对钢筋混凝土弯扭构件承载力计算公式的修正

GB50010-2002《混凝土结构设计规范》(以下简称“规范”)分别按纯弯和纯扭进行弯扭构件承载力计算。基于国内外大量试验数据的分析表明,该设计计算方法与试验结论相矛盾,未能正确反映构件的受力状态,使得计算值与试验数据拟合较差且偏于不安全,可靠指标偏低,不能满足GB50068-2001《建筑结构可靠度设计统一标准》(以下简称《统一标准》)的要求,配筋需要较大幅度地提高。通过对现有试验数据的分析,给出了基于1/4圆弧模型的建议修正公式和其相应的计算方法,该公式考虑了构件的整体受力相关性,具有明确的物理意义,配筋能返回公式验算。分析结果表明:该文建议的修正公式比规范公式的计算模式准确,可靠指标满足《统一标准》的要求。     

弯剪共同作用下钢筋混凝土梁承载力计算方法的研究

国内外大量实验现象表明,钢筋混凝土梁在受到弯矩和剪力共同作用的情况下,其抗弯承载力和抗剪承载力具有相关性。GB50010-2002《混凝土结构设计规范》(以下简称“规范”)关于梁的设计方法并未考虑两者的相关性。分析表明:在弯剪共同作用下,按《规范》设计的钢筋混凝土梁的可靠指标不能满足GB50068-2001《建筑结构可靠度设计统一标准》的要求。通过对现有试验数据进行分析,该文提出了基于四分之一圆弧模型的建议修正公式和相应的计算方法。修正公式能很好的体现梁抗弯承载力和抗剪承载力之间的相关性,具有明确的物理意义。对修正公式和《规范》公式进行配筋计算和可靠度分析,结果表明:考虑弯剪相关性的修正公式相比《规范》公式,计算模式准确,可靠指标接近《统一标准》的要求。     

中美混凝土结构设计规范剪扭构件承载力的对比分析

为研究GB 50010-2002《混凝土结构设计规范》(以下简称“我国规范”)剪扭构件的安全度水准及有关设计方法的合理性,对比分析了我国规范和ACI 318-08(以下简称“美国规范”)剪扭构件的承载力计算方法和结果,并进行了可靠度比较。结果表明,我国规范在考虑混凝土部分相关性时,用“三折线”简化模型将混凝土部分提供的抗扭和抗剪承载力相关曲线外扩,使得混凝土部分的计算承载力被高估,设计安全度偏小。美国规范对于混凝土部分剪扭相关性考虑得较为保守,使得混凝土部分设计偏于安全。美国规范配筋量比我国规范大,配筋基本满足1/4 圆弧相关性模型的承载力要求;而我国规范计算所得的钢筋不能满足1/4 圆弧相关性模型的承载力要求,设计安全度比美国规范小。美国规范的可靠指标比我国规范高,我国规范可靠指标不能满足GB 50068-2001《建筑结构可靠度设计统一标准》的要求。     

钢管混凝土短柱极限承载力可靠度分析

基于《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB50068-2001),利用一次二阶矩法(JC法)对圆钢管混凝土轴压短柱的极限承载力进行了可靠度校准。结果表明,钢管混凝土构件的可靠指标随着混凝土强度等级的提高而提高,随着钢材强度、含钢率及套箍指标的提高而降低;此外钢材种类、荷载组合以及荷载效应比等也对钢管混凝土构件可靠指标有一定程度的影响。按照建议的分项系数值,能较好的满足《建筑结构可靠度设计统一标准》可靠指标的要求。     

对钢筋混凝土偏压构件承载力计算公式的修正建议

GB50010-2002《混凝土结构设计规范》(以下简称《规范》)计算偏心受压构件正截面承载力时需要判断大小偏心,计算步骤较繁琐,计算公式存在缺陷。针对《规范》的不合理性提出了一个统一纯弯-偏压-轴压三种受力状态的计算公式,统一公式具有明确的物理意义,并且与试验数据拟合较好。利用统一公式计算对称配筋偏压构件时可取消大小偏心判断,计算所得的钢筋面积能返回统一公式验算。规范公式的偏压构件承载力Mu-Nu相关曲线在大小偏心交界处会出现尖点,小偏心段不能很好地与轴压点衔接;统一公式的Mu-Nu曲线是一条连续光滑的曲线,曲线连接了纯弯、偏压、轴压三个受力状态,具有明确的物理意义。统一曲线与规范曲线可以较好地吻合。比较统一公式与规范公式计算所得的钢筋面积,结果表明规范公式的小偏心受压和轴压的配筋存在突变,而在接近轴压点时小偏心计算较轴压公式偏不安全,而统一公式的配筋计算具有较好的过渡性,并且计算精度满足工程的要求,可靠指标满足GB50068-2001《建筑结构可靠度设计统一标准》的要求。     

基于简化四阶矩法的各种截面钢管混凝土轴压承载力可靠度分析

该文采用新点估计法和简化四阶矩法对丁发兴提出的钢管混凝土轴压承载力公式进行可靠度分析,该公式考虑了不同截面钢管形状约束系数,且探讨了不同截面形状、混凝土等级、钢材强度等级、两种荷载组合以及不同荷载比对可靠指标的影响。分析结果表明,不同截面形状的钢管混凝土轴压承载力公式的可靠指标均高于3.7,满足目标可靠指标3.2的要求;当办公室活恒载比为1.0时,混凝土强度越高时,可靠指标越大。     

结构尺寸对RC柱剪扭复合受力抗震性能影响分析

在地震水平作用下,曲线梁桥的桥墩、不规则钢筋混凝土（RC）框架结构的边柱、角柱等受力构件,由于上部结构的重心偏心,使构件处于剪扭复合受力状态,而产生脆性破坏,脆性破坏往往会加剧钢筋混凝土构件的尺寸效应行为。为探究剪扭荷载相互作用下钢筋混凝土柱的抗震性能和尺寸效应,建立了不同扭弯比的钢筋混凝土柱剪扭复合受力三维细观数值模型,模拟分析了扭弯比对RC柱剪扭复合受力抗震性能和尺寸效应的影响。研究结果表明：在剪扭复合荷载作用下,钢筋混凝土柱破坏更具脆性,承载能力降低;扭弯比的增大导致构件变形能力,延性能力和耗能能力下降;扭矩的存在,在一定范围内增强了钢筋混凝土柱抗剪强度的尺寸效应。对比并修正了中国规范提出的剪-扭承载力相关方程,保证了预测结果的安全度。     

剪—扭构件最小配筋率

为混凝土结构设计规范的修订,本文从受剪和受纯扭构件最小配筋率入手,通过理论分析,给出了剪－扭构件最小配筋率更为合理且使用方便的实用计算公式。     

高强轻骨料混凝土深受弯构件受剪模型分析

根据集中荷载作用下8根剪跨比0.26~1.04、跨高比为2和3的LC40级高强轻骨料混凝土简支深受弯构件受剪性能试验结果,重点分析了该类混凝土深受弯构件的破坏过程与破坏形态。在试验研究的基础上,建立了基于软化拉-压杆模型计算理论的高强轻骨料混凝土深受弯构件受剪承载力计算模型,并应用该模型完成了22组该类构件受剪承载力试验计算与我国GB50010-2010、ACI318-08、CSA和EC2等现有规范计算结果及软化拉-压杆模型计算结果的对比分析。分析表明:高强轻骨料混凝土深受弯构件破坏形态分为剪切破坏和弯剪破坏两种,剪跨比λ≤1,其受剪承载力基本由混凝土斜压杆控制,软化拉-压杆模型计算结果接近试验值,与现行规范计算结果相当,但软化拉-压杆模型有明确的力学模型,能够合理反映深受弯构件受力机理。     

竖向混合结构转换柱构件抗剪承载力研究

竖向混合结构转换柱型钢在柱中截断,导致转换柱内力传递畸变。该文利用ABAQUS有限元软件,建立了考虑混凝土不同约束效应的转换柱精细有限元模型,通过模拟结果与试验结果对比,验证了该方法的正确性。根据转换柱的受力和变形特性,研究了转换柱的反弯点位置变化情况。随后根据转换柱不同破坏模式下构件受力特点,研究了转换柱的受剪承载力公式,并与参考文献中的试验结果进行了对比分析。最后对现有规范中转换柱抗剪能力公式的安全性和合理性进行了研究,并采用精细有限元模型对修正公式进行了验证,结果表明:现有规范计算的抗剪承载力偏于不安全,需要根据转换柱的受力及变形特性进行合理的修正。     

63Sn-37Pb和Sn-0.7Cu钎料的力学性能

对63Sn-37Pb和Sn-0.7Cu两种钎料进行了单轴拉伸试验、纯扭试验和纯扭疲劳试验.结果表明,钎料拉伸和纯扭时的应力应变关系有很强的应变速率相关性.弹性模量和剪切模量受应变速率的影响很小.钎料的屈服强度、剪切屈服强度、抗拉强度和抗剪强度也受应变速率的影响.钎料是剪切型破坏材料,并且发生循环软化.     

上海标准推荐的预制桩极限承载力分项系数研究

提出了获得上海市标准预制桩推荐表格统计特性的一种新方法,在运用该方法求得桩侧摩阻力和桩端阻力统计特性后,利用可靠度理论对上海地区31个场地进行了计算,并对计算结果进行统计分析,得到了可靠度指标的统计特性。在此基础上,按完全可靠性分析方法,求出了上海地区由标准推荐公式确定单桩竖向抗压承载力的分层桩侧摩阻力分项系数和桩端阻力分项系数,并对上海地区31个场地在利用分项系数设计方法的基础上反算了安全系数,结果说明所研究方法可作为规范过渡时的参考。     

基于不同规范设计的现役RC框架损伤分析及可修复性能评估

我国现役大多数钢筋混凝土(RC)框架是基于GBJ 11-1989、GB 50011-2001和GB 50011-2010三次抗震设计规范所设计,由于建筑功能的需求,常见框架结构的首层层高明显高于其它层,易导致结构层间变形集中。选择底层层高明显高于其它层的三栋现役RC框架为分析算例,综合考虑填充墙面外变形、节点区剪切变形、柱内钢筋粘结滑移等因素,利用OpenSees有限元分析软件,分别建立其三维空间有限元模型。对三个模型进行了低周往复加载分析和大量地震动激励下的动力时程分析,研究了结构在中震、大震和特大震三个水准下的损伤程度、层间变形的分布模式及可修复性能。结果表明：相对于GBJ 11-1989和GB 50011-2001,基于GB 50011-2010抗震设计规范设计的结构损伤最小,对于潜在薄弱层的加强效果更加明显;中、大震水平,三次规范设计结构发生倒塌的概率均较低,但基于GBJ 11-1989抗震设计规范设计的结构损伤较严重,较难修复;特大震水平,基于GBJ 11-1989和GB 50011-2001抗震设计规范设计的结构倒塌风险较大,基于GB50011-2010抗震设计规范设计的结...     

钢筋混凝土柱纯扭破坏尺寸效应数值分析

在地震作用下,钢筋混凝土柱时常会受到扭矩的作用,而扭矩的存在会改变钢筋混凝土柱的破坏模式。为探究钢筋混凝土柱纯扭破坏的尺寸效应行为,采用三维细观数值模拟方法,考虑了混凝土细观组分的非均质性及钢筋与混凝土间的粘结滑移作用,建立了钢筋混凝土柱的纯扭作用数值模型。模拟分析了结构尺寸、纵筋率、配箍率和截面形状对钢筋混凝土柱抗扭破坏的影响。结果表明：钢筋混凝土柱扭转破坏表现为脆性特征,名义抗扭强度表现出明显的尺寸效应;纵向配筋对扭转强度尺寸效应影响不大;方形截面柱比圆形截面柱具有更强的尺寸效应;箍筋可以提高扭转强度,且可以削弱名义抗扭强度的尺寸效应。最后,修正了Ba?ant尺寸效应律,建立了全结构尺寸范围内的名义抗扭强度预测公式。     

基于概率统计方法的隔震结构可靠度

该文用概率统计的方法分析隔震结构的抗震可靠度。对两个实际的隔震结构建立三维有限元模型并进行时程分析,求得层相对加速度、层间位移角、隔震支座剪应变和压应力等结构的动力响应参数,同时,收集隔震支座力学性能的实验数据并结合数值模拟,用假设检验方法,明确了隔震结构的各动力响应参数和隔震支座的抗力参数均服从对数正态分布,再用最大似然估计法,得到了隔震结构各动力响应和隔震支座抗力的概率特征参数。给定隔震结构的失效模式,建立以结构抗力和反应为变量的功能函数,采用一次二阶矩法,分析隔震体系的抗震可靠度,结果发现:按目前《建筑抗震设计规范》的隔震结构,与非隔震结构相比,即使上部结构的水平地震作用减小60%~70%,也不一定能达到“中震不坏”和“极大震不倒”的抗震性能目标,说明在编的《建筑隔震设计规范》对隔震建筑提出更高的要求。