长细比等参数对两种截面形式钢管混凝土压弯承载力和压弯相关曲线的影响规律。结果表明：两种截面形式构件的压弯承载力均随着轴压比的增大呈现先增大后减小的趋势,圆形截面和哑铃形截面构件的临界轴压比分别为0.2和0.4;混凝土与钢材强度等级的提升会使构件压弯承载力增大;而长细比的增大,则会降低构件的压弯承载力。在参数分析的基础上,推导出适合哑铃形钢管混凝土的压弯承载力建议公式,并验证了公式的准确性。     

圆中空夹层钢管混凝土柱力学性能研究

分别进行了十四个轴心受压构件和十二个偏心受压构件的试验研究 ,二种构件的试验参数分别为钢管径厚比和空心率 ,构件长细比和偏心率。在确定组成圆中空夹层钢管混凝土的钢材和核心混凝土应力 -应变关系模型的基础上 ,利用数值解法对圆中空夹层钢管混凝土轴压和压弯构件的荷载 -变形关系进行了全过程分析 ,分析结果与试验结果吻合良好。最后在参数分析的基础上 ,提供了圆中空夹层钢管混凝土轴压和压弯构件承载力实用验算方法。     

T形方钢管混凝土组合异形柱偏压承载力研究

通过理论计算和有限元模拟对T形方钢管混凝土组合异形柱的偏心受压承载力计算方法进行研究。设计9根不同长细比偏心力作用的T形组合柱,借鉴《矩形钢管混凝土结构技术规程（CECS159：2004）》压弯构件的计算方法,对设计构件进行理论计算,并应用ANSYS有限元软件对设计构件进行偏压承载力计算。分析结果表明：T形组合柱在偏心受压破坏时,为整体弯曲破坏;理论计算与有限元分析计算结果吻合较好;验证了采用理论计算方法计算方钢管混凝土组合异形柱偏压承载力的可行性。     

高温后矩形钢管混凝土双向压弯构件力学性能试验研究

设计了双向压弯构件试验加载和量测装置;对14根高温后矩形钢管混凝土双向压弯构件的残余力学性能进行了试验测试;并对温度、长细比、加载偏心角度、截面高宽比和套箍系数等参数进行了研究。研究发现,温度、长细比、加载偏心角度、套箍系数、截面高宽比是影响高温后矩形钢管混凝土双向偏压构件承载力及延性的主要因素,高温后该类构件仍有较高承载力,所有试件的位移延性系数平均值大于8,表明高温后矩形钢管混凝土双向压弯构件具有较好的延性。     

《钢结构与钢-混凝土组合结构设计方法》的理解与应用——矩形钢管混凝土柱

截面高宽比h/b大于2.0的矩形钢管混凝土柱具有较好的外观优势，能避免室内出现凸柱现象，随着实际应用日渐增多，对其的研究也越发深入。根据《隐式钢管混凝土结构技术规程》(T/CECS 951—2021)和《矩形钢管混凝土结构技术规程》(CECS 159:2004)两本规范给出的条文对构件的计算结果及构造要求进行了对比。计算对比包括截面塑性发展能力、单向压弯荷载作用下的截面强度及单向压弯荷载作用下的平面内稳定承载力等三个方面。计算结果将再与多组实际试验结果进行对比，根据两者计算偏差判断规范公式的合理性。构造方面主要对比截面尺寸、长细比、宽厚比、轴压比及强柱弱梁验算公式和免除强柱弱梁验算的条件。结果表明，相比于CECS 159:2004,T/CECS 951—2021更接近实际试验结果，计算公式更合理，构造要求规定更全面。     

自攻螺丝连接矩形薄壁钢管再生骨料混凝土柱轴压承载力分析

对以废弃混凝土、废弃砖、普通骨料3种混凝土为填充料的6根薄壁矩形钢管混凝土柱进行轴压试验,探究构件的破坏特征以及长细比对轴压承载力的影响。研究结果表明:长细比λ=15,柱试件钢管局部鼓曲集中于柱顶部;长细比λ=8,柱试件集中于柱中部、底部。采用普通骨料及废弃混凝土骨料的柱试件轴压承载力计算适于《矩形钢管混凝土结构技术规程》(CECS159:2004),而采用废弃砖骨料的柱试件轴压承载力计算适于采用考虑钢管约束效应的设计规范、规程。     

钢管高性能混凝土压弯构件的静力性能(Ⅱ):机理分析及承载力

为配合辽宁省地方标准《钢管混凝土结构技术规程》的编制,对钢管高性能混凝土压弯构件中钢管和混凝土应力、应变等的分布规律展开研究。对钢管与混凝土相互作用力的研究表明,圆试件受压区的约束力较大,方试件钢管角部区域的相互作用力最大。所有试件中截面受压区的相互作用力最大。黏结强度和加载路径对钢管高性能混凝土压弯构件的静力性能影响都不大。普通钢管混凝土压弯构件的承载力计算式同样适用于钢管高性能混凝土压弯构件的承载力计算。钢管高性能混凝土压弯构件与普通钢管混凝土压弯构件在静力性能方面并无本质区别。     

考虑持久荷载影响的CFT柱稳定承载力试验研究

进行以长细比λ和轴压比m为参数的钢管混凝土(CFT)轴心受压柱的持久荷载试验研究，分析长期荷载作用后CFT柱的稳定承载力。结果表明，与未施加持久荷载的中长柱相比，持久荷载作用后钢管进入弹塑性和塑性时对应的荷载降低，而构件达到最大荷载时对应的应变增大；随长细比和轴压比的增大，长期荷载作用对CFT柱稳定承载力的影响越大，且前者的影响大于后者。提出采用考虑持久荷载作用影响的核心混凝土应力-应变关系模型，分三阶段计算的有限元计算方法分析持久荷载作用后的CFT柱稳定极限承载力，结果与试验结果吻合较好，可用于参数分析。     

圆形不锈钢管混凝土压弯承载力设计方法研究

不锈钢管混凝土结构兼具了普通钢管混凝土良好的力学性能和优越的耐久性特点,不仅因其灌注了混凝土,工程造价上得到相对降低,同时其被应用于海洋平台、海边建筑、桥梁和超高层建筑时,后期维护成本较普通钢管混凝土结构亦得到显著降低,如中国香港的昂船洲大桥和纽约赫斯特大厦等实际工程中已应用不锈钢管混凝土结构。现行的钢管混凝土结构规范或规程,因对不锈钢显著的后期强化特征未予考虑,承载力计算均偏于保守。为使得不锈钢管混凝土组合结构在应用于实际工程时,其良好的承载力得以准确评估,结合圆形不锈钢管混凝土组合结构在压弯荷载作用下的工况,探讨了圆形不锈钢管混凝土压弯承载力的设计方法。采用现行的中国国家标准GB 50936—2014《钢管混凝土结构技术规范》、福建省地方标准DBJ/T 13-51—2010《钢管混凝土结构技术规程》、欧洲规范Eurocode 4和美国钢结构协会规范ANSI/AISC 360四本规范对收集到的40根圆形不锈钢管混凝土压弯构件的承载力进行了计算,并将承载力计算值与承载力实测值进行了对比,可知:GB 50936规范的承载力计算值和实测值比值的平均值与方差分别为0.871和0.105; DBJ/T规范的承载力计算值与实测值比值的平均值与方差分别为0.868和0.073; EC4规范的承载力计算值与实测值比值的平均值与方差分别为0.832和0.067; AISC规范的承载力计算值和实测值平均值与方差分别为0.612和0.122。鉴于上述现行规范或规程计算的圆形不锈钢管混凝土压弯构件的承载力结果均偏于保守,利用有限元软件,建立了圆形不锈钢管混凝土压弯构件有限元模型,在验证模型准确性的基础上,分析了不锈钢屈服强度、截面含钢率、核心混凝土强度和长细比对圆形不锈钢管混凝土压弯构件的轴力-弯矩相关曲线的影响,结果表明:轴力-弯矩相关曲线平衡点的横、纵坐标值随着不锈钢屈服强度和截面含钢率的增大而减小,随着核心混凝土强度的增高而增大;长细比越大,轴力-弯矩相关曲线趋近于直线。最后,在DBJ/T规程建议的圆形普通钢管混凝土压弯构件相对轴力-相对弯矩强度相关方程的基础上,重新回归平衡点坐标值与约束系数的关系,以适用于圆形不锈钢管混凝土压弯承载力的计算,所提出圆形不锈钢管混凝土压弯承载力简化计算式相比于现行规范或规程的计算式精度更高,得到的承载力计算值与试验实测值更为接近,可为不锈钢管混凝土的工程设计提供参考,也为相关规范或规程的编制提供依据。     

压弯作用下设传力构件的矩形钢管混凝土柱力学性能研究

为研究设置传力构件的矩形钢管混凝土柱在偏压作用下的力学性能,采用有限元软件ABAQUS建立一个矩形钢管混凝土柱3层模型,不考虑钢管壁与核心混凝土之间的黏结作用,只设置传力构件,分析在大小偏压作用下模型的变形能力。结果表明,在偏压作用下设置传力构件的矩形钢管混凝土柱钢管壁和核心混凝土很好地实现了共同工作,且变形基本符合平截面假定。为进一步研究在偏压作用下设置传力构件的矩形钢管混凝土柱的承载能力,建立了一个简化的设置传力构件的矩形钢管混凝土框架30层模型,选择不同的轴压比,计算求得设置传力构件的矩形钢管混凝土柱承载力骨架曲线。根据CECS 159∶2004《矩形钢管混凝土结构技术规程》,得到设置传力构件的矩形钢管混凝土柱偏压承载力的计算方法,并针对规程中关于大偏压承载力的计算方法提出可进一步完善的建议。基于GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》,给出CECS 159∶2004规程中大偏心受压阶段矩形钢管混凝土柱正截面受压承载力调整计算式。     

方形、矩形钢管高强混凝土单向压弯构件承载力参数分析

以实际工程中常见的弯矩和轴力呈正比例增长的加载方式为基础,采用方形、矩形钢管高强混凝土组合作用下的钢管和核心混凝土的纵向应力-应变关系,编制了非线性数值计算程序,对方形、矩形钢管高强混凝土单向压弯构件的受力变形全过程曲线和影响稳定承载力相关曲线的各参数进行较为详细的分析和研究,为研究方形、矩形钢管高强混凝土中长柱在双向压弯受力状态下的力学性能垫定基础。     

八边形中空夹层钢管混凝土偏心受压柱的试验研究

以长细比和偏心率为变化参数,对4个八边形中空夹层钢管混凝土偏心受压构件进行试验研究。通过对试验现象和试验结果的详细分析,总结出此类构件的一些力学特点,并与相同条件下的圆中空夹层钢管混凝土、方中空夹层钢管混凝土进行比较,发现其承载能力比方形截面柱高,比圆形截面柱稍低。其承载力影响因素主要有构件的轴压性能、抗弯性以及偏心率。在分析试验结果和利用数值分析的基础上,提出压弯构件承载力验算公式,与试验结果吻合良好。     

钢筋混凝土偏心受压构件二阶效应计算对比分析

根据钢筋混凝土偏心受压构件的受力状态,推导出了构件截面受压承载力计算时相关参数的计算公式,由此得出了不同配筋率与不同钢筋和混凝土强度比时中国规范GB 50010—2002、美国规范ACI 318-08和欧洲规范EN 1992-1-1:2004的构件截面弯矩-轴力曲线;在此基础上,根据中国混凝土规范中的偏心距增大系数法、美国混凝土规范的弯矩增大系数法和欧洲混凝土规范的基于名义刚度及名义曲率的方法分析考虑二阶效应的承载力,给出了不同长细比时偏心受压构件的弯矩-轴力曲线。分析结果表明:对于混凝土偏心受压构件的二阶效应,中国混凝土规范主要考虑了构件长细比的影响,美国规范考虑了构件端部弯矩、刚度和长细比的影响,欧洲规范考虑了构件长细比、曲率和端部弯矩的影响;对于构件两端偏心距相同的情况,按中国、美国和欧洲混凝土规范计算的承载力均随长细比的增大而降低,美国规范下降最快,欧洲规范次之,中国规范下降最慢。     

L形截面部分包覆钢-混凝土组合柱弱轴压弯整体稳定

为了研究L形截面部分包覆钢-混凝土组合(PEC)柱的压弯稳定性能，对L形截面PEC柱进行了弱轴压弯试验和有限元分析。试验研究中设计并制作了3个L形PEC柱试件，变化参数为长细比和偏心距。试验结果表明：截面形状和主钢件分布的几何非对称性，以及混凝土材料拉压强度的非对等性，造成L形PEC柱在受力后截面中和轴的偏转，导致构件发生弯扭变形。有限元分析表明，L形截面的肢背或肢端受压对构件承载力有一定影响；长细比较小(即长细比为10～30)时，肢背受压的构件轴力-弯矩相关曲线具有大小偏心分界的特征，但长细比较大(即长细比大于60)时，整体失稳成为控制破坏模式，相关曲线向原点内凹。建议了L形PEC柱绕弱轴压弯时的整体稳定承载力计算公式，与试验和有限元参数分析结果对比表明：当长细比小于60时，建议公式可以适用，当长细比大于80时，建议公式偏不安全，需进一步改进后才能用于工程设计。     

矩形钢管混凝土偏心受力构件的设计方法

介绍了《矩形钢管混凝土结构技术规程》(CECS1 5 9:2 0 0 4)中承重构件设计的部分内容 ,阐述了矩形钢管混凝土纯弯、压弯和拉弯构件承载力计算公式和实用设计方法 ,并与一些试验研究的结果进行了比较 ,表明该设计方法是合理有效、简便实用的     

方中空夹层钢管混凝土压弯扭构件试验研究

以长细比、空心率和轴压比为主要变化参数,进行了5个方中空夹层钢管混凝土和2个方实心钢管混凝土压弯扭构件的试验研究。采用有限元软件ABAQUS对压弯扭试件的扭矩-转角全过程关系进行计算,计算得到的扭矩-转角关系曲线在达到承载力之前与试验结果符合较好。通过典型算例进行计算,从钢管与混凝土各自承担的荷载、轴压比和空心率对扭矩-转角关系曲线的影响三个方面对方中空夹层钢管混凝土压弯扭的工作机理进行了分析。研究结果表明：随着轴压比（n≥0.2）的增大,试件抗扭强度承载力越小;偏心率较小时,空心率越大抗扭承载力越大,延性越好。 关键词：     

长期荷载作用下方钢管混凝土压弯构件承载力简化计算

利用数值方法计算长期荷载作用对方钢管混凝土压弯构件的荷载 -变形全过程关系的影响 ,系统分析轴压比、长细比、截面含钢率、钢材和混凝土强度及荷载偏心率等因素对承载力的影响规律 ,提出考虑长期荷载作用影响时 ,方钢管混凝土压弯构件承载力折减系数的简化计算公式 ,可为工程实践提供参考。     

矩形钢管高强混凝土中长柱轴压构件的试验研究与理论分析

进行了 10根矩形截面钢管高强混凝土中长柱轴压构件的试验研究 ,目的是分析长细比、含钢率和截面长宽比对中长柱轴压构件的影响。同时 ,采用数值分析的方法 ,编制了适用于矩形钢管高强混凝土轴压构件的非线性计算程序 ,理论分析结果和试验结果进行了对比 ,两者吻合较好。在此基础上 ,利用所编制的非线性分析程序 ,分析了含钢率、钢材屈服强度、混凝土强度和截面长宽比等因素对轴压构件长细比 -稳定系数相关曲线的影响。研究结果表明 :构件的稳定承载力主要和长细比有关 ,随着长细比的增大迅速降低 ;截面长宽比在 1 0～ 1 6的范围内变化时 ,对稳定系数和相对跨中挠度的影响很小。     

矩形钢管混凝土双向偏压构件计算方法

在纤维模型法的基础上建立了能够考虑双向偏压构件截面变形轴扭转的计算矩形钢管混凝土双向偏压构件承载力和变形的方法。根据本文的计算方法编制了非线性分析程序,程序计算结果跟试验结果进行了对比,吻合良好。试验结果跟欧洲规范4和国内的矩形钢管混凝土结构技术规程进行了对比,对比结果表明由两种规范计算矩形钢管混凝土双向偏压构件的轴向承载力（Nu）偏高于试验结果。