双钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

提出一种新型的配置L形拉结件的双钢板-混凝土组合剪力墙。通过两组共6个双钢板-混凝土组合剪力墙试件的拟静力试验,对此新型组合剪力墙的抗震性能进行了研究。试件改变参数主要为轴压比和连接件间距,在试验的基础上对试件的破坏形态、承载能力、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线等进行分析。试验研究表明：L形拉结件的配置既能增强外包钢板对核心内混凝土的约束作用又能抑制外包钢板的屈曲,充分保证了外包钢板和混凝土之间的协同工作,此新型组合剪力墙具有较高的承载力,较好的延性及耗能能力。在达到峰值荷载之前,墙体钢板未发生明显的局部屈曲变形,最终组合剪力墙均因端柱屈曲拉裂而开始破坏;破坏时极限位移角的平均值为1/58;随着距厚比减小,试件的水平承载力和延性系数均显著提高。     

S350冷弯薄壁型钢龙骨式复合墙体抗震性能试验研究

对12面S350冷弯薄壁型钢龙骨式复合墙体试件进行抗剪试验研究。试件尺寸为宽2400mm、高3000mm;覆面板组合分为2组,分别为石膏板加OSB板、石膏板加带肋波纹钢板;加载方式包括水平单调加载和低周反复加载。试件共设计3种洞口形式,以研究开洞尺寸及位置对墙体抗剪性能的影响。试验结果表明:龙骨式复合墙体试件的破坏模式主要表现为石膏板的局部挤压碎裂、带肋波纹钢板的剪切屈曲和墙体边立柱脚部的屈曲。试验得到墙体试件在不同加载方式下的抗侧移刚度、抗剪承载力、位移延性系数和能量耗散系数等性能指标。最后,结合国内外研究成果,对龙骨式复合墙体考虑开洞因素的抗剪承载力分析方法进行研究。     

重复荷载下钢筋混凝土柱轴压性能的尺寸效应试验研究

为了解重复荷载下钢筋混凝土柱轴心受压性能的尺寸效应,按照相似关系设计了3组正方形截面钢筋混凝土柱试件,其几何尺寸分别为：400 mm×400 mm×1 200 mm、600 mm×600 mm×1 800 mm、800 mm×800 mm×2 400 mm,并对其进行了轴压破坏试验。试验中对比分析了各试件的破坏特征、裂缝发展过程、承载力、峰值应力、峰值应变以及刚度等。结果表明,在试验的尺寸范围内,试件的轴压性能存在明显的尺寸效应。     

多腔波形钢板组合墙的轴压整体稳定性能研究

为了降低钢板混凝土组合墙的用钢量、提高其承载效率,同时避免大量使用剪力连接件,提出了多腔波形钢板组合墙,该组合墙由钢管混凝土柱和内填混凝土的双波形钢板交替连接组成。为了得到墙体稳定承载性能的影响因素,对6片高厚比为20.0和16.7的多腔波形钢板组合墙进行轴压试验,其中波形钢板包括梯形波折板和正弦波浪板两类。试验结果表明：试件承载力均由整体稳定控制,加载过程中所有墙体都出现了整体失稳破坏并伴随钢板局部屈曲,而波形钢板与钢管间的焊缝保持完好;增加墙体厚度(即降低高厚比)可以有效提高试件稳定承载力。采用ABAQUS软件建立精细化有限元分析模型,并将试验结果与有限元模拟结果进行对比,发现有限元能较好模拟多腔波形钢板组合墙的轴压整体稳定性能。采用经验证的有限元模型分析了高厚比、截面尺寸、混凝土强度以及波形钢板形式对组合墙轴压稳定性能的影响,发现钢管混凝土柱的板厚和宽度对承载力的影响随组合墙高厚比的增大逐渐增大,波形腔宽度和混凝土强度的影响随高厚比的增大逐渐减小,波形钢板厚度和波形钢板形式对承载力影响较小。提出了多腔波形钢板组合墙稳定系数的计算公式,有限元结果与公式计算结果的比值大部分在1.00...     

高轴压比钢-混凝土组合剪力墙压弯性能试验研究

通过对13片不同形式的高轴压比、大剪跨比剪力墙进行往复水平力加载试验,研究墙体两端暗柱设置型钢、墙身增设内藏钢板等形式组合剪力墙的压弯承载力、延性性能及破坏机理。试验结果表明:基本试件、两端暗柱设置型钢试件、内藏钢板试件的破坏过程相近,两端暗柱设置型钢试件和内藏钢板试件裂缝条数较多、宽度较小,内藏钢板试件的破坏情况相对较轻;两端暗柱设置型钢、增设内藏钢板,对压弯承载力、变形能力提高显著;组合剪力墙轴压比计算可以计入两端型钢和内藏钢板的作用。根据试验结果,提出钢板组合剪力墙压弯承载力计算的建议公式。     

混凝土柱头裂缝的分析和加固处理

某粮食储备库铁路站台钢罩棚面积7800m2、全长282m,分7个区段,跨度分别为27.2m和30m,采用金属拱形钢板结构屋面。27.2m跨每个区段长60m,共4个区段,分别支承于两侧8个仓库混凝土排架柱的外挑柱头接长段上,接长段高400mm。外挑柱头断面尺寸分别为370mm×300mm和370mm×500mm,共88个,混凝土设计强度C30,间距6000mm。柱头内原结构预留主筋418(la=400mm)、箍筋8@100。考虑拱形屋面的受力特点和施工方便,后浇柱顶预埋370mm×300(500)mm×18mm钢板,钢板下设414锚筋(la=250mm),与预留主筋绑扎连接,柱顶之间连梁采用232焊接成“□”形梁支承屋面结构…     

均布荷载作用下腹板开孔轻钢龙骨墙体受弯性能试验研究

为研究腹板开孔轻钢龙骨墙体中覆面板材对墙体受弯承载力的贡献,考虑龙骨腹板高度、自攻螺钉间距等参数的影响,对5片腹板开孔的轻钢龙骨墙体标准单元在均布荷载作用下的受弯性能进行了试验研究,分析试件的承载力、破坏模式、挠度、应变和剪力滞效应等。基于试验结果,建立了可考虑剪力滞效应的腹板开孔轻钢龙骨墙体标准单元有限元模型,将试验结果与有限元计算结果进行对比,验证了模型的可靠性。基于有限元模型,研究了石膏板厚度、龙骨间距和腹板高度对石膏板有效宽度的影响。试验结果表明：开设细长孔洞对龙骨腹板削弱较大,会引起剪力滞效应,并导致墙体在均布荷载作用下在支座附近发生腹板的剪切屈曲;对于厚度为100～200 mm的墙体,竖龙骨与石膏板间的自攻螺钉间距取300 mm即可保证石膏板与龙骨共同工作;在开孔比率相同的前提下,随着腹板高度的增加,墙体抗弯刚度及受弯承载力均有显著提高。所建立的腹板开孔轻钢龙骨墙体标准单元实体有限元模型能够合理考虑剪力滞效应,与试验结果吻合良好,试件初始刚度和承载力预测值与试验结果最大相差分别不超过6%和4%。有限元参数分析结果表明石膏板有效宽度主要受龙骨腹板高度影响。     

半刚接钢框架-十字加劲钢板剪力墙结构滞回性能研究

对一榀单跨两层半刚接框架-十字加劲钢板剪力墙结构进行水平反复荷载作用下的抗震试验研究,系统分析结构破坏模式和耗能机理,研究节点刚度与加劲墙体的相互影响效果,得到了承载力,延性,刚度和耗能能力等指标。试验结果表明:该种结构具有良好的延性和耗能性能,安全储备高;节点刚度退化小,内填钢板的设置缓解了节点区自身的延性要求,半钢框架和墙板协同工作良好;加劲肋的设置改善了钢板的实际受力,提高墙体的承载力及刚度,减轻了滞回曲线的捏缩现象,减小钢板噪音及震颤。结构破坏模式为加劲肋屈曲,内填钢板以小区格局部屈曲为主,伴随相关屈曲;框架柱脚及梁柱半刚性连接部位形成塑性铰;试件面内呈弯曲破坏模式,研究为该种结构体系的工程应用和理论分析提供依据。     

纤维高强混凝土弹性模量的试验研究

通过 12 6个 15 0mm× 15 0mm× 30 0mm、6 3个 15 0mm× 15 0mm× 15 0mm高强混凝土和纤维高强混凝土试件的抗压试验 ,研究了纤维类型和体积率对高强混凝土弹性模量的影响以及弹性模量与立方体抗压强度的关系 ,在讨论高强混凝土弹性模量计算公式的基础上 ,提出了纤维高强混凝土静压弹性模量的计算公式 ,该公式计算值与试验结果符合较好     

纤维聚合物筋与混凝土粘结性能的影响因素

通过 18根 12 0 0mm× 760mm× 40 0mm的混凝土拉拔试件和 64根 12 60mm× 2 40mm× 15 0mm的混凝土梁式试件的试验 ,研究了纤维聚合物筋与混凝土的粘结性能 ,获得了大量的试验结果。以这些试验数据及有关文献报道的相关的试验结果为基础 ,探讨了破坏形式、混凝土强度、锚固长度、纤维聚合物筋直径、混凝土浇筑深度、环境条件等因素对粘结性能的影响。结果表明 ,上述因素对纤维聚合物筋与混凝土的粘结性能有一定的影响 ,在锚固长度等有关的计算中应适当考虑     

Structural performance of lightweight steel-foamed concrete–steel composite walling system under compression

This paper presents the results of an experimental and analytical investigation on the structural behaviour of a composite panel system consisting of two outer skins of profiled thin-walled steel plates with lightweight foamed concrete (LFC) core under axial compression. The gross dimensions of the test specimens were 400 mm×400 mm×100 mm. A total of 12 tests were carried out, composed of two duplicates of 6 variants which were distinguished by two steel sheeting thicknesses (0.4 mm and 0.8 mm) and three edge conditions of the sheeting. The density of LFC was 1000 kg/m³. Experimental results include failure modes, maximum loads and load-vertical strain responses. In analysis, full bond between the steel sheets and the concrete core was assumed and the LFC was considered effective in restraining inward buckling of the steel sheets. Using the effective width method for the steel sheets, the load carrying capacities of the test specimens were calculated and compared with the experimental results. It was found that a combination of the Uy and Bradford plate local buckling coefficients with the Liang and Uy effective width formulation produced calculation results in good agreement with the experimental results. Finally, a feasibility study was undertaken to demonstrate the applicability and limit of this new composite walling system in low rise construction.     

Experimental behaviour of cold-formed steel welded tube filled with concrete made of crushed crystallized slag subjected to eccentric load

This paper presents results of tests conducted on thin welded rectangular steel stubs filled with concrete that gravel was substituted by 10 mm crushed crystallized slag stone. The studied section was made of two cold steel plates with U shape and welded with electric arc to form a steel box section. The cross-section dimensions were: 100×70×2 mm³. the main studied parameters were the stub height (200, 300, 400, 500 mm), the effect of the in filled concrete, the continued weld and the eccentric force. The tests were carried out 28 days after the date of casting. A total of 20 stubs were tested in a 50 tf machine up to failure, 4 stubs subjected to axial load compression and 16 stubs subjected to eccentric load compression along the minor and major rigidity axis. The aim of the study is to provide some evidences that the use of crushed slag could be integrated in the manufacturing of non-conventional concrete. All failure loads were predicted by using the Euro code 4 and the design method proposed by Z. Vrcelj and B. Uy. From test results, it was confirmed that the length of stubs and the eccentric load had a drastic effect on the load carrying capacity. The failure mode of composite stubs was a local buckling mode with all steel sides deformed outwards. The Euro code 4 loads predictions were generally in good agreement compared with experimental loads and on safe side. The loads results of design method proposed by Vrcelj and B. Uy were generally on safe side compared with experimental load except the columns subject to eccentric load with 400 mm and 500 mm height.     

钢-闭口型压型钢板轻骨料混凝土组合梁受力性能试验研究

完成了8个钢-闭口型压型钢板轻骨料混凝土组合梁试件的静力试验,对组合梁受力性能进行了研究。试验中详细考察了钢-闭口型压型钢板轻骨料混凝土组合梁在不同名义剪跨比、不同栓钉布置形式下的受力过程、裂缝发展、破坏形态和型钢、钢板与混凝土应变发展过程、跨中弯矩与跨中挠度以及型钢与组合板端部滑移发展情况;根据对试验结果与现行规范所建议方法计算结果的对比分析,提出了钢-闭口型压型钢板轻骨料混凝土组合梁的受弯承载能力以及受剪承载能力计算方法。研究结果表明,钢-闭口型压型钢板轻骨料混凝土组合梁试件的破坏形态主要表现为弯曲剪切破坏,组合梁具有较好的承载能力和延性,在80%Pu后,组合梁界面才表现出明显的滑移现象,截面不满足平截面假定。研究还表明,即使组合梁试件按照我国现行规范计算所得连接程度较小时,也具有较高的受弯承载能力。同时,为考察组合梁动力特性,对8个组合梁试件的前三阶自振频率和阻尼比进行了试验测试,测试结果表明组合梁阻尼比较     

闭口型压型钢板-轻骨料混凝土组合板受力性能及动力特性试验研究

对6块闭口型压型钢板-轻骨料混凝土组合板试件进行了两点对称集中加载静力试验研究,考察了组合板在不同剪跨比下的破坏形态、钢板与混凝土应变发展、端部滑移和裂缝发展情况,研究了组合板的纵向剪切极限承载能力。研究结果表明,端部设置栓钉的闭口型压型钢板-轻骨料混凝土组合板具有较好组合作用,剪跨比较小的闭口型压型钢板-轻骨料混凝土组合板主要发生纵向剪切粘结破坏,而剪跨比较大的组合板主要发生接近于弯曲破坏的弯剪破坏;根据试验研究结果,建立了闭口型压型钢板-轻骨料混凝土组合板的承载能力计算公式,并给出了组合板刚度计算建议方法。为考察组合板的动力特性,对6块闭口型压型钢板-轻骨料混凝土组合板的前三阶自振频率和阻尼比进行了试验测试,测试结果表明闭口型压型钢板-轻骨料混凝土组合板阻尼比比较小,并结合自振频率实测结果对经验计算公式进行了对比验证,为闭口型压型钢板-轻骨料混凝土组合板动力特性计算及组合楼盖的竖向振动分析控制设计提供依据     

负弯矩区部分充填混凝土对窄幅钢箱-混凝土组合梁受力性能影响试验研究

为了研究充填混凝土对窄幅钢箱-混凝土组合梁负弯矩区的荷载-挠度特征、截面应变分布、抗弯刚度、钢箱梁的约束机理以及承载能力的影响,对5根部分充填混凝土窄幅钢箱-混凝土简支组合梁试件和1根全充填混凝土试件进行了静力加载试验。试验结果表明：在负弯矩作用下,配筋率和剪力连接程度对窄幅钢箱-混凝土组合梁的受力性能影响显著,配筋率从1%增加到2%,承载力提高22%;剪力连接度从0.75增加到1.25,承载力提高13%。半充填和全充填混凝土对窄幅钢箱-混凝土组合梁试件的承载力和刚度影响很小。充填混凝土对钢箱梁的屈曲约束作用明显,所有试件最终破坏时均未发生内凹屈曲。由于充填混凝土有效地限制钢箱变形,从而提高了组合梁的承载力和结构的稳定性。基于简化塑性理论提出了部分充填混凝土窄幅钢箱-混凝土组合梁的承载力计算方法,且计算值与试验值吻合较好。     

楼板对钢筋混凝土柱-钢梁空间组合体抗震性能影响研究

楼板在地震作用下对钢筋混凝土柱-钢梁组合体抗震性能的影响是建立地震作用下节点计算模型的基础,也是准确评价组合结构体系抗震性能的关键问题之一。为此,完成了3个钢筋混凝土柱-钢梁(RCS)空间组合体试件在考虑不同楼板宽度情况下的抗震性能试验,分析整个受力过程中楼板受力性态对组合构件受力特征、破坏模式等抗震性能的影响。各试验模型在加载过程中均产生梁铰破坏,并表现出较好的延性和耗能能力,最终因节点区钢梁屈曲、扁钢箍开裂和柱端混凝土压碎而丧失承载力。分析表明,楼板裂缝以横向裂缝为主,随着楼板宽度增加,次生斜裂缝增多,板底混凝土压碎区域增大;混凝土楼板与钢梁组合体对节点核心区的约束作用较明显地改善了空间组合体受力性能。对楼板混凝土和板内纵筋在受力过程中的应变进行分析,结果表明,随着楼板宽度的增加,楼板对RCS空间组合体刚度、承载力的贡献值有限。对现浇板受拉有效翼缘宽度进行分析,结果表明考虑钢-混凝土组合梁翼缘有效宽度对梁端受弯承载力、惯性矩影响较大。     

带肋冷弯薄壁方钢管混凝土柱滞回性能研究

对3根带肋冷弯薄壁方钢管混凝土柱进行滞回试验,主要参数为轴压比。试验结果表明：纵向加劲肋有效延缓了钢管壁局部屈曲的发生;其滞回曲线饱满,具有良好的耗能能力;随着轴压比的增大,柱承载力略有增大,而延性、耗能能力则明显减小;当横向位移大于6倍的屈服位移时,大轴压比的刚度退化速度最快。建立了该类试件的有限元模型,对比可得有限元模拟结果与试验结果吻合较好。基于有限元模型对该类构件开展机理分析和参数分析。结果表明：在带肋冷弯薄壁方钢管的约束下,核心混凝土的强度得到了较大提高;钢管局部屈曲发生在峰值荷载后,局部屈曲只发生在纵向加劲肋和钢管角部间;材料强度、轴压比、钢管宽厚比和长细比等参数对该类构件的承载力有较大影响;混凝土强度、轴压比和长细比对荷载-位移骨架曲线形状有较大影响。基于参数分析建议了该类构件的简化滞回模型,简化计算结果和有限元计算结果吻合较好。     

大径宽比钢管混凝土叠合柱轴压试验

为研究大径宽比钢管混凝土叠合柱的轴压性能,设计制作了外径在400～600 mm范围内、含钢管率在3.70%～6.75%范围内的6根大径宽比钢管混凝土叠合短柱试件,并对其进行轴压试验。使用亚克力棒测量了钢管内部混凝土的应变,给出了不同柱径试件各部位的典型应变增长曲线。结合试验结果,引入考虑试件尺寸效应的混凝土材料强度折减系数,提出了适应大径宽比钢管混凝土叠合柱的极限承载力计算公式。结果表明:大径宽比叠合柱达到峰值荷载后承载力下降缓慢,具有较好的延性; 含钢管率的提升直接增强叠合柱的承载力,含钢管率为6.08%的试件比含钢管率为3.70%的试件承载力高27.3%; 不同尺寸试件的破坏特点存在差异,一般表现为尺寸越大,破坏越显脆性,但不同尺寸试件的各部位典型应变增长模式基本一致; 叠合柱外部钢筋混凝土在加载中后期对承载力贡献较小。     

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。