变截面圆钢管混凝土短柱轴心受压性能研究

为研究变截面圆钢管混凝土短柱的轴压性能,开展6个变截面和2个等截面圆钢管混凝土短柱的轴压试验,试验参数包括变角度和套箍指标。从短柱整体轴压性能(破坏形态、荷载-位移曲线和变形能力)和截面轴压性能(钢管应变)两个层面对比分析变截面与等截面圆钢管混凝土短柱的异同,并得到各设计参数对整体和截面轴压性能的影响。在此基础上,建立了变截面圆钢管混凝土的截面轴压承载力计算方法,并通过对比所提计算方法和规范计算公式计算得到的轴压承载力与试验实测值,验证了计算方法的准确性。结果表明：试件上部截面的钢管纵向应变和环向应变发展较下部截面更快,弹塑性阶段和下降阶段试件整体的受力性能更多取决于试件的顶部区域和顶截面;相比于等截面短柱,在相同荷载作用下变截面圆钢管混凝土短柱中间截面的钢管纵向和环向应变更大;变截面圆钢管混凝土的钢-混相互作用非常明显;提出的计算方法不仅能考虑圆钢管与混凝土的相互作用,而且能合理考虑钢-混相互作用随变角度的增大而逐渐增强这一特性,计算得到的轴压承载力与试验值吻合较好;与其他规范相比,GB 50936—2014和CECS 28:2012中公式的计算结果更加准确,考虑到其简单实用,也可用...     

高强度钢材工字形截面轴心受压短柱局部稳定试验研究

针对高强度钢材焊接工字形截面轴心受压短柱的局部稳定性能,对9个Q460C工字形截面短柱进行轴心受压试验,分析试件局部屈曲应力、极限应力随板件宽厚比的变化规律,研究翼缘、腹板嵌固系数的取值。此外,将屈曲应力、极限应力试验结果与我国、美国和欧洲钢结构设计规范的相应设计计算结果进行对比分析,研究相应规范对于高强度钢材的适用性。结果表明：翼缘的嵌固系数可取为定值1.0,腹板的嵌固系数不宜取为定值;GB 50017-2003《钢结构设计规范》中关于高强度钢材工字形截面短柱的局部屈曲应力的计算结果是不合理的;AISC 360-05规范的极限应力计算值误差较大,但偏于保守;Eurocode 3规范的极限应力计算值与试验值较为接近,但大部分计算结果较试验值偏大。为此,建议提出新的公式计算工字形截面短柱的局部屈曲应力,而对Eurocode 3规范关于工字形截面短柱的极限应力计算公式进行修正,使其能适用于Q460C高强度钢材。     

内置型钢圆形截面不锈钢管混凝土短柱轴压性能研究

为研究内置型钢圆形截面不锈钢管混凝土短柱的轴压性能，进行了10根内置型钢的圆形截面不锈钢管混凝土短柱和2根圆形不锈钢管混凝土短柱的轴压试验，并建立其有限元模型，开展了受力机理分析和参数分析。试验和受力机理分析结果表明：设置型钢后圆形截面不锈钢管混凝土短柱的承载力和延性系数分别平均提高了24%和80.3%;峰值荷载作用时，型钢的最大约束应力超过不锈钢管。参数分析结果表明：该类组合柱的承载力随材料强度、钢管含钢率和型钢含钢率的增大而增大，最大提高幅度为36.1%～81.94%;峰值应变随钢材强度或钢管含钢率的增大而增大，最大提高幅度为28.33%～136.09%;轴压刚度随混凝土强度、钢管含钢率和型钢含钢率的增大而增大，最大提高幅度为27.89%～49.1%。提出该类组合柱的轴压承载力、峰值应变和组合刚度的简化模型，简化模型计算值与有限元计算结果及实测结果吻合较好。     

轴心受压焊接工字形柱截面合理选择

按照选择的整体稳定系数φ或长细比λ，在满足2个主轴整体稳定和截面局部稳定的条件下，借助于截面回转半径近似值及翼缘、腹板的经济面积比例，分析出轴心受压双轴对称焊接工字形柱截面宽度和高度的关系式，以及翼缘、腹板尺寸的计算公式，供设计时参考。     

新型截面型钢混凝土柱抗震性能试验研究

提出配置扩大十字型钢和45°布置十字型钢两种截面形式的新型型钢混凝土柱,通过4个新型与1个普通型钢混凝土柱的低周反复荷载试验,研究新型截面型钢混凝土柱在较高轴压比下的破坏特征、滞回和骨架特性,并分析配钢形式和轴压比对柱抗震性能的影响。试验结果表明：新型截面型钢混凝土柱在压、弯、剪共同作用下均发生了弯曲破坏,在加载后期,即使纵筋外鼓屈服以及型钢翼缘局部屈曲,柱的竖向承载力仍较为稳定;新型截面型钢混凝土柱试件滞回曲线饱满,无捏缩现象,等效黏滞阻尼系数均达到0.45以上,并且截面配钢率相差不大的情况下,其变形和耗能能力明显大于普通型钢混凝土柱;新型截面型钢混凝土柱在高轴力下的承载能力和变形性能良好,其轴压比限值可比规范规定有所提高。     

钢骨混凝土组合短柱轴心受压性能研究

对钢管、角钢和箍筋(缀板)以及内外混凝土构成的新型组合柱的压缩性能作了研究,应用有限元软件ANSYS对组合柱的破坏过程进行数值模拟,通过与试验测试数据的对比,对轴压作用下柱破坏过程中裂缝开展情况,各组分的应力变化进行了分析,利用大量的数值计算数据,基于基本假定,构建新型组合柱轴压承载力计算公式,通过试验数据进行了可靠性验证。     

型钢高强混凝土组合柱偏心受压性能试验研究

通过型钢高强混凝土组合柱偏心受压试验与6根组合柱的有限元模拟,分析大小偏心受压柱破坏形态的不同以及型钢强度对型钢高强混凝土柱力学性能的影响。研究发现,不同偏心距的型钢高强混凝土柱破坏形态差别明显,小偏压试件破坏前无明显预兆;考虑混凝土约束效应的有限元模型可较好的模拟组合柱的受力发展过程;型钢强度的增大对组合柱承载力影响不明显,对延性提高较大。     

纵向变厚度钢板焊接工字形截面受压短柱的局部稳定试验研究

纵向变厚度(LP)钢板是一种沿轧制方向具有不同厚度钢板的钢材,可用于优化结构的力学性能和提高材料利用率。为研究其局部稳定性能,设计了6根LP翼缘焊接工字形截面短柱,6根LP腹板焊接工字形截面短柱和4根传统等厚度焊接工字形截面短柱,并进行了轴向受压试验。试验研究中确定板临界屈曲荷载的两个主要屈曲准则,同时分析了破坏模式、荷载-侧向变形曲线、荷载-应变曲线和极限荷载,研究LP短柱的局部屈曲行为,得到试件更容易在LP钢板的薄端发生屈曲破坏。将试验结果与现有等厚度板设计规范计算结果进行比较可得,现有等厚度板的设计规范预测腹板变厚度短柱的极限荷载偏于危险,而对于翼缘变厚度短柱欧规EN 1993-1-5能较为准确预测,但需要进一步的数值模拟去验证,从而进一步提出修正公式或者修正系数来指导设计。     

木材短柱受压性能研究

木材作为一种天然建筑材料,具有轻质美观、绿色环保等各种优点,然而不同种类木材的力学性能有着显著的差异.为探究不同种类木材的抗压性能,本文共制作了4根松木和杉木短柱进行轴压和偏压试验,并对其破坏模式、荷载-位移曲线、荷载-应变曲线进行分析.试验结果表明所有木材短柱均属于脆性破坏,其中松木构件发生劈裂破坏,而杉木构件发生压...     

五边形截面钢管混凝土巨型柱受压性能试验研究

为研究某超高层结构中五边形截面钢管混凝土巨型柱的受压性能,设计了6个1/5缩尺的柱模型试件,试件分为钢管内不分腔体仅配钢筋、钢管内分腔体不配钢筋、钢管内分腔体配置钢筋、钢管内分腔体配置钢筋且分腔隔板及竖向肋板在柱中部断开4种类型,对试件进行轴压和偏压试验。为研究试件刚度随加载循环次数的退化,采用单向重复荷载加载,对比研究了各试件的承载力、刚度及退化过程、破坏特征和平截面假定的适用性。试验表明：五边形截面钢管混凝土柱,钢管内不分腔体仅配钢筋的试件承载力较差;钢管内分腔体不配钢筋的试件与配钢筋的试件相比,虽承载力相差不大,但后期承载力下降较快;偏压试件与等截面轴压试件相比,承载力相对小,刚度退化速度较慢;腔体的分腔隔板及竖向肋板若在中部断开,造成刚度突变;腔体内设置竖向和水平肋板,对提高外壁钢板的稳定性有明显的作用;截面变形基本符合平截面假定。     

五边形截面钢管混凝土巨型柱受压性能试验研究

为研究某超高层结构中五边形截面钢管混凝土巨型柱的受压性能,设计了6个1/5缩尺的柱模型试件,试件分为钢管内不分腔体仅配钢筋、钢管内分腔体不配钢筋、钢管内分腔体配置钢筋、钢管内分腔体配置钢筋且分腔隔板及竖向肋板在柱中部断开4种类型,对试件进行轴压和偏压试验。为研究试件刚度随加载循环次数的退化,采用单向重复荷载加载,对比研究了各试件的承载力、刚度及退化过程、破坏特征和平截面假定的适用性。试验表明:五边形截面钢管混凝土柱,钢管内不分腔体仅配钢筋的试件承载力较差;钢管内分腔体不配钢筋的试件与配钢筋的试件相比,虽承载力相差不大,但后期承载力下降较快;偏压试件与等截面轴压试件相比,承载力相对小,刚度退化速度较慢;腔体的分腔隔板及竖向肋板若在中部断开,造成刚度突变;腔体内设置竖向和水平肋板,对提高外壁钢板的稳定性有明显的作用;截面变形基本符合平截面假定。     

高温作用后不等肢L形截面型钢混凝土柱偏心受压性能试验研究

对8根不等肢L形截面型钢混凝土柱进行高温作用后的受力性能试验研究,1根未受火柱作为对比试件。柱配钢形式为桁架式配钢,试验中考虑加载角与加载偏心距的影响。通过试验,获得试件破坏形态以及承载力、截面平均应变分布、荷载-滑移曲线和截面变形特性。研究结果表明：柱肢内侧两面受火1 h的不等肢L形截面型钢混凝土柱仍然具有较高的竖向承载能力;空腹式配钢与合理的腹杆布置能够保证型钢与混凝土的协同工作,应变平截面假定仍然适用;不等肢L形截面型钢混凝土柱长肢方向的截面弯曲刚度较短肢的大,加载角0°时的刚度大于加载角45°时的刚度。     

高温作用后不等肢L形截面型钢混凝土柱偏心受压性能试验研究

对8根不等肢L形截面型钢混凝土柱进行高温作用后的受力性能试验研究,1根未受火柱作为对比试件。柱配钢形式为桁架式配钢,试验中考虑加载角与加载偏心距的影响。通过试验,获得试件破坏形态以及承载力、截面平均应变分布、荷载-滑移曲线和截面变形特性。研究结果表明:柱肢内侧两面受火1 h的不等肢L形截面型钢混凝土柱仍然具有较高的竖向承载能力;空腹式配钢与合理的腹杆布置能够保证型钢与混凝土的协同工作,应变平截面假定仍然适用;不等肢L形截面型钢混凝土柱长肢方向的截面弯曲刚度较短肢的大,加载角0°时的刚度大于加载角45°时的刚度。     

轴心受压柱焊接工字形截面的速选法

<正> 通常在选定轴心受压柱焊接钢板工字形截面时,大都采用试算法,试算既费时间,又往往未必能获得最优截面。本文针对强弱轴两个方向计算长度可以不同、截面未定的三块板焊接双轴对称工字形截面(图1),采用自编速选计算法,则可以一次性选出经济合理的截面。     

水下不分散混凝土短柱轴心受压性能研究

大量水下工程的建设,对于水下不分散混凝土的材料性能和配筋梁构件的抗弯性能,国内外已有研究,但是对于水下不分散混凝土柱的受压性能,还未见报道。本文完成了水下不分散混凝土短柱的轴心受压实验,研究了受力性能,主要包括柱的破坏形态和承载能力等,并与普通混凝土柱进行了对比实验。基于实验结果的分析,探讨了现行规范中针对普通混凝土柱的计算方法对水下不分散混凝土柱的适用性。     

圆钢管约束型钢高强混凝土短柱的受压性能试验研究及有限元分析

文章对6根圆钢管约束型钢高强混凝土短柱进行受压力学性能的试验研究,重点探究不同的偏心距及径厚比对试验柱力学性能的影响。结果表明,内部型钢与外部钢管的双重约束效应能够有效改善高强混凝土的脆性并显著提高柱极限承载力,钢管的约束作用随着径厚比的减小而显著增加,即径厚比越小,试件的延性越好,极限承载力越高,但试件延性与承载力的提高幅度均与偏心距呈负相关。在此基础上,利用ABAQUS软件对试验结果进行了有限元分析,数值模拟结果与试验结果吻合较好,具有较高的精确度,而后通过相同的建模方法对偏心距、径厚比、钢材强度、混凝土强度等因素进行系统的参数分析,发现减小试件的径厚比并增加混凝土的强度将显著提高试件的极限承载力与延性,但提高幅度将随着偏心距的增大而减小,最后根据有限元参数分析结果提出相应的实用设计建议。     

型钢部分包裹再生混凝土偏心受压短柱(强轴)受力性能试验研究

为了研究型钢部分包裹再生混凝土短柱(强轴)的偏心受压性能,设计了6个试件并进行静力加载试验,不同试件的主要变化参数为再生粗骨料取代率、偏心率。通过试验获得了试件的破坏形态、承载力、荷载-挠度曲线、荷载-应变曲线,采用国外相关规范的计算方法对型钢部分包裹再生混凝土短柱(强轴)的偏心受压承载力进行计算,并与试验结果进行了对比分析。研究结果表明:试件的极限承载能力随着再生粗骨料取代率和偏心距的增大而减小;根据规范ANSI/AISC 360-10计算的型钢部分包裹再生混凝土短柱(强轴)的偏心受压承载力与试验结果较为吻合。     

圆形截面混凝土柱偏心受压算法研究

圆形截面混凝土柱在实际工程中应用广泛,其偏心受压正截面承载力计算是一个常见问题。《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)附录E.0.4给出了相关控制方程组,该方程组属于超越方程,不能采用通常的直接解法进行计算,必须进行近似处理或者借助于数值解法。本文不对该方程进行任何简化,而是直接采用迭代法进行求解,并证明了在每次迭代过程中控制方程有且仅有一个解,可保证计算稳定可靠。算例表明,该算法具有很好的适应能力,可快速收敛到指定精度。目前,该算法已在北京市建筑设计研究院有限公司自主研发的设计软件Paco中完整实现,取得了良好的应用效果。     

型钢截面形式对型钢高强混凝土柱抗震性能的影响

本文采用 ANSYS 软件进行了数值模拟,分别对比了三种型钢截面形式和三种轴压比对型钢高强混凝土柱的延性和耗能性能的影响。从计算结果可以看出,轴压比越小,延性系数越大,抗震性能越好。