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。     

角钢混凝土柱正截面受力性能试验研究

通过对9根不同轴压比(n0=0.33~0.42)和钢板箍配箍率(ρsv=1.18%~2.09%)的角钢混凝土柱在低周往复荷载作用下的试验,发现试件均发生大偏心受压破坏。通过试验柱滞回曲线提取了相应的骨架曲线。在试验研究的基础上,对角钢混凝土柱正截面受力性能进行探讨,论述角钢混凝土柱基于平截面假定的正截面承载力计算公式,采用公式计算的试验柱正截面承载力与试验结果吻合较好。     

T形截面方钢管混凝土组合异形柱压弯性能研究

通过压弯试验,对T形截面方钢管混凝土组合异形柱的压弯性能进行研究。试验结果表明,试件最终破坏形式为整体弯曲型失稳破坏。结合压弯试验进行非线性有限元模拟,有限元模型的破坏形式、荷载-位移曲线和极限承载力等均与试验结果吻合较好,验证了有限元分析的可行性。利用有限元方法分析柱高度、钢材强度和混凝土强度对异形柱压弯承载力的影响,分析表明,钢材强度对异形柱压弯承载力影响较大。     

钢管混凝土叠合柱压弯性能理论研究

钢管混凝土叠合柱是一种新型的抗震结构构件。为了初步研究叠合柱压弯作用下的力学性能,用ABAQUS有限元分析软件对一叠合柱构件进行三维非线性有限元分析。有限元分析得到了试件破坏的过程、破坏的类型、荷载-应变曲线和荷载变形图。分析结果验证了钢管混凝土叠合柱具有承载力高、延性好的力学特点。     

方截面CFRP-钢管混凝土压弯构件抗震性能试验

为研究方截面CFRP-钢管混凝土的动力性能,在试验研究的基础上,进行理论分析,得到方截面CFRP-钢管混凝土动力情况下的极限承载力.试验表明,方截面CFRP-钢管混凝土构件的动力性能更优于钢管混凝土.它的刚度退化缓慢,延性略好于钢管混凝土.且由于CFRP的作用,方截面CFRP-钢管混凝土构件耗能更多.     

方钢管混凝土柱受力性能研究

以含钢率、长细比、材料强度为主要参数,利用有限元软件ANSYS对方钢管混凝土柱在轴力和水平荷载作用下进行了非线性有限元计算,研究表明：方钢管混凝土柱达到极限荷载后,仍表现出良好的延性和后期变形能力,其受力性能明显优于空钢管试件和钢筋混凝土试件。     

五边形截面钢管混凝土巨型柱受压性能试验研究

为研究某超高层结构中五边形截面钢管混凝土巨型柱的受压性能,设计了6个1/5缩尺的柱模型试件,试件分为钢管内不分腔体仅配钢筋、钢管内分腔体不配钢筋、钢管内分腔体配置钢筋、钢管内分腔体配置钢筋且分腔隔板及竖向肋板在柱中部断开4种类型,对试件进行轴压和偏压试验。为研究试件刚度随加载循环次数的退化,采用单向重复荷载加载,对比研究了各试件的承载力、刚度及退化过程、破坏特征和平截面假定的适用性。试验表明：五边形截面钢管混凝土柱,钢管内不分腔体仅配钢筋的试件承载力较差;钢管内分腔体不配钢筋的试件与配钢筋的试件相比,虽承载力相差不大,但后期承载力下降较快;偏压试件与等截面轴压试件相比,承载力相对小,刚度退化速度较慢;腔体的分腔隔板及竖向肋板若在中部断开,造成刚度突变;腔体内设置竖向和水平肋板,对提高外壁钢板的稳定性有明显的作用;截面变形基本符合平截面假定。     

钢管混凝土十字形截面柱耐火性能试验研究

结合钢管混凝土结构和异形柱结构的特点,提出一种由钢管混凝土芯柱和翼柱构成的钢管混凝土十字形截面柱。为研究该钢管混凝土十字形截面柱结构的耐火性能,完成了5个钢管混凝土十字形截面柱足尺试件在ISO 834标准升温曲线下的明火受火试验,研究了轴压比和防火涂层厚度对该钢管混凝土十字形截面柱在高温作用下的破坏形态、轴向变形和耐火极限等性能的影响规律。结果表明,试件轴压比越大,耐火极限越短;防火涂层厚度越厚,耐火极限提高越明显。通过与现行防火规范计算结果的对比发现,该钢管混凝土十字形截面柱具有良好的耐火性能,在防火涂层厚度为10 mm时,试件耐火极限可以达到190 min。在相同耐火极限下,该钢管混凝土十字形截面柱所需防火涂层厚度约为规范建议的纯钢管柱防火涂层厚度的22%。     

五边形截面钢管混凝土巨型柱受压性能试验研究

为研究某超高层结构中五边形截面钢管混凝土巨型柱的受压性能,设计了6个1/5缩尺的柱模型试件,试件分为钢管内不分腔体仅配钢筋、钢管内分腔体不配钢筋、钢管内分腔体配置钢筋、钢管内分腔体配置钢筋且分腔隔板及竖向肋板在柱中部断开4种类型,对试件进行轴压和偏压试验。为研究试件刚度随加载循环次数的退化,采用单向重复荷载加载,对比研究了各试件的承载力、刚度及退化过程、破坏特征和平截面假定的适用性。试验表明:五边形截面钢管混凝土柱,钢管内不分腔体仅配钢筋的试件承载力较差;钢管内分腔体不配钢筋的试件与配钢筋的试件相比,虽承载力相差不大,但后期承载力下降较快;偏压试件与等截面轴压试件相比,承载力相对小,刚度退化速度较慢;腔体的分腔隔板及竖向肋板若在中部断开,造成刚度突变;腔体内设置竖向和水平肋板,对提高外壁钢板的稳定性有明显的作用;截面变形基本符合平截面假定。     

大高宽比矩形钢管混凝土柱压弯性能研究

为了研究大高宽比矩形钢管混凝土柱的压弯性能,对大高宽比钢管混凝土短柱进行偏压试验并结合有限元模拟补充了4组试件进行对比,包括不同偏心率、高宽比、钢管壁厚度、截面尺寸情况下柱性能的对比分析。最后参考常用的4本国内外规范进行柱承载力计算,对比并判断现有规范是否适用。结果表明：试件破坏模式均为长边鼓曲,当荷载小于极限承载力的80%时,横截面高度上的应变分布服从平截面假定;随着偏心率增大,柱延性提升,在偏心率超过0.205后,柱延性开始下降;随着壁厚增加,柱延性提升,在壁厚达到8 mm后,柱延性开始下降;随着高宽比提升,柱延性降低;随着截面尺寸增大,在壁厚不变的情况下,柱延性降低,在壁厚等比例增大时,柱延性变化不大;随着高宽比、截面尺寸、钢管壁厚度的增大,柱承载力提升;随着偏心率升高,柱承载力降低;参考规范JGJ 138—2016对大高宽比钢管混凝土柱偏压承载力的计算更为准确。     

不同腔体构造矩形截面钢管混凝土柱轴压性能试验研究

为研究多腔体钢管混凝土巨型柱腔体构造措施对其轴压性能的影响,以北京中国尊大厦巨型柱截面长轴两端受力较大的矩形截面腔体为原型,进行了6个不同腔体构造措施1/4缩尺的矩形钢管混凝土柱轴压性能试验。采用竖向重复加载,研究了各试件的破坏过程、荷载 位移曲线、承载力、耗能、刚度退化和应变,分析了腔体内加设竖向加劲肋、水平拉结筋、栓钉、横隔板、钢筋骨架等构造措施对试件轴压性能的影响。提出了不同腔体构造措施矩形截面钢管混凝土柱的承载力计算方法,其计算结果与试验结果符合较好。对试件轴压性能进行了有限元模拟,有限元模拟损伤形态和分析结果与试验结果符合较好,并分析了不同腔体构造参数对其轴压性能的影响。研究表明：腔体内设置竖向加劲肋,可分担轴力,延缓钢管屈曲,增强对混凝土的约束,提高构件刚度、承载力和延性;竖向加劲肋间设置拉结钢筋,极限荷载后,可增强钢管对混凝土的约束,延缓钢管混凝土柱轴压性能退化;腔体内设置栓钉,极限荷载后,可增强钢管与混凝土共同工作性能,延缓其后期性能退化;腔体内设置横隔板,其与钢管共同工作,可提高对混凝土的空间约束,显著提高柱的承载力,延缓其刚度退化,总耗能能力增强;腔体内设置钢筋骨架,可进一步加强对各钢筋笼内混凝土的约束,延缓柱的极限荷载后的性能退化,提高延性。     

不同构造异形截面多腔钢管混凝土柱抗震性能试验研究

异形截面多腔钢管混凝土柱的腔体构造对其抗震性能影响很大,结合大连国贸中心大厦结构五边形多腔钢管混凝土巨型柱设计,提出了分腔竖向钢板在基础顶面部位连续和断开两种构造方式。为研究这两种不同构造的五边多腔钢管混凝土巨型柱抗震性能,进行了2组共4个1/7.5缩尺模型试件的低周反复荷载试验。第一组试件为分腔竖向钢板在基础顶面部位连续的截面构造,第二组试件为分腔竖向钢板在基础顶面部位断开的截面构造。每组试件分沿截面对称轴方向、沿垂直截面对称轴方向施加水平荷载两种加载方向。分析了各试件的破坏特征、承载力、耗能、刚度退化、滞回特性和延性。研究表明:分腔竖向钢板在基础顶面部位连续的试件,承载力较高、延性较好、抗震耗能能力较强,但两种加载方向下抗震性能有明显差异;分腔竖向钢板在基础顶面部位断开的试件,承载力略低,但两种加载方向下抗震性能接近。     

十字形截面方钢管混凝土组合异形柱压弯性能研究及优化

对十字形截面方钢管混凝土组合异形柱在单向压弯状态下进行试验研究和有限元分析,并在此基础上对构件连接板进行优化。结果表明,十字形截面方钢管混凝土组合异形柱整体压弯性能良好、承载力高以及截面延性较大;有限元软件ANSYS分析得出结果与试验结果吻合良好,验证了ANSYS建模计算的准确性;根据试验和有限元对比分析结果,对连接钢板进行拓扑优化,探究其在结构中的合理形式。     

某工程复杂截面型钢混凝土巨型柱压弯性能试验

某高层建筑结构中采用复杂型钢混凝土巨型柱作为主要竖向构件,巨型柱的截面复杂,型钢含钢量高,布置不规则。通过模型的压弯试验,全面研究了构件的破坏特征、承载力、滞回性能和延性,并对比研究了型钢分散配置与连接布置的影响。研究表明,巨型柱在压弯状态下受力变形基本满足平截面假定,型钢之间可靠的连接能提高构件的延性,设计时应充分保证各部分型钢之间的连接性能。     

矩形钢管混凝土构件双向压弯剪受力性能研究

建立了有限元分析模型,采用收集到的方钢管混凝土压弯剪构件试验数据对模型的适用性进行了验证。基于验证过的有限元模型,对矩形钢管混凝土构件双向压弯剪受力性能进行了分析研究,给出了典型矩形钢管混凝土压弯剪构件的受力全过程关系曲线,分析了剪切荷载角度θ(0°～90°)、轴压比n(0～0.8)、剪跨比m(0.5～5.0)、钢材强度(Q235～Q420)、混凝土强度(C30～C90)、含钢率α(0.05～0.20)和截面高宽比β(1～2)等参数对其受力性能和承载力的影响规律。结果表明,对于矩形钢管混凝土双向压弯剪构件,随钢材强度的提高、混凝土强度的提高、含钢率的增大和剪跨比的减小,其最大横向剪力增大。对于矩形钢管混凝土压弯剪构件,其强轴方向(θ=90°)单向压弯剪横向剪力最大,弱轴方向(θ=0°)单向压弯剪横向剪力最小,随剪切荷载角度的增大,横向剪力增大。在轴压比较小(0≤n≤0.2)时,此类构件最大横向剪力随轴力增大而增大,在轴压比较大(0.2n≤0.8)时,则随轴力增大而减小。截面高宽比变化对强轴方向最大横向剪力影响较小,对弱轴方向的影响较大。     

钢管高性能混凝土短柱受力性能研究

通过进行28根钢管高性能混凝土短柱的试验研究,探讨了影响钢管高性能混凝土短柱极限承载力的主要因素,提出了钢管高性能混凝土组合材料应力-应变关系曲线计算公式和极限强度、峰值应变、平台强度等级验计算公式,在分析国内46个试件试验结果和已有理论研究成果的基础上,建议了钢管高性能混凝土短柱极限承载力统一计算公式和相应的适用范围:D/t=20～100235/f樤s或=0.25～1.5。     

钢管高强混凝土剪力墙压弯性能试验研究

为研究全截面配置钢管高强混凝土剪力墙的压弯性能,完成了8个钢管高强混凝土剪力墙试件在单调水平荷载作用下的压弯试验,研究各试件的破坏形态、刚度、承载力、变形能力和耗能能力。试验结果表明：剪力墙的破坏形态为弯曲破坏;与一般剪力墙相比,钢管高强混凝土剪力墙初始刚度大、承载力高,破坏时承载力和刚度退化较慢、延性好,可避免底部剪切滑移破坏,具有较好的抗震性能。利用ABAQUS有限元分析软件对钢管高强混凝土剪力墙进行非线性分析,对其受力机理作理论上的诠释。在试验和理论分析的基础上,提出了钢管高强混凝土剪力墙压弯承载力计算式,计算结果与试验结果吻合较好。     

轴向冲击荷载下T形截面钢管混凝土柱受力性能研究

为研究T形截面钢管混凝土短柱在轴向冲击荷载作用下的承载力,以及钢管内混凝土应力分布特点,将PVDF压电薄膜制作成一种可植入式压电应力传感器埋置在钢管内混凝土中,对T形截面钢管混凝土短柱进行轴向落锤冲击试验。通过PVDF电压应力传感器监测数据的转换获得钢管内混凝土应力变化规律,同时获得不同冲击高度下T形截面钢管混凝土短柱的冲击力时程曲线和抗冲击承载力。试验结果表明:T形截面钢管混凝土短柱具有较好的抗冲击性能,壁厚大的钢管混凝土柱其冲击力峰值较大,竖向变形较小、冲击持续时间较短,增加钢管壁厚可提高对混凝土的约束作用,增强钢管混凝土柱的抗冲击承载能力。     

方钢管再生混凝土偏压长柱受力性能试验研究

通过方钢管再生混凝土偏压长柱静力试验研究其受力性能,考虑了长细比、偏心距、截面含钢率及再生骨料取代率4种因素,同时使用DS2声发射信号分析仪对试验进行监测。得到了试件的破坏形态、荷载-位移曲线、荷载-应变曲线及声发射采集绘制混凝土损伤点3D定位图等数据,采用各规范对钢管再生混凝土偏压长柱承载力进行计算,并与实测结果进行比较。分析结果表明,随含钢率的增大,方钢管再生混凝土偏压长柱的刚度相应增大,含钢率越大其延性越好,而偏心距越大其刚度退化也越快,声发射仪器对混凝土损伤定位区域与实际破坏区域较吻合,建议采用GB 50936—2014《钢管混凝土结构技术规范》中给出的公式计算方钢管再生混凝土偏压长柱的承载力。