火灾下钢管混凝土柱承载力研究

参照日本规范,推导了适用于我国钢管混凝土柱的抗火验算公式,并对本文公式和按常用参数回归得到的公式进行了比较,最后采用对某大厦钢管混凝土柱进行了火灾下的承载力验算.2004年出版的《矩形钢管混凝土结构技术规程》CECS159：2004,给出了矩形钢管混凝土抗火验算方法,但关于圆形钢管混凝土构件目前尚无相应的抗火计算方法.     

薄壁方钢管混凝土柱轴压承载力试验研究

通过对10个薄壁方钢管混凝土柱的轴压试验,研究了长细比、壁厚、混凝土强度三种因素对试件破坏形态、荷载-位移曲线、极限承载力及泊松比等力学指标的影响。结果显示,薄壁钢管混凝土柱试件的加载过程与普通钢管混凝土柱试件类似,总体上可分为弹性、弹塑性和下降三个阶段。本试验试件破坏均表现为核心混凝土被压碎,钢管外部出现环向屈曲带。利用有限元软件建立了薄壁钢管混凝土柱模型并验证了其有效性与可靠性,分析结果表明：当构件截面含钢率一定时,混凝土强度对钢混结构的组合效率影响十分明显,对于含钢率为0.02～0.06的薄壁构件,采用强度等级为C20～C50的混凝土能明显提高钢混结构的组合效率;对于稳定承载力,发现不同变化参数下的稳定系数均可以采用以正则长细比为自变量的单一方程来表示。参考GB 50936—2014《钢管混凝土结构技术规范》提出了薄壁方钢管混凝土柱轴压承载力的简化计算式,计算值与实测值吻合良好。     

带肋薄壁方钢管混凝土轴压短柱设计探讨

薄壁方钢管混凝土能取得较好的经济效果,适宜在结构中用作柱构件。但薄壁钢管在荷载较大时易发生局部屈曲,且降低对混凝土的约束。研究表明,在钢管纵向设置加劲肋可有效延缓管壁局部屈曲,改善构件工作性能。针对该新型方钢管混凝土轴压短柱,探讨子板件最大宽厚比及加劲肋的最小刚度确定方法。最后利用国内外常用的钢管混凝土设计规范对已有充分加劲的试验构件进行承载力计算,通过分析比较确定这些规范计算公式的适用性,供工程实践参考。     

薄壁钢管混凝土柱轴心受压承载力的试验研究

进行了8根圆形薄壁钢管混凝土柱轴心受压承载力的试验研究,对试验现象、破坏形态作了描述,探讨了径厚比、长径比和环箍等因素对圆形薄壁钢管混凝土柱轴心受压承载力的影响.     

方钢管混凝土柱承载力公式研究

从方钢管混凝土柱的约束特点出发,将核心混凝土划分为强约束区和弱约束区,类比配置螺旋箍筋的钢筋混凝土柱计算公式,推导出方钢管混凝土柱的承载力公式,并与已有试验结果进行比较,对比结果表明,计算值与试验值吻合较好。     

带肋薄壁方钢管混凝土柱抗震性能研究

对7根设肋薄壁方钢管混凝土柱进行了拟静力试验,研究了加劲肋设置数量、轴压比和长细比对试件的承载能力、延性和耗能能力的影响.同时使用ABAQUS软件对带肋薄壁方钢管混凝土柱进行了受力全过程分析,模拟结果与试验结论基本一致.研究结果表明:在达到承载力前,无肋试件已经发生鼓曲,鼓曲在达到承载力后迅速增大从而导致焊缝开裂,钢管对混凝土的作用未充分发挥时试件就已破坏.带肋试件由于加劲肋对外部钢管的拉结作用,延缓了试件局部鼓曲的发生,试件材料性能得以充分利用,因此带肋试件的承载力、延性性能和耗能性能均优于无肋试件,且随着加劲肋设置数量的增多,试件的受力性能也得到明显改善.     

带肋薄壁方钢管混凝土偏压构件力学性能研究

采用通用有限元软件ABAQUS对带肋薄壁方钢管混凝土偏心受压构件的力学性能进行分析,并与试验结果进行比较,计算结果与试验结果吻合良好,表明所建立的有限元分析模型可较好地预测带肋薄壁方钢管混凝土的偏压力学性能。在此基础上,采用数值方法讨论了设肋与否对薄壁方钢管混凝土偏压构件力学性能的影响。     

设斜肋薄壁钢管混凝土长柱优化设计

根据无肋、单向及双向设置斜肋的9个方形薄壁钢管混凝土长柱的轴压和偏压试验结果,用正交试验设计和多元回归分析评价了加载初始偏心距、斜肋集合长度对长柱极限承载力的影响。试验与优化设计结果显示:与无肋的薄壁钢管混凝土试件相比,设斜肋能有效改善薄壁钢管混凝土长柱的受力性能。     

带肋薄壁方钢管混凝土柱抗震性能研究

对7根设肋薄壁方钢管混凝土柱进行了拟静力试验,研究了加劲肋设置数量、轴压比和长细比对试件的承载能力、延性和耗能能力的影响.同时使用ABAQUS软件对带肋薄壁方钢管混凝土柱进行了受力全过程分析,模拟结果与试验结论基本一致.研究结果表明:在达到承载力前,无肋试件已经发生鼓曲,鼓曲在达到承载力后迅速增大从而导致焊缝开裂,钢管对混凝土的作用未充分发挥时试件就已破坏.带肋试件由于加劲肋对外部钢管的拉结作用,延缓了试件局部鼓曲的发生,试件材料性能得以充分利用,因此带肋试件的承载力、延性性能和耗能性能均优于无肋试件,且随着加劲肋设置数量的增多,试件的受力性能也得到明显改善.     

薄壁圆钢管混凝土柱轴压极限承载力分析

为了研究薄壁圆钢管混凝土柱轴压极限承载力是否适用CECS:2012《钢管混凝土结构技术规程》提供计算式,制作了不同壁厚(t=0.92、1.42、1.92 mm)、不同高度、不同钢管强度的9根圆钢管混凝土柱构件进行试验研究;试验结果表明薄壁圆钢管混凝土柱依然有很好的承载力及延性;对构件极限承载力对比发现,试验结果与按构件实际强度计算结果基本吻合,表明薄壁圆钢管混凝土柱轴压极限承载力依然适用《规程》提供计算式,且按《规程》提供计算式偏于保守,并根据试验结果对薄壁圆钢管混凝土柱的极限承载力取值进行了建议。     

火灾后方钢管钢筋混凝土短柱承载力分析

在确定了ISO-834标准火灾作用后钢材和混凝土应力应变关系的基础上,首先利用ABAQUS有限元软件建立火灾作用后方钢管钢筋混凝土短柱温度场及力学分析模型,计算结果得到以往试验结果验证。然后分析了截面边长、配筋率、受火时间、含钢率、材料强度等参数对火灾作用后钢管钢筋混凝土短柱承载力的影响规律,结果表明,受火时间、截面边长是影响其承载力的主要因素。最后提出了火灾作用后方钢管钢筋混凝土短柱承载力的理论公式, 为其灾后修复和加固提供参考。     

轴心受压矩形钢管混凝土短柱承载力研究

对8根参数不同的矩形钢管混凝土短柱进行了轴心受压试验,分析了试件的破坏形态,基于线性莫尔强度准则提出了一个轴心受压矩形钢管混凝土短柱极限承载力计算公式,并用其他文献的试验成果对其进行了验算.结果表明,所得计算结果与试验数据吻合,可为工程设计提供参考.通过比较,验证了按照《矩形钢管混凝土结构技术规程》(CECS 159:2004)提供的轴心受压短柱承载力计算公式进行设计,其结果是安全可靠的.     

火灾下圆钢管混凝土柱轴心受压承载力的简化计算研究

本文利用《钢管混凝土结构技术规程》(CECS 28:2012)的钢管混凝土柱轴向受压承载力计算公式,考虑火灾温度作用的影响,推导出火灾下圆钢管混凝土柱轴心受压承载力的计算公式,并编制相应程序。通过与以往试验对比,本方法的计算结果与试验结果吻合较好。本文的研究成果可为有关钢管混凝土柱的抗火设计提供参考。     

钢管超高强混凝土长柱及偏压柱的性能与极限承载能力的研究

本文报导了钢管超高强混凝土长柱和偏压柱的试验研究工作。长柱试验研究结果表明,钢管超高强混凝土长柱的承载能力和极限纵向变形率随长细比Ｌｅ／ Ｄ的增大而下降,在所研究的 Ｌｅ／ Ｄ范围内,所有的钢管超高强混凝土长柱都有一定的延性,但延性随Ｌｅ／Ｄ的增大而降低。普通钢管混凝土长柱的承载能力考虑长细比影响的折减系数计算公式也适用于钢管超高强混凝土长柱。偏压柱试验研究结果表明,在偏心率为０．２２～０．６５范围内,加载后所有偏压柱试件横向无明显的外形变化。在相同的长细比下,随着偏心率的增加,试件的承载能力降低,极限纵向变形率降低,但总体来说,偏压短柱的纵向变形率比轴压短柱的极限应变要大一些。在相同的偏心率下,长细比越大,试件的承载能力和纵向变形率也越低。钢管超高强混凝土耐偏压能力等于或优于普通钢管混凝土偏压柱。经过适当修正的普通钢管混凝土偏心率折减系数可以用于钢管超高强混凝土偏压柱承载能力计算。     

加劲薄壁钢管混凝土柱的试验性能

对加劲薄壁钢管混凝土柱的结构性能进行试验研究。通过在钢管内表面焊接纵向加劲肋实现加强的作用。同时对12个不带加劲肋的钢管混凝土柱进行试验,部分柱的填充混凝土中加有钢纤维。试验结果表明,加劲肋可以有效延迟钢管局部屈曲现象的出现。当加劲构件达到最大承载量时钢板才出现屈曲,所以相比普通钢管混凝土,加劲钢管混凝土具有更高的适用性。     

应用稳健设计分析钢管混凝土承载力影响因素

介绍了稳健设计法,并引入信噪比,用稳健设计法分析影响钢管混凝土承载力的几个主要因素,得出各种因素的重要程度,为以后的设计提供依据.     

圆钢管混凝土轴压长柱的极限承载力

基于双剪统一强度理论,考虑钢管中间主应力(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;同时,避开混凝土破坏准则中侧压影响系数的不确定性分析,根据混凝土破坏时的统一强度准则建立其承载力公式,进而叠加建立了钢管混凝土短柱的承载力公式。在此基础上,按照弹性模量理论推导出钢管混凝土长柱的稳定影响系数,建立了其极限承载力公式。结果表明,改变加权参数值,计算得出的承载力也随之发生变化。通过与相关文献中的试验值进行比较,发现试验值与计算值吻合良好。     

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。     

方钢管混凝土偏压柱承载力计算的正割公式

首先根据边缘纤维屈服准则,导出了两种材料组合的方形截面偏压柱承载力计算的正割公式,验证了这一结果可以直接应用于方钢管混凝土轴压柱承载力的计算.然后在改进的基础上给出方钢管混凝土偏压柱承载力计算的简单解析公式,可供工程设计参考.