型钢混凝土构件复合受扭性能试验及强度计算

为研究双轴对称型钢混凝土构件的复合受扭性能,以配钢形式、箍筋间距、混凝土强度、轴压比、扭弯比为变化参数,完成了10个型钢混凝土试件的单调加载试验。研究了压弯剪扭复合受力下构件的破坏形态、扭率-扭矩曲线,并以叠加原理为基础,探讨双轴对称型钢混凝土构件在扭矩作用下的开裂扭矩和极限扭矩计算。结果表明,试件均经历了开裂荷载前的弹性阶段、弹塑性阶段和峰值扭矩后的破坏阶段;10个试件最终呈扭型破坏;闭合角钢桁架混凝土构件受扭承载力明显优于实腹式十字形型钢混凝土构件;轴压比从0.1增加到0.2,试件受扭承载力平均增长11.5%;扭弯比从0.5增加到1.0,试件受扭承载力平均减小2.3%。根据改进的内力分配法和叠加原理提出的计算公式,其计算值与试验值吻合较好。     

复合受扭型钢混凝土组合柱滞回性能试验研究

为了研究复合受扭型钢混凝土柱的滞回性能,对设计的8个型钢混凝土组合柱进行了压-弯-剪-扭复合受力的拟静力试验。观察试件破坏过程和形态,分析扭弯比、轴压比、栓钉和型钢类型对构件滞回性能的影响。研究结果表明:在复合扭矩作用下,8个试件均发生扭型破坏;扭矩-扭率滞回曲线主要呈反S形,捏缩现象明显;减小扭弯比、增大轴压比、焊接栓钉均会降低试件延性,但栓钉有利于提高构件承载能力,十字型钢混凝土试件延性优于H型钢混凝土试件;试件相对刚度退化规律基本一致,屈服前退化较快,屈服后退化较慢;各试件扭转强度退化系数为0. 77～0. 95,等效阻尼比为0. 18～0. 27,耗能能力随着扭弯比的减小而增大。     

型钢混凝土L形截面柱压弯剪扭的抗震性能

为研究型钢混凝土L形截面柱在压弯剪扭复合受力下的抗震性能,以配钢形式、扭弯比以及肢高肢厚比为变化参数,对12根型钢混凝土L形柱进行恒定轴力下低周反复弯-剪-扭的试验。基于试验数据,对比分析L形柱的破坏特征、滞回曲线以及延性、刚度、耗能等特征点参数;重点研究在压弯剪扭复合受力下不同配钢形式对L形柱抗震性能指标的影响。结果表明：型钢混凝土L形柱的破坏特征差异主要取决于扭弯比的大小,可分为弯曲破坏、弯剪破坏以及弯扭破坏;配钢形式对试件最终破损程度有影响。弯矩-位移、扭矩-扭转角滞回曲线均出现捏拢效应。增大扭弯比可以提高试件抗扭能力但抗弯能力变弱,刚度退化越快;减小肢高肢厚比可以提高型钢混凝土L形截面柱的延性和耗能。综合对比可知,在压弯剪扭复合受力下,空腹式T型钢混凝土L形截面柱具有较好的抗震性能。     

型钢混凝土复合受扭构件滞回性能的研究

为研究型钢混凝土复合受扭构件的滞回性能,试验考虑了轴压比、混凝土强度、扭弯比和配箍率对型钢混凝土柱复合受扭滞回性能的影响,研究了5个1/2比例的十字型钢混凝土柱在低周反复荷载作用下的复合受扭性能,同时,还与1个钢筋混凝土复合受扭柱进行了对比试验。并采用ABAQUS软件对试验全过程进行了数值模拟,发现,模拟结果与试验结果基本吻合,证明了用本文有限元分析方法来研究型钢混凝土构件的受扭性能是可行的。     

实腹式型钢混凝土梁受扭性能试验研究

为研究实腹式型钢混凝土梁在扭矩作用下的受力性能,进行了6根不同参数实腹式型钢混凝土梁和1根钢筋混凝土梁的纯扭试验。试验结果表明:实腹式型钢混凝土受扭构件与钢筋混凝土受扭构件的开裂机会相等,可以忽略型钢对开裂扭矩的影响;但型钢对极限扭矩有大幅提高作用,并有效改善了构件的延性;减小箍筋间距和增大配钢率可以提高型钢混凝土构件的受扭承载力。通过分析提出了型钢混凝土纯扭构件开裂扭矩和极限扭矩的计算公式,计算结果与试验结果吻合较好。     

扭矩作用下钢筋PVA-ECC柱抗震性能试验研究

为了研究压弯剪扭复合作用下钢筋聚乙烯醇纤维增强水泥基复合(PVA-ECC)柱的抗震性能,以轴压比、扭弯比、剪跨比为变化参数,设计了6个PVA-ECC柱试件和1个作为对比试件的普通钢筋混凝土柱,进行拟静力试验,分析试件破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、延性及能量耗散等抗震性能指标.结果 表明:在压弯剪扭复合作用下,7个试件均发生扭型破坏;与普通混凝土试件相比,PVA-ECC试件裂缝开展较为缓慢,其开裂荷载、屈服荷载、峰值荷载及极限扭率都明显提高,说明采用PVA-ECC材料能提高试件的复合受扭能力和变形能力;轴压比小、扭弯比大的试件扭转滞回曲线更为饱满,受扭延性更好;提高轴压比和剪跨比、减小扭弯比,试件受扭刚度退化加快;试件的受扭强度退化随试件的轴压比、剪跨比、扭弯比的提高而加快.     

型钢混凝土柱复合受扭性能的非线性有限元分析

基于4个比例为1:2的H型钢混凝土柱在单调荷载下的复合受扭试验,运用ABAQUS建立相应的有限元分析模型。通过对比开裂扭矩、极限扭矩和扭矩-扭率曲线,验证了有限元分析在型钢混凝土复合受扭性能研究方面的有效性,分析了轴压比、扭弯比和混凝土强度对型钢混凝土柱复合受扭性能的影响。研究结果表明,提高轴压比可提高型钢混凝土柱的极限扭矩,但对其后期延性不利;扭弯比的减小使弯曲损伤加大,对于构件极限抗扭不利;提高混凝土强度可提高构件的极限扭矩,但后期延性变差。     

复合应力下PVA-ECC受扭柱的抗震性能试验研究

通过6根钢筋加强ECC柱和1根普通混凝土柱在压-弯-剪-扭复合应力状态下抗震性能试验,研究了构件的滞回曲线、骨架曲线、强度退化、刚度退化以及破坏形态,分析了配箍率、纵筋配筋率、纤维掺量对ECC受扭柱抗震性能的影响。试验结果表明,较普通RC柱,ECC柱的滞回曲线更加饱满,屈服扭矩、极限扭矩以及极限扭率分别提高了64.4%、74.8%、123.3%;试件的纤维掺量从1%提高到2%,延性系数从2.30增至4.04;随着配箍率增大,试件受扭性能增强,较于未配置箍筋的试件,箍筋间距为75 mm的试件延性系数提高了66.2%,极限扭矩提高了34.0%。     

型钢混凝土T形截面构件抗震性能试验研究

通过15个型钢混凝土T形截面构件的低周反复荷载试验,研究了型钢混凝土异形柱和型钢混凝土短肢剪力墙的抗震破损机理及其性能差异,分析了配钢形式、加载方向、剪跨比、肢截面高厚比、轴压比和配箍率等参数对其抗震性能的影响,基于经典四叶状花瓣理论,提出了型钢混凝土T形截面构件双向受剪承载力预测模型。研究结果表明:剪跨比小或配空腹型钢的构件易出现剪切型破坏,而剪跨比大或配实腹式钢构件易出现弯曲型破坏,型钢外围无钢筋笼骨架的易出现黏结破坏;配实腹式钢的T形截面柱在承载能力、刚度退化、位移延性、层间位移角以及耗能能力上均优于配空腹式钢的T形截面柱,沿45°方向加载有利于两柱肢材料力学性能的发挥;肢截面高厚比的增加有利于提高构件的承载力,但降低其位移延性和耗能能力;轴压比在提高型钢混凝土T形截面构件受剪承载力的同时降低了变形能力,而增加配箍率可同时增加型钢混凝土T形截面构件的受剪承载力和变形性能。     

型钢混凝土复合受力构件受扭性能的试验研究

为研究型钢混凝土构件的复合受力性能,以扭弯比为研究参数,对5根型钢混凝土构件进行复合受力试验,详细描述了试件在不同扭弯比作用下的加载过程及破坏形态,得到型钢混凝土构件的弯型和扭型两种破坏形态。试验表明:扭弯比是影响型钢混凝土构件弯扭破坏形态的重要因素,适当的弯矩存在能显著提高型钢混凝土梁的抗扭强度。对试验数据分析得到型钢混凝土构件的弯扭相关方程。     

空腹式型钢混凝土L形柱压弯剪扭抗震性能试验研究

为研究空腹式型钢混凝土L形柱压弯剪扭滞回性能,以扭弯比、肢高肢厚比为变化参数,设计6个试件进行恒定轴压下的低周反复弯-剪-扭加载试验。通过试验观察了试件的受力破坏过程,获取了试件的扭矩-扭转角、弯矩-位移滞回曲线,分析了试件的破坏形态、承载能力、刚度退化、延性及耗能能力等抗震性能指标。结果表明：随着扭弯比的增大,L形柱的破坏形态表现为弯曲破坏、弯剪破坏及弯扭破坏;L形柱的扭矩-扭转角滞回曲线中部捏拢,形成滑移平台,峰值荷载后有明显的荷载“跌落”现象;弯矩-位移滞回曲线相对饱满,L形柱的受弯性能优于受扭性能。压弯剪扭复合作用下空腹式型钢混凝土L形柱的位移延性系数小于3,不能满足GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》要求。     

螺旋筋约束增强空腹式型钢混凝土柱滞回性能试验研究

为了研究螺旋筋约束增强空腹式型钢混凝土柱的滞回性能,以轴压比、配箍率、配钢形式以及截面形式为变化参数,设计10个试件（其中空腹式型钢混凝土柱对比试件1个,复合螺旋箍筋混凝土柱对比试件1个）进行低周反复加载试验。观察试件的破坏形态,获取各试件的滞回曲线和骨架曲线。分析试件的极限承载力、层间位移角、延性、耗能、强度衰减和刚度退化等抗震性能指标,以及各变化参数对其抗震性能的影响。结果表明：螺旋筋约束增强空腹式型钢混凝土柱主要表现为弯曲破坏和黏结破坏;相比空腹式型钢混凝土柱和复合螺旋箍筋混凝土柱,螺旋筋约束增强空腹式型钢混凝土柱的滞回曲线更为饱满,承载力、延性和耗能均有提高;随着轴压比的增大,其承载力、刚度和耗能能力提高,但延性和变形能力降低,强度衰减和刚度退化现象更为严重;随着螺旋箍筋配箍率的增大,承载力、刚度、延性、耗能能力和变形能力逐渐提高;相同总含钢量下,增大螺旋筋配箍率比增大型钢间接配钢率对其延性和耗能能力的提高更显著,对其承载力则相反;三种截面形式中,Ⅲ类截面试件表现出最优的抗震性能。     

型钢混凝土柱复合受扭极限性能试验研究

为揭示设计参数对型钢混凝土复合受扭柱极限扭矩和延性的影响规律,以轴压比、扭弯比、配箍率和加载方式等为设计参数,完成了3组15个试件的试验,并基于试验得到的数据进行了设计参数的影响分析.结果表明,提升轴压比对极限扭矩影响不大但会降低延性;提升扭弯比可提高极限扭矩和延性;提升配箍率可提升极限扭矩但降低延性;配置栓钉对极限扭...     

压弯剪扭复合受力下空腹式槽钢混凝土L形截面柱抗震性能试验研究

为研究槽钢混凝土L形截面柱的抗震性能,对6个L形截面柱开展了压弯剪扭复合受力下的拟静力试验。通过试验观察L形柱的破坏特征,得到其荷载-位移、扭矩-扭转角滞回曲线以及主要试验阶段的特征点参数。基于实测数据,重点分析扭弯比和肢高肢厚比对L形柱的滞回曲线、刚度退化以及延性系数等受力性能的影响。结果表明：L形柱的破坏模式可根据扭弯比的大小分为弯曲破坏、弯剪破坏、弯扭破坏以及扭剪破坏。荷载-位移滞回曲线呈较饱满的弓形,扭矩-扭转角滞回曲线出现“荷载跌落”现象。扭矩的存在使得构件的损伤更严重,耗能更大。当扭弯比为0.89、肢高肢厚比为3.0时,L形柱的延性较好,其延性系数满足规范要求;当扭弯比为0.25、肢高肢厚比为2.5时,L形柱具有较好的抗倒塌能力,其层间位移角满足规范要求。     

压-弯-剪-扭复合受力钢筋混凝土L形截面柱抗震性能试验研究

为研究压-弯-剪-扭复合受力下钢筋混凝土L形截面柱的抗震性能，以扭弯比、轴压比为变化参数，设计6个钢筋混凝土柱试件在恒定轴力和反复弯-剪-扭复合作用下的加载试验。观察试件的破坏过程和形态，得到其扭矩-扭转角滞回曲线和荷载-位移滞回曲线，以及试件的开裂点、峰值荷载点和破坏点等特征参数。基于试验数据，分析扭弯比和轴压比变化对钢筋混凝土L形截面柱的压碎区高度、钢筋应变、承载力、位移延性、层间侧移角、耗能能力、承载力及刚度退化等抗震性能指标的影响。结果表明：低周反复压-弯-剪-扭钢筋混凝土L形截面柱破坏形态表现为弯曲、弯扭和扭剪破坏，滞回曲线呈捏拢的S形，随着扭弯比的增大，柱根部压碎区高度变小，翼缘裂缝发展更为完善，纵筋应力增大，箍筋应力减少，开裂荷载和受扭承载力均有提高，试件扭转延性提高但位移延性降低，初始刚度较小且退化更为平稳；而轴压比则与受扭承载力和弯曲刚度密切相关，轴压比越大，受扭承载力越大，弯曲刚度提高；试件弯曲耗能的等效黏滞阻尼系数在0.08~0.28之间，扭转耗能的等效黏滞阻尼系数为0.13~0.23，试件耗能占比由初期扭转耗能为主向弯曲耗能转变，L形截面柱性能水平对应的层间位移角均能满足相关规范要求。扭矩的存在对试件抗震性能削弱较大。     

型钢混凝土梁弯扭性能试验研究

为研究型钢混凝土梁在弯扭作用下的受力性能,对12根型钢混凝土梁和1根钢筋混凝土梁进行单调加载试验,研究弯扭作用下梁的破坏形态、扭矩-扭率曲线,并进行损伤演变分析.研究结果表明:弯扭作用下试件均经历弹性阶段、弹塑性阶段和破坏阶段.对于配实腹式工字钢的型钢混凝土梁,扭弯比越小,裂缝出现得越早,配箍率对其开裂扭矩基本无影响....     

型钢混凝土十字形柱复合受扭滞回性能试验研究

为研究型钢混凝土十字形柱在压弯剪扭反复荷载作用下的的滞回性能，以扭弯比和配钢形式为变化参数，对9根柱试件进行了拟静力试验，对比分析各柱的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、承载能力、延性等。研究表明：恒定轴力反复弯剪扭作用下，型钢混凝土十字形柱表现为弯扭破坏和扭剪破坏两种破坏模式；荷载-位移滞回曲线与扭矩 扭转角滞回曲线均呈捏拢的S形；位移延性系数、开裂位移角及破坏位移角均能满足GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》要求；弯剪黏滞阻尼系数随位移的增加呈上升趋势，而扭转黏滞阻尼系数则相反；当扭弯比小于0.21时，扭矩的存在并未降低试件受弯承载力，但是对弯曲位移、延性及耗能能力均会有不利影响。     

压-弯-剪-扭复合受力钢筋混凝土L形截面柱抗震性能试验研究

为研究压-弯-剪-扭复合受力下钢筋混凝土L形截面柱的抗震性能,以扭弯比、轴压比为变化参数,设计6个钢筋混凝土柱试件在恒定轴力和反复弯-剪-扭复合作用下的加载试验。观察试件的破坏过程和形态,得到其扭矩-扭转角滞回曲线和荷载-位移滞回曲线,以及试件的开裂点、峰值荷载点和破坏点等特征参数。基于试验数据,分析扭弯比和轴压比变化对钢筋混凝土L形截面柱的压碎区高度、钢筋应变、承载力、位移延性、层间侧移角、耗能能力、承载力及刚度退化等抗震性能指标的影响。结果表明:低周反复压-弯-剪-扭钢筋混凝土L形截面柱破坏形态表现为弯曲、弯扭和扭剪破坏,滞回曲线呈捏拢的S形,随着扭弯比的增大,柱根部压碎区高度变小,翼缘裂缝发展更为完善,纵筋应力增大,箍筋应力减少,开裂荷载和受扭承载力均有提高,试件扭转延性提高但位移延性降低,初始刚度较小且退化更为平稳;而轴压比则与受扭承载力和弯曲刚度密切相关,轴压比越大,受扭承载力越大,弯曲刚度提高;试件弯曲耗能的等效黏滞阻尼系数在0. 08～0. 28之间,扭转耗能的等效黏滞阻尼系数为0. 13～0. 23,试件耗能占比由初期扭转耗能为主向弯曲耗能转变,L形截面柱性能水平对应的层间位移角均能满足相关规范要求。扭矩的存在对试件抗震性能削弱较大。     

槽钢骨架型钢混凝土梁受扭性能试验研究

为研究配槽钢骨架型钢混凝土梁在扭矩作用下的受力性能,设计了4根配槽钢骨架型钢混凝土梁和1根普通钢筋混凝土梁对比试件,通过观察配槽钢骨架型钢混凝土梁在扭矩作用下的受力过程及破坏形态,探讨混凝土强度、配箍形式、缀条形式及其间距等对试件受扭承载力的影响。试验结果表明:截面配钢率对提高梁的开裂扭矩作用不明显,但槽钢骨架能显著提高试件的极限扭矩和后期抗扭刚度,还能有效改善构件的延性。最后提出配槽钢骨架型钢混凝土梁开裂扭矩和极限扭矩的计算公式。     

槽钢骨架型钢混凝土梁受扭性能试验研究

为研究配槽钢骨架型钢混凝土梁在扭矩作用下的受力性能,设计了4根配槽钢骨架型钢混凝土梁和1根普通钢筋混凝土梁对比试件,通过观察配槽钢骨架型钢混凝土梁在扭矩作用下的受力过程及破坏形态,探讨混凝土强度、配箍形式、缀条形式及其间距等对试件受扭承载力的影响。试验结果表明:截面配钢率对提高梁的开裂扭矩作用不明显,但槽钢骨架能显著提高试件的极限扭矩和后期抗扭刚度,还能有效改善构件的延性。最后提出配槽钢骨架型钢混凝土梁开裂扭矩和极限扭矩的计算公式。