配有钢纤维RPC免拆柱模的钢筋混凝土短柱轴压力学性能

为研究配有钢纤维活性粉末混凝土（RPC）免拆柱模的钢筋混凝土短柱的轴压力学性能与钢纤维RPC免拆柱模对核心钢筋混凝土短柱轴压承载力的提高效果,对2根配有不同壁厚钢纤维RPC免拆柱模的钢筋混凝土方形短柱和用于对比的1根普通钢筋混凝土方形短柱进行了轴压试验研究;采用有限元模型对试验结果进行了验证,根据试验结果及有限元分析结果,探讨了配有钢纤维RPC免拆柱模的钢筋混凝土短柱轴压承载力计算方法。结果表明:钢纤维RPC免拆柱模显著提高了钢筋混凝土短柱的极限承载力,且延缓了纵筋的屈服;随免拆柱模壁厚的增加,钢筋混凝土短柱轴向变形随之减小,极限承载力随之提高,延性也相对提高;免拆柱模不但限制了钢筋混凝土短柱在轴向压力作用下的侧向变形,而且间接减小了轴向变形;有限元计算结果与试验结果吻合良好,该计算方法可为工程实践提供参考。     

加载速率对钢筋混凝土框架柱动态特性的影响

利用有限元软件ABAQUS,分别对钢筋混凝土框架柱在准静力和高应变率动态加载条件下的响应进行了数值模拟.探讨了加载速率对构件承载力、破坏形式的影响,并且对比了数值模拟结果和试验结果.通过比较高应变率与准静态加载下的分析结果,分析了应变率效应对钢筋混凝土柱的影响.研究结果表明,当考虑应变率效应时,钢筋混凝土柱的动态力学行...     

钢筋混凝土保护钢管混凝土短柱火灾后力学性能研究

采用试验验证的有限元模型分析了主要影响因素。提出了钢筋混凝土保护钢管混凝土短柱火灾后轴压承载力和轴向刚度的计算方法。研究结果表明：（1）钢筋混凝土保护钢管混凝土短柱火灾后的轴压承载力和轴向刚度明显下降,随着受火时间的增加,轴向刚度的降低幅度更大;（2）截面核心面积比是火灾后轴压承载力降幅变化的主要影响因素。截面核心面积比和含管率是火灾后轴向刚度降幅变化的主要影响因素;（3）提出的简化计算方法可以预测钢筋混凝土保护钢管混凝土短柱火灾后的轴压承载力和轴向刚度。     

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。     

带不同类型边框柱的剪力墙力学性能试验

通过对钢管混凝土边框柱-钢筋混凝土剪力墙板的组合剪力墙(简称钢管混凝土剪力墙)以及带型钢混凝土边框柱和带钢筋混凝土边框柱的剪力墙的滞回性能试验,揭示钢管混凝土剪力墙具有较好的抗震性能。在此基础上,对试验剪力墙的荷载-变形关系进行有限元模拟,模拟结果与试验结果吻合良好。     

钢筋混凝土柱在高温下的数值模拟

利用有限元软件对高温下钢筋混凝土柱作三维温度场和三维结构的非线性分析,考虑火灾试验中柱子只在中部受火和柱端实际加载条件.研究结果表明,本文对钢筋混凝土柱的耐火性能预测较准,但对其高温变形曲线的预测精度尚有待进一步改善;钢筋混凝土柱在高温下采用实体单元模拟计算花费时间过长,编制高温下的专用数值模拟分析程序是必要的.     

钢管混凝土叠合柱轴压性能研究

为研究钢管混凝土叠合柱轴压性能,基于合理的钢材和混凝土本构关系模型,采用纤维模型法和有限元法分析方法计算叠合柱轴压荷载-变形关系曲线。将理论计算结果与试验结果进行对比,验证了理论分析模型的正确性。在此基础上,对叠合柱的破坏模态、轴向荷载分配以及组成钢管混凝土叠合柱的外围钢筋混凝土、钢管和钢管内部混凝土之间相互作用等进行分析,提出了叠合柱的轴压承载力简化计算式,简化计算结果与试验结果吻合较好。为保证外围钢筋混凝土和内部钢管混凝土较好地协同工作,建议外围钢筋混凝土中箍筋的约束指标与内部钢管混凝土的约束效应系数比值不应小于0.188。     

基于结构精细化模拟分析平台的弯剪纤维单元模型

为模拟钢筋混凝土柱在轴力、剪力和弯矩耦合作用下的非线性滞回特性,利用显式中心差分法,建立一种基于显式算法的弯剪纤维单元模型,并引入到结构精细化模拟分析（RSAPS）平台中。该模型基于Timoshenko梁理论,材料模型选用基于修正斜压场理论（MCFT）的二维钢筋混凝土本构模型。应用RSAPS平台分别模拟往复荷载作用下发生弯曲、弯剪和剪切破坏的钢筋混凝土柱的滞回性能,并将分析结果与试验和未考虑剪切变形的纤维单元模型模拟结果进行对比。结果表明：对于发生弯曲破坏的构件,由于剪切变形较小,未考虑剪切变形的纤维单元和弯剪纤维单元均可以较好地模拟构件的滞回性能;而对于发生弯剪破坏和剪切破坏的构件,采用未考虑剪切变形的纤维单元模型,会高估构件的初始刚度和耗能能力,也会高估其受剪承载力;而所提出的弯剪纤维单元模型能较好地模拟构件的刚度和承载力退化,同时,也能较好地模拟滞回曲线中的捏缩现象,模拟结果与试验结果吻合较好。     

Experimental investigation of load carrying capacity of the slender reinforced concrete columns wrapped with FRP

Axial compression test was conducted on 6 elliptical modified rectangular slender reinforced concrete columns wrapped with FRP, with a slenderness ratio L/b ranging between 4.5 and 17.5. The test result showed that the effect of the slenderness ratio on the load carrying capacity of FRP-wrapped concrete columns is more significant than that of ordinary reinforced concrete columns. The strengthening effect decreases with increase of the slenderness ratio. When the slenderness ratio is less than 17.5, the load carrying capacity of FRP-wrapped columns is still 20% higher than that of ordinary reinforced concrete column. The columns were then successfully analyzed with the commercial finite element software ANSYS, taking into account of the constitutive relationship of concrete reinforced with FRP, the failure criterion and the initial geometrical imperfections. The effect of the cross-sections, steel ratio and the confinement ratio is investigated and a simplified formula for the stability coefficient to facilitate design of FRP-wrapped columns is derived.     

以圆钢管为钢骨的劲性高强混凝土柱的弯矩-轴力相关曲线的数值分析

介绍了以圆钢管为钢骨的劲性高强混凝土柱的抗震性能研究的试验概况,在此基础上采用条带有限元法进行了弯矩-轴力相关曲线的数值分析,计算结果与试验结果大致吻合,可以用于确定该类柱在偏压状态下的极限承载力。     

Effect of axial load and transverse reinforcements on the seismic performance of reinforced concrete columns

The aim of this research is to assess the seismic performance of reinforced concrete columns under different axial load and transverse reinforcement ratios. These two parameters are very important as for the ductility, strength, stiffness, and energy dissipation capacity for a given reinforced concrete column. Effects of variable axial load ratio and transverse reinforcement ratio on the seismic performance of reinforced concrete columns are thoroughly analyzed. The finite element computer program Seismo-Structure was used to perform the analysis of series of reinforced concrete columns tested by the second author and other researchers. In order to reflect the reality and grasp the actual behavior of the specimens, special attention was paid to select the models for concrete, confined concrete, and steel components. Good agreements were obtained between the experimental and the analytical results either for the lateral force-drift relationships or for the damage progress prediction at different stages of the loading.     

一种分析型钢混凝土T形柱双向压弯受力性能数值模拟方法：试验验证与极限承载力分析

为研究型钢混凝土T形柱双向压弯受力性能,提出一种基于OpenSees零长单元并考虑加载角度影响的高效数值模拟方法,采用该数值算法对已有文献有关弯曲型破坏的型钢混凝土T形柱进行全过程受力分析,以此验证该数值模拟技术的合理性。在此基础上,深入分析轴压比、加载角度、混凝土强度、型钢配钢率与强度、肢高肢厚比等变化参数对型钢混凝土T形柱极限受弯承载力的影响,并推导型钢混凝土T形柱双向受弯承载力计算公式。结果表明：在界限轴压比范围内,提高轴压比、混凝土强度、型钢配钢率、型钢强度和肢高肢厚比均能提高型钢混凝土T形柱极限受弯承载力;但当轴压比大于界限轴压比时,提高轴压比和混凝土强度反而降低其极限受弯承载力;型钢混凝土T形柱的薄弱加载方向为90°（即沿翼缘方向）;加载角度和混凝土强度对型钢混凝土T形柱的界限轴压比影响显著,当加载角度为45°时,其界限轴压比最高;提高混凝土强度会降低其界限轴压比;轴压比在0～0.4、0.4～0.9、0.9～1.4之间,型钢混凝土T形柱双向受弯承载力关系曲线分别为矩形、椭圆形和菱形。     

长细比对螺旋箍筋柱轴心受压承载力的影响

在GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》中,螺旋箍筋柱轴心受压承载力计算公式未能定量反映长细比的影响,与普通箍筋柱计算公式及国内外其他有关规范公式的差异较大。为了定量分析长细比对螺旋箍筋柱轴心受压性能的影响,基于ANSYS软件建立了钢筋混凝土螺旋箍筋柱的精细化弹塑性有限元模型,采用经过验证的有限元模型开展了不同直径和长径比的螺旋箍筋柱轴心受压加载破坏过程的有限元分析。结果表明：螺旋箍筋柱的承载力随着核心区长径比的增大而逐渐降低,当长径比由2增大至5时,其承载力降低幅度在3.7%以内;当长径比达到15时,其承载力较长径比为2时相应值降低了25%。在计算分析的基础上,提出了螺旋箍筋柱轴心受压承载力计算公式中稳定系数的取值建议。     

钢筋混凝土冻融损伤黏结滑移本构模型及其在构件中的应用

钢筋混凝土(RC)构件在冻融循环作用下易产生黏结性能的退化,以冻融损伤RC构件为对象,研究其纵筋的黏结滑移行为。通过分析冻融作用对混凝土与钢筋界面黏结行为的影响,将黏结性能的退化归因于混凝土强度退化和保护层约束效应退化,并以钢筋混凝土黏结滑移本构和冻融黏结滑移试验结果为基础,建立了适用于冻融损伤混凝土的黏结滑移本构模型。基于已有拉拔试验数据,对所提模型的精度和可靠性进行验证。结合所提模型及微元算法进一步得到冻融损伤纵筋滑移模型,采用非线性梁柱单元与零长度截面单元串联的组合方式,将该纵筋滑移模型应用于零长度截面中的钢筋纤维本构,建立了可考虑黏结滑移行为的冻融损伤RC纤维模型。根据6榀冻融损伤RC框架柱拟静力试验结果对该纤维模型的准确性进行验证,并采用仅考虑冻融损伤混凝土强度退化的纤维模型进行辅助验证。结果表明：相比已有黏结滑移本构,所提模型可更为准确地反映冻融损伤混凝土与钢筋界面的黏结滑移行为全过程;相比纤维模型,所提冻融损伤RC纤维模型的标准化滞回力误差和滞回耗能误差分别降低了8.7%和37.0%,且可更为准确地计算冻融损伤RC框架柱的滞回曲线及耗能能力。     

Column shortening of concrete cores and composite columns in a tall building

The effect of column shortening is a major consideration in the design and construction of tall buildings, especially in concrete and composite structural systems. The method presented in the PCA report is the most widely used for the analysis of column shortening, but results can be very different depending on the time function of shrinkage suggested by ACI, CEB‐FIP and PCA. To determine which method is most appropriate, this paper presents predicted and measured shortenings of two reinforced concrete core walls and four steel‐embedded concrete columns in a 69‐storey building. The results show that the measured strains of both core walls and composite columns are more consistent with calculated strains using the shrinkage time functions of CEB‐FIP and PCA rather than of ACI. The results also indicate that further studies are needed on the effect of high steel ratio on the development of column shortening when composite columns of a building have much higher steel ratios than usual. Copyright © 2005 John Wiley & Sons, Ltd.     

预压型钢混凝土柱滞回特性有限元分析

在型钢混凝土柱基础上提出预压型钢混凝土柱,并对预压型钢混凝土柱研究意义进行了概要分析。采用ANSYS有限元分析软件,通过对9个不同混凝土强度等级、不同型钢预压比、不同轴压比的预压型钢混凝土柱的低周反复荷载试验,得到预压型钢混凝土柱在不同轴压比、型钢预压比下的破坏形态和滞回曲线。研究结果表明:预压型钢混凝土柱有良好的抗震性能,但是其随着轴压比增大和混凝土强度的提高而降低。     

超长混凝土框架温度(收缩)作用实用简化计算研究

旨在论述超长混凝土框架结构温度(及混凝土收缩)应力的计算原理及其实用简化计算方法。以往大多把钢筋混凝土框架视为弹性体的计算方法既不正确,又会给出过大的温度(收缩)应力(内力)值,以致不得不加大柱截面尺寸,但截面加大后又将进一步增大温度(收缩)应力……,.如此往复,产生难以破解的矛盾。正确计算框架结构温度(收缩)应力应充分考虑钢筋混凝土框架柱列所具有不同的弹塑性性质。但在温度(收缩)变形作用下,却难以确定各框架柱柱列所具有的不同弹塑性抗侧移刚度。本文计算的特点在于提出了框架柱柱列不同抗侧移刚度的确定方法,并导得了温度(收缩)应力(内力)的简化计算公式,由此还提供了确定超长框架总长度的控制验算方法。工程应用表明,该计算方法快捷而简明,经济而有效,在确定超长结构方案时尤为适用。     

受火钢筋混凝土柱截面极限承载力研究

用差分分析法对四面受火钢筋混凝土矩形柱截面温度场进行了分析，并用有限元方法计算了受火后一定温度场下柱截面极限承载力，与试验结果对比吻合较好。在此基础上，对受火柱截面极限承载力的各个影响因素进行了分析，结果表明：增大柱的截面尺寸和纵筋配筋率有利于柱截面极限承载力，以及柱的抗火性能的提高；增加保护层厚度也有利于提高柱截面的极限承载力，但是当保护层厚度增加到一定的程度以后，柱截面的极限弯矩就无法提高，因而只能在一定范围内提高柱的抗弯能力。     

钢骨混凝土柱基于ABAQUS的力学性能分析

有限元分析可以作为试验的补充手段,模拟型钢混凝土构件的整个受力和变形过程。为了探讨轴压比和钢骨率的变化对SRC柱的延性和承载力的影响,利用有限元分析软件ABAQUS对型钢混凝土(SRC)柱的受力性能进行了非线性数值分析。为验证分析模型的合理性,首先利用已有的试验数据,建立试件的有限元模型,对试验全过程进行非线性数值模拟,通过对比荷载-位移曲线,验证有限元分析的有效性和准确性。通过建立具有不同轴压比和钢骨率的两组模型,分析了轴压比和钢骨率对构件力学性能的影响,为工程应用提供参考依据。     

改善钢筋混凝土短柱抗震性能的若干措施

钢筋混凝土短柱的脆性破坏往往是造成钢筋混凝土框架结构破坏甚至倒塌的一个重要因素 ,国内外较为广泛地开展了改善钢筋混凝土短柱抗震性能的研究。基于对国内外研究的归类分析 ,讨论了若干改善钢筋混凝土短柱抗震性能措施的优缺点及适用范围 ,可供工程设计人员参考