钢筋混凝土矩形柱外包CFRP的轴压比限值分析

钢筋混凝土矩形柱外包碳纤维后,其强度和延性均得到提高,但随着偏心距的增大,强度提高幅度逐渐降低,而延性仍较高。本文基于混凝土偏心受压外包CFRP后的受力特性,给出柱截面受压区对应的应力-应变关系,推导出钢筋混凝土矩形柱外包CFRP后的轴压比限值计算公式,文中还给出了工程算例。该方法可以作为轴压比不满足现行规范要求的混凝土柱外包CFRP加固设计参考。     

单调水平荷载作用下钢筋混凝土柱受弯性能尺寸效应试验研究

为了研究钢筋混凝土柱的受弯性能尺寸效应,对6个钢筋混凝土柱试件进行不同轴压比下的单调水平加载试验。试件的轴压比和截面尺寸不同,剪跨比和配筋率保持一致。分析名义极限弯矩、延性、中和轴高度和塑性铰长度等受弯性能随截面尺寸的变化规律。结果表明：名义极限弯矩、峰值荷载时混凝土压应变、延性、中和轴高度和塑性铰长度都表现出明显的尺寸效应,随截面尺寸的增大而减小;轴压比越高,名义极限弯矩和峰值荷载时混凝土压应变尺寸效应越明显;轴压比较低时,位移延性系数的尺寸效应更明显。在试验基础上,提出考虑截面尺寸影响系数的钢筋混凝土柱受弯承载力计算式,使大小尺寸试件计算结果的安全储备系数趋于一致。     

浅谈高层建筑抗震设计中短柱问题的处理

建筑物的层高一定,为使其具有较好的延性而减小轴压比时,柱的截面则会相应增大,截面的增加又会降低柱的剪跨比,进而使延性降低,因而,高层建筑设计中,其结构底部往往会有短柱的形成,而短柱不具有较好的延性,当地震发生时易于形成剪切破坏,而使建筑结构被破坏,严重时还会出现建筑坍塌问题,建筑的使用功能无法满足现实需求,而阻碍了建筑行业的进一步发展,为此,本文对高层建筑抗震设计中短柱问题的处理进行分析和探讨,以供有关人员参考     

带T形钢翼缘的核心钢管混凝土组合柱轴压比限值研究

为了充分发挥带T形钢翼缘的核心钢管混凝土组合柱(T-CFST柱)的变形性能,保证柱在地震作用下能满足延性需求,通过理论推导和数值模拟,对T-CFST柱的延性和轴压比限值进行研究。基于大小偏心受压界限破坏建立了T-CFST柱的标准轴压比和设计轴压比计算公式,同时基于ABAQUS软件建立了T-CFST柱的精细化有限元模型,在验证有限元模型准确性的基础上,研究了高轴压比下不同影响因素对组合柱延性的影响,建议了不同含钢率、型钢强度、混凝土强度下组合柱的设计轴压比限值。结果表明：T-CFST柱延性随混凝土强度降低、截面含钢率降低、型钢强度提高、体积配箍率提高而提高;即使在较大轴压比时,柱的延性依然较好,T-CFST柱的轴压比限值在计算的基础上有所提高。     

锈蚀钢筋混凝土柱滞回性能的研究

通过有限元ABAQUS软件模拟钢筋混凝土柱的低周反复试验,研究锈蚀率,轴压比对滞回性能的影响。结果表明:随着锈蚀率和轴压比的增大,钢筋混凝土柱的滞回性能和延性逐渐降低,且在锈蚀率为30%和轴压比为0.4状态下更容易发生脆性破坏。当锈蚀率一定的情况下,钢筋混凝土柱的延性随着轴压比的增加而降低,累积耗能减小,耗能能力降低。研究成果或可为锈蚀钢筋混凝土柱的抗震性能评估提供参考。     

钢筋混凝土异形柱框架-短肢剪力墙结构参数分析

针对异形柱框架-短肢剪力墙这种新型结构体系,采用动力和静力弹塑性分析方法,系统研究了罕遇地震下轴压比、短肢墙纵向配筋率及墙体截面高厚比等参数对整体结构抗震性能的影响．研究结果表明,该结构体系的抗震能力及延性随着底层墙、柱轴压比的减小,短肢墙配筋率的增大而显著提高;墙体截面高厚比不仅是结构体系的评判标准,也是影响结构延性的一个重要参数．通过参数分析,为异形柱框架-短肢剪力墙结构的合理设计提供了参考和依据．     

圆端形截面钢管混凝土柱抗震性能研究

圆端形截面钢管混凝土柱已被应用于抗震设防区的结构中。为了研究轴压比及高宽比对该类组合柱抗震性能的影响规律,进行了12根圆端形截面钢管混凝土柱的滞回试验。试验结果表明：和矩形钢管混凝土柱相比,圆端形截面钢管混凝土柱的破坏程度更轻,滞回曲线更饱满,变形能力、延性和耗能能力更高;柱承载力、刚度、耗能能力随着高宽比的增大而提高,但延性随之降低;高宽比对刚度退化速率和阻尼比的影响较小。建立了圆端形截面钢管混凝土柱的有限元模型,对比得到有限元模拟骨架曲线和实测结果吻合较好。采用经验证的有限元模型开展了圆端形截面钢管混凝土柱的参数分析,主要影响参数包括材料强度、含钢率、轴压比、长细比和高宽比。参数分析结果表明：圆端形截面钢管混凝土柱的承载力和刚度随着高宽比的增大而增大,但延性随之降低;当钢材屈服强度由235 MPa增大到700 MPa时,承载力提高了89.1%;当含钢率由0.05增大到0.2时,承载力提高了146%;当长细比由20增大到100时,承载力降低了88.3%;当轴压比由0.01增大到0.8时,承载力降低了61.2%;当高宽比由1提高到3时,承载力提高了215.3%。基于圆钢管混凝土恢复力模...     

外粘型钢法在框架柱轴压比控制中的应用

施工管理不当或混凝土质量原因,导致框架柱混凝土强度等级比设计强度可能降低一到两个等级.传统的增大截面法能够显著地降低柱的轴压比,提高柱的抗震延性,但也会带来诸如对建筑使用功能造成很大影响及柱荷载效应的进一步增加.外粘型钢加固柱对原柱截面尺寸增加不大,而对轴压比降低却很显著,且不会产生较大的内力重分布,能基本保持结构原有...     

钢筋混凝土方形柱延性性能及轴压比限值研究

根据钢筋混凝土双向压弯柱的受力性能,采用非线性分析方法,对16 539根方形柱截面的延性进行数值分析,研究了荷载角、轴压比及箍筋配置等因素对柱截面延性的影响,得到方形柱截面延性的主要影响因素是箍筋配置和轴压比;分析各影响因素对柱截面延性变化规律。结果表明：随着轴压比的提高,柱截面延性下降;体积配箍率相同时,采用较小的箍筋直径及箍筋间距比采用较大的箍筋直径及箍筋间距的试件延性好;箍筋间距、箍筋直径不同时,只有同时考虑箍筋间距对纵向钢筋的支撑长度,提高体积配箍率,才能有效地提高柱的截面延性。通过对柱截面延性的回归分析得到了与配箍特征值相关的方形柱的轴压比限值。     

考虑型钢初应力的活性粉末混凝土包钢组合柱轴压性能研究

为研究考虑型钢初应力的活性粉末混凝土（RPC）包钢组合柱的轴压性能,完成了4根H形截面柱和1根方形截面柱的轴压静载试验。讨论了各参数对组合柱破坏形态、荷载-应变曲线、荷载-位移曲线、承载力和延性的影响。试验结果表明：所有试件RPC应变滞后均消除,RPC和型钢具有良好的共同工作性能。H形截面柱失效模式表现为RPC横向受拉断裂,而方形截面柱表现为腹板RPC剪压破坏。型钢翼缘增厚3 mm后,试件开裂位移提升了8.55%,承载力增大了3.54%,延性增大了1.8%。初应力比增大对试件承载力的影响不大,试件延性在1.7～2.1范围内呈线性下降,同时降低初应力比有助于RPC材料性能的发挥。此外,考虑RPC强度利用系数,提出改进的承载力计算公式,计算结果与试验结果吻合较好。最终,基于有限元软件ABAQUS对组合柱的轴压性能进行了数值模拟,有限元分析结果与试验的结果误差小于5%,并基于此模型进一步研究组合柱受力性能的影响因素。     

加固钢筋混凝土柱抗震性能参数影响分析

为研究轴压比、新增纵向钢筋配筋率、新增箍筋的直径及间距对增大截面加固钢筋混凝土柱抗震性能的影响,建立了加固钢筋混凝土柱有限元模型,通过与加固柱在往复荷载作用下的试验滞回曲线进行比较,验证了模型的有效性,并将模型应用于加固柱的抗震性能分析中。参数分析结果表明:增大截面加固钢筋混凝土柱随轴压比的增加滞回曲线饱满程度降低,屈服后位移循环次数减少,不利于抗震;加固柱的水平承载力和刚度随着新增纵筋配筋率的增加而大幅提升;减小加密区的箍筋间距、增加新增箍筋的直径改善增大截面加固柱的延性性能效果显著。     

钢筋混凝土弯曲破坏试验柱的截面尺寸效应研究

为了探讨弯曲破坏框架柱的截面尺寸效应,根据收集的218根钢筋混凝土弯曲破坏试验柱抗震性能的试验结果,首先定量分析和探讨了截面尺寸对钢筋混凝土弯曲破坏试验柱的受弯承载力、屈服、峰值和极限水平承载力、延性、极限位移角、各刚度及塑性转动能力的变化规律,然后在理论分析和在试验结果分析的基础上,推导了考虑截面尺寸效应的钢筋混凝土柱正截面大偏心受压破坏的受弯承载力计算公式。分析表明:轴压比在中高值(0.7～1.0)时,名义屈服剪力和名义极限剪力存在截面尺寸效应;当轴压比大于0.7时,试验柱的试验柱的名义弯矩存在截面尺寸效应;当轴压比在0.7～1.0时,截面尺寸效应对试验柱的延性有降低现象;当轴压比大于1时,截面尺寸效应对试验柱最大刚度与弹性刚度比值和试验柱强化刚度与弹性刚度比值有降低现象;当轴压比大于0.7时,截面尺寸效应对试验柱塑性铰转角有降低现象;轴压比在中高值(0.7～1.0)时,试件的安全储备系数减小,表现出明显的尺寸效应。而矩形截面试验柱当轴压比小于1时,截面尺寸效应对试件安全储备系数有降低现象。最后推导出的钢筋混凝土柱正截面大偏心受压破坏受弯承载力计算规范修正公式符合Bazan尺寸效应理论。     

钢骨混凝土T形截面短柱力学性能的试验研究

通过试验研究钢骨混凝土T形截面短柱的抗剪性能和抗震性能。制作14根钢骨混凝土T形截面短柱和2根钢筋混凝土T形截面短柱,主要考虑剪跨比、轴压力系数、体积配箍率及配骨率等参数对T形短柱抗剪承载力和位移延性的影响,提出钢骨混凝土T形截面短柱抗剪承载力计算公式,计算值与试验结果吻合较好。试验结果表明,钢筋混凝土T形截面短柱经加入钢骨抗剪承载力和位移延性均有较大程度的提高,且随配骨率、体积配箍率的增大而增大;另外,钢骨混凝土T形截面短柱的位移延性随轴压力系数的增大而降低,随剪跨比的增大而提高。研究成果为钢骨T形短柱应用于抗震烈度较高地区有一定的参考价值。     

地震作用下钢筋混凝土框架柱延性性能研究

保证框架柱的延性性能是避免结构在强震作用下发生倒塌破坏的重要前提。本文基于PEER数据库中所收集的123根钢筋混凝土(RC)柱试验数据,研究了轴压比、剪跨比、配箍特征值等参数对位移角的显著性影响,通过回归分析归纳出RC柱位移延性系数的经验公式;借助有限元软件ABAQUS对拟设计的79根RC柱试件进行了低周反复加载,分析了试件位移延性系数与轴压比、剪跨比、截面配筋率等参数之间的关系,同时验证了计算公式的合理性。研究结果表明:随着轴压比的增大,框架柱的位移延性随之减小,当轴压比大于0.50时,位移延性系数的变化幅度逐渐减小;随着剪跨比、配箍率、配筋率的增大,框架柱的位移延性有不同程度的增加;当配箍率增大到2.3%左右,位移延性系数的增长幅度逐渐减小;剪跨比大于4时,配筋率过大位移延性反而减小;位移延性系数计算值与模拟值吻合良好。     

Z形截面柱延性性能及轴压比限值研究

为了配合《混凝土异形柱结构技术规程》(JGJ 149—2006)修订增设Z形截面柱的相关规定,对34 616根Z形柱的延性进行了非线性有限元计算分析,研究了弯矩作用方向角、轴压比、截面肢长比及箍筋的配置等因素对Z形柱的截面曲率延性的影响,分析得到其延性变化规律。通过对Z形柱截面曲率延性进行回归分析,得到其设计轴压比与配箍特征值的关系,进而得到Z形截面柱的轴压比限值及箍筋加密区的最小配箍特征值的要求。     

低周反复荷载作用下钢筋混凝土异形柱受力性能试验研究

通过对13根钢筋混凝土异形柱的低周反复加载试验,分析了不同肢长、轴压比、配箍率及纵筋不同配置形式等因素对异形柱承载力及抗震性能的影响。结果分析表明,试件的承载力随着轴压比的增大而提高,但延性降低明显;异形柱腹板的增大提高了试件的承载力,但变形能力及延性有所降低;增大配箍率及端部加强纵筋对试件的延性有一定的改善。     

型钢再生混凝土柱水平承载力及轴压比限值的试验研究

通过7个型钢再生混凝土柱在低周反复荷载作用下的试验,对型钢再生混凝土柱水平承载力及轴压比限值进行研究。分析轴压比、体积配箍率和再生骨料取代率等3个因素对型钢再生混凝土柱水平承载力的影响。研究表明:柱的水平承载力随轴压比的增加而增加,但其延性系数逐渐降低;随着配箍率的增加,柱表现出较好的承载力;再生骨料取代率对柱承载力影响不大,总体与型钢普通混凝土柱一样具有较好的承载力和延性。从型钢混凝土柱正截面界限破坏时力的平衡条件出发,对型钢再生混凝土柱轴压比限值进行理论推导;结合试验数据及试件延性分析,提出型钢再生混凝土柱在不同抗震等级下的轴压比限值,以供工程设计参考。     

轴压比对钢筋混凝土柱延性影响的深入思考

通过理论推导,结合建筑结构可靠度理论,分析了轴压比限值控制柱截面延性的理论含义,同时,讨论了影响柱延性的其他因素,提出了慎重采取放宽轴压比限值的建议。     

PHC管桩柱在不同轴压比下抗震性能的有限元分析

在已有实验的基础上,利用ABAQUS有限元软件,对不同轴压比下的PHC管桩柱进行数值模拟分析,研究轴压比分别为0.018、0.18、0.36、0.55、0.65、0.75的6根PHC管桩柱的抗震性能,梳理6个试件的滞回曲线和骨架曲线,分析各轴压比下PHC管桩柱的承载力、延性等变化规律。研究表明：在一定范围内,通过增大轴压比的方式能够增大PHC管桩柱的水平抗震承载力;轴压比的增大会引起PHC管桩柱延性的降低,造成脆性的破坏,建议将PHC-AB500(100)管桩柱的设计轴压比控制在0.55以内。     

多腔钢管混凝土异形柱不同方向抗震性能试验研究

为研究多腔钢管混凝土异形柱在不同加载方向的性能差异,设计并制作了5个1/30缩尺多腔钢管混凝土异形柱模型试件,截面构造包括13腔体基本型截面和5腔体简化型截面,基本型试件包括沿截面长轴加载、短轴加载和与长轴成45°方向加载的试件,简化型试件包括沿截面长轴加载和短轴加载试件。采用拟静力试验方法,对各试件的破坏特征、滞回性能、承载力、刚度退化、延性以及耗能能力进行研究。结果表明：各试件屈服位移角均值为1/92,破坏位移角均值为1/30,具有良好的延性;对于基本型试件,随着加载方向由长轴转向短轴,承载力及耗能能力逐渐降低,不同加载方向的性能差异显著;简化型试件的承载力较基本型试件的小,但具有更好的延性,耗能能力相当,且不同加载方向性能差异较小。使用ABAQUS有限元软件进行数值模拟,所得模拟结果与试验结果吻合良好,由此进一步分析了钢筋笼、轴压比以及混凝土强度对异形钢管混凝土柱受力性能的影响,结果显示：钢筋笼能够提高试件承载力;随着轴压比增大,试件延性和承载力逐渐降低;试件承载力随混凝土强度增大而增大。