梁翼缘、腹板开孔方钢管混凝土柱-H型钢梁节点力学性能试验研究

为研究梁翼缘、腹板开孔构造对方钢管混凝土柱-H型钢梁节点破坏模式的影响,对6个方钢管混凝土柱-H型钢梁节点（1个常规节点和5个开孔节点）进行了低周循环加载试验。试验结果表明：按现行规范设计的方钢管混凝土柱-H型钢梁常规节点在梁翼缘对接焊缝处脆性断裂,节点的塑性转角不能满足临时指南FEMA的要求;合理的梁翼缘和腹板开孔构造,显著减缓了方钢管混凝土柱-H型钢梁节点梁翼缘对接焊缝的应力集中,梁削弱截面形成塑性铰,节点塑性转角达到0.03 rad,满足了临时指南FEMA的要求;其滞回性能稳定,承载力和常规节点相当;内隔板与柱壁板间焊缝质量较差的节点在试验中发生柱壁外鼓、柱壁间焊缝撕裂,节点延性和承载力明显下降。     

钢管混凝土束剪力墙内自密实混凝土浇筑试验研究

对19个不同高度的钢管混凝土束试件,进行了自密实混凝土浇筑试验。试验结果表明,采用满足JGJ/T283—2012《自密实混凝土应用技术规程》相关要求的自密实混凝土,通过自由抛落的方式,可以保证钢管内的混凝土质量。钢管之间3mm的焊缝熔深,可满足不超过9m高度混凝土的侧压力要求。     

矩形高强钢管混凝土壁板弹塑性屈曲及宽厚比限值解析解

钢管混凝土壁板的局部屈曲可通过限制其宽厚比来避免.为了得到矩形高强钢管混凝土柱壁板的宽厚比限值,将其简化为受混凝土单侧约束板,以薄板的弹塑性局部屈曲理论为基础,采用Bleich近似计算方法和Ramberg-Osgood高强钢材本构模型,推导出了受单侧约束板在均布压应力作用下的弹塑性屈曲应力,得到了矩形高强钢管混凝土柱壁...     

灌浆孔封堵焊缝裂纹的治理

钢管混凝土结构施工时,钢管柱内混凝土泵送顶升需要先在钢管根部开一个椭圆形孔,孔径比混凝土输送管径大10mm,与混凝土输送管道对接,待混凝土浇筑完毕再将此孔封堵。但现场施工发现,这一封堵焊缝极易产生裂纹。产生裂纹的原因主要有以下三点:(1)焊缝形式为圆形围焊缝,焊缝冷却所产生的收缩应力不易释放,容易将焊缝拉开;(2)短时间柱内混凝土不易于透,焊接时混凝土受热其内水分析出,形成水汽及水滴外溢,造成焊缝及其附近母材淬火,降低了延性,增大了产生裂纹的可     

外方内圆复合钢管高强混凝土柱抗震性能试验研究

为研究外方内圆复合钢管高强混凝土柱的抗震性能,完成了6个试件的拟静力试验。试验主要变化参数为轴压比、方钢管壁板厚度及其宽厚比、圆钢管混凝土套箍指标。试验结果表明：6个试件的破坏形态基本相同,均为距柱底约300 mm高度范围内方钢管外鼓屈曲,方、圆钢管之间混凝土局部破坏;试件的水平荷载 位移滞回曲线饱满,无明显捏拢;峰值水平荷载时,轴压比设计值约为1.0的试件位移角略小于1/100,其它5个试件位移角均大于1/100;减小方钢管壁板的宽厚比,或增大圆钢管混凝土的套箍指标,可增大试件的初始割线刚度以及极限位移角;增大方钢管壁板的厚度,可提高试件在轴压力作用下的正截面受弯承载力。采用叠加方法与平截面假定方法计算试件在轴压力作用下的正截面受弯承载力,计算值与实测值吻合较好。     

钢箱梁和H梁翼缘三面围焊圆弧隔板贯通变截面箱形钢柱节点抗震性能试验

对钢箱梁和H梁翼缘三面围焊圆弧隔板贯通变截面箱形钢柱节点进行了循环加载试验,获得了该类节点的破坏模式、滞回曲线、承载力、塑性转角、耗能能力、节点域和关键部位的应变演化规律等抗震性能指标.试验结果显示:节点域柱壁板间焊缝、柱壁板与隔板焊缝开裂是该类节点的主要破坏模式;截面积较小的节点域上柱腹板剪应变远大于截面积较大的下柱腹板,节点域上柱壁板间焊缝先于下柱开裂,靠近箱梁侧柱壁板与隔板间焊缝先于H梁侧开裂;箱梁的滞回性能好于H梁,但承载力低于H梁;梁翼缘与贯通隔板采用三面围焊的连接方式,避免了以往的节点构造中狭窄的梁翼缘和宽大的隔板间对接焊缝过早开裂的问题.     

壁式钢管混凝土柱抗震性能试验研究

通过3个截面高宽比为3.0的壁式钢管混凝土柱足尺试件在高轴压比下的低周反复加载试验和有限元分析,研究壁式钢管混凝土柱的破坏模式、滞回行为、承载能力、变形性能和能量耗散能力。结果表明：试件的破坏模式为压弯破坏,破坏区域钢板受压鼓曲、钢管纵向焊缝涨裂、混凝土压溃;试件滞回曲线稳定饱满,无明显捏拢现象;纵向隔板能够约束钢管壁板平面外变形,提高钢板局部屈曲强度;试件破坏时位移延性系数大于3.0,等效黏滞阻尼系数大于0.4,减小钢管壁板宽厚比可有效增加试件耗能能力。设计轴压比为0.54～0.69时,壁式钢管混凝土柱屈服位移角大于0.005rad,极限位移角大于0.02rad,具有良好的变形性能和耗能能力。建立的精细有限元模型可准确预测壁式钢管混凝土柱在恒定轴力和反复水平力下的滞回行为。有限元分析表明,轴压比对壁式钢管混凝土柱的极限位移影响显著,提高含钢率可有效增加其承载力和变形性能。     

折线隔板贯通方钢管轻骨料混凝土柱-H形钢梁异型节点抗震性能试验研究

通过对折线加强隔板贯通方钢管轻骨料混凝土柱-H形钢梁异型节点和基本型异型节点试件进行低周往复加载试验,研究了隔板折线加强构造对节点破坏形态、承载力、塑性转角、滞回性能、骨架曲线、刚度退化和耗能等的影响。试验结果表明：基本型异型节点在刚度较大、几何尺寸变化较大的大截面梁翼缘对接焊缝侧边开裂,节点的塑性转角约为0.028 rad;隔板折线加强异型节点的主要破坏模式为隔板折线加强区形成塑性铰及延性拉断、梁腹板焊接孔开裂及梁翼缘对接焊缝断裂,其塑性转角可达0.034~0.057 rad,承载力和耗能能力较基本型异型节点分别提高16.5%~47.0%和21.2%~144.0%;隔板贯通方钢管轻骨料混凝土柱-H形钢梁异型节点中,大截面梁先于小截面梁破坏,柱壁板间焊缝未发生撕裂破坏,轻骨料混凝土未发生压碎、拉裂、剥离或滑移破坏,节点的抗震性能主要受钢梁和隔板间焊缝破坏（而非轻骨料混凝土）的影响。     

《实心与空心钢管混凝土结构技术规程》专辑 序言

目前中国工程建设标准化协会的钢管混凝土标准有:《空心钢管混凝土结构设计规程》CECS 254:2009、只适用于实心圆形截面的《钢管混凝土结构技术规程》CECS 28:90和只适用于矩形截面的《矩形钢管混凝土结构技术规程》CECS159:2004.我们也可以看到,当前空心和实心钢管混凝土结构在实际工程中应用范围不断扩大,截面也多种多样,且实空心相互结合,如柱子底部承受荷载较大可采用实心钢管混凝土结构,但为保证上面柱子设计和施工方便可采用同一截面的空心钢管混凝土结构,因此存在同一工程中同时设计多种截面、实心与空心钢管混凝土混合使用的问题.为保证结构的可靠度和安全性,采用一个统一标准进行实心与空心钢管混凝土结构的设计十分有必要,而现行的国家标准远远不能满足这种需求.     

大直径钢管混凝土柱密实度检测及对接焊缝残余应力消减试验

以广州白云国际机场扩建工程为背景,对大直径钢管混凝土柱的浇筑质量及对接焊缝的残余应力进行检测,进行了1∶1的钢管混凝土柱施工模拟试验。试验在钢管混凝土柱内设置空洞、脱粘、不密实三种已知缺陷,采用超声波径向对测法进行密实度检测,验证该检测技术的准确性;同时采用豪克能方法对钢管柱对接焊缝残余应力进行消减及并采用盲孔法进行检测,证明该方法在实际工程中应用的可行性。试验研究结果将为实际工程提供理论依据和技术保障,对类似大直径钢管混凝土柱工程施工质量的检测具有重大的参考价值。     

隔板贯通方钢管轻骨料混凝土柱-H形梁与箱形梁异形节点抗震性能试验

对圆弧加强隔板贯通方钢管轻骨料混凝土柱-H形梁与箱形梁异形节点和基本型异形节点进行循环加载试验,研究了贯通隔板圆弧扩大头构造对异形节点抗震性能的影响,获得了该类节点的破坏模式、滞回性能、承载力和塑性转角等抗震性能参数。基于试验结果和力学分析,建议了异形节点域的抗弯、抗剪计算模型,推导了异形节点域的抗弯、抗剪承载力计算公式。结果表明:基本型异形节点滞回曲线劣化明显,节点在刚度较大、几何突变的箱形梁翼缘对接焊缝边缘脆断;隔板圆弧加强异形节点的滞回曲线饱满,承载能力和刚度退化不明显,主要破坏模式为在隔板圆弧加强区形成塑性铰,梁翼缘对接焊缝延性开裂;加载至节点破坏时,贯通隔板与柱壁板间焊缝未发生撕裂破坏,节点域内轻骨料混凝土未压碎或拉裂,轻骨料混凝土与隔板和柱壁板间未发生剥离或滑移;隔板圆弧加强异形节点的塑性转角可达0.038~0.056 rad,承载力较基本型异形节点提高21.5%~56.2%。     

矩形钢管混凝土壁板的屈曲后强度

为研究矩形钢管混凝土壁板的屈曲后强度,根据平板的弹塑性屈曲理论并考虑残余应力的影响,确定了板件发生塑性屈曲、弹塑性屈曲和弹性屈曲的正则化界限宽厚比。采用试验验证的有限元模型进行了宽厚比为20～150、钢材屈服强度为275～960 MPa的矩形钢管混凝土壁板局部屈曲分析,以界限宽厚比为控制点,根据有限元结果拟合出了矩形钢管混凝土壁板的有效宽度计算式。研究结果表明：弹性屈曲板件的屈曲后强度提高程度显著高于弹塑性屈曲板件;屈曲后强度的提高程度与钢材屈服强度无明显相关性;与无面外约束钢板相比,混凝土的单侧约束作用可使板件的屈曲后强度普遍提高约50%;提出的矩形钢管混凝土壁板的正则化界限宽厚比和有效宽度计算式与试验结果吻合较好,有效宽度试验值比所提公式计算值平均增大7.2%,标准差为0.091。     

Post-buckling strength of rectangular concrete-filled steel tube panels

为研究矩形钢管混凝土壁板的屈曲后强度，根据平板的弹塑性屈曲理论并考虑残余应力的影响，确定了板件发生塑性屈曲、弹塑性屈曲和弹性屈曲的正则化界限宽厚比。采用试验验证的有限元模型进行了宽厚比为20~150、钢材屈服强度为275~960 MPa的矩形钢管混凝土壁板局部屈曲分析，以界限宽厚比为控制点，根据有限元结果拟合出了矩形钢管混凝土壁板的有效宽度计算式。研究结果表明：弹性屈曲板件的屈曲后强度提高程度显著高于弹塑性屈曲板件；屈曲后强度的提高程度与钢材屈服强度无明显相关性；与无面外约束钢板相比，混凝土的单侧约束作用可使板件的屈曲后强度普遍提高约50%；提出的矩形钢管混凝土壁板的正则化界限宽厚比和有效宽度计算式与试验结果吻合较好，有效宽度试验值比所提公式计算值平均增大7.2%，标准差为0.091。     

初始缺陷对矩形钢管混凝土柱壁板屈曲后强度的影响

为了研究焊接残余应力和几何初始缺陷对矩形钢管混凝土柱壁板屈曲后强度的影响,采用有限元软件ABAQUS进行参数分析,参数包括壁板的屈服强度、宽厚比、几何初始缺陷取值大小、是否施加几何初始缺陷和焊接残余应力,并考虑两者耦合作用,给出考虑焊接残余应力和几何初始缺陷后的矩形钢管混凝土柱壁板有效宽度计算公式,并与试验数据进行比较。结果表明:建立的有限元模型能较好地模拟壁板的局部屈曲和屈曲后行为,焊接残余应力和几何初始缺陷都会降低壁板屈曲后强度,且焊接残余应力的影响较大; 不同强度等级的钢材都需要考虑焊接残余应力和几何初始缺陷的影响,对于屈服强度大于460 MPa的高强钢材,当宽厚比大于65时,可以忽略几何初始缺陷的影响; 给出的有效宽度计算公式可以较为准确且偏保守地预测矩形钢管混凝土柱壁板屈曲后强度。     

高层建筑钢管混凝土柱安装工艺

在高层建筑钢管混凝土柱安装工艺中,采用自制的卡盘锁具和传统吊线坠方法代替经纬仪和千斤顶,能取得更好的安装效果。钢管混凝土柱焊接的残余变形,主要是由对接焊缝冷却收缩引起的,难以准确控制,焊缝偏差大小及钢管混凝土柱壁厚是其主要影响因素,重点应做好焊接和焊接冷却过程的测控。     

矩形钢管混凝土柱贯通隔板弱轴方向传力研究

为便于混凝土浇筑,提出把矩形钢管混凝土隔板贯通节点隔板孔设置成矩形孔。考虑钢管对节点承载力的贡献,通过对隔板与钢管柱壁板的变形协调分析,得出隔板的受力机理,进而推导相关公式,并采用有限元数值模拟进行对比验算,结果表明两者吻合较好。     

高层建筑钢管混凝土柱安装工艺

在高层建筑钢管混凝土柱安装工艺中，采用自制卡盘锁具和传统吊线坠方法代替经纬仪和千斤顶，能取得更好的安装效果。钢管混凝土柱焊接的残余变形，主要是由对接焊缝冷却收缩引起的，难以准确控制，焊缝偏差大小及钢管混凝土柱壁厚是其主要影响因素，重点应做好焊接和焊接冷却过程的测控。     

多腔体方钢管混凝土短柱轴压力学性能研究

对9个多腔体方钢管混凝土柱进行了轴压试验,研究了腔体数量、钢管与内部腔板壁厚比t/t1对试件承载力、延性和变形能力的影响.同时使用ABAQUS软件对多腔体方钢管混凝土柱进行了全过程受力分析,模拟结果与试验结果吻合良好.结果表明:在达到承载力之前,单腔体方钢管混凝土试件已经发生鼓曲,鼓曲在达到承载力后迅速增大从而导致焊缝...     

火灾下钢管混凝土柱承载力研究

参照日本规范,推导了适用于我国钢管混凝土柱的抗火验算公式,并对本文公式和按常用参数回归得到的公式进行了比较,最后采用对某大厦钢管混凝土柱进行了火灾下的承载力验算.2004年出版的《矩形钢管混凝土结构技术规程》CECS159：2004,给出了矩形钢管混凝土抗火验算方法,但关于圆形钢管混凝土构件目前尚无相应的抗火计算方法.     

钢管混凝土T型节点板有限元模拟研究

应用非线性有限元分析钢管混凝土T型节点板节点的性能.建立钢管混凝土T型节点板节点的有限元模型,模型考虑了焊缝尺寸、混凝土和钢管界面关系.分析计算了荷载作用下节点的应力分布,破坏模式和极限承载力,与试验结果比较证明了模型的可靠性.