钢管混凝土Y形柱抗震性能试验研究

为了检验地铁车站地下大空间结构柱的抗震性能, 对北京市某地铁车站公共设备区地下空间结构使用的单层钢管混凝土Y形柱进行低周反复荷载试验研究, 主要介绍了缩比试件的设计、制作、安装和试验的方案、进行过程及结果, 给出了钢管混凝土Y形柱的水平荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、等效刚度曲线和等效阻尼比曲线统计数据, 以及部分主要位置的荷载-应变曲线.试验结果及分析表明:Y形铸钢件、圆形截面钢管混凝土柱、顶板等各部分连接安全可靠, 能够保证整体结构工作性能良好;试件滞回曲线较饱满, 试件等效阻尼比随水平位移的增加而增大, 试件耗能规律稳定, 表明弹塑性变形能力和抗震性能较好.据实测应变推测, 可能的薄弱部分是钢管柱底部、圆钢管与Y形铸钢件连接处和Y形铸钢节点分叉处.     

内置高强芯柱的方钢管混凝土柱-钢梁端板-螺栓连接节点的抗震性能

为研究内置FRP约束UHPC高强芯柱的方钢管混凝土柱-钢梁端板-螺栓连接节点的抗震性能,基于“强柱弱梁”目标设计制作5个端板-螺栓连接节点试件,通过拟静力试验研究节点的破坏机理,并分析柱轴压比、FRP管厚度和有无芯柱对节点抗震性能的影响,对比钢梁更换前后节点的性能。试验结果表明：所有试件均在梁端形成塑性铰破坏;该破坏模式下,节点具有较高的承载力、耗能能力和较好的延性;内置芯柱时,试件承载力提高但延性降低;随着FRP管厚度增加,节点初始刚度和耗能能力均得到提升;相比原试件,更换梁试件的耗能能力、延性和初始刚度均有所降低。变形分析结果表明：节点域组合柱以受弯变形为主,两侧钢梁主要承担节点域的剪切变形。依据初始刚度判定该节点属于刚性节点。     

T形截面混凝土柱-混凝土砌块墙结构抗震性能试验研究

对2榀单层单跨T形截面混凝土柱-混凝土砌块墙结构和1榀钢筋混凝土T形截面柱框架在低周反复荷载作用下进行了拟静力试验研究.探讨其工作性能,破坏特征以及对其抗震性能的影响,着重分析其延性、滞回特性、骨架曲线及刚度退化等问题.研究表明:T形截面混凝土柱-混凝土砌块墙结构承载力、抗侧刚度、延性系数较空框架相比有较大幅度提高,符合结构抗震的多道设防原则,属于典型的梁铰破坏机制,可为今后类似多层多跨结构的设计及理论分析提供依据.     

钢管混凝土板柱刚接节点性能探讨

文中主要对近年来钢管混凝土板柱刚接节点构造形式进行了总结,提出了刚接节点目前存在节点部位受力不明确,加设梁的截面较大,占用空间等问题,并对这些问题提出了解决方法。     

T形钢管混凝土柱-混凝土梁外加强环板式节点抗震性能非线性分析

通过ABAQUS软件对15个T形钢管混凝土柱-混凝土梁外加强环板式节点抗震性能进行非线性分析。结果表明,节点模型均在核心区产生应力集中,不过参数的变化导致应力集中以及向四周扩散的程度有所差异。各节点模型的滞回曲线形状饱满,没有捏缩现象,滞回性能良好;位移延性系数均大于1.93,等效粘滞阻尼系数均大于0.180,能量耗散系数均大于1.134,这些抗震性能指标远远超过普通钢筋混凝土结构的要求,部分甚至超过型钢混凝土结构的要求。通过参数分析,了解节点抗震性能指标随参数的变化规律。框架梁配筋率增大不仅可以提高节点承载能力,而且对节点抗震性能提高也很有帮助;牛腿长度增大虽对节点承载力能力较为有利,但对抗震性能影响比较有限。     

L形钢管混凝土柱—钢梁节点抗震性能研究

为了研究异形钢管混凝土柱—钢梁节点的抗震性能,利用有限元软件ABAQUS,依据结构设计中"强节点,弱构件"的设计原则,建立了一种新型侧板连接L形钢管混凝土柱—钢梁节点模型.以有无侧板、侧板长度、侧板厚度、侧板类型和不同轴压比为主要参数,分析了该类型节点在循环荷载作用下的抗震性能.结果表明:该类型节点整体抗震性能较好;相...     

方钢管混凝土穿芯螺栓-端板节点抗震性能试验研究

对3个穿芯螺栓-端板连接节点试件进行了伪静力试验研究,研究了轴压比分别为0.20、0.25、0.30时节点的滞回性能、强度及刚度退化、延性性能、耗能性能及破坏特征.试验结果表明,试件的层间位移延性系数为2.38~2.45,弹性及弹塑性层间位移角分别为0.0140~0.0158 rad、0.341~0.0377 rad,能量耗散系数为2.567~3.820.节点试件均为梁端形成塑性铰而破坏,节点具有很好的强度、刚度、延性及耗能能力,满足现行抗震规范GB50011-2001的要求.提出了相关的设计及研究建议.     

装配式套筒连接CFST柱-RC梁节点抗震性能

结合装配式节点和钢管混凝土(CFST)柱-钢筋混凝土(RC)梁节点各自优点,提出新型装配式套筒连接CFST柱-RC梁节点.为探讨该类节点抗震性能,对8个足尺劲性装配式套筒连接CFST柱-RC梁节点进行了低周往复荷载试验研究,考察了柱轴压比、梁柱连接角度(45°、90°)、梁柱位置(中间节点、边节点)对该类节点抗震性能的影响,对节点破坏形态、失效机制、滞回性能、骨架曲线、位移延性和耗能能力进行分析.采用ABAQUS程序建立节点的精细有限元模型,验证了其正确性.研究表明:该类节点具有"强钢管混凝土柱-弱钢筋混凝土梁"、"强节点-弱构件"的理想失效机制和较高承载力,试件加载至3~4.5倍屈服位移时因套筒位置附近纵筋拉断而破坏;节点耗能能力较强,变形能力较好,45°节点的平均位移延性系数3,90°节点的平均位移延性系数4.     

PEC柱与H型钢柱梁柱端板连接节点抗震性能对比

为研究部分包裹混凝土组合柱(PEC)与钢梁节点的抗震性能,进行了6个不同构造的PEC柱钢梁外伸式端板连接节点试件的低周往复荷载试验,与普通H型钢柱外伸端板连接节点试验结果进行了对比,分析了填充混凝土、端板厚度及是否添加背垫板和腹板加劲板对节点滞回性能、延性和耗能能力的影响.试验及对比结果表明:填充了混凝土的部分包裹混凝土组合柱梁柱端板连接较之普通H型钢柱外伸端板连接节点可节省用钢量,具有良好的滞回性能和延性.加设背垫板可改善宽肢薄腹组合体连接的抗震性能.     

装配式复式钢管混凝土节点抗震性能试验

提出一种便于灾后修复的装配式复式钢管混凝土节点。为明确端板厚度、柱轴压比、螺栓直径、混凝土填充度和内钢管截面形状对节点抗震性能的影响,对6个缩尺比为1∶2的节点试件进行拟静力试验,研究了节点的承载力、延性、刚度退化、承载力退化和耗能能力。结果表明:节点的破坏形态包含端板弯曲、钢梁翼缘屈曲、端板与翼缘间焊缝开裂和螺栓翘曲断裂;6个试件的荷载-位移滞回曲线饱满,表明节点具有较强的耗能能力;位移延性系数均大于4.89,具有良好的塑性变形能力和延性;强度退化系数基本保持在0.9~1.0,表现出良好的承载力稳定性;增大端板厚度,可显著提高节点的各项抗震性能指标;增大柱轴压比、提高混凝土填充度和方钢管代替内圆钢管均会提高节点承载力,而螺栓直径几乎不影响节点承载力;改变柱轴压比和螺栓直径对节点耗能影响极小,提高混凝土填充度和方钢管代替内圆钢管均会明显降低节点耗能能力。建立的非线性有限元模型得到的节点破坏形态、承载力与试验结果吻合良好。     

异形钢管混凝土组合柱-钢梁顶底角钢连接节点抗震性能研究

为研究异形钢管混凝土组合柱-钢梁顶底角钢连接节点的抗震性能,对节点试件进行低周往复荷载试验及ANSYS非线性有限元分析.结果表明:破坏源于节点区钢梁翼缘屈曲,顶底角钢屈服形成塑性铰,节点产生大转动变形;各试件滞回曲线较为饱满,呈倒“S”形,延性系数均大于2.55,节点具有较好的耗能能力;角钢厚度、高强螺栓直径对节点承载力和变形能力影响显著,增大角钢厚度及高强螺栓直径,节点延性系数略有降低,但极限承载力明显提高;有限元节点应力分布及破坏特征与试验现象基本一致,屈服承载力、极限承载力有限元计算值与试验值吻合较好;轴压比对节点抗震性能影响较小,相较于螺栓性能等级,钢材强度等级对节点刚度及承载力影响更为显著.     

钢-混凝土组合梁与钢管混凝土柱节点的非线性有限元分析

以简化的Varma模型作为钢材的循环本构关系模型,建立了2类钢管混凝土柱与组合梁连接节点——梁钢筋贯通钢管节点和梁钢筋与上加强环焊接连接节点的三维非线性分析模型,并采用有限元软件ANSYS对其在低周反复荷载作用下的滞回性能进行了非线性分析。结果表明：由有限元模型得到的低周反复荷载作用下的滞回曲线及骨架曲线与试验所得的结果吻合较好,但在屈服荷载后差异较大;如能恰当地选择材料的本构关系、计算模型和破坏准则,则能够采用有限元模型准确地预测上述2类节点的弹塑性行为和整体抗震性能,并用于节点滞回性能的非线性参数分析。     

方钢管混凝土柱—削弱钢梁端栓焊连接节点受力性能

采用三维实体单元,对“带内隔板的方钢管混凝土柱-削弱梁端钢梁栓焊连接框架节点”建立了考虑几何非线性、材料非线性和接触非线性的有限元理论分析模型,将有限元模型与试验模型进行对比分析,规律方面吻合较好,进而对“框架节点”在单调和低周反复荷载作用下的受力性能进行了数值分析,深入研究了其荷载-位移曲线、节点区梁端的应力分布规律、耗能能力及破坏特征。研究表明：各种粱端削弱节点P-△曲线的初始刚度和梁端无削弱节点的初始刚度基本相同;梁端削弱节点的承载力比梁端无削弱节点的承载力有所降低,但降低幅度不大;梁端削弱节点均能够将塑性铰外移致梁端削弱区域;各种削弱形式的梁端削弱节点均表现出良好的延性及耗能能力,具有较好的抗震性能。     

钢管混凝土T形短柱轴压力学性能试验研究

异形钢管混凝土柱应用于实际工程显示出良好的发展前景。本文在考虑肢厚、肢宽、管壁厚度和腹板宽度等参数的基础上,设计制作6个钢管混凝土T形短柱试件。通过轴心受压试验,考察试件的破坏形态,实测试件的荷载-平均纵向变形曲线和极限承载力,分析各参数对钢管混凝土T形短柱轴心受压力学性能的影响。参考国内外有关矩形钢管混凝土柱承载力的计算理论和计算方法,在分析试验数据的基础上,建立了钢管混凝土T形短柱轴心抗压极限承载力计算公式,公式可供实际工程设计参考。     

钢管混凝土隔板贯通式节点的性能

隔板贯通式节点是一种新型钢管混凝土柱-钢梁连接形式。以中海广场为工程背景,进行了钢管混凝土柱一钢梁隔板贯通式节点的拟静力试验,并结合数值模拟结果对该类节点的性能进行了研究。试验结果表明,钢管混凝土柱一钢梁隔板贯通式节点具有较好的刚度、承载能力和延性,能够满足“强柱弱梁,强节点弱构件”的抗震设计原则。数值模拟与试验结果相吻合,可以采用本文所建立的数值模型模拟钢管混凝土柱～钢梁隔板贯通式节点的性能。采用数值的方法,重点研究了隔板尺寸对该结点性能的影响,并提出设计建议。     

震后方钢管混凝土框架加固效果试验研究

针对一榀震后损伤的方钢管混凝土框架的破坏特点,采取了补焊、焊板加固、及削弱梁端的综合方法,对框架节点施行加固.为了验证加固效果,确保修复后的框架在地震区应用的安全性,对框架施加低周反复水平荷载作用考察其抗震性能.研究结果表明在低周反复荷载的作用下加固框架仍具有较好的抗震性能,承载能力有了大幅提高,延性有所改善,滞回性能良好,节点具有很强的塑性转动性能;同时证明了内隔板式方钢管混凝土框架中梁柱节点连接质量决定了框架的抗震性能,框架的整体破坏是由多处节点焊缝破坏而导致了框架结构形成机动丧失承载能力.     

钢管煤矸石混凝土柱-环梁节点在低周反复荷载作用下的试验

目的研究钢管煤矸石混凝土柱-钢筋煤矸石混凝土环梁节点的抗震性能．方法制作了两个钢管煤矸石混凝土柱-钢筋煤矸石混凝土环梁节点,进行了低周期反复荷载下的加载试验,对其破坏形态、耗能能力和变形能力进行了理论分析．结果试件达到最大承载力时,滞回曲线比较饱满;承载力下降时,滞回曲线虽有不同程度的捏拢,但不严重,试件有较好的耗能能力;节点的钢管煤矸石混凝土柱与环梁相对独立,节点的破坏基本上不影响钢管煤矸石混凝土柱的承载力．结论钢管煤矸石混凝土柱-钢筋煤矸石混凝土环梁节点具有良好的抗震性能,     

集中荷载作用下弹性支撑矩形钢管混凝土翼缘工字形梁稳定性能研究

为研究弹性支撑刚度对矩形钢管混凝土翼缘工字形梁稳定性能的影响,开展了集中荷载作用下3根带有不同弹性支撑刚度的矩形钢管混凝土翼缘工字形梁的稳定性能试验,研究试验梁的位移及应变的变化规律,获得梁的失稳形式和稳定承载力。试验结果表明,整个加载破坏过程分为三个阶段,即弹性阶段、弹塑性阶段和破坏阶段,3根试验梁均发生整体弯扭屈曲失稳。随着弹性支撑刚度增加,梁稳定承载力增大,验证了设置弹性支撑可有效地提高该梁的稳定承载力。在试验基础上,利用ANSYS有限元软件对该梁进行非线性屈曲分析,将获得的稳定承载力与试验结果进行对比,误差均小于5%,从而验证有限元分析方法的正确性。最后,研究了混凝土强度、上翼缘含钢率和腹板高厚比等参数对该类梁稳定性能的影响规律。研究表明,增大上翼缘钢管含钢率和减小腹板高厚比均可明显提高该类梁的稳定承载力,而增强混凝土强度对梁的稳定承载力提高较小。     

钢混凝土组合梁-钢管混凝土柱节点性能

为了研究钢混凝土组合梁-钢管混凝土柱节点的力学性能和半刚性特性,制作了4个比例为1∶3的节点模型进行试验,借助有限元分析软件ABAQUS建立了节点的有限元模型进行数值计算,分别进行了试验结果与数值计算的相应测点的应变、位移等结果的对比分析.通过试验与数值计算彼此校核,得到了与试验相符的有限元模型.在此模型的基础上,建立了该组合梁柱节点只含几何参数的相对弯矩-转角曲线模型.