标准火灾作用后矩形钢管混凝土柱剩余承载力的研究

通过对6个矩形截面钢管混凝土柱按ISO-834标准升温曲线升温作用后的试验,研究火灾作用后矩形钢管混凝土柱的力学性能和剩余承载力。结果表明,在本次试验参数范围内,火灾后裸钢管混凝土柱的承载力损失严重。在确定了钢材和混凝土在高温作用后应力～应变关系模型的基础上,本文计算了火灾作用后矩形钢管混凝土压弯构件荷载～变形关系曲线,理论计算结果得到试验结果的验证。在分析了各参数,如火灾持续时间、构件截面含钢率、钢材种类、混凝土强度等级、荷载偏心率、构件长细比、截面高宽比和构件截面尺寸等影响的基础上,本文提出火灾作用后矩形钢管混凝土柱承载力实用计算方法。     

高强混凝土T形截面偏心受压构件正截面承载力的计算

本文通过对高强混凝土Ｔ形截面偏心受压构件的试验和理论研究，揭示了这类构件的破坏形态，编制了全过程非线性分析程序，计算结果与试验结果吻合较好，提出了高强混凝土Ｔ形截面偏心受压构件正截面承载力的计算方法。     

大宽厚比H形截面轴压构件极限承载力直接强度法研究

利用ANSYS有限元程序对大宽厚比H形截面轴压构件的极限承载力进行了非线性有限元分析。分析中考虑了材料非线性和初始几何缺陷的影响,通过变化构件尺寸、材料屈服强度等参数,对共计44个构件进行了分析。应用新兴的直接强度法和传统的有效截面法对构件的极限承载力进行了计算。结果显示:有限元计算结果与直接强度法计算结果及有效截面法计算结果比值的平均值分别为1.039和1.098。与直接强度法相比,有效截面法计算过程较繁琐,且结果略显保守。直接强度法起源于单轴对称截面冷弯薄壁型钢结构构件的承载力计算,分析表明用其对大宽厚比H形截面柱的极限承载力进行计算是可行的。     

L形截面钢筋混凝土柱的试验研究

Ｌ形截面钢筋混凝土柱越来越多地应用在建筑结构中，但现行规范并未给出它的分析计算方法。计多人对异形截面柱作了大量的研究工作，这些工作涉及到单向双向压弯构件正截面承载力、斜截面抗剪性能、反复荷载作用下的延性等，提出了若干种计算模型并编制计算程序。许多研究者忽略附加扭矩的作用，但对于异形截面的大长细比构件、薄壁构件、抗震结构以及非均匀布置结构的构件，试验研究和宣分析扭矩对异形截面柱承载力的影响，具有料大     

火灾后混凝土构件的剩余刚度估计

火灾后混凝土构件的剩余刚度是混凝土结构变形性能和抗震分析的重要指标,也是火灾后混凝土构件修复和加固的重要依据之一。该文基于等效弹性模量法、改进分段模型法以及参数反演法方法等计算了标准火灾作用后混凝土构件的剩余刚度,分析了受火时间、含钢率和截面尺寸等因素对剩余刚度的影响规律。计算表明该文发展的三种方法可以方便有效地计算火...     

焊接箱形截面不锈钢柱相关稳定性能分析

采用有限元法对焊接箱形截面不锈钢柱的局部与整体相关稳定性能进行分析,研究利用板件的屈曲后强度,以实现更为经济合理的构件截面设计。建立了可以准确模拟不锈钢非线性材料力学性能、截面焊接残余应力和构件的局部与整体几何初始缺陷等因素的精确有限元数值模型,并依据试验结果对模型的可靠性进行了验证。基于验证可靠的有限元模型,开展了系统参数分析,同时补充了大量的数值计算数据点。根据得到的试验和有限计算结果,对相关稳定承载力的理论计算方法进行了比较分析,表明现有的方法应用较为复杂,而且可能高估构件的相关稳定承载力。针对奥氏体型和双相型两类不锈钢提出了通用的计算修正系数,给出了新的直接强度法计算公式,经试验与有限元计算结果验证,表明其能够准确计算焊接箱形截面不锈钢柱的相关稳定承载力。     

箱形截面翼缘对复合受力下构件强度及破坏的影响

本文利用建立的箱形截面预应力混凝土构件在弯，剪，扭共同作用下的板－桁模型理论及相应的计算方法，分析了箱形截面构件翼缘对复合受力下构件强度的影响和构件破坏形态的影响。     

不锈钢压弯构件整体稳定性能有限元研究与承载力计算方法

该文采用有限元软件ANSYS建立了焊接不锈钢压弯构件有限元模型,并基于试验结果验证了该模型的有效性。采用经验证的有限元模型分析了残余应力和几何初始缺陷对构件整体稳定性能的影响,并在广泛的截面等级、荷载偏心和长细比组合下进行了参数分析以产生足够的数据点。最后,利用有限元分析结果对我国现行《不锈钢结构技术规程》（CECS 410―2015）中的计算方法进行评价,并给出了提高计算精度的改进方法。结果表明：CECS 410―2015中的计算方法对于不锈钢焊接工字形和箱形截面压弯构件整体稳定承载力的预测均偏于保守,改进的计算方法能够更精确地预测不锈钢焊接工字形和箱形截面压弯构件的整体稳定承载力。     

高强钢筋高延性混凝土构件正截面承载力计算

高延性混凝土(High ductile fiber-reinforced concrete,HDC)具有良好的变形能力，用其替代普通混凝土，与高强钢筋结合形成构件，可使高强钢筋的强度利用率有效提高。本文基于我国《混凝土结构设计规范》(GB/T 50010-2010)中钢筋混凝土构件正截面承载力计算方法，对高强钢筋混凝土构件和高强钢筋HDC构件的正截面承载力进行分析，推导了相对界限受压区高度、最大与最小配筋率、受压区高度取值范围和轴压比限值等系数，研究了不同强度等级的钢筋、混凝土和HDC对各计算系数的影响，给出高强钢筋HDC构件正截面承载力计算方法，其计算结果与试验结果误差的平均值在12.5%以内。     

RPC中空受压构件截面设计及受力性能研究

根据活性粉末混凝土(RPC)材料特性及构件受压稳定理论,以截面最薄处抗剪强度为控制指标设计了中空受压构件截面。据此制作了4个中空截面受压构件,对其轴压承载力进行了理论计算并进行了轴压破坏试验。采用数字影像相关技术(DIC)获得了构件全场应变云图进而得到构件荷载-变形关系曲线。基于Weibull构建了RPC的本构模型,并在ABAQUS中构建与之对应的混凝土损伤塑性本构模型。采用RPC损伤塑性本构模型对所设计中空截面构件进行了数值模拟,分析结果与理论计算及试验结果符合较好,构件破坏时RPC强度能够得到充分发挥,由此验证了构件截面设计的合理性。研究工作为RPC在框架结构中应用提供参考。     

沿截面高度均匀配筋的钢筋混凝土偏心受压构件的配筋计算

新的混凝土结构设计规范(第二次送审稿)(以下简称新规范),给出了沿截面高度均匀配置纵向钢筋的矫形、T形、I字形截面钢筋混凝土偏心受压构件的正截面强度计算的近似公式,但是,如果构件属于小偏心受压构件,则在具体计算受拉区、受压区的钢筋面积时,首先需要求解相对中和轴高度ξ的三次方程,计算十分复杂。本文讨论了沿截面高度均匀配筋的偏心受压构件的各种计算情况,推导出了便于进行配筋计算的计算公式。对于小偏心受压构件,则应用“分区降阶逼近法”来求解ξ值。文中计算公式,可供工程设计人员实际应用。     

升温过程中混凝土构件轴向变形简化计算

混凝土的热惰性将导致构件截面温度分布的不均匀性,由此必然产生温度变形差。采用有限元和试验验证相结合的方法,对影响混凝土构件温度变形差的主要因素进行了热-力耦合分析,确定了构件截面尺寸和升温速度等因素的影响程度,并给出温度变形差和等效温度的简化计算公式。有了等效温度,即可将升温过程中混凝土构件轴向变形转化为按截面温度分布均匀计算。同时,它可用来分析不均匀温度场引起的力学问题。     

钢筋混凝土拱承载力分析的齐次广义屈服函数

为了解决弹性模量调整法应用于钢筋混凝土(RC)结构的难题，建立了矩形截面RC偏压构件的通用齐次广义屈服函数。充分考虑RC偏压构件的破坏机理，并利用二次函数建立了矩形截面RC构件的分段光滑压弯承载力相关方程。通过回归分析建立分区表达的截面特征函数，以综合考虑钢筋混凝土偏压构件的截面几何和材料性能对承载力的影响，在此基础上采用分数指数幂的一阶多项式建立矩形截面RC偏压构件的齐次广义屈服函数。利用单元承载比定义高承载单元的自适应识别准则，通过有策略地缩减高承载单元的弹性模量模拟RC拱结构高应力区域的刚度退化，并根据线弹性迭代分析确定RC拱的极限承载力，据此提出了RC结构承载力分析的弹性模量缩减法。通过与模型试验及增量非线性有限元法对比分析，验证了该文方法具有较高的计算精度与计算效率。     

轴力及双向弯矩下钢筋混凝土截面新型快速应力积分算法

轴力和双向弯矩作用下钢筋混凝土构件正截面极限承载力分析需要通过迭代调整截面中性轴的位置和方向以使截面应力积分与给定的外荷载满足平衡条件。为提高截面应力积分的计算效率和求解精度,提出了一种新型快速应力积分算法。考虑到混凝土应力-应变曲线为分段函数的特点,该方法基于迭代步中的应变分布将截面单元分解为多个积分子域,并通过二次等参映射和高斯数值积分方法对各子域进行应力积分。该方法在迭代过程中无需对初始网格信息做任何修改,可适用于任意形状的钢筋混凝土构件正截面极限承载力分析。通过算例分析,考察了方法的计算效率和有效性。     

偏心受压半圆配筋正截面承载力的计算

现行钢筋混凝土规范对钢筋混凝土圆形截面受压构件采用全截面均匀配筋方式。但在一定条件下，也可采用半圆配筋方式，以节省钢筋。本文介绍了半圆配筋方式正截面承载力计算及验算的方法。     

劲性高强砼构件正截面承载力研究

本文利用塑性理论推导出了钢骨Ｎｓ－Ｍｓ关系曲线，并与钢筋高强砼的Ｎｒｃ－Ｍｒｃ相关曲线相累加，建立了基于最大累加强度的劲性高强砼构件正截面承载力的计算方法，给出了ＳＲＨＣ构件正截面承载力的计算公式。     

钢管混凝土轴心受压构件的徐变预测模型及其徐变性能分析

为研究混凝土徐变对钢管混凝土轴心受压构件长期受力性能的影响,考虑构件截面内力重分布,建立了钢管混凝土轴心受压构件截面应力和应变以徐变系数为参数的随混凝土龄期变化关系的理论模型,结合已有试验数据和国内外常用12种混凝土徐变预测模型对该模型进行验证,并找到了适用于钢管混凝土轴心受压构件的徐变预测模型--Huo模型;在此基础上,计算并分析了钢管混凝土轴心受压构件混凝土龄期为10000 d的截面应力和应变;通过对混凝土强度等级、环境年平均相对湿度、初始加载龄期、含钢率、构件长度、截面应力水平等因素的不同取值,分析了各因素对钢管混凝土轴心受压构件徐变性能的影响程度及规律。结果表明：当钢管混凝土轴心受压构件的轴力不大于其极限承载力的60%时,随着加载龄期的增长,钢管截面应力逐渐增大,最大变化量达61.4%,而混凝土截面应力逐渐减小,最大变化量达26.2%;加载初期构件应变增长迅速,1000 d以后应变增长速度减慢,构件最终应变是初始应变的1.61倍;在轴压比相同的条件下,钢管混凝土轴心受压构件的徐变应变终值随着混凝土强度等级的提高而逐渐增大,随着含钢率的增大显著减小,随着初始加载龄期、环境年平均相对湿度、构件长度的增大而逐渐减小,轴压比不大于0.6时,其徐变应变终值随轴压比增长。研究成果可为钢管混凝土轴心受压构件在正常使用阶段徐变计算以及徐变变形控制提供依据。     

钢管混凝土哑铃形截面构件抗扭承载力研究

开展了钢管混凝土哑铃形截面构件的约束扭转试验,以试验为基础建立了有限元模型,并进行了哑铃形截面抗扭承载力计算公式的推导并利用有限元加以验证,研究结果表明：钢管混凝土哑铃形截面构件表现出较好的扭转弹塑性性能;提高腹腔宽度可较为显著地提高哑铃形构件的抗扭性能;但腹腔高度的增加对于提高构件抗扭承载力并不明显;哑铃形截面抗扭承载力为钢管和腹腔钢板、管内混凝土、腹腔混凝土三部分抗扭承载力之和,其中腹腔混凝土所占的比重在5%以下,在计算抗扭承载力时可以忽略,以此推导并简化的抗扭承载力计算公式,可以较为简便、准确地计算钢管混凝土哑铃形截面的抗扭承载力。     

卷边槽钢偏心受压构件极限承载力的直接强度计算方法研究

直接强度法是确定薄壁构件承载力非常有效的一种新方法。利用ANSYS分析确定了卷边槽钢截面的有效形心偏移量,并建立了有效形心偏移的计算公式。在此基础上,提出了对称轴平面内偏心受压状态下,卷边槽钢简支构件在弯矩作用平面内的稳定承载力直接强度计算方法。方法中考虑了局部与整体以及畸变与整体的相关屈曲,并考虑了截面有效形心的偏移。与试验及有限元分析结果的对比表明,用该方法确定卷边槽钢截面有效形心的偏移及偏压构件的极限承载力是可行的。     

附加约束阻尼层的复合材料梁单元建模分析

复合材料空心圆截面梁是桁架和刚架结构中大量采用的常用构件，而实践证明约束阻尼层能有效改善复合材料空心圆截面梁的动力学特性，但传统的约束阻尼层结构有限元计算方法需要大量的单元，这给大型复杂结构的计算带来了巨大的困难。本文采用Timoshenko梁假定。建立了一类附加约束阻尼层复合材料空心圆截面梁弯曲的数学模型。应用Hamilton原理。采用三节点高次梁单元对构件进行离散化。建立了附加约束阻尼层复合材料空心圆截面梁的梁单元。同传统的锥壳单元相比，该方法极大地减少了计算时间。用实验验证了本文计算结果的正确性。同时也分析了约束层厚度对损耗因子的影响。