基于统一强度理论的哑铃型钢管混凝土柱极限承载力研究

采用双剪统一强度理论,考虑中主应力和材料拉压比的影响,全面地考虑钢管、腹板、钢管内混凝土和腹腔内混凝土对构件极限承载力的贡献,同时,考虑钢管和腹板对混凝土的约束作用,引入哑铃型截面考虑长细比、偏心率和初应力影响的折减系数,推导出哑铃型钢管混凝土柱的极限承载力公式,并对影响参数进行分析。将计算结果与试验结果及相关文献的计算结果进行对比,吻合良好,验证了公式的合理性。     

钢管混凝土核心柱极限承载力分析

钢管混凝土利用钢管和混凝土两种材料的相互作用,充分发挥两种材料的力学性能;而钢管混凝土柱则利用外包混凝土解决了钢管裸露在外带来的种种问题。文中详细推导了普通箍筋约束钢管混凝土柱和螺旋箍筋约束钢管混凝土柱的极限承载力计算公式,为该类构件的进一步研究做了一定的基础工作,同时,还对该类构件存在的若干问题进行了初步探讨。     

外包混凝土钢管混凝土柱极限承载力分析

钢管混凝土利用钢管和混凝土两种材料的相互作用,充分发挥两种材料的力学性能,而钢管混凝土核心柱利用外包混凝土解决了钢管裸露在外带来的种种问题.详细推导了普通箍筋约束钢管混凝土核心柱和螺旋箍筋约束钢管混凝土核心柱两种外包混凝土截面类型钢管混凝土柱的极限承载力计算公式,为该类构件的进一步研究做了一定的基础性工作,同时,还对该类构件存在的若干问题进行了初步探讨.     

基于统一强度理论的钢管自应力混凝土柱极限承载力研究

为预测钢管自应力混凝土柱的极限承载力,基于双剪统一强度理论,对钢管自应力混凝土轴压柱进行受力分析,引入长细比折减系数,考虑混凝土自应力从而得到了约束系数k的计算新公式,构建了一种新的钢管自应力混凝土柱极限承载力理论计算方法。将该计算方法分析的结果与已有试验数据进行对比,两者吻合良好。进一步分析了混凝土强度、钢材屈服强度、自应力值、钢管壁厚和钢管外径对钢管自应力混凝土柱轴压极限承载力的影响,各因素的影响顺序为：钢管外径>钢管壁厚>混凝土强度>钢材屈服强度>自应力值。     

波形钢板钢管混凝土柱的极限承载力

提出了波形钢板钢管混凝土柱的有限元分析方法,采用正交异性板来模拟波形钢板。应用ANSYS通用程序对算例进行了分析,并应用有限元方法分析了偏心率、长细比2个主要参数对波形钢板钢管混凝土柱极限承载力的影响。结果表明:可采用稳定折减系数和偏心率折减系数相乘的计算公式来考虑二者对波形钢板钢管混凝土柱极限承载力的影响,其中偏心率折减系数可采用《钢管混凝土结构设计与施工规程》(CECS 28:90)的计算公式;稳定折减系数应将换算长细比乘以考虑柱肢的钢材型号和混凝土强度等级的材料修正系数,然后采用《钢管混凝土结构设计与施工规程》(JCJ 01—89)的稳定系数计算方法。     

钢管混凝土柱稳定系数的统一算法研究

介绍了美国《建筑钢结构规范》(AISC-LRFD)和欧洲《钢-混凝土组合结构设计规范》(Eurocode 4)中关于钢管混凝土柱稳定系数的计算方法。无论钢管混凝土单肢柱或是钢管混凝土格构柱,均可先计算柱的相对长细比,再通过相应公式计算其稳定系数。采用该研究思路,在分析评价国内外各设计规程计算方法的基础上,提出适合工程应用的钢管混凝土柱稳定系数的统一算法。对钢管混凝土单肢柱、哑铃形柱、格构柱分别进行该算法的试验验证,研究结果表明,计算值与试验值均吻合良好。     

钢管轻骨料混凝土中长柱的极限承载力分析

按照弹性模量理论推导出钢管轻骨料混凝土中长柱的稳定系数,建立了钢管轻骨料混凝土中长柱的极限承载力公式。结果表明：通过b值的改变,计算得出的承载力值也随之发生变化,并和文献中的实验数据进行了比较,吻合良好。     

钢管混凝土轴压短柱的极限承载力分析

基于双剪统一强度理论,充分考虑了中间主应力,即钢管和核心混凝土之间的相互作用力(紧箍力)的影响,推导出了钢管混凝土轴心受压短柱的承栽力公式.该公式不仅考虑了紧箍力对混凝土的约束作用,而且考虑了紧箍力对钢管的环向张拉作用,并对其侧压系数和材料强度参数的取值做了分析探讨,最后将计算结果与文献资料的试验数据进行了对比.结果表明:双剪统一强度理论对钢管混凝土构件的研究有很好的适用性;考虑紧箍力对钢管承载力的影响是非常有必要的;该研究为钢管混凝土结构的优化设计提供了可靠的理论依据.     

方钢管混凝土短柱轴压极限承载力研究

采用统一强度理论,对方钢管混凝土短柱的核心混凝土有效约束区和非有效约束区进行受力分析,通过方钢管的宽厚比对方钢管与核心混凝土间的约束效应进行控制,提出了方钢管混凝土短柱轴压极限承载力的计算公式,并对其影响因素进行了分析。然后将其推广到不同截面形式的钢管混凝土短柱轴压极限承载力的计算中,将计算值与试验值进行对比,验证了公式的合理性。该研究为钢管混凝土短柱承载力的研究提供了一定的理论依据。     

FRP约束钢管混凝土柱轴心受压极限承载力

应用第四强度理论和三向应力状态下的混凝土破坏准则推导出了约束钢管混凝土柱轴心受压的极限承载力计算公式,并分析了工作机理。算例表明,在钢管混凝土柱的外围设置横向约束件可以提高钢管混凝土柱的承载力。推导出的计算公式为约束钢管混凝土柱的设计提供了理论依据。     

四肢钢管混凝土格构柱极限承载力试验研究

进行共计22根四肢钢管混凝土格构柱的极限承载力试验,试验参数为长细比和偏心率。介绍试验过程和试件的破坏形态,对试件的荷载-挠度曲线、极限承载力及组成构件的受力等进行了分析。试验结果表明,格构柱的柱肢以受压为主,缀管受力较小且处于弹性阶段。近载侧柱肢在试件进入非线性后紧箍效应开始发生作用且不断增大。格构柱破坏时有较明显的面内弯曲,属整体破坏。随着长细比和偏心率的增大,构件整体侧向挠度增大、极限承载力降低。长细比和偏心率对极限承载力的影响基本上是独立的,格构柱总体承载力的折减系数可采用分离的偏心率折减系数和长细比折减系数相乘来计算。研究结果表明,偏心率折减系数可采用与单圆管钢管混凝土偏压柱相似的公式计算;长细比折减系数计算中,换算长细比可应采用简化的放大系数法。     

钢管混凝土格构柱偏心受压面内极限承载力分析

应用钢管混凝土结构设计规程,对钢管混凝土格构柱偏心受压试件进行面内整体承载力计算。计算结果与试验值相差较大。规程在计算换算长细比时采用加法来考虑剪切变形的影响,对于长细比较小的构件,将过度考虑剪切变形对承载力的不利影响,且出现承载力几乎不随构件长细比的变化而变化的不合理现象。在借鉴国外钢格构柱计算方法的基础上,提出采用放大系数法来计算钢管混凝土格构柱的换算长细比,所得极限承载力与试验值吻合良好。     

自应力钢管轻骨料混凝土柱的极限承载力分析

运用双剪统一强度理论,考虑钢管中间主应力即径向压力对环向拉力和纵向压力的影响,建立了钢管的承载力公式.根据文献中自应力钢管轻骨料混凝土中核心混凝土破坏时的强度准则建立其承载力公式,进而叠加建立了钢管轻骨料混凝土柱的承载力公式.结果表明:b值增大,计算得出的承载力值也随之增大,并和文献中的试验数据进行了比较,吻合良好.说明统一强度理论对自应力钢管轻骨料混凝土柱极限承载力具有很好的适应性.     

钢管混凝土叠合柱节点环梁受弯承载力计算方法

钢管混凝土叠合柱环梁节点是一种连接叠合柱与钢筋混凝土梁的连接节点,其环梁受弯承载力计算方法有待研究。考虑管外混凝土的轴压作用,采取极限平衡法对环梁破坏隔离体受力分析,对现有钢管混凝土柱节点环梁受弯承载力计算方法进行了修正,使其更加适用于钢管混凝土叠合柱节点环梁,计算结果与静力试验结果对比显示,后者高约28%。根据试验结果研究对公式进行修正,采用ABAQUS有限元静力模型对不同轴压比下环梁的受弯承载力公式进行了验证,对比显示有限元分析结果略高于修正后的计算值,二者吻合较好。结果表明,考虑轴压力修正后的公式可以用于钢管混凝土叠合柱节点环梁受弯承载力的计算,公式计算结果偏于保守。     

有初应力的钢管混凝土格构柱轴压试验研究

为了研究初应力对钢管混凝土格构柱受力性能的影响,进行了有初应力的钢管混凝土格构柱的轴压试验研究,对初应力的施加方式、荷载 位移全过程曲线、柱肢套箍效应等进行分析。研究结果表明：初应力的存在会使钢管混凝土格构柱弹塑性阶段提前出现,试件的组合刚度下降、局部屈曲明显;同时,初应力影响组合材料的泊松比发展历程,使得套箍作用出现推迟,从而影响套箍作用的充分发挥,并最终降低试件的承载力。初应力对缀管受力性能的影响不大,缀管的受力处于弹性工作阶段。     

钢管混凝土边框钢纤维混凝土剪力墙受剪承载力计算

通过5个钢管混凝土边框钢纤维混凝土剪力墙和1个钢管混凝土边框混凝土剪力墙的低周反复加载试验,研究钢管混凝土边框钢纤维混凝土剪力墙的受力机理及破坏模式,分析钢纤维体积率和混凝土强度对其抗震性能的影响。结果表明：钢管混凝土边框钢纤维混凝土剪力墙的破坏模式为剪切破坏;墙体裂缝主要为典型的斜裂缝,钢纤维可有效限制剪力墙裂缝宽度,改善裂缝形态;随着钢纤维体积率的增大,剪力墙受剪承载力、延性和耗能能力明显提高;其他影响因素相同的条件下,钢纤维体积率为0.5%、1.0%和1.5%的剪力墙受剪承载力较未掺钢纤维剪力墙的分别提高了4.4%、12.7%和18.6%;随着混凝土强度的提高,剪力墙受剪承载力和耗能能力明显提高,但延性降低;其他影响因素相同的条件下,钢纤维混凝土强度等级为CF60、CF80剪力墙的受剪承载力较CF40剪力墙的分别提高了24%和37%。结合对文中及国内外相关文献试验数据的综合分析,提出了考虑钢纤维体积率和混凝土强度等影响的钢管混凝土边框钢纤维混凝土剪力墙受剪承载力计算方法,与试验结果吻合较好。     

钢筋混凝土保护钢管混凝土短柱火灾后力学性能研究

研究钢筋混凝土保护钢管混凝土短柱火灾后的力学性能,建立有限元模型分析其火灾后的轴压承载力和轴向刚度,采用试验验证的有限元模型分析了主要影响因素.提出了钢筋混凝土保护钢管混凝土短柱火灾后轴压承载力和轴向刚度的计算方法.研究结果表明:(1)钢筋混凝土保护钢管混凝土短柱火灾后的轴压承载力和轴向刚度明显下降,随着受火时间的增加...     

钢管混凝土格构柱稳定计算材料修正系数研究

应用ANSYS通用程序,对轴压钢管混凝土格构柱进行了有限元参数分析。计算结果表明：除钢材强度、混凝土强度等级以外,钢管混凝土柱肢的含钢率对稳定系数的影响也不可忽略,相同换算长细比的钢管混凝土格构柱,柱肢的含钢率越大,稳定系数越小。借鉴国内钢结构设计规程,在理论推导和工程实例数值分析基础上,给出了综合考虑钢材强度、混凝土强度等级、含钢率的钢管混凝土格构柱稳定计算的材料修正系数γ的计算式,并提供了实用表格以方便查用。算例分析结果表明,材料修正系数γ的计算值与有限元计算结果吻合良好。