不同轴压比条件下Z 形截面混凝土柱 梁柱节点抗剪性能试验研究

通过对不同轴压比条件下的Z 形截面混凝土柱梁柱节点进行抗剪承载力试验, 研究分析了 轴压比对试件节点抗剪性能的影响.结果表明:随着轴压比的增加, Z 形截面混凝土柱梁柱节点极 限抗剪承载力下降, 试件变形与耗能能力减弱, 节点处剪切主裂缝的走向与轴力的夹角变小.根据 试验结果, 回归得到了基于斜压杆理论的Z 形柱节点抗剪承载力公式, 可供设计人员参考.     

C80高强混凝土柱在反复荷载作用下的抗剪性能

通过1根C40普通混凝土柱与4根C80高强混凝土柱在竖向轴压力和水平反复荷载作用下的抗剪性能试验,深入研究了混凝土强度等级、剪跨比、轴压比和配箍率等因素对柱的破坏形态、滞回性能、位移延性及受剪承载力的影响.分别采用中国规范GB50010—2010、美国规范ACI318—08、加拿大规范CSA—04及桁架-拱模型对钢筋混凝土柱的受剪承载力进行计算,并与试验值进行对比分析.结果表明:对于小剪跨比钢筋混凝土柱,上述规范受剪承载力计算公式均偏于保守;由于考虑了拱效应,桁架-拱模型较其他规范对钢筋混凝土柱受剪承载力的预测更为准确.     

方钢管混凝土柱抗剪性能试验研究

研究方钢管混凝土柱在弯剪和压弯剪受力状态下的力学性能,进行了6个足尺方钢管混凝土柱的抗剪承载力试验,以剪跨比和轴压比作为主要参数,讨论试件的破坏形态、剪力-位移曲线等试验结果,分析剪跨比和轴压比等因素对构件抗剪承载力的影响,并对构件的抗剪性能进行非线性有限元分析.根据有限元计算结果,拟合推导出考虑轴压力影响的方钢管混凝土柱弯剪试件抗剪承载力与剪跨比关系的经验公式,公式计算结果与试验结果吻合较好,稍偏于安全,可供工程实践参考.     

不同轴压比条件下Z形截面混凝土柱受剪性能试验研究

通过对不同轴压比条件下的Z形截面混凝土柱进行抗剪承载力试验,研究分析了轴压比对试件抗剪性能的影响.得出如下结论:随着轴压比的增加,Z形截面混凝土柱的变形能力降低、极限抗剪承载力提高.参照试验结果,回归得到Z形截面柱抗剪承载力计算公式,并与矩形截面柱极限承载力进行比较分析,给出了可供实际工程设计使用的Z形截面混凝土柱的抗剪承载力计算建议公式.     

型钢高强混凝土柱抗剪承载力的试验研究

通过20个混凝土强度为65.3—84.9 MPa的型钢高强混凝土柱在轴力和水平荷载共同作用下的试验,对型钢高强混凝土柱的抗剪性能进行了研究.试验主要考虑剪跨比、轴压比、配箍率和混凝土强度四个参数对构件抗剪性能的影响.由试验得到了水平荷载下型钢高强混凝土柱的破坏形态,分析了剪跨比、轴压比、配箍率和混凝土强度对构件抗剪承载能力的影响,提出了型钢高强混凝土柱抗剪承载能力的计算公式,公式的计算结果与试验结果符合较好.     

钢纤维高强混凝土偏心受压柱承载力计算方法

通过52根钢纤维高强混凝土柱在低周反复荷载作用下的试验,研究了轴压比、剪跨比和钢纤维含量特征值对柱正截面和斜截面的受力性能影响.提出了钢纤维高强混凝土偏心受压构件的正截面和斜截面承载力的计算方法.可供设计应用和修订相应规范时参考.     

基于拉-压杆UHTCC节点抗剪承载力分析

针对钢筋混凝土框架节点设计常用的MCFT理论和斜压杆模型存在的不足,在以往试验的基础上,利用能全面反映节点三种传力机理的拉-压杆模型方法,对UHTCC局部增强混凝土框架节点建立基于拉-压杆模型抗剪承载力计算公式。结果表明:基于拉-压杆模型的抗剪承载力计算值与试验值和现行规范计算值吻合良好。在此基础上分析了不同配箍率和试验轴压比对UHTCC局部增强混凝土框架节点抗剪承载力的影响。     

型钢混凝土异形柱框架角节点的承载力及其有限元分析

为了研究型钢混凝土异形柱框架角节点的抗震性能,进行了四个模型试件的低周反复荷载试验.结果表明,型钢混凝土异形柱框架角节点的滞回曲线饱满,抗震性能良好.在试验研究的基础上,通过有限元软件ABAQUS对试件进行了模拟分析,并与试验结果进行对比.二者符合较好.进而对承载力的影响因素进行了分析.结果表明:在一定范围内,轴向压力能提高试件的抗剪承载力;随着配钢率的增大,试件的抗剪承载力逐渐增大,在轴压比较小时,抗剪承载力增幅较大,当轴压比较大时,抗剪承载力增幅较小;水平荷载合力作用点的位置对试件的抗剪承载力影响较小.     

钢管自应力混凝土柱抗剪性能有限元分析

采用有限元软件ABAQUS对钢管自应力混凝土柱抗剪性能全过程进行分析,计算得到的试件荷载-位移曲线、抗剪承载力与相关试验结果对比吻合较好.在此基础上,研究了钢管自应力混凝土柱抗剪时的破坏形式以及自应力对钢管混凝土柱抗剪承载力的影响.结果表明剪跨比会改变其抗剪时的破坏形式,剪跨比λ<0.4时,试件具有剪切破坏特征,λ>0.4时,试件具有弯曲破坏特征,λ=0.4时,试件兼具剪切破坏和弯曲破坏特征;钢管自应力混凝土柱抗剪承载力比普通钢管混凝土柱抗剪承载力高,且抗剪承载力随自应力增大而提高,提高幅度与剪跨比有关,当剪跨比λ<0.4时,自应力对抗剪承载力影响较大,当剪跨比λ≥0.4时,自应力对抗剪承载力影响较小.     

钢骨-钢管混凝土组合柱轴压承载力试验和有限元分析

通过8根钢骨-钢管混凝土组合柱的轴压承载力试验,研究了组合柱的工作机理、延性和极限承载力.结果表明,由于钢管、钢骨和混凝土的协同工作,可有效地提高柱子的承载力,延缓或抑制混凝土中剪切斜裂缝的开展,提高柱子的延性.另外,利用有限元软件ANSYS对组合柱轴压试验的全过程进行了数值模拟,得出的荷载-位移曲线与试验曲线吻合较好.     

柱下端局部采用FRC材料钢筋混凝土柱的承载力分析

为了改善钢筋混凝土柱的变形能力和损伤容限,在其下端局部采用纤维增强混凝土（F RC ）代替普通混凝土,设计了6根剪跨比为3、柱内配置较少箍筋的钢筋混凝土柱试件,进行了拟静力试验。试验结果表明,这种柱为弯曲屈服后的剪切破坏,具有较好的变形能力和损伤容限;局部使用FRC材料可以减少约束箍筋和抗剪箍筋用量。根据试验结果,建立了考虑截面受拉区FRC受拉作用的压弯承载力计算方法以及斜截面受剪承载力计算公式,其中斜截面受剪承载力计算公式的计算值与试验值比较吻合。     

端部加强钢管-双钢板剪力墙抗震性能研究

为增强双钢板混凝土组合剪力墙抗震性能,在双钢板混凝土组合剪力墙端部钢管引入工字型钢,有效抑制构件端部屈曲。以钢管的截面形式、工字型钢尺寸、剪跨比为主要参数,利用ABAQUS有限元软件设计了18片双钢板混凝土组合剪力墙有限元模型,对其滞回性能、承载能力、耗能能力、变形及延性和刚度退化等抗震性能进行对比研究。研究结果表明：端部加强钢管-双钢板混凝土组合剪力墙的承载能力、延性、刚度退化、耗能能力相比普通钢管-双钢板混凝土组合剪力墙构件均有较大提升。随着剪跨比增大,端部加强构件的峰值荷载、屈服荷载、延性、初始刚度、等效粘滞系数的峰值均有较大提升,钢管暗柱的截面形式和工字型钢的尺寸对构件抗震性能影响不显著,构件AZ22-2.0的抗震性能较为优越。     

型钢混凝土柱骨架曲线特征点计算方法研究

收集国内近年来关于型钢混凝土(SRC)柱低周循环加载下的84组试验数据,回归分析峰值位移和屈服位移之比、强化刚度、软化刚度与SRC柱构件主要设计参数(轴压比、配箍特征值、剪跨比、体积配箍率和混凝土强度)之间的关系,提出型钢混凝土柱骨架曲线特征点的计算方法。结果表明:峰值位移和屈服位移之比与体积配箍率、混凝土强度成正比,与轴压比、配箍特征值及剪跨比均成反比;强化刚度系数与配箍特征值、剪跨比成正比,与轴压比、体积配箍率及混凝土强度成反比;软化刚度系数与配箍特征值、剪跨比及混凝土强度成正比,与轴压比、体积配箍率成反比。该结果可为型钢混凝土组合结构的地震反应分析提供参考。     

钢结构柱脚抗剪键设计方法研究

为确定钢结构柱脚中抗剪键的设计难题，考虑抗剪键与混凝土的协同作用效应，基于Timoshenko梁理论，分别按混凝土应力 应变关系的线弹性和非线性模型推导了抗剪键设计埋深的微分方程.对非线性模型的微分方程采用Galerkin法简化为代数方程，通过数值计算得到了抗剪键的理论埋深值，并建立了可供实际应用的计算表格.计算结果表明，按线弹性理论计算的抗剪键埋深偏小，偏于不安全.抗剪键的设计埋深主要与抗剪键的截面有效回转半径、考虑抗剪键与混凝土相对刚度的抵抗惯性矩及抗剪键承担的剪力大小等3个因素有关     

外露式钢柱脚节点的抗剪性能

参考实际工程中使用的外露式钢柱脚节点,以柱脚底板孔径、柱脚底板厚度、锚栓直径和锚栓强度为主要参数,设计7组共19个大直径锚栓的钢柱脚试件,开展抗剪性能试验研究. 试验表明,锚栓连接具有可观的抗剪能力,节点的最终破坏模式有3种：当基础混凝土配筋足够时为锚栓剪断,配筋不够时为混凝土冲切破坏,介于两者之间的锚栓剪断同时存在混凝土冲切裂缝;锚栓连接的荷载-相对位移曲线呈现2种类型,主要区别在于是否存在滑移段. 对于锚栓连接的抗剪承载力设计值,将 3个已有理论模型与试验结果对比,给出推荐的简化公式. 对于锚栓连接的极限抗剪承载力,提出考虑锚栓截面拉力、剪力和弯矩影响的计算模型.     

配筋UHPC柱的抗震性能及影响因素分析

为研究配筋超高性能混凝土(ultra-high performance concrete, UHPC)柱抗震性能及影响因素,以碳纤维增强树脂(carbon fiber reinforced polymer, CFRP)布缠绕、钢筋强度和剪跨比为参变量,对1根普通钢筋UHPC柱、1根CFRP布缠绕的普通钢筋UHPC柱和3根高强钢筋UHPC柱进行了低周往复试验,分析了试件的破坏形态、荷载-位移曲线、延性和耗能能力等。结果表明:对于剪跨比为1.5～4.0的配筋UHPC柱,延性及耗能能力均较好;在CFRP缠绕或较大剪跨比下,试件的破坏形态由剪压破坏转变为弯剪破坏,延性得到明显改善;提高UHPC柱纵筋和箍筋的强度可提高试件的承载力和延性;普通箍筋的裂后工作能力较差,建议UHPC受剪构件配置屈服强度在600 MPa以上的箍筋;基于桁架-拱模型,建立了考虑钢纤维抗拉贡献、轴压比和剪跨比影响的配筋UHPC柱的抗剪承载力计算公式,计算值与试验值吻合较好,可为UHPC结构设计提供参考。     

不同构造复式钢管混凝土足尺柱抗震性能试验

为研究复式钢管混凝土柱的抗震性能,完成了3种截面形式、2种剪跨比共6个试件的低周反复荷载试验,各试件施加相同轴力.截面钢构形式分别为圆钢管、外圆内圆复式钢管和带分腔焊接钢板的复式钢管.分析了各试件的破坏形态、滞回特性、承载力、刚度退化、延性和耗能.试验结果表明:除剪跨比2.2且未设置腔体构造的钢管混凝土柱外,其余试件滞回曲线饱满,抗震性能稳定;增加截面含钢率或提高剪跨比,可使试件在达到相同位移角时的滞回曲线更加饱满;设置内圆钢管和分腔焊接钢板可提高构件承载力,对较小剪跨比试件的延性改善显著;降低剪跨比可显著提高构件初始刚度,但刚度退化速度较快,累积损伤效应更加显著;各试件在达到极限位移角时,设置腔体构造的剪跨比较小试件的累积耗能更高;与试验结果进行对比,本文采用的钢管混凝土柱实用承载力计算方法结果偏于保守.     

纤维增强石膏板的力学性能研究

灌注混凝土纤维增强石膏板(GFRGP)是一种新的建筑材料,可在抗震区的低层建筑物中应用。为研究GFRGP的力学性能及灌注混凝土柱与GFRGP间的协同作用,对四块部分灌注混凝土的纤维石谊板进行了侧向作用下的低周反复试验,得到了各试验构件的裂缝分布特点、开裂荷载及极限荷载。结合试验结果,分析了试验构件的抗剪能力、延性特点滞回特性、能量耗散和刚度递减规律。分析表明GFRGP在抵抗侧向剪力时起着重要作用,而混凝承担主要的竖向荷载及侧向荷载引起的弯矩,GFRGP和混凝土柱互相协同共同抵抗外荷载。部分灌注混凝土纤维增强石膏板具有良好的能量耗散能力,在侧向荷载作用下,纤维和混凝土柱在抵抗外荷载中起着关键作用。     

RC强梁弱柱型框架抗震性能试验研究

为了研究改善强梁弱柱式结构的抗震性能,通过四榀柱配有矩形螺旋箍筋的钢筋混凝土单元框架模型的低周反复荷载试验,对柱配有单向及复合螺旋箍筋,且轴压比及剪跨比都较大的“强梁弱柱”型框架结构,在强度、刚度、延性及耗能等方面的性能进行了探讨。在理论上对Gibson单分量模型进行了一定扩展并考虑了塑性区的影响,编制了电算程序,对试验模型进行了弹塑性全过程分析,计算结果与试验基本吻合。