火灾后方中空钢管混凝土柱滞回性能有限元分析

为研究火灾后方中空夹层钢管混凝土柱的滞回性能,采用合理的本构关系,建立有限元模型,分析参数有受火时间、轴压比、混凝土强度、空心率,并与相应试验结果进行比较,承载能力、滞回曲线以及破坏模态吻合较好。同时对火灾后方中空夹层钢管混凝土柱滞回性能进行机理分析,结果表明：混凝土强度对滞回曲线影响不明显,分析滞回骨架曲线得知承载力随着构件受火时间增加、轴压比的增大,空心率减小而减小。随着受火时间的增加,空心率的增大,构件的滞回耗能能力更好。     

方中空夹层钢管混凝土偏心受压柱力学性能的研究

以长细比和偏心率为变化参数 ,共进行了十二个方中空夹层钢管混凝土偏心受压构件的试验研究。在确定组成方中空夹层钢管混凝土的钢材和核心混凝土应力 应变关系模型的基础上 ,利用数值解法对方中空夹层钢管混凝土压弯构件的荷载 变形全过程关系进行了分析 ,理论分析结果与试验结果吻合较好。最后 ,提出了方中空夹层钢管混凝土压弯构件承载能力实用验算方法     

大空心率圆锥形中空夹层钢管混凝土压弯构件滞回性能研究

为研究大空心率圆锥形中空夹层钢管混凝土压弯构件的滞回性能,对10个圆锥形中空夹层钢管混凝土压弯试件(8个往复加载和2个单调加载试件)进行试验研究。考察空心率(0.6和0.8)和轴压比(0、0.2、0.4和0.6)对试件的破坏模态、P-Δ关系曲线和滞回性能的影响,并建立数值模型对单调加载的压弯试件的受力机理进行分析,最后讨论了圆锥形中空夹层钢管混凝土压弯构件侧向承载力简化计算方法。研究结果表明,两种空心率试件的破坏形态基本一致,表现为试件下部不同程度的局部破坏;往复压弯试件的P-Δ曲线较为饱满,表现出较好的滞回性能。空心率从0.6增加到0.8对试件的侧向承载力和延性影响较小,两种空心率下的峰值荷载平均相差约3%。随着轴压比增加,试件的极限荷载降低,延性逐渐变差。往复加载试件的强度退化不明显,空心率为0.8的试件刚度退化更显著。试件的平均位移延性系数为3.56,平均黏滞阻尼系数为0.322,表现出较好的耗能能力。当空心率为从0.6增加到0.8,试件的黏滞阻尼系数平均提高15%。     

圆中空夹层钢管混凝土纯弯力学性能研究

以空心率为变化参数,对5个纯弯构件进行试验研究,同时考察圆中空夹层钢管混凝土在纯弯状态下的力学性能。在确定了钢材和混凝土应力-应变关系模型的基础上,利用数值方法对圆中空夹层钢管混凝土纯弯构件进行分析,分析结果和试验结果吻合较好。最后在参数分析的基础上,提出构件抗弯承载力的简化计算公式。     

圆中空夹层钢管混凝土柱力学性能研究

分别进行了十四个轴心受压构件和十二个偏心受压构件的试验研究 ,二种构件的试验参数分别为钢管径厚比和空心率 ,构件长细比和偏心率。在确定组成圆中空夹层钢管混凝土的钢材和核心混凝土应力 -应变关系模型的基础上 ,利用数值解法对圆中空夹层钢管混凝土轴压和压弯构件的荷载 -变形关系进行了全过程分析 ,分析结果与试验结果吻合良好。最后在参数分析的基础上 ,提供了圆中空夹层钢管混凝土轴压和压弯构件承载力实用验算方法。     

圆锥形中空夹层钢管混凝土轴压短柱受力机理分析

为了研究圆锥形中空夹层钢管混凝土轴压短柱的受力机理,通过有限元软件ABAQUS建立了该类构件的力学模型,并与已有试验数据进行对比,验证了模型的合理性。分析了典型构件的受力全过程荷载-应变关系曲线、钢管与混凝土之间的相互作用力、破坏模态和荷载分配; 同时分析了空心率、锥度、钢管径厚比和混凝土强度等参数对相互作用力的影响。结果表明:典型构件荷载-应变关系曲线可分为弹性段、弹塑性段、下降段和稳定段4个阶段; 构件破坏是由外钢管向外鼓曲所导致的,破坏截面约在0.8H(H为构件高度)柱高处; 锥度和空心率的改变对构件破坏截面位置影响较大,随着锥度和空心率的增大,破坏截面位置逐渐向柱顶靠近; 影响外钢管与混凝土之间相互作用力的主要因素有空心率、锥度、外钢管径厚比、外钢管屈服强度和混凝土强度; 影响内钢管与混凝土之间相互作用力的主要因素有空心率、锥度和外钢管屈服强度; 内钢管径厚比与内钢管屈服强度对混凝土与内、外钢管之间的相互作用力影响较小,可不作为主要参数进行分析。     

方钢管再生混凝土柱滞回特性的试验研究

根据6根方钢管再生混凝土柱在定常轴力和水平往复荷载作用下的试验结果,探讨了钢管壁厚、轴压比和长细比3个参数对试件滞回性能的影响。试验表明:各试件的滞回曲线形状大致相同,滞回曲线较为饱满,具有良好的抗震性能。在试验研究基础上,分析了实测滞回曲线特征,对试验结果进行回归分析,建立了恢复力模型的三折线骨架曲线方程,确定了卸载刚度、强度退化规律和恢复力模型的滞回规则,建立了方钢管再生混凝土柱水平侧向力-位移恢复力模型,试件的计算滞回曲线和骨架曲线与试验实测曲线吻合良好。     

反复荷载作用下矩形中空钢管混凝土柱的滞回性能研究

首先建立钢管与核心混凝土界面的粘结-滑移滞回模型、考虑包辛格效应的钢材单轴滞回模型和考虑矩形钢管约束效应后内填混凝土的单轴应力-应变滞回模型。在截面纤维模型的基础上,建立考虑界面粘结-滑移的矩形钢管混凝土柱分析模型,用Fortran语言编制相应的全过程分析程序。考虑不同的空心率因素,对4个矩形中空钢管混凝土试件进行数值模拟计算,并对荷载-位移滞回关系进行初步的理论分析。     

带直角六边形钢管混凝土柱的滞回性能研究

带直角六边形钢管混凝土柱具有表面平整和抗震性能好的优点,已被应用于实际工程中.为进行该类结构的非线性抗震分析,基于有限元法研究了其滞回性能,并开展了参数分析,主要参数包括:含钢率、混凝土强度、钢材强度、轴压比和长细比.分析结果表明:该类组合构件的承载力随着含钢率和钢材强度的增大而提高,随着长细比和轴压比的增大而降低;抗弯刚度随着含钢率的增大而增大,随着长细比的增大而减小;长细比和轴压比对骨架曲线形状的影响较大;骨架曲线下降段刚度随着轴压比和混凝土强度的增大而增大,随着长细比的增大而减小;构件绕强轴破坏时具有更好的延性.最后给出了该类构件的荷载-位移恢复力建议模型,简化计算结果和试验结果吻合较好.     

方钢管混凝土构件弯矩-曲率滞回性能研究

应用钢材和混凝土应力 -应变关系滞回模型 ,采用数值方法计算方钢管混凝土构件的弯矩-曲率滞回关系 ,通过对大量计算结果的分析 ,研究构件在往复荷载作用下的工作机理 ,并给出构件弯矩 -曲率关系的恢复力模型及模型中各参数的简化计算公式 ,可为进一步进行方钢管混凝土结构体系的弹塑性分析提供参考。     

火灾作用后圆钢管混凝土柱荷载-位移滞回性能研究

火灾作用后,钢管混凝土柱的强度和刚度均会遭受损失,需进一步考察其抗震能力。本文介绍了7个火灾后圆钢管混凝土试件滞回性能试验研究,采用数值方法对荷载位移滞回关系曲线进行全过程分析,计算分析了轴压比、长细比、含钢率、钢材屈服极限、混凝土抗压强度、受火时间等参数对荷载位移关系骨架线的影响。研究结果表明,火灾作用后圆钢管混凝土柱滞回关系曲线形状饱满,无明显的捏缩现象,但试件的极限承载力和弹性刚度会有所降低。本文的研究成果可为火灾后该类结构的抗震修复加固提供参考。     

Mechanical behavior of concrete filled double skin steel tubular columns under cyclic pure torsion

为研究中空夹层钢管混凝土柱在扭矩作用下的滞回性能,以截面形式和空心率为主要参数,开展了4个中空夹层钢管混凝土柱试件在扭矩作用下的拟静力试验,得到了中空夹层钢管混凝土柱在往复扭矩作用下的破坏模式和扭矩-转角关系曲线。试验结果表明：中空夹层钢管混凝土柱在往复扭矩作用下的扭矩-转角滞回曲线较为饱满,没有出现“捏拢”现象,卸载刚度与初始弹性刚度接近,具有较好的耗能能力。往复扭矩作用下,圆形截面中空夹层钢管混凝土柱的扭转性能较方形截面中空夹层钢管混凝土柱更优。在截面外轮廓形状和尺寸相同的条件下,空心率对中空夹层钢管混凝土柱在往复扭矩作用下扭转性能的影响不大。     

圆中空夹层钢管混凝土柱承载力研究

采用统一强度理论，对圆中空夹层钢管混凝土柱进行了研究，分析了钢管的拉压强度比，及中间主应力对圆中空夹层钢管混凝土柱承载力的影响，提出了圆中空夹层钢管混凝土柱的极承载力计算公式，与文献资料的试验结果作了比较，验证了理论公式的正确性，并得出了中空夹钢管混凝土柱和钢管混凝土具有相同优点等结论。该结果为中空夹层钢管混凝土柱的承载力分计算提供了一定的理论依据，对工程设计有一定的参考价值。以限层析     

钢管混凝土柱-钢梁平面框架抗震性能的试验研究

为了探讨钢管混凝土柱-钢梁平面框架的抗震性能,本文进行了12个框架试件在恒定轴力和水平反复荷载作用下的试验研究,主要考察了柱截面形状(圆形、方形)、含钢率(圆形:α=0.06,0.103;方形:α=0.125,0.126)、柱轴压比(圆形:n=0.06~0.60;方形:n=0.04~0.60)、梁柱线刚度比(圆形:i=0.36~0.58;方形:i=0.34~0.62)等参数对其力学性能的影响。试验结果表明:钢管混凝土柱-钢梁框架滞回曲线较为饱满,强度和刚度退化不明显;柱轴压比和含钢率对框架的承载力和抗震性能影响较大,随着轴压比的增大,框架的水平极限承载力下降,位移延性和耗能能力降低,而含钢率影响规律则相反;圆形截面柱框架抗震性能整体上优于方形截面柱框架。按照《钢管混凝土结构技术规程》(DBJ13—51—2003)设计的钢管混凝土框架能够满足结构抗震设计要求。     

Fire performance of self-consolidating concrete filled double skin steel tubular columns: Experiments

An investigation into the fire performance of self-consolidating concrete (SCC) filled double skin tubular columns (CFDST) during the standard fire test is reported. Six full size SCC filled CFDST columns were designed for the fire tests. Detail failure modes of overall specimens and each component in the columns as well as temperatures, deformation and fire endurance were presented. Fire performance of the CFDST columns were studied through analysis of the limiting temperature of the outer tube, composite action between steel and concrete and effect of a number of parameters on the fire endurance. It showed that the limiting temperature in the CFDST columns is significantly higher than that in concrete filled steel tubular (CFST) columns or critical temperature in steel structural components. Strong evidence was found to prove the existence of composite action between steel and concrete in the CFDST columns during fire exposure. Effect of a number of parameters on the fire endurance of the composite columns was identified. Investigation into the fire performance of the columns also reveals possible solutions to improve the fire resistance of CFDST members.     

钢管混凝土构件的力学性能试验研究

对16根直径相同，偏心率相同，钢管厚度不同，长细比不同的钢管混凝土偏心受压构件进行了试验研究，分析了其破坏过程，破坏机理，探究了影响其强度的主要因素。     

Concrete-filled double skin (SHS outer and CHS inner) steel tubular beam-columns

A series of tests on concrete-filled double skin steel tubular (CFDST) stub columns (14), beams (four) and beam-columns (12) were carried out. The specimens had square hollow section (SHS) as outer skin and circular hollow section (CHS) as inner skin. A mechanics model is developed in this paper for the CFDST stub columns, columns and beam-columns. A unified theory is described where a confinement factor (ξ) is introduced to describe the composite action between the steel tubes and the sandwiched concrete. The load versus axial strain relationship for CFDST stub columns is predicted. Simplified model is derived for section capacities of CFDST. The predicted beam-column strength is compared with that obtained in beam and beam-column tests. The load versus mid-span deflection relationship for CFDST beams and beam-columns is predicted. A simplified model is developed for calculating the member capacity of the CFDST beams. Simplified interaction curves are derived for CFDST beam-columns.     

弯-剪-扭耦合荷载作用下钢管混凝土短柱受力性能研究

为研究钢管混凝土短柱在剪切和扭转复合作用下的受力性能,开展了10个钢管混凝土短柱试件在纯扭、弯-剪和弯-剪-扭荷载作用下的拟静力往复加载及单调加载试验,得到了钢管混凝土短柱的荷载-变形曲线和钢管应变分布规律。试验结果表明：钢管混凝土短柱具有良好的承载能力和塑性性能;在纯扭作用下,圆形钢管混凝土短柱在往复扭转荷载作用下钢管发生低周疲劳破坏;方形钢管混凝土短柱在单调及往复扭转荷载作用下钢管面外发生斜向局部屈曲;纯扭往复荷载作用下的钢管混凝土柱的荷载-变形骨架曲线与单调加载下基本一致;在弯-剪及弯-剪-扭复合荷载作用下,在进入塑性工作阶段前截面的轴向变形基本满足“平截面假定”;在弯-剪-扭耦合荷载作用下,短柱的破坏模式取决于弯扭比,在弯扭比较大（为1.90）时,其类似于弯剪破坏,在弯扭比较小（为0.96）时,其类似于扭转破坏。在有限元模拟及大量参数分析的基础上,得到了钢管混凝土短柱的弯-剪-扭承载力相关方程,承载力计算结果与有限元分析结果吻合较好。     

方中空夹层钢管混凝土柱的承载力及影响因素分析

采用双剪统一强度理论,对轴心受压下的方中空夹层钢管混凝土短柱的受力性能进行了理论分析.引入考虑厚边比影响的等效约束折减系数和混凝土强度折减系数,将方中空夹层钢管混凝土等效为圆中空夹层钢管混凝土,在厚壁圆筒统一强度理论的基础上,结合钢管混凝土统一理论,推导出方中空夹层钢管混凝土柱的极限承载力,并对影响因素进行了分析.与有关文献的试验结果进行比较,结论基本一致,证明统一强度理论对方中空夹层钢管混凝土的理论分析有很好的适用性.该结果为方中空夹层钢管混凝土承载力的分析计算提供了一定的理论依据.