钢筋混凝土与型钢混凝土分体柱的滞回性能试验研究

进行了8个试件的滞回性能试验研究,其中包括2个钢筋混凝土超短柱、2个型钢混凝土超短柱、2个钢筋混凝土分体柱和2个型钢混凝土分体柱;超短柱的剪跨比都为1,而分体柱的剪跨比都为3.试验结果表明,型钢混凝土超短柱的破坏模式为粘结破坏,因此与钢筋超短柱相比,构件的承载力、延性和变形能力并无显著提高.与超短柱相比,钢筋混凝土与型钢混凝土分体柱的延性和变形能力明显提高.随轴压比的提高,钢筋混凝土与型钢混凝土分体柱的延性与变形能力降低.相同轴力水平下,型钢混凝土分体柱的承载力、延性和变形能力明显优于钢筋混凝土分体柱.     

钢管混凝土边框剪力墙抗震试验及承载力计算

为研究钢管混凝土边框剪力墙抗震性能,对不同轴压比、不同强弱抗剪连接键的矩形钢管混凝土边框剪力墙进行了低周反复荷载下的抗震性能试验研究.试验模型包括1个普通钢筋混凝土剪力墙和3个矩形钢管混凝土边框剪力墙,模型按1/4缩尺.在试验基础上,分析了各剪力墙的承载力、延性、刚度及其衰减过程、滞回特性、耗能能力和破坏特征.建立了该新型剪力墙的承载力计算模型,计算结果与实测结果符合较好.研究表明:这种剪力墙可有效地组合混凝土剪力墙与钢管混凝土边框柱的优势,抗震效果良好.     

基于神经网络的矩形钢管混凝土破坏模态研究

为了研究矩形钢管混凝土柱轴压破坏模态,总结了大量文献的试验数据,并采用Abaqus进行有限元模拟,有限元模拟结果作为研究破坏模态的补充数据.分析结果表明矩形钢管混凝土柱轴压的破坏模态主要分为受压和受弯2种,长细比是影响破坏模态类型的最主要的因素.通过神经网络的预测方法研究受压及受弯2种破坏模态的长细比临界值,同时对矩形钢管混凝土柱的轴压受压受弯破坏模态长细比临界值进行了参数化分析.结果表明:在本文研究参数范围内,受压与受弯2种破坏模态的长细比临界值为32左右,长宽比(长/宽)越小,含钢率越大,约束效应系数越大,临界值越大;混凝土强度越大,临界值越大;钢管厚度越大,约束效应系数越大,临界值越小;钢材强度越大,约束效应系数越大,临界值越小.     

CFST柱和RC柱偏压性能比较

为了研究钢管混凝土柱在偏压荷载下的力学性能,对已有的偏压荷载钢管混凝土柱进行了有限元模拟,并与试验结果进行了比较.在此基础上,分别模拟了同等条件下钢管混凝土柱和钢筋混凝土柱的受力性能,对比分析了它们的破坏形态、承载力、挠度变形等力学性能.研究结果表明:相同条件下,钢管混凝土柱比钢筋混凝土柱更具有延性,钢管混凝土柱轴力比钢筋混凝土柱高约25%,弯矩高约40%;最大荷载时,钢管混凝土柱跨中截面的挠度为钢筋混凝土柱的1.67倍,极限荷载时为2.30倍;钢管混凝土柱和钢筋混凝土柱承载力随着偏心率的增大而减小,与构件性质无关.长细比对构件破坏性质有明显影响.     

钢管约束钢筋混凝土压弯构件抗震性能与设计方法

为研究钢管约束钢筋高强混凝土压弯构件的抗震性能和设计方法,进行圆钢管和方钢管约束钢筋高强混凝土压弯构件的滞回性能试验研究.试验结果表明,由于钢管对核心混凝土的有效约束,核心高强混凝土柱的承载力、延性和耗能能力得到显著提高.在轴压比和钢管径厚比相同的条件下,圆钢管约束钢筋混凝土压弯构件的抗弯承载力和延性明显优于方钢管约束钢筋混凝土.根据试验结果,建立钢管约束钢筋混凝土压弯构件的纤维模型方法和截面抗弯承载力计算方法,计算结果与试验结果吻合极好.     

剪力连接件对型钢混凝土超短柱抗震性能的影响

进行了6个剪跨比为1的超短柱的滞回性能试验研究,其中包括2个钢筋混凝土柱(RC)、2个不设剪力连接件的型钢混凝土(SRC)柱和2个设剪力连接件的型钢混凝土柱.试验结果表明,不设剪力连接件的SRC超短柱的破坏模式为粘结破坏,与RC超短柱相比,其抗剪承载力和变形能力无显著提高,但耗能能力有所提高.设置剪力连接件的SRC超短柱的破坏模式为斜压破坏,与不设剪力连接件的SRC超短柱相比,其抗剪承载力和变形能力显著提高.随轴压比的提高,SRC超短柱的抗剪承载力提高;但轴压比对SRC超短柱的延性和变形能力无显著影响.     

矩形钢管混凝土平面框架结构抗震性能的试验研究

以柱轴压比和长细比为参数,进行了四榀单层单跨由方钢管混凝土柱-矩形钢管混凝土梁组成的全矩形钢管混凝土框架的低周反复荷载试验,研究分析了该类结构体系的滞回曲线、延性、破坏机理和特征;考察了各参数对结构体系受力性能及抗震性能的影响规律.研究表明,方钢管混凝土柱-矩形钢管混凝土梁框架结构的滞回曲线饱满,没有明显的捏缩现象;位移延性系数在3.05～3.49之间,满足延性框架的要求.各参数对框架受力性能的影响表现为:随着柱轴压比的增加,试件的承载力提高,位移延性减小,刚度退化的趋势更明显.长细比不但影响曲线的形状,也影响曲线的数值.随着长细比的增加,试件的刚度降低,水平承载力明显下降,屈服位移和破坏位移显著增加.由试验结果可知,方钢管混凝土柱-矩形钢管混凝土梁框架结构具有良好的抗震性能,有进一步研究和推广应用的价值.     

足尺方钢管高强再生混凝土柱轴压试验

为研究方钢管高强再生混凝土柱的轴心受压性能,设计了3个方钢管高强混凝土柱足尺试件.3个试件几何尺寸相同,区别在于混凝土类型与内部构造.试件1为方钢管高强普通混凝土柱,试件2为方钢管高强再生混凝土柱,试件3为腔体内设置钢筋笼的方钢管高强再生混凝土柱.试验加载采用单向重复加卸载的方法.通过试验分析了各试件的破坏特征、承载力、耗能、延性和刚度,采用国内外5种规程对各试件轴心受压承载力进行了计算.研究表明:方钢管高强再生混凝土柱损伤过程和破坏形态与方钢管高强普通混凝土柱类似;方钢管内设置钢筋笼可显著提高试件的承载力、延性和耗能,减缓刚度退化;矩形钢管混凝土结构技术规程(CECS 159—2004)承载力计算公式可用于方钢管高强再生混凝土柱轴压承载力计算,计算结果与实测值符合较好.     

低周反复荷载作用下T形柱框架边节点受力性能研究

对三个T形柱梁柱节点进行了反复荷载作用下受力过程和破坏特征的试验研究和分析,研究了钢筋混凝土T形柱框架结构中间节点在低周反复荷载作用下的受力性能,分析了此类节点的破坏机理和失效方式。研究表明:T形柱框架节点在反复荷载作用下,破坏特征类似于普通矩形柱节点;翼缘最后的破坏形式是轴压比引起的正截面破坏;轴压比影响节点承载力,低轴压比状态下起有利作用。     

钢管自密实轻骨料混凝土柱轴压性能试验研究

为了研究以免烧结粉煤灰陶粒作为骨料的钢管自密实轻骨料混凝土柱的轴压性能,首先,进行了自密实轻骨料混凝土配合比设计研究,比选出最优水胶比、陶粒掺量和粉煤灰掺量;然后,考虑含钢率、长细比等参数影响,设计了7个钢管自密实轻骨料混凝土柱试件和3个钢管自密实混凝土柱对比试件进行轴压试验研究.结果表明:钢管自密实混凝土柱的轴心受压承载力高于钢管自密实轻骨料混凝土柱;所有试件均为延性破坏,但内部混凝土破坏形态因套箍系数和长细比的不同分为弯曲破坏、强度破坏和剪切破坏;钢管在峰值荷载前进入屈服,钢管的约束使混凝土平均应变远大于峰值应变,变形性能得到显著提高.最后,基于极限平衡理论建立了轴压承载力计算方法,计算结果与试验结果吻合良好.     

C80高强混凝土柱在反复荷载作用下的抗剪性能

通过1根C40普通混凝土柱与4根C80高强混凝土柱在竖向轴压力和水平反复荷载作用下的抗剪性能试验,深入研究了混凝土强度等级、剪跨比、轴压比和配箍率等因素对柱的破坏形态、滞回性能、位移延性及受剪承载力的影响.分别采用中国规范GB50010—2010、美国规范ACI318—08、加拿大规范CSA—04及桁架-拱模型对钢筋混凝土柱的受剪承载力进行计算,并与试验值进行对比分析.结果表明:对于小剪跨比钢筋混凝土柱,上述规范受剪承载力计算公式均偏于保守;由于考虑了拱效应,桁架-拱模型较其他规范对钢筋混凝土柱受剪承载力的预测更为准确.     

分段外包钢板箍RC柱抗震性能的试验研究

本文依据钢筋混凝土高轴压中短柱的震害特征,考虑到约束混凝土的强度大和变形性能好等特点,对中短柱进行分段外包钢板箍。期望提高其承载能力和变形能力,达到变强弯弱剪构件为弯曲破坏,以提高其抗震性能。本研究着重探讨了剪跨比为1,2,3的中短柱,在定轴压及反复弯剪作用下的强度、变形、抗倒塌性能。分析对比了不同外包形式、不同轴压比下其恢复力特性和耗能效果。对钢板箍约束效应在理论上进行推导,提出了外包钢板箍钢筋混凝土高轴压柱的抗剪强度计算公式及变形计算公式、构造要求,可用于高层结构设计和现有建筑物的抗震加固设计及震后修复。     

设置外包预应力钢板箍RC短柱抗震性能研究

提出一种采用预应力钢板箍对钢筋混凝土矩形截面柱进行抗震加固的方法.通过6个采用预应力钢板箍加固的RC短柱试件的低周反复加载试验,研究采用横向预应力钢板箍加固混凝土矩形截面柱的抗震性能.主要试验参数为横向箍板的预应力水平和试件的轴压比.通过试验检验了加固试件的破坏形态、强度、变形能力、滞回特性和耗能能力等重要抗震性能指标.结果表明,采用预应力钢板箍加固后的短柱的抗震性能得到大幅度提高,横向预应力钢板箍能够有效抑制斜向剪切裂缝的开展,将试件的破坏形态由剪切破坏转变成具有较好延性的弯曲破坏;加固后试件的变形能力得到大幅度提高,且位移延性比随横向预应力水平的提高而有所增大;试件耗能性能随预应力水平的增大而提高.     

玻璃纤维聚合物约束混凝土柱轴压比限值研究

对采用外粘玻璃纤维布加固震损柱进行低周反复荷载试验 ,研究其力学性能。试验结果表明 :无论轴压比的高低 ,加固后柱的承载力和位移延性都有了不同程度的提高和改善 ,高轴压比柱的效果更加明显 ,加固前为小偏压破坏的柱 ,加固后变成了大偏压破坏 ,变形性能和耗能能力显著提高。基于试验结果和约束混凝土的计算分析理论 ,导出了玻璃纤维聚合物加固柱的轴压比限值。计算结果和试验结果均表明 ,加固后柱的轴压比限值可予以适当放宽。     

柱失效方程中荷载相关特性对承载力抗震设计可靠度的影响

以竖向荷载和水平地震作用组合下的钢筋混凝土柱和钢柱为对象,研究了失效方程中荷载相关特性对柱承载力抗震可靠性的影响。根据现行《混凝土结构设计规范》和《钢结构设计规范》分析了不同柱弯矩轴力相关曲线的特性。结合多个框架结构实例,对比了柱失效方程中荷载相关曲线与规范考虑情形的异同。实例分析表明:水平地震和竖向荷载组合作用下,小偏压RC柱和工字型钢柱的荷载相关曲线与规范考虑的情形较为符合,均近似为负相关的直线;水平地震和竖向荷载组合作用下,大偏压RC柱的荷载相关曲线则与规范考虑的情形有较大出入,存在明显的正相关段部分。在此基础上,考虑失效方程复杂特性,依据已有的荷载和抗力变量概率模型,采用Monte Carlo法分析了水平地震和竖向荷载组合作用下柱的可靠性。结果表明:钢柱和小偏压RC柱的承载力抗震可靠度随轴压力荷载效应比值的变化幅度较小,与规范模式计算结果较接近;大偏压RC柱的承载力抗震可靠度随轴压力荷载效应比值的变化会有较大幅度波动,与规范模式计算结果差异较大;当轴压力荷载效应比值为负时,大偏压RC柱的承载力抗震可靠度会低于规范计算值较多,现行柱可靠性设计方法会偏于不安全。     

Seismic Performance of Steel Reinforced Ultra High-strength Concrete Columns

The seismic performance of steel reinforced ultrahighstrength concrete columns (SRSHC) with various shearspan ratios (λ) were studied through a series of experiments. The concrete compressive cube strength value of experimental specimens ranged from 92.9 MPa to 108.1 MPa. The main experimental variables affecting seismic performance of specimens were axial load ratio and stirrup reinforcement ratio. The columns (λ=2.75) subjected to low cyclic reversed lateral loads failed mainly in the flexuralshear mode failure and columns (λ≤2.0) subjected to low cyclic reversed lateral loads failed mainly in the shear mode failure. Shear forcedisplacement hysteretic curves and skeleton curves were drawn. Coefficient of the specimen displacement ductility was calculated. Experimental results indicate that ductility decreases with axial pressure ratio increasing, and increases with stirrup reinforcement ratio increasing. Limit values of axial pressure ratio and minimum stirrup reinforcement ratio of columns are proposed to satisfy definite ductility requirement. The suggested values provide a reference for engineering application and for the amendment of the current Chinese design code of steel reinforced concrete composite structures.     

压弯剪作用下钢筋混凝土短柱抗剪性能试验研究

根据小剪跨比钢筋混凝土框架柱受剪破坏的过程和特点的试验研究,本文着重分析构件抗剪强度随轴压比变化的规律;探讨小剪跨比钢筋混凝土构件的破坏机理;并根据试验研究,提出了钢筋混凝土受压短柱同时承受低周反复弯矩及剪力作用时的抗剪强度计算公式。     

中和轴角对钢筋混凝土T形截面柱界限轴压比的影响

为了满足钢筋混凝土异形柱结构体系的抗震性能的要求,异形柱构件需要有足够的延性,从而避免其发生脆性破坏,而轴压比是众多影响异形柱构件延性的因素中最主要的因素之一.从大、小偏心受压构件截面的界限破坏条件出发,着重考虑中和轴角变化的影响,采用简化的平行线法计算中和轴的位置并采用数值分析对钢筋混凝土T形柱构件界限轴压比进行分析,得出各种中和轴角情况下的T形柱构件的界限轴压比及其变化规律,对比广东异形柱规程和天津异形柱规程中轴压比限值的规定,提出在特殊的中和轴角范围内应做相应的调整,并对钢筋混凝土T形截面异形柱轴压比限值提出了设计建议.