钢管钢骨混凝土柱压弯性能试验研究

对5根钢管钢骨混凝土组合柱的压弯性能进行试验,研究不同轴压比和加载方向对组合柱承载力和变形的影响,并深入解析钢骨和钢管之间混凝土双重紧箍效应对承载力提高的工作机制,以及试件在受拉区和受压区紧箍力的分布规律。根据试验结果,采用N-M相关关系法确定钢管钢骨混凝土压弯构件的实用计算公式,计算值与试验值吻合较好。     

钢骨-方钢管高强混凝土组合柱小偏心受压力学性能

为研究钢骨-方钢管高强混凝土组合柱小偏心受压力学性能,采用有限元软件ABAQUS对钢骨-方钢管高强混凝土组合柱小偏心受压试件进行非线性有限元分析,研究了长细比、偏心率、配骨指标和加载方向这些参数对组合柱小偏心受压力学性能的影响。通过回归分析提出小偏心受压承载力简化计算公式,并将简化公式计算结果与试验结果及有限元（FEM）计算结果进行对比。结果表明:长细比、偏心率对组合柱小偏心受压承载力影响较显著;配骨指标的增大能提高组合柱的延性;加载方向对承载力影响很小;简化公式计算结果与试验结果及有限元计算结果吻合良好。     

钢骨-钢管自密实高强混凝土偏压柱力学性能试验研究

为研究钢骨-钢管混凝土组合柱在偏心荷载下的力学性能,进行了13根组合柱的偏心受压试验,研究了钢骨-钢管自密实高强混凝土偏压柱的荷载-变形关系曲线、宏观变形特征和破坏形态,分析了偏心率、长细比、套箍系数和配骨指标对偏压组合柱力学性能的影响。研究结果表明:内置钢骨能延缓甚至阻止核心混凝土中剪切斜裂缝的开展,可有效提高偏压组合柱的极限承载力和延性;在整个加载过程中,钢骨-钢管自密实高强混凝土偏压柱中截面纵向应变沿截面高度的变化基本符合平截面假设,且偏压长柱的侧向挠曲线基本符合正弦半波曲线;钢骨-钢管自密实高强混凝土偏压柱的极限承载力随偏心率和长细比的增大而急剧下降,随着配骨指标的增大而提高。     

钢骨-圆钢管高强混凝土组合柱抗弯力学性能研究

为研究钢骨-钢管高强混凝土新型组合柱的抗弯力学性能,采用ABAQUS软件对钢骨-圆钢管高强混凝土组合柱纯弯力学性能进行有限元分析,得到了典型组合柱纯弯试件的荷载-挠度关系曲线,不同受力阶段的应力分布规律以及破坏模态,同时考虑不同参数对组合柱抗弯力学性能的影响,探讨了钢骨-圆钢管高强混凝土组合柱抗弯承载力实用计算方法,提出简化计算式,并将简化式计算结果与有限元及试验结果进行对比。最后用MATLAB编写了组合柱纯弯纤维模型法计算源程序,并将程序计算的弯矩-跨中挠度曲线与试验结果及有限元结果进行比较。结果表明:简化式计算结果与试验及有限元计算结果吻合良好,数值模型能较好地反映组合柱纯弯受力的弯矩-挠度曲线。     

轴心受压钢骨-方钢管自密实高强混凝土短柱的力学性能研究

对钢骨-方钢管自密实高强混凝土短柱的轴压力学性能进行了试验研究和理论分析。通过13根短柱试件的轴压试验,研究了混凝土的强度、方钢管的宽厚比和型钢的用量等因素对该组合柱受力性能的影响。试验结果表明,方钢管、混凝土和钢骨的协同工作使该组合柱具有很高的承载力和很好的延性,其中方钢管的宽厚比是影响核心混凝土强度提高的主要因素,而混凝土的强度、方钢管的宽厚比和型钢的用量等因素对构件延性的提高均具有显著影响。在试验研究的基础上提出了核心约束混凝土的应力-应变模型,并利用该模型对钢骨-方钢管自密实高强混凝土轴心受压短柱的荷载-轴向变形关系曲线进行了计算,计算得到的极限承载力和峰值荷载后的变形规律均与试验结果吻合良好。该模型还可用于抗震结构中组合柱弯矩-曲率关系曲线的分析。     

钢骨-方钢管高强混凝土柱正截面承载力的计算

利用叠加法对钢骨-方钢管高强混凝土柱的正截面承载力进行推导。把组合柱分为方钢管混凝土部分和钢骨部分,根据结构塑性理论的下限定理,对于给定的轴向力,由平衡条件任意分配方钢管混凝土部分和钢骨部分承担的轴力,并分别求出相应各部分的受弯承载力,两部分承载力之和的最大值即为钢骨-方钢管混凝土柱在该轴力下的受弯承载力。针对常用的内嵌十字形和工字形钢骨的情况,推导出叠加法的最终解作为组合柱正截面承载力的计算公式,并给出了组合柱的轴力与弯矩相关曲线。最后给出了一个算例。研究成果可为该组合柱在工程中的应用提供参考。     

钢骨-钢管混凝土柱的偏压承载力研究

介绍了钢骨-钢管混凝土柱是一种新型的结构组合柱,它是综合钢管混凝土和钢骨混凝土的优缺点而提出的一种新模式的重载柱,对钢骨-钢管混凝土柱的偏压极限承载力进行了试验研究的同时,采用ANSYS有限元软件对钢骨-钢管混凝土柱的偏压承载力进行了模拟分析,结果证明了有限元分析的有效性。     

内置钢骨组合L形截面钢管混凝土短柱轴压性能试验研究

为提高异形截面钢管混凝土柱的轴压承载力,提出内置钢骨组合异形截面钢管混凝土柱。考虑套箍指标、配骨率等参数的影响,设计制作12个内置钢骨组合L形截面钢管混凝土短柱及3个未配置钢骨的组合L形截面钢管混凝土短柱两类试件;通过轴心受压试验,考察试件的破坏形态,实测试件的荷载-纵向应变曲线和承载力,分析各参数对试件力学性能的影响,并对比两类组合柱轴压性能的差异。在试验研究基础上,参考国内外相关规范,提出内置钢骨组合L形截面钢管混凝土短柱轴心受压承载力计算式。研究表明,内置钢骨组合L形截面钢管混凝土短柱轴压承载力高,增大套箍指标和配骨率可以明显提高试件承载力,所提出的承载力计算式可供工程设计参考。     

薄壁不锈钢管-钢骨混凝土短柱轴压力学性能试验研究

为研究薄壁不锈钢管-钢骨混凝土组合短柱的轴压力学性能,以含钢率和混凝土强度为试验变量,设计了6个薄壁不锈钢管混凝土组合短柱,包含4个不锈钢管-钢骨混凝土组合短柱,2个不锈钢管混凝土组合短柱对比试件。通过不锈钢管组合短柱轴压性能试验结果,分析各试件的破坏形态、荷载-位移曲线、承载力及应变特征,并研究了不同变量对极限承载力及残余承载力的影响规律。研究结果表明:不锈钢管-钢骨混凝土组合短柱具有较高的承载能力和较好的延性;含钢率对试件承载力影响较大,随着含钢率增大,试件承载力显著提高;混凝土强度的提高也显著提高了试件的承载力。采用欧洲EC4、中国GB 50936标准及相关学者提出的理论计算式计算了不锈钢管-钢骨混凝土组合短柱的极限承载力,结果表明:考虑钢管及钢骨双重约束效应的理论计算式能较为准确地预测不锈钢管-钢骨混凝土柱承载力。     

钢骨-方钢管自密实高强混凝土短柱的轴压承载力

采用统一强度理论对轴心受压钢骨-方钢管自密实高强混凝土短柱的核心混凝土、钢管以及型钢钢骨在三向应力状态下的轴向极限承载力进行了分析;通过引入考虑厚边比影响的等效约束折减系数和考虑尺寸效应影响的混凝土强度折减系数,将方钢管对混凝土的约束等效为圆钢管对混凝土的约束,从而推导出钢骨-方钢管自密实高强混凝土短柱轴压承载力的理论计算公式;将该公式的计算结果与试验结果和已有公式的计算结果进行比较,各结果吻合良好。结果表明：该公式有很强的适用性,对发挥材料潜力、节约材料具有实际意义,并且为此类结构的研究提供了重要的依据。     

密肋复合墙体压弯剪复合受力性能非线性数值分析

应用通用有限元程序ANSYS,采用"实体单元-组合式配筋"计算模型,以墙体剪跨比、边框柱截面尺寸及配筋率作为变化参数,对墙体压弯剪复合受力性能进行非线性有限元分析。通过对不同墙体模型的承载力以及墙体截面正应力和应变等计算结果的分析,研究较大剪跨比密肋复合墙体的破坏形态及特征、受剪及受弯承载力的影响因素、压弯极限状态下墙体的应力及应变特征,为复合墙体正截面压弯承载力计算公式及构造措施的建立提供依据。经对比分析表明,有限元计算结果与试验结果吻合较好。因此,采用提出的有限元模型及方法得出的密肋复合墙体压弯剪复合受力性能的非线性有限元分析结果是可靠且可信的。     

T形、L形截面钢筋砼双向压弯构件正截面承载力的研究

对１１根Ｔ形、６根Ｌ形及２根矩形截面钢筋砼双向压弯构件进行了试验研究,在此基础上用电算程序进行理论计算,结果与试验结果吻合较好。同时还根据大量电算分析揭示了Ｔ形、Ｌ形截面双向压弯构件正截面承载力的变化规律。最后,编写了用于配筋计算的电算程序,该程序亦适用于其它任意截面形状压弯构件的正截面承载力计算。     

规则钢筋混凝土框架中考虑双向随机偏心距的柱承载力抗震可靠度分析

地震作用下RC框架柱大多处于双偏压受力状态。为考虑双向偏心距随机特性的影响,采用Monte Carlo方法分析了RC框架柱的承载力抗震可靠度。基于已有的试验数据,分析了GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》中双偏压构件抗力计算模式的不确定性及其对极限状态方程的影响。以按规范设计的典型RC框架角柱、边柱和中柱为例,结合已有荷载和抗力变量的统计概率参数,通过对荷载效应以及抗力进行抽样,分别按单偏压和双偏压情形计算了RC柱的承载力抗震可靠度。结果表明：对于规则框架结构,双偏压情形下使柱具有较低可靠度的地震作用方向(沿结构主轴)与单偏压情形并不相同;考虑双向随机偏心距后,RC柱的承载力抗震可靠度会较单向随机偏心距下的可靠度有较大程度的降低。     

反复荷载作用下焊接环式箍筋对高强混凝土柱的约束作用研究

通过6个配有焊接环式复合箍筋高强混凝土柱的水平低周反复加载试验及有限元数值模拟,研究了箍筋对柱受力性能和变形性能的影响。试验及数值模拟中考虑了轴压比、配箍率这两个参数的影响,由试验及数值模拟得到了力与位移的滞回曲线和骨架曲线,分析了箍筋对试件延性、滞回特性、耗能性能以及正截面抗弯承载力的影响。研究结果表明,在焊接环式箍筋的约束下,试件正截面的实际抗弯承载力明显要高于《混凝土结构设计规范》计算值,说明箍筋发挥了很好的约束作用;与一般的钢筋混凝土柱相比,所有试件的滞回曲线都更加饱满,没有明显的捏拢现象,证明这种箍筋的约束作用大大提高了柱的抗震能力和耗能能力;随着箍筋的约束指标增大,试件的延性可以得到提高,并且还能减小轴压比的增大对柱延性产生的不良影响。     

高温后矩形钢管混凝土双向压弯构件力学性能试验研究

设计了双向压弯构件试验加载和量测装置;对14根高温后矩形钢管混凝土双向压弯构件的残余力学性能进行了试验测试;并对温度、长细比、加载偏心角度、截面高宽比和套箍系数等参数进行了研究。研究发现,温度、长细比、加载偏心角度、套箍系数、截面高宽比是影响高温后矩形钢管混凝土双向偏压构件承载力及延性的主要因素,高温后该类构件仍有较高承载力,所有试件的位移延性系数平均值大于8,表明高温后矩形钢管混凝土双向压弯构件具有较好的延性。     

Behaviors of concrete-filled steel tubular members subjected to combined loading

The present study is an investigation on the behaviors of concrete-filled thin-walled steel tubular members subjected to combined loading, such as compression and torsion, bending and torsion, compression, bending and torsion. ABAQUS software is used in this paper for the finite element analysis (FEA). A comparison of results calculated using this modeling shows generally good agreement with test results. The FEA modeling is then used to investigate the influence of important parameters that determine the ultimate strength of the composite members under combined loading, such as compression and torsion, bending and torsion, compression, bending and torsion. The parametric studies provide information for the development of formulae for calculating the ultimate strength of the composite members subjected to combined loading.     

钢-玻璃组合梁平面内受力性能及计算方法研究

目前国内外对钢-玻璃组合梁结构的受力模式及承载力研究不足,对5个钢-玻璃组合梁试件进行了平面内受力性能试验,并基于多线性和线性材料本构模型进行了有限元分析。研究了采用钢化夹层（胶）玻璃腹板和单片钢化玻璃腹板组合梁的剪压破坏模式及纯弯曲破坏模式,两种破坏模式的区别在于纯弯曲破坏始于梁底弯矩最大部位,而剪压破坏在局部受压及剪跨区域发生。采用我国JGJ 102—2003中关于平面内玻璃肋受弯计算公式分析了组合梁承载力,基于塑性铰线方法提出了该类组合梁承载力的理论计算公式。研究结果表明：剪压破坏时钢化夹层（胶）玻璃腹板随着荷载增大而呈现明显的界面孔隙,相比同厚度的单片钢化玻璃腹板,夹层（胶）玻璃腹板能提高组合梁的弯曲变形能力。增加腹板玻璃厚度和胶结强度均可提高组合梁的承载力,且前者的贡献更为明显,对于后者,剪压破坏和纯弯曲破坏分别取决于结构胶的压缩模量和剪切模量。考虑了胶结部分受拉刚度贡献的有效截面系数能更好预测组合梁的纯弯曲破坏承载力,而提出基于塑性铰线机制的计算方法能更好预测组合梁的剪压破坏承载力。     

Behaviour and design of composite beams subjected to negative bending and compression

This paper investigates the behaviour of steel–concrete composite beams subjected to the combined effects of negative bending and axial compression. For this study, six full-scale tests were conducted on composite beams subjected to negative moment while compression was applied simultaneously. The level of the applied axial compression varied from low to high. Following the tests, a nonlinear finite element model was developed and calibrated against the experimental results. The model was found to be capable of predicting the nonlinear response and the ultimate failure modes of the tested beams. The developed finite element model was further used to carry out a series of parametric analyses on a range of composite sections commonly used in practice. It was found that, when a compressive load acts in the composite section, the negative moment capacity of a composite beam is significantly reduced and local buckling in the steel beam is more pronounced, compromising the ductility of the section. Rigid plastic analysis based on sectional equilibrium can reasonably predict the combined strength of a composite section and, thus, can be used conservatively in the design practice. Detailing with longitudinal stiffeners in the web of the steel beam in the regions of negative bending eliminate web buckling and increase the rotational capacity of the composite section. Based on the experimental outcomes and the finite element analyses a simplified design model is proposed for use in engineering practice.     

受负弯矩和压缩作用的组合梁的性能和设计

调查了受负弯矩和轴向压缩共同作用下钢-混凝土组合梁结构的性能。在这项研究中,对6个承受负弯矩作用的足尺寸的组合梁同时进行压缩。轴向压缩的等级由低到高变化。根据试验,构建并标定一个非线性有限元模型来对试验结果进行验证。该模型能够对试验所用梁的非线性响应和最终破坏模式做出预测。所构建的有限元模型对一些常在实际中使用的组合梁可进行一系列参数分析。分析发现,当压缩荷载作用于组合截面时,组合梁的负弯矩承载能力明显降低,钢梁的局部屈曲更显著,影响了截面的延展性。基于截面平衡的刚塑性分析可以合理地预测组合截面的复合强度,因此可适当地使用于设计原理中。在负弯矩区钢梁腹板处使用纵向加劲肋可消除腹板屈曲,并增加组合截面的转动能力。根据试验结果和有限元分析提出一个可应用于工程实践中的简化设计模型。