钢筋混凝土平板-异形柱板柱节点抗扭构件刚度研究

在钢筋混凝土平板-矩形柱板柱节点抗扭构件的刚度理论基础上,针对钢筋混凝土平板-异形柱板柱节点的特点,通过提出有效抗扭截面的概念来考虑异形柱柱肢的抗扭作用,根据抗扭构件的刚度变化假定抗扭构件线扭矩呈双折线分布,推导出弹性状态下抗扭构件的刚度计算公式。然后运用有限元程序ANSYS分析确定了异形柱柱肢参与抵抗扭矩的有效柱肢范围和对不同参数下抗扭构件的刚度进行评价。分析结果表明,距平板底面各1倍平板厚度h的异形柱柱肢范围是参与抗扭的有效范围;在评价抗扭构件刚度方面,随着参数的变化有限元分析和计算公式的结果及变化趋势较吻合。抗扭构件的刚度计算公式可应用于钢筋混凝土平板-异形柱板柱结构体系的等效柱理论分析。     

不同肢高厚比钢筋混凝土Z形截面柱梁柱节点抗震性能研究

基于钢筋混凝土Z形截面柱梁柱节点的试验结果,运用有限元软件ANSYS对Z形截面柱梁柱节点进行非线性有限元分析,并与试验结果进行对比分析。同时,通过ANSYS对低周反复水平荷载作用下Z形截面柱梁柱节点的受力性能进行数值模拟分析,研究其在不同肢高厚比下的抗剪承载力和延性等受力性能,并验证了不同肢高厚比条件下模拟的抗剪承载力按规范提供的异形柱节点抗剪承载力设计计算建议公式设计是偏于安全的,剪压比最小限制可由0.19适当放宽到0.2。     

型钢混凝土异形柱框架角节点抗扭承载力有限元分析

型钢混凝土异形柱结构是指在钢筋混凝土异形柱截面中配置型钢的结构。它结合了钢筋混凝土异形柱结构和型钢混凝土结构的优点,具有广阔的应用前景。本文利用ABAQUS软件对型钢混凝土异形柱框架角节点在纯扭荷载作用下的情况进行了有限元模拟分析。分析结果表明,型钢对于节点的抗扭承载力的提高作用明显。根据叠加方法并通过引入考虑组合作用的节点抗扭承载力影响系数对型钢混凝土异形柱框架角节点建立了抗扭承载力计算公式。     

宽肢异形柱受剪承载力研究

归纳总结了国内宽肢异形柱的研究成果,结合宽肢异形柱斜截面受剪承载力试验,分析了宽肢异形柱的受力特性,并通过宽肢异形柱斜截面受剪承载力试验结果与现行异形柱规程提出的受剪承载力计算方法进行比较,以检验异形柱规程斜截面受剪承载力计算公式对宽肢异形柱的适用性。     

型钢混凝土异形柱受剪机理及承载力计算

为研究型钢混凝土(SRC)异形柱的抗震性能,对17个型钢混凝土异形柱试件采用"建研式"加载装置进行低周反复荷载试验,观察了不同配钢形式的SRC异形柱的受力过程和破坏形态。试验表明SRC异形柱的破坏形态有剪切斜压破坏、剪切粘结破坏、剪弯破坏和弯曲破坏;分析了SRC异形柱的破坏机理和特点,给出了荷载-位移滞回曲线和荷载-应变滞回曲线;分别推导了各种配钢形式的SRC异形柱在正向荷载(沿工程轴)以及斜向荷载作用下发生剪切斜压破坏和剪切粘结破坏时的受剪承载力计算公式,计算结果与试验实测值吻合较好。理论分析和试验结果表明:异形柱中的翼缘对构件的抗剪强度有提高作用,提高的程度与荷载作用方向和柱的肢长肢厚比有关,但在肢长肢厚比一定的前提下与肢厚的改变无关。T、L形截面柱的斜向抗剪强度大于正向加载抗剪强度,而十字形截面柱的斜向抗剪强度小于正向加载抗剪强度。     

钢筋混凝土短柱受剪性能尺寸效应研究

通过对6个不同截面尺寸的钢筋混凝土短柱的低周反复和单调加载试验,分析各试件的破坏模式、滞回特性、骨架曲线、延性和耗能能力,研究截面尺寸对短柱受剪性能的影响。结果表明:钢筋混凝土短柱的抗剪承载力、延性和平均耗能系数随截面尺寸的增加而减小;转角相同时,大尺寸构件损伤严重,等效黏滞阻尼系数随截面尺寸的增加而增加,尺寸效应明显。在试验基础上,提出考虑截面尺寸影响系数的钢筋混凝土柱抗剪承载力实用计算公式,使大小尺寸试件计算结果的安全储备系数趋于一致。     

组合式十字形钢管混凝土柱轴压力学性能试验研究

基于钢筋混凝土异形柱的设计思路,提出了一种组合式十字形钢管混凝土柱。利用方钢管和槽钢焊接形成有多腔室的钢管混凝土柱。以试件长度和截面形式为主要参数,共设计制作5个试件。通过对其进行轴心受压试验研究,考察了试件的破坏形态和荷载-应变关系曲线,并分析了各参数对此新型截面形式钢管混凝土柱轴压承载力和延性的影响。组合式十字形钢管混凝土试件最终破坏形态为沿试件长度方向分布多个较小鼓曲。试验结果表明,钢管对混凝土约束良好,该组合形式有效提高了十字形异形柱的承载力并改善了其延性;相同截面形式的组合式十字形钢管混凝土极限承载力随着柱高的增加,略有下降;相同柱高、不同截面形式的钢管混凝土柱,随着柱肢长度的增加,其极限承载力显著增加;在现行规范的基础上,提出了组合式十字形钢管混凝土柱轴压承载力计算公式,根据该公式计算所得理论值与试验值吻合较好。     

异形柱节点受力特点与设计

简要介绍了异形柱节点分类,在相关单位的试验结果的基础之上分析异形柱节点受力性能以及节点抗剪承载力的计算公式,并讨论了轴压比、节点核心区配箍率、柱截面高度变化对异形柱节点抗剪性能的影响,给出异形柱节点设计建议。     

L形和Z形宽肢异形柱低周反复荷载试验研究

根据12根肢宽厚比分别为4∶1、5∶1和6∶1的宽肢L形和Z形截面柱在低周反复荷载作用下的试验研究,研究了肢宽厚比大小、箍筋配筋率对构件破坏形态以及极限荷载的影响,分析了以上因素对L形截面和Z形截面柱耗能能力和延性的不同影响,在分析试验结果的基础上提出了异形柱抗剪强度建议计算公式,最后给出了若干工程设计建议。     

型钢混凝土异形柱正截面承载力试验及有限元分析

为研究型钢混凝土(SRC)异形柱的正截面承载力性能，设计22个试件进行静力和循环加载试验研究，分析其破坏机理。编写了计算机程序，利用程序分析了加载角、截面配钢形式、配钢率、混凝土强度等级以及柱肢高厚比等变化参数对SRC异形柱正截面承载力的影响，并与钢筋混凝土（RC）异形柱的正截面承载力进行对比分析。研究结果表明：SRC异形柱破坏形态表现为大偏心受压破坏、小偏心受压破坏和轴心受压破坏；截面应变基本符合平截面假定；加载角和截面配钢形式对正截面承载能力有显著影响，T形柱的薄弱加载方向是0°、90°和315°，L形柱的薄弱加载方向是90°和315°，十形柱的薄弱加载方向是0°，实腹配钢比空腹配钢试件的承载能力有明显提高；适当增加截面配钢率、混凝土强度等级以及柱肢高厚比均能有效提高SRC异形柱的正截面承载能力；当截面配钢率不大于6%时，SRC异形柱的承载力与普通的RC异形柱相比提高36%以上。     

混凝土异形柱-钢梁装配式节点受剪性能试验研究

为研究混凝土异形柱-钢梁装配式框架节点核心区的受剪性能,按照预制混凝土异形柱中预埋钢牛腿节点未加强、增配X形筋、增配X形钢板三种方式,分别制作3个预制混凝土异形柱-钢梁节点试件进行拟静力试验,得到其破坏特征、承载力、滞回曲线、刚度退化、耗能能力等抗震性能指标。由节点剪切变形、节点区钢筋应变、钢板应变测量结果,分析了不同牛腿加设方式对节点核心区受力性能的影响。结果表明：试件位移延性系数在3.22~5.94之间,破坏时位移角都超过1/50,抗震性能良好;牛腿内侧加设的X形钢筋与X形钢板均与节点核心区混凝土协同受力,可有效提高节点核心区受剪承载力。采用有限元软件ABAQUS对采用X形钢板增强的试件进行了数值模拟和参数分析,依据试验分析结果,推导出X形钢板增强的预制异形柱-钢梁混合装配式框架节点核心区受剪承载力计算公式,计算结果与试验实测值和有限元模拟值吻合较好。     

钢筋混凝土异形柱框架节点非线性有限元分析

基于钢筋混凝土异形柱框架节点的试验结果,运用大型通用有限元软件ANSYS的二次开发语言APDL对T形截面柱节点进行非线性有限元分析,并与试验结果进行对比分析。同时,变化有限元程序参数使节点发生核心区剪压破坏,对节点裂缝的形成与开展,节点破坏机理做进一步论证。分析表明,非线性有限元计算结果与试验结果有很好的吻合。同时进一步验证了在低周期反复荷载作用下T形柱框架节点的裂缝呈反“K”型,而不是类似于常规矩形节点的“X”型交叉裂缝,其受力机理偏于较陡的斜压杆受力模型。     

Seismic behavior experimental study of frame joints with special-shaped column and dispersed steel bar beam

To overcome the problem that steel bars are put too close at a flame joint with special-shaped beam and column, mechanical performance of three groups of six RC flame joints with special-shaped (L, T and+) column and dispersed-steel bars-beam on the top floor under cyclic loads were studied. Experimental comparison was conducted between special-shaped (L, T and+) column and normal beams. The cracking load, yielding load, ultimate bearing capacity, failure patterns, and hysteretic properties at joint core area were investigated. The seismic behaviors of the joints with different proportions of dispersed-steel-bar beams were analyzed. The results of experimental analysis indicate that the mechanical and seismic behaviors of frame joints with T-shaped and+-shaped column are nearly not changed when suitable proportion steel bars are dispersed to flange plane. Stiffness degeneration of flame joint with L-shaped column is rather serious due to concrete damage stiffness. Theoretical result indicates that distributing area of the dispersed steel-bar beams in the flange plate should be strictly controlled to avoid anchor destroy.     

Seismic behavior experimental study of frame joints with special-shaped column and dispersed steel bar beam

To overcome the problem that steel bars are put too close at a flame joint with special-shaped beam and column, mechanical performance of three groups of six RC flame joints with special-shaped (L, T and +) column and dispersed-steel bars-beam on the top floor under cyclic loads were studied. Experimental comparison was conducted between special-shaped (L, T and +) column and normal beams. The cracking load, yielding load, ultimate bearing capacity, failure patterns, and hysteretic properties at joint core area were investigated. The seismic behaviors of the joints with different proportions of dispersed-steel-bar beams were analyzed. The results of experimental analysis indicate that the mechanical and seismic behaviors of frame joints with T-shaped and +-shaped column are nearly not changed when suitable proportion steel bars are dispersed to flange plane. Stiffness degeneration of flame joint with L-shaped column is rather serious due to concrete damage stiffness. Theoretical result indicates that distributing area of the dispersed steel-bar beams in the flange plate should be strictly controlled to avoid anchor destroy.     

钢筋混凝土异形柱框架结构Pushover分析研究

建立了3层异形柱框架结构分析模型,梁端抗弯承载力的计算考虑了楼板翼缘及其钢筋的贡献（T形梁）,采用两种不同的侧向荷载分布模式,对不同柱梁抗弯强度比值的异形柱框架结构进行Pushover分析,从顶点位移、层间位移、层位移、结构塑性铰分布等方面对结构抗震性能进行评估,并对其计算结果进行了分析和比较,提出了异形柱框架结构柱．梁抗弯强度比合理取值的建议。     

钢筋混凝土框架异型中节点抗裂度计算

基于6个钢筋混凝土框架异型中节点试件的试验研究,分析了节点核心区尺寸、轴压比等因素对异型中节点抗裂性能的影响。结果表明:节点开裂前核心区混凝土基本处于弹性工作阶段,异型中节点的剪力主要由小核心(小梁与上柱构成的区域)混凝土承担,增大轴压比可以提高异型中节点试件的抗裂承载能力。在试验研究的基础上,提出异型中节点抗裂承载力计算公式,并与11个异型节点试件的试验结果进行对比,吻合较好。     

大型火力发电厂钢筋混凝土框架异型边节点抗震性能及设计方法研究

针对火力发电厂主厂房中存在高梁变截面柱构成的异型边节点,进行4个异型边节点静力试验及含有空间异型边节点整体结构的拟动力试验,分析了直交梁、上下柱变截面、节点区箍筋等对该类节点破坏模式的影响。研究结果表明该类节点初裂荷载、极限荷载较常规节点显著降低,通裂阶段与极限阶段非常接近,易发生小核心剪切破坏和直交梁以下区域剪切破坏等两种破坏模式。采用约束机理对小核芯剪切破坏进行分析并提出承载力计算方法;对于直交梁以下区域剪切破坏应采用限制大梁底部纵向钢筋的方法予以避免。     

矩形钢管混凝土异形柱-钢梁框架节点抗震性能试验研究

为研究矩形钢管混凝土异形柱-钢梁框架节点的破坏特征和抗震性能, 进行了5个中节点、2个边节点和2个角节点的低周反复加载试验。观察了节点的受力过程及破坏形态, 分析了试件的荷载-位移滞回曲线、承载能力、强度和刚度退化、层间位移角和延性以及耗能能力等力学特性。结果表明: 矩形钢管混凝土异形柱-钢梁框架节点的典型破坏形态是节点域腹板的剪切破坏、节点核心区腹板与柱翼缘连接的竖向焊缝断裂; 试件滞回曲线饱满,层间位移延性系数介于1.44~2.74,弹塑性极限层间位移角约为1/43~1/21;等效黏滞阻尼系数介于0.227~0.316,表明节点域的变形和耗能能力较强。当柱截面肢高肢厚比为3、4时,破坏时节点核心区的剪切角约为0.01~0.03;当柱截面肢高肢厚比为2时,破坏时节点核心区的剪切角约为0.08~0.10。     

对异形柱框架结构设计的综合分析

从异形柱结构体系的优点出发,对异形柱结构形式、受力性能、计算分析、轴压比控制、结构构造及节点核心区受剪承载力分析进行了探讨,对建筑结构设计具有指导意义。