型钢混凝土短柱受剪承载力计算模型研究

型钢混凝土（steel reinforced concrete,SRC）结构因承载力高、刚度大、耐火及耐久性能好等优点在高层及超高层建筑中被广泛使用,其中SRC柱作为主要竖向承重及抗侧力构件,其在地震作用下承载能力直接影响整体结构在地震作用下的响应。目前,对于SRC短柱受剪承载力计算方法有待深入研究,而各国规范或规程中使用的基于强度叠加法的半经验-半理论计算公式缺乏明确的力学模型作为支撑。为此,利用SRC短柱中钢筋混凝土（reinforced concrete,RC）部分与型钢及其内部混凝土部分的剪切变形相互关系,确定了RC部分与型钢及内部混凝土组合体到达其受剪承载力的先后顺序,并以此提出了基于强度叠加法的SRC短柱受剪承载力计算模型,并将该模型及现行规范的计算结果与文献记载的66个发生剪切破坏的SRC短柱的试验结果进行了对比。结果表明：模型可准确预测文献记载的66个发生剪切破坏的SRC短柱的受剪承载力;模型中对RC部分与型钢及其内部混凝土部分剪切变形的考量可准确定义SRC短柱在峰值荷载时的剪力分配机制,在实际工程设计时可依此判断SRC短柱中RC部分与型钢及其内部混凝土部分的承载力利用率,使SRC短柱的受剪承载力最大化。     

钢筋混凝土剪力墙火灾后抗剪承载力研究

考虑了高温后混凝土和钢筋的力学特性,给出了火灾后钢筋混凝土剪力墙抗剪承载力的计算公式.公式中,高温后剪力墙截面混凝土抗拉强度的平均降低系数采用分层法计算得到,并以表格的形式给出了不同迎火面温度、受火时间及剪力墙厚度的降低系数值以方便实际工程使用.利用该公式计算得到了火灾后钢筋混凝土剪力墙抗剪承载力,与试验结果比较发现,...     

基于抛物线形库仑-莫尔准则的钢筋混凝土板抗冲切承载力

在刚塑性冲切计算模型的基础上,采用二次抛物线形库仑 莫尔混凝土强度准则,运用虚功原理,建立考虑混凝土板中抗弯钢筋销栓作用的冲切承载力计算式。根据已有板冲切试验研究成果,如冲切角和破坏时刻抗弯钢筋应力等数据,对板冲切承载力计算式进行简化,给出简化计算式。与国内外混凝土板冲切试验数据进行计算比较后发现,简化计算式的计算结果较好地符合实测承载力;抗弯钢筋的销栓作用约占钢筋混凝土板总冲切承载力的6%～11%,而忽略抗弯钢筋的销栓作用会给计算结果带来较大影响。     

圆钢管约束钢筋混凝土短柱抗震性能试验研究

进行了3个剪跨比为1.5的圆钢管约束钢筋混凝土短柱和1个钢筋混凝土对比试件的拟静力试验研究,试验中的主要参数为轴压比(0.35,0.45和0.55)。试验结果表明：钢筋混凝土短柱的破坏模式为剪切破坏,延性和变形能力很差;圆钢管约束钢筋混凝土短柱的破坏模式为弯曲破坏,延性和变形能力优越。外包钢管对核心混凝土的约束作用限制了核心混凝土的受剪开裂,改变了钢筋混凝土短柱的破坏模式,显著提高了钢筋混凝土短柱的受剪承载力、延性、变形能力和耗能性能。随轴压比的提高,圆钢管约束钢筋混凝土短柱的水平承载力提高,延性系数降低,但轴压比对圆钢管约束钢筋混凝土短柱的极限变形能力无明显影响。对钢管的弹塑性应力分析结果表明：水平荷载施加过程中,钢管并未受剪屈服。根据试验结果建立了圆钢管约束钢筋混凝土短柱的荷载-位移恢复力模型,提出了设计建议,可为工程实践提供参考。图10表2参12     

高温下钢管约束型钢混凝土柱的受力性能

火灾下无防火保护的结构构件温度会迅速上升,从而造成钢材和混凝土的强度明显下降。为了研究火灾下钢管约束型钢混凝土柱的受力性能,考虑火灾下钢管约束型钢混凝土柱的不均匀温度分布及温度对材料力学性能的影响,提出了火灾下受轴心荷载作用的钢管约束型钢混凝土柱承载力的计算方法。利用有限元软件ABAQUS对提出的计算方法进行了验证,结果吻合较好。进而采用该计算方法对影响高温下承载力的参数进行了分析,研究表明:随着构件截面尺寸的增加以及混凝土强度和钢材强度的提高,构件的承载力逐渐增加,而钢管壁厚的改变对承载力并无太大影响。利用有限元软件ABAQUS分析了荷载比、构件尺寸、钢管壁厚等因素对构件耐火极限的影响,发现耐火极限随着荷载比和钢管壁厚的增加而减小,随着构件尺寸的增加而增大。     

圆形钢筋混凝土桥墩等效塑性铰长度

基于桥墩极限位移三分量模型,从弯曲、剪切和纵筋滑移变形等三方面分析了桥墩塑性铰长度的主要影响参数;通过40个圆形钢筋混凝土桥墩试验数据的分析,建议了桥墩塑性铰长度的理论公式及经验公式;并对建议及各规范的塑性铰长度公式进行了模型桥墩、足尺桥墩和实桥桥墩的验证。结果表明：钢筋混凝土桥墩塑性铰长度主要随墩高、截面高度、材料特性参数（fydb/fc′）及纵筋率的增大而增大,与轴压比、配箍率等关系不大;与试验结果相比,就平均意义而言,各国规范塑性铰长度计算结果偏于安全,但均有较大的离散性,日本JRA规范最为保守,中国《公路桥梁抗震设计细则》（JTG/T B02-01—2008）较美国Caltrans规范及欧洲Eurocode8规范保守;建议的塑性铰长度理论公式与日本JRA规范相当,建议的塑性铰长度经验公式在平均意义上与美国Caltrans规范及欧洲Eurocode8规范一致,但具有较小的变异系数和较高的保证率,优于其他公式。     

考虑剪切作用的钢筋混凝土柱地震反应分析

通过6根钢筋混凝土短柱的低周反复加载试验研究,分离了柱剪切反应和受弯反应。分析结果表明：剪切破坏柱的剪切刚度随剪切裂缝的开展逐渐减小,达到最大剪力时剪切反应骨架曲线进入下降段,剪切滞回曲线具有捏拢效应及刚度退化等特征。达到最大剪力前,柱剪切反应、受弯反应同步发展;达到最大剪力后,对于剪切破坏柱,受弯反应不再发展,剪切反应不断增加,对于受弯破坏柱,两种反应发展趋势相反。对于初始受剪能力小于受弯能力的柱,在剪力达到初始受剪能力时进入剪切破坏阶段;对于初始受剪能力大于受弯能力的柱,塑性铰区的受剪能力会随着弯曲变形的增大而逐渐降低,当受剪能力降至受弯能力以下时进入剪切破坏阶段。在多弹簧模型中引入反映柱平面受剪作用的剪切弹簧,将柱受力机制视为受弯机制与受剪机制的串联,提出了考虑剪切作用的钢筋混凝土柱地震反应分析方法。理论计算结果和试验结果比较表明：考虑剪切作用的多弹簧模型能较好地反映剪切破坏柱的受力性能;未考虑剪切的多弹簧模型会高估剪切破坏柱的延性、耗能能力及抗侧能力,结果偏于不安全。     

钢管混凝土边框钢纤维混凝土剪力墙受剪承载力计算

通过5个钢管混凝土边框钢纤维混凝土剪力墙和1个钢管混凝土边框混凝土剪力墙的低周反复加载试验,研究钢管混凝土边框钢纤维混凝土剪力墙的受力机理及破坏模式,分析钢纤维体积率和混凝土强度对其抗震性能的影响。结果表明：钢管混凝土边框钢纤维混凝土剪力墙的破坏模式为剪切破坏;墙体裂缝主要为典型的斜裂缝,钢纤维可有效限制剪力墙裂缝宽度,改善裂缝形态;随着钢纤维体积率的增大,剪力墙受剪承载力、延性和耗能能力明显提高;其他影响因素相同的条件下,钢纤维体积率为0.5%、1.0%和1.5%的剪力墙受剪承载力较未掺钢纤维剪力墙的分别提高了4.4%、12.7%和18.6%;随着混凝土强度的提高,剪力墙受剪承载力和耗能能力明显提高,但延性降低;其他影响因素相同的条件下,钢纤维混凝土强度等级为CF60、CF80剪力墙的受剪承载力较CF40剪力墙的分别提高了24%和37%。结合对文中及国内外相关文献试验数据的综合分析,提出了考虑钢纤维体积率和混凝土强度等影响的钢管混凝土边框钢纤维混凝土剪力墙受剪承载力计算方法,与试验结果吻合较好。     

超高强混凝土短柱受剪强度的试验研究

近年来,随着现代建筑向大跨、高层方向发展,超高强混凝土(高于C100)正得到日益广泛的应用。超高强混凝土的优异性能是具有更高的强度和更好的耐久性,但随着混凝土强度等级的提高,呈现出愈来愈显著的脆性。建筑物承重柱的设计是关系到建筑物在大震下能否倒塌的关键。现行《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)中规定混凝土强度等级的适用范围为C15~C80,目前对超高强混凝土框架柱受剪强度的研究并不多见。实际工程的需要和现行规范、规程指导的脱节形成的矛盾变得日益尖锐。针对上述现状,本文开展了在低周反复荷载作用下,14根超高强混凝土框架短柱受剪强度的试验研究,其混凝土的强度变化范围为95.6MPa~118.6MPa。通过试验,研究了短柱的破坏形态。根据试验结果,框架短柱受剪强度偏下限,提出了可供实际工程设计参考的超高强混凝土框架短柱的受剪承载力计算公式,计算结果与试验值较为吻合。     

Repair of fire damaged circular reinforced concrete columns with FRP composites

An experimental study was undertaken to investigate the axial capacity of post-heated circular reinforced concrete columns repaired with glass and carbon fibre reinforced polymers. The series of tests comprised columns which were un-heated, post-heated, post-heated seriously spalled and repaired with mortar, post-heated and wrapped with either glass or carbon fibre reinforced polymer, and post-heated seriously spalled and repaired with both mortar and either glass or carbon FRP. The post-heated columns were repaired with unidirectional glass and carbon fibre reinforced polymer jackets. All columns were tested under axial compression to determine their ultimate axial strength, stiffness and ductility. The results indicated that repairing heat damaged circular columns with a single layer of unidirectional glass or carbon fibre reinforced polymer has a significant effect on the axial strength and the ductility of circular columns. It was shown that the load-carrying capacity of post-heated columns can be restored up to the original level or greater than those of un-heated columns. However, it was shown that the effect of a single layer of glass or carbon fibre reinforced polymer on the axial stiffness was not significant.     

再生混凝土强度预测的神经网络模型

BP神经网络方法由于综合考虑了再生混凝土强度的各种影响因素,能够实现非线性关系,可以用于再生混凝土强度预测.为克服传统BP网络收敛速度慢、易出现麻痹现象等不足.研究采用L-M算法来改进传统的BP神经网络,仿真结果表明,该方法简单可行,搜索速度快,预测结果可靠、精度高.     

冷弯薄壁型钢混凝土剪力墙受剪承载力计算模型

冷弯薄壁型钢混凝土剪力墙（CTSRC剪力墙）在水平地震作用下经历整截面墙体受力和分缝墙体受力两个阶段,破坏模式和受力机理与传统剪力墙不同。剪跨比小于2.0 的CTSRC剪力墙在峰值荷载前表现为整截面墙体的受力性能,峰值荷载时宏观竖向裂缝两侧混凝土发生滑移,墙体逐渐演变为分缝剪力墙,有较好的耗能能力。针对CTSRC剪力墙的受力特征,将钢筋混凝土剪力墙的软化拉压杆模型与混凝土界面直剪受力的软化拉压杆模型相结合,考虑竖向裂缝处短细斜裂缝间混凝土破坏引起的竖向裂缝两侧混凝土的滑移,建立了CTSRC剪力墙受剪承载力的拉压杆－滑移分析模型和计算方法,计算结果和试验结果吻合良好,表明拉压杆 滑移模型可以较好地反映剪跨比小于2的CTSRC剪力墙的受力机理,能够较准确地预测CTSRC剪力墙的受剪承载力。     

钢筋混凝土梁抗剪承载力的计算模式不定性分析

为了分析钢筋混凝土(RC)梁抗剪承载力模型的计算精度和适用性,系统分析了国内外设计规范中6个比较典型的RC梁抗剪承载力模型的计算模式不定性.首先基于100组RC梁的抗剪承载力试验数据,对比分析了不同抗剪承载力模型的计算精度,确定了计算模式不定性的概率分布类型、均值和标准差等统计信息;然后分别确定了各抗剪承载力模型具有不...     

钢骨高强混凝土框架柱开裂荷载的试验研究

在11根钢骨高强混凝土框架柱的单调，低周反复加载试验基础上，通过理论分析和相关试验数据的回归，考虑了钢骨高强混凝土框架柱与钢骨混凝土框架柱开裂荷载计算的区别，并给出了计算公式。     

基于数据库的连续深受弯构件受剪承载力研究

为评估中、美规范计算方法对连续深受弯构件受剪承载力预测的安全性,通过搜集和筛选国内外文献中的试验研究成果,建立了钢筋混凝土连续深受弯构件受剪试验数据库。对美国规范ACI 318-2011采用的拉压杆模型（STM）计算方法以及GB 50010-2010《混凝土结构设计规范》中深受弯构件受剪承载力计算公式进行了分析。在此基础上,利用所建立的数据库对中、美两国规范中的计算方法进行评估。结果表明：两规范的计算结果均高估了连续深受弯构件的受剪承载力;对于中国规范中深受弯构件的受剪承载力计算公式,建议将其剪跨比λ的上限值取3.00,下限值取0.25,可以使其偏安全地用于连续深受弯构件计算;对于美国规范中所采用的STM,则可通过调整压杆混凝土有效系数,提高其安全度。     

Fire safety design method of circular steel tube confined reinforced concrete columns

对于钢管约束钢筋混凝土柱抗火性能的研究,目前尚无抗火设计方法可供参考。实际工程中大多借鉴钢筋混凝土柱或钢管混凝土柱的抗火设计方法,但由于钢管约束钢筋混凝土柱的受力机理与二者不同,其耐火极限存在明显差异。为此,提出了火灾下圆钢管约束钢筋混凝土柱的耐火极限计算方法,分析了荷载比、长细比等因素对耐火极限的影响,并与钢筋混凝土柱和钢管混凝土柱进行了对比。研究表明：荷载比对圆钢管约束钢筋混凝土柱的耐火极限影响显著,荷载比越大,耐火极限越低;长细比、截面尺寸等因素对荷载比较小的构件影响显著。圆钢管约束钢筋混凝土柱的耐火极限为相同条件下钢筋混凝土柱的14.4%~66.0%,荷载比越大,两种构件的差异越大,按照钢筋混凝土柱的防火设计方法对圆钢管约束钢筋混凝土柱进行防火设计,结果偏于不安全;与钢管混凝土柱相比,钢管约束钢筋混凝土柱具有更高的耐火极限,是钢管混凝土柱的1.0~3.0倍。     

复合加固钢筋混凝土短柱的试验研究

进行了1根对比钢筋混凝土短柱和3根用混凝土和外包钢板复合加固钢筋混凝土短柱的受剪试验研究,试验结果表明,用混凝土和外包钢板复合加固可有效提高钢筋混凝土短柱的斜截面抗剪承载力。     

Evaluating the ductility and shear behaviour of carbon fibre reinforced polymer and glass fibre reinforced polymer reinforced concrete columns

Brittle shear failure in short reinforced concrete (RC) columns has been identified as one of the most dangerous failure modes that may cause collapse of bridges, based on research findings and damage reconnaissance of past earthquakes. Using ABAQUS software, the effect of carbon fibre reinforced polymer (CFRP) and glass fibre reinforced polymer (GFRP) on retrofitting of existing circular RC columns, and also enhancing of shear strength have been studied. Five types of concrete columns were studied in the ‘as built’ condition to investigate the shear failure mode of columns. These columns were assessed again after being retrofitted by using CFRP and GFRP. Based on findings of this research, the effect of CFRP jackets on improving the shear behaviour of column is more than that of GFRP jackets, while GFRP jackets are more effective than CFRP jackets, regarding their contribution in increasing the column ductility. Therefore, these FRP composites can be utilized in different conditions, according to column demand for increasing the ductility or shear strength. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

On the shear strength of reinforced concrete deep beam with web opening

An objective of this study is to establish the shear strength of reinforced concrete deep beam with web opening. Eighteen beams were tested with the variables of the steel ratio and strength of longitudinal bars, concrete strength, and shear span‐to‐depth ratio. It was observed that the opening is strengthened by longitudinal bars but the load‐carrying capacity of deep beams with openings can be largely improved by the increase in concrete strength. Modifying the softened truss model derived by Mau and Hsu and utilizing the results of this experiment carried out with the variables of concrete strength, cross‐section size, shear‐span‐to‐depth ratio, and the strength and steel ratio of longitudinal bars, this study proposes an improved model to predict the shear strength. Copyright © 2006 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于统一强度理论的FRP约束RC柱承载力分析

基于统一强度理论,对FRP约束钢筋混凝土柱在轴向荷载作用下的力学性能进行了理论分析,得到了FRP约束钢筋混凝土柱承载力计算的统一公式,计算时可不再区分FRP材料的种类.并且在圆形截面承载力研究的基础上,采用面积等效、考虑混凝土强度折减系数的方法,得到了方形截面的FRP约束钢筋混凝土柱承载力公式.与有关文献的试验数据进行比较,结果基本一致.说明统一强度理论对于FRP约束钢筋混凝土柱承载力的理论计算有非常好的适用性,为FRP约束钢筋混凝土柱的研究提供了一定的理论依据.