设纵向加劲肋后矩形钢管混凝土柱屈曲机制分析及构造建议

针对搜集的38根设肋试件的轴压试验结果,采用ABAQUS进行了有限元计算。计算结果表明,轴压承载力与试验轴压承载力误差在7%以内,破坏模式与试验破坏模式吻合较好。根据相关试验数据,对加劲肋的工作机理及受力状态进行了分析。分析结果表明,平板加劲肋截面抗弯刚度对试件承载力有明显的影响,应选取合适加劲肋抗弯刚度及截面尺寸,才能既使组合构件的承载性能得到有效发挥,同时用钢量得到合理优化;钢管屈曲模式受加劲肋刚度的影响较大,随着加劲肋刚度的增大,钢管板件逐渐由在板件横向的一个半波转变为两个半波;当加劲肋刚度达到临界刚度后,加劲肋截面面积不再影响钢管屈曲模式,但试件的轴压承载力随加劲肋面积的增大而增大。     

设平板加劲肋矩形钢管混凝土柱静载下ABAQUS本构模型的研究

对设平板加劲肋钢管混凝土柱静载下ABAQUS本构模型进行研究.首先对收集的设平板加劲肋钢管混凝土短柱轴压试验进行介绍;从混凝土本构模型、钢材本构模型、钢-混凝土界面黏结模型以及初始缺陷、残余应力的引入等方面入手进行分析;对比分析了 Schneider模型、Saenz模型、韩林海模型及陶忠模型四种核心混凝土受压本构关系,...     

PBL加劲型矩形钢管混凝土轴压柱局部屈曲性能分析

为研究开孔钢板连接件（PBL）加劲肋对矩形钢管混凝土轴压柱局部屈曲性能的影响,用能量法推导钢管屈曲系数计算公式,引入PBL和加劲肋相对刚度计算式并分析二者对屈曲模式的相互作用关系,讨论了PBL加劲型钢管的极限屈曲模式及其极限屈曲系数、最大相对宽厚比限值。结果表明:PBL加劲肋可明显改善钢管局部稳定性,钢管屈曲系数k随着PBL加劲肋刚度增加而增大,直至达到极限屈曲系数42.68;PBL连接件可减小板件纵向屈曲的波长,而加劲肋的影响作用与之相反;设置PBL加劲肋后,钢管的最大相对宽厚比限值可达184,并且板件屈曲后强度随宽厚比的变化曲线下降趋势减缓,强度值随着PBL刚度增加而逐渐提高。     

加劲肋在大宽厚比方钢管混凝土柱中的应用

当方钢管混凝土柱宽厚比较大时,需要考虑管壁局部屈曲导致的截面部分失效。沿管壁纵向布置加劲肋有助于解决此问题。通过对带加劲肋钢板的屈曲系数k值的变参数分析,得出加劲肋尺寸对k值的影响,并建议选择加劲肋需要满足的两个条件。给出大宽厚比情况下等距布置加劲肋的步骤和验算方法。     

偏心压力下带肋矩形钢管混凝土短柱局部屈曲分析

基于对偏心压力下带肋矩形钢管混凝土短柱管壁的屈曲性能分析,采用能量法推导了矩形长边及短边钢管管壁局部屈曲临界应力,并讨论了应力梯度系数及矩形截面长宽比等参数对屈曲应力的影响。结果表明:当柱截面及材料给定的情况下,应力梯度系数φ越小(即偏心距越大),长边管壁屈曲系数越大,局部稳定性能越好;当钢管厚度及加劲肋一定的情况下,长边管壁与短边管壁临界应力之比与截面长宽比及应力梯度系数有关,设计时应尽可能使长短边管壁临界应力接近,且应不小于钢材屈服强度fy。     

设直肋薄壁方形钢管混凝土短柱性能研究

为了分析薄壁方形钢管混凝土的力学性能,考虑到钢材成本,在含钢量不变的条件下,对8个短柱试件进行轴压试验。通过改变构件的截面厚度和加肋形式,分析了薄壁方管内侧设单向直肋、设双向直肋和外部设单向直肋对薄壁钢管混凝土短柱的极限承载力、破坏特征及受力性能的影响。试验结果表明,在含钢量不变的情况下,构件内部设肋可以有效延缓薄壁方形钢管混凝土构件管壁局部屈曲的发生,设双肋比设单肋效果更加明显,但在改善构件极限承载力方面,效果并不明显;外侧设加劲肋的设置不能有效延缓钢管混凝土管壁的局部屈曲。     

设肋方形薄壁钢管混凝土短柱试验研究

为改善方形薄壁钢管混凝土矩柱的力学性能。本文提出了设置纵向劲肋的截面形式,进行了3种截面形式共有9个短柱试件的轴压试验。通过对各种截面形式短柱的试验现象、荷载-位移曲线及极限承载力等的研究,证明纵向加劲肋可有效提高薄壁钢管混凝土短柱的静力性能。     

矩形钢管混凝土柱管壁局部屈曲性能研究

对矩形钢管混凝土柱钢管壁的局部屈曲性能进行了分析研究。用有限条法计算出了各种应力梯度作用下管壁的局部屈曲临界应力σcr和局部屈曲系数k0 ,并将得到的屈曲系数代入到有效宽度统一法则中 ,得到了保证管壁不发生局部屈曲时板件的宽厚比、高厚比的限值表达式。分析结果与《矩形钢管混凝土结构技术规程》(CECS1 5 9:2 0 0 4)中限值的比较表明 ,规程的规定限值是可靠的     

带加劲肋方钢管混凝土柱的静力特性

方钢管内填混凝土柱(CFSTs)在现代建筑中的使用越来越广泛,与钢柱和混凝土柱相比,其材料性能和功效均有所提高。然而,尽管方钢管混凝土柱的屈曲特性优于中空钢管,由于局部屈曲,其外包钢管截面的高厚比仍受到限制。针对外包钢管带加劲肋的方钢管混凝土柱,提出了一些新的加劲肋形式。为评估这些加劲肋对方钢管混凝土柱力学性能的影响,并与传统加劲肋进行比较,该文对4个带不同加劲肋的方钢管混凝土柱和1个无加劲肋方钢管混凝土柱进行了试验。试验研究了材料的抗力、延性和失效模式等力学性能,为了对试样的综合性能进行预测和总结,也从理论上对这些力学性能进行了研究。为了解各参数对力学性能的影响,该文进行了数值模拟和大量的参数研究,相关学者的试验数据验证了数值分析结果的准确性。基于试验结果和以往的研究,提出了截面强度的设计建议。     

轴压作用下矩形钢管混凝土柱性能研究

为对比分析设置不同传力构件对矩形钢管混凝土柱在轴压作用下共同工作性能的影响,在钢管壁内侧设环向加劲肋和栓钉,不考虑钢管壁与核心混凝土间的摩擦粘结作用,利用有限元软件ABAQUS,进行轴压作用下矩形钢管混凝土柱共同工作性能研究分析。结果表明,在矩形钢管混凝土柱楼层节点区钢管壁内设环向加劲肋和栓钉,混凝土浇筑理想施工情况下,可以将作用在钢管壁上的部分外荷载传递于核心混凝土,迫使混凝土参与部分工作,改善了矩形钢管混凝土柱的受力性能,且栓钉作用较小。     

Local buckling of steel plates in rectangular CFT columns with binding bars

This paper presents a theoretical study on the elastic local buckling of steel plates in rectangular concrete-filled steel tubular (CFT) columns with binding bars under axial compression. It is assumed that the unloaded edges of the steel plate are elastically restrained against rotation, whereas the loaded edges are clamped. Based on the energy method, the formulas for elastic local buckling strength of the steel plate in rectangular CFT columns under axial compression are derived, which are calibrated with the experimental results. Then the formulas are employed to study the elastic local buckling of steel plates in rectangular CFT columns with binding bars under axial compression. It is shown that the binding bars can increase the local buckling coefficient, which results in improvement of the capacity of the steel plate to resist local buckling. Finally, appropriate spacing of binding bars, appropriate limitation for aspect ratio and corresponding appropriate limitation for width-thickness ratio are suggested for rectangular CFT columns with binding bars under axial compression.     

带约束拉杆方形、矩形钢管混凝土短柱的轴压承载力

介绍15个带约束拉杆方形钢管混凝土短柱和8个带约束拉杆矩形钢管混凝土短柱的轴压试验结果,分析钢管壁厚度、拉杆直径、拉杆水平间距等参数对其轴压性能的影响。试验研究结果表明,约束拉杆的设置有助于延迟钢管的局部屈曲、提高方形钢管混凝土短柱的轴压承载力和延性,提高矩形钢管混凝土短柱的延性。约束拉杆的作用主要表现为对核心混凝土的约束作用及通过改变钢管侧壁局部屈曲的边界条件从而提高钢管的屈曲强度。同时,在合理考虑拉杆作用的基础上,应用等效侧向压力的概念和基于混凝土真三轴试验的破坏准则确定核心混凝土的峰值强度,提出带约束拉杆方形、矩形钢管混凝土短柱轴压承载力的计算方法,承载力计算结果与试验结果吻合良好。     

Out-of-plane elastic buckling load and strength design of space truss arch with a rectangular section

The out-of-plane stability of the two-hinged space truss circular arch with a rectangular section is theoretically and numerically investigated in this paper. Firstly, the flexural stiffness and torsional stiffness of space truss arches are deduced. The calculation formula of out-of-plane elastic buckling loads of the space truss arch is derived based on the classical solution of out-of-plane flexural-torsional buckling loads of the solid web arch. However, since the classical solution cannot be used for the calculation of the arch with a small rise-span ratio, the formula for out-of-plane elastic buckling loads of space truss arches subjected to end bending moments is modified. Numerical research of the out-of-plane stability of space truss arches under different load cases shows that the theoretical formula proposed in this paper has good accuracy. Secondly, the design formulas to predict the out-of-plane elastoplastic stability strength of space truss arches subjected to the end bending moment and radial uniform load are presented through introducing a normalized slenderness ratio. By assuming that all components of space truss circular arches bear only axial force, the design formulas to prevent the local buckling of chord and transverse tubes are deduced. Finally, the bearing capacity design equations of space truss arches are proposed under vertical uniform load.     

双向荷载作用下方钢管混凝土柱-组合梁空间节点抗震性能试验研究

完成3个方钢管混凝土柱-组合梁空间节点模型的抗震性能试验,重点研究不同加载路径下空间组合节点的受力特征、滞回性能和破坏机理,比较平面加载组合节点和空间加载组合节点的受力特征,分析双向加载作用的耦合关系。结果表明,双向受力对钢管混凝土柱-组合梁节点的承载力、变形、延性以及刚度、强度退化等性能有较大影响;与平面内加载的组合节点相比,双向加载条件下空间组合节点的承载力最多可降低20%,延性降低10%;由于双向荷载的相关作用,梁变形在总变形中所占的比例有所降低,而柱变形及节点域剪切变形所占的比例增大,在节点核心区受剪设计时应考虑双向受力的不利影响。     

基于可靠度理论的屈曲约束支撑节点连接设计原则

根据同济大学采用国产低碳钢和低屈服点钢开发研制的TJI型与TJII型屈曲约束支撑的大量试验结果,应用统计分析与可靠度理论,确定了上述屈曲约束支撑节点连接设计的原则。给出了目标可靠度指标为3.2,屈曲约束支撑核心采用不同钢材时,各种节点连接形式的设计安全系数。     

空心薄壁方钢管混凝土柱局部屈曲时宽厚比限值的确定

采用通用有限元软件ABAQUS对空心薄壁方钢管混凝土轴压柱局部屈曲性能进行了分析,并将计算结果与试验结果进行比较,结果表明二者基本吻合。为方便判断构件是否发生局部屈曲,提出了屈强系数的概念。在此基础上,分别考虑了不同参数变化对构件局部屈曲性能的影响,并确定出了空心薄壁方钢管混凝土柱局部屈曲时宽厚比限值为60 235/fy。     

挡土墙倾覆稳定性数值模拟分析

采用有限元软件ADINA及接触摩擦单元对挡土墙稳定性进行了动态数值模拟，并运用理论计算与模拟结果进行比较，分析得出结论：ADINA软件模拟可靠，并且在这方面有着广阔的应用前景，值得推广。     

钢管混凝土柱-钢梁节点核心区受剪承载力计算对比研究

对近年来国内外进行的部分钢管混凝土柱与钢梁连接节点试验数据进行了统计,将试验结果与AIJ规范公式、Fukumoto方法和Nishiyama方法的计算结果进行了对比分析。计算结果表明：Fukumoto方法和Nishiyama方法的核心区受剪承载力计算方法较AIJ规范更加准确可靠。通过参数分析,证实了3种受剪承载力计算方法对不同轴压比、不同节点形式、不同柱截面的钢管混凝土节点具有较广泛的适用性。建议AIJ规范的适用钢材强度和混凝土强度分别不超过450MPa和70MPa,3种方法的适用钢材屈服强度与混凝土抗压强度标准值之比不小于8。对特殊类型节点的核心区受剪设计,也给出了修正计算式。     

工形截面钢拱考虑腹板局部屈曲的承载力设计方法研究

把工形截面钢拱的腹板做高做薄是提高其承载力的有效方法之一。该文采用大挠度弹塑性壳单元模型,研究焊接工形截面两铰圆弧钢拱在允许腹板局部屈曲条件下的平面内稳定承载力及其设计方法,其中考虑钢拱几何初始缺陷和残余应力的影响。首先,对钢拱在均匀轴压力作用下的承载力和破坏机理进行有限元数值分析和参数研究,考察拱截面腹板高厚比、钢拱几何长细比、截面翼缘腹板板厚比和翼缘宽厚比对钢拱稳定系数的影响。在设定的钢拱翼缘宽厚比范围内,基于大量的钢拱承载力数值分析结果,提炼出腹板高厚比和翼缘腹板板厚比组合效应的等效正则化腹板高厚比,进而获得钢拱稳定系数与等效正则化腹板高厚比以及钢拱正则化长细比之间关系的计算公式。其次,研究压弯组合作用下钢拱腹板高厚比变化对钢拱整体稳定承载力的影响,揭示钢拱压弯组合作用下的破坏机理及稳定承载力。最后通过对大量钢拱算例进行不同压弯组合工况下的极限承载力分析,提出了钢拱在一般荷载或组合荷载作用下承载力设计的计算公式。     

Experimental study on seismic behavior of steel reinforced concrete rectangular column with unsymmetrical cross-shaped steel section

为适应型钢混凝土(steel reinforced concrete, SRC)框架结构在边柱、角柱部位不均匀受力的特征，并简化施工、避免大量型钢开孔和钢筋焊接，提出非对称十字形配钢SRC矩形截面柱构造。开展7根非对称十字形配钢SRC矩形截面柱和1根对称十字形配钢SRC矩形截面柱的低周往复加载试验，分析配钢形式、剪跨比、轴压比和体积配箍率等主要设计参数对柱抗震性能的影响。结果表明：不对称配钢形式使SRC柱的正、负向承载力不对称，正向加载(型钢内缩侧受压)比负向加载先达到峰值荷载；在相同含钢率下，非对称十字形配钢SRC矩形截面柱可达到与对称配钢形式相近的抗震性能；剪跨比的增大使柱的刚度衰减率降低，延性增加，耗能能力提高；增大轴压比，柱刚度退化加剧，延性降低，耗能能力减弱；提高体积配箍率将改善柱的耗能能力和延性。