考虑二阶效应的火灾后不等肢L形型钢混凝土异形柱偏心距增大系数的研究

为了研究考虑二阶效应的火灾后不等肢L形型钢混凝土异形柱的偏心距增大系数,选取4种偏心距,按照两种加载角度,对受火1 h后的8根不等肢L形型钢混凝土异形柱进行了常温下的静力加载试验。由于型钢混凝土异形柱含钢量较高,将L形截面按照等形心轴惯性矩的原则等效成矩形截面,计算出偏心距增大系数η矩,并与异形柱的偏心距增大系数η异进行了对比分析,比较两种计算方法,为火灾后异形柱偏心距增大系数的计算提供参考和依据。研究表明:1不等肢L形型钢混凝土异形柱在X、Y两方向抗侧刚度不同导致两方向柱中挠度不同;2矩形柱与异形柱偏心距增大系数η的差值与矩形柱η的比值均在10%以内,计算结果比较接近,其中比值绝对值最大为9.901 8%,出现在BL6的Y方向,其余比值均在5%以内。     

火灾后型钢混凝土异形柱正截面承载力非线性分析

为了研究火灾后型钢混凝土异形柱的正截面承载力,在9根十字形、8根T形、9根等肢L形(简称DL形)和9根不等肢L形(简称BL形)型钢混凝土柱试验研究的基础上,编制了MATLAB非线性程序,通过对比表明运算结果与试验结果基本吻合。利用程序分析了弯矩作用方向角、含钢率、混凝土强度等级和偏心距对火灾后型钢混凝土异形柱正截面承载力的影响。试验结果表明:火灾后型钢混凝土异形柱破坏形式分为受拉破坏、受压破坏、轴心受压破坏和界限破坏;截面应变分布也基本符合平截面假定;在偏心距一定的情况下,0°加载角的承载力高于45°加载角的承载力。在其它因素一定的条件下,构件的极限承载力随含钢率的增大而增大,与混凝土强度等级呈正比,随偏心距的增大而减小。     

火灾后型钢混凝土异形柱承载力研究

<正>青岛理工大学开展了火灾后型钢混凝土异形柱偏心受压正截面承载力简化计算方法的研究。试验试件共35根型钢混凝土异形柱,其中十字形截面柱9根,T形截面柱8根,等肢L形截面柱9根,不等肢L形截面柱9根。提出了折算截面法,计算火灾后型钢混凝土异形柱偏心受压时正截面承载力,根据试验结果确定了相应的修正系数,计算值与试验值吻合较好。     

火灾后等肢L形型钢混凝土柱偏心受压力学性能试验研究

为研究火灾后等肢L形型钢混凝土柱的力学性能,对4根受火后试件和1根未受火对比试件进行静力加载试验,火灾试验采用ISO834标准升温过程曲线。考虑加载偏心距对试件力学性能的影响。通过试验,得到试件破坏形态以及极限承载力、截面平均应变分布、柱中侧向位移曲线、荷载-滑移曲线和截面特性。研究表明:(1)两面受火1小时的等肢L形型钢混凝土柱仍然具有较高的竖向承载能力;(2)通过空腹式配钢形式与合理的腹杆布置能够保证型钢与混凝土的协同工作能力,平均应变平截面假定仍适用于火灾后等肢L形型钢混凝土柱的分析中;(3)火灾后异形柱截面抗弯能力随着轴力的增加先增大后减小。     

高温作用后不等肢L形截面型钢混凝土柱偏心受压性能试验研究

对8根不等肢L形截面型钢混凝土柱进行高温作用后的受力性能试验研究,1根未受火柱作为对比试件。柱配钢形式为桁架式配钢,试验中考虑加载角与加载偏心距的影响。通过试验,获得试件破坏形态以及承载力、截面平均应变分布、荷载-滑移曲线和截面变形特性。研究结果表明：柱肢内侧两面受火1 h的不等肢L形截面型钢混凝土柱仍然具有较高的竖向承载能力;空腹式配钢与合理的腹杆布置能够保证型钢与混凝土的协同工作,应变平截面假定仍然适用;不等肢L形截面型钢混凝土柱长肢方向的截面弯曲刚度较短肢的大,加载角0°时的刚度大于加载角45°时的刚度。     

高温作用后不等肢L形截面型钢混凝土柱偏心受压性能试验研究

对8根不等肢L形截面型钢混凝土柱进行高温作用后的受力性能试验研究,1根未受火柱作为对比试件。柱配钢形式为桁架式配钢,试验中考虑加载角与加载偏心距的影响。通过试验,获得试件破坏形态以及承载力、截面平均应变分布、荷载-滑移曲线和截面变形特性。研究结果表明:柱肢内侧两面受火1 h的不等肢L形截面型钢混凝土柱仍然具有较高的竖向承载能力;空腹式配钢与合理的腹杆布置能够保证型钢与混凝土的协同工作,应变平截面假定仍然适用;不等肢L形截面型钢混凝土柱长肢方向的截面弯曲刚度较短肢的大,加载角0°时的刚度大于加载角45°时的刚度。     

火灾后十字形型钢混凝土柱双向偏心受压力学性能试验研究

探究双向偏心荷载对火灾后十字形型钢混凝土柱的影响,对火灾后1h的十字柱进行静力荷载试验。通过对极限承载力、试件的破坏形态、异形柱的侧向位移和混凝土与槽钢之间的粘结滑移的分析,讨论十字柱在不同试验偏心距下的力学行为。试验表明:①十字柱的破坏均经历了弹性阶段、带裂缝工作阶段和破坏阶段;②槽钢和混凝土之间的粘结滑移量很小,型钢和混凝土能够继续共同工作;③当沿着45°荷载角进行加载试验时,十字柱会发生双向弯曲;④偏心距的增大使中性轴的位置由受拉区向受压区移动,但中性轴的位置始终与弯矩作用面相互垂直;⑤平截面假定在十字形型钢混凝土异形柱截面依然适用;⑥当荷载角为45°时异形柱界限偏心距e为190mm。     

火灾后型钢混凝土偏心受压柱偏心距增大系数研究

根据火灾后偏心受压型钢混凝土(SRC)中长柱的试验结果,对经历火灾全过程的偏心受压SRC柱偏心距增大系数进行了研究。在理论分析的基础上,以极限曲率为参数,推导了考虑高温作用影响的火灾后偏心受压型钢混凝土长柱偏心距增大系数的计算公式,基于已有试验结果,对计算结果与试验结果进行比较分析。结果表明,建议的公式计算结果与试验结果吻合较好且便于计算,可为工程设计提供参考。     

L形型钢混凝土异形柱正截面承载力的理论研究(Ⅱ)——受力性能分析

利用文献[1]编制的型钢混凝土(SRC)异形柱正截面承载力的有限元计算程序,通过计算得到了各设计因素(包括混凝土强度等级、加载角、配钢率、轴压比和肢长比)变化时,L形SRC异形柱正截面受力性能的,N-及M-M,相关曲线.通过对计算结果的分析,得到了5种设计因数变化时,对L形SRC异形柱正截面受力性能的影响规律.     

L形钢板连接式方钢管混凝土组合异形柱双向压弯稳定性试验研究

对L形钢板连接式方钢管混凝土组合异形柱进行了双向压弯试验,分析了在双向压弯荷载作用下偏心距的变化对L形异形柱的竖向应变、侧向挠度、各单肢柱柱中截面的横向应变以及连接钢板的竖向应变等参数的影响。结果表明,在双向压弯荷载作用下,L形异形柱的极限承载力随着偏心距的增大而降低;连接钢板对各单肢柱的约束作用较强,保证了L形异形柱的整体性,各单肢柱可以协同变形。研究结果为后续L形钢板连接式方钢管混凝土组合异形柱其他受力性能的研究提供了参考。     

工字形截面型钢混凝土短柱受压性能研究

为研究工字形截面型钢混凝土短柱的受压性能,设计了5个1/20缩尺工字形截面型钢混凝土短柱试件,各试件几何尺寸、配筋、配钢均相同,进行了不同偏心距、不同加载方向工况下的轴压、偏压单调加载试验。通过试验,分析了各试件的破坏特征、承载力、刚度及退化过程等。对比分析了偏心距、加载方向对工字形截面型钢混凝土短柱受压性能的影响规律。基于试验,进行了工字形截面型钢混凝土短柱受压承载力计算,计算结果与试验结果符合较好。研究表明:工字形截面型钢混凝土短柱具有良好的弹塑性变形能力和较高的承载力;随着偏心距的增大,工字形截面型钢混凝土短柱的承载力逐渐降低,弹塑性最大位移逐渐增大,延性逐渐增强,刚度退化逐渐减慢;偏心距相近时,与沿翼缘方向偏心加载的试件相比,沿工字形截面腹板方向加载的试件屈服荷载、极限荷载较高,延性性能较好。     

典型受火方式下型钢混凝土异形柱耐火极限研究

应用有限元软件ABAQUS建立型钢混凝土柱数值模型,研究4种典型受火方式下SRC异形柱的耐火性能,探讨各因素对SRC异形柱耐火极限的影响。结果表明:矩形柱耐火性能优于异形柱;对于任意截面的SRC柱,耐火极限均随荷载比的增大而减小,且矩形和L形SRC柱在高荷载比时下降更多;荷载比较小时L形柱的耐火性能优于T形柱,荷载比较大时T形柱的耐火性能优于L形柱;实腹式配钢SRC柱的耐火性能优于空腹式。研究结果可为SRC异形柱的抗火设计提供依据和参考。     

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。     

轴心受压部分包裹混凝土十字形组合柱耐火性能研究

部分包裹混凝土异形组合柱可避免室内凸柱问题的出现,但由于型钢翼缘外露和截面形状系数大,其抗火性能较差。为考察常用的十字形部分包裹混凝土组合（PEC）柱的耐火性能,采用ABAQUS有限元分析软件建立了轴压下十字形PEC柱的温度场及热力学分析模型。在已有相关试验数据验证模型可靠性的基础上,分析了十字形PEC柱的升温过程、受力机理和破坏模式,并与矩形PEC柱进行对比。之后详细研究了荷载比、长细比、截面尺寸和受火方式等对轴压下十字形PEC柱耐火性能的影响规律。结果表明：相比于矩形PEC柱,十字形PEC柱升温速度更快,耐火性能更差;十字形PEC柱耐火极限随荷载比、长细比的增加而显著降低,随截面尺寸的增大而显著提高;型钢翼缘受火对十字形PEC柱耐火极限的影响远大于混凝土表面受火的影响,但型钢翼缘不受火时,十字形PEC柱的耐火极限随混凝土受火面积的增大基本呈线性降低。基于参数分析给出了四周受火十字形PEC柱耐火极限的简化计算方法,计算结果与模拟结果吻合良好。研究结果可为异形PEC构件的抗火设计提供依据。     

钢筋砼等肢L形截面双向偏心受压柱的设计方法

通过对不同长细比、相对偏心距及荷载角的等肢L形截面双向偏心受压柱的非线性全过程计算机分析,得出了其承载力和侧向挠度的基本规律,并提出利用偏心距增大系数进行设计的方法.同时给出了等肢L形截面双向偏压柱划分为长短柱的界限.     

实腹式型钢混凝土异形柱截面曲率分析及延性研究

型钢混凝土柱是一种抗震性能优越的组合构件,经常被用于高层或超高层建筑中。近年来为了满足建筑物美观及室内装饰装修的要求,国内外学者针对型钢混凝土异形柱开展了相关研究,其中最常见的异形柱截面类型为十字形、L形和T形。以收集的型钢混凝土异形柱抗震性能试验为基础,对型钢混凝土异形柱的截面曲率进行分析,通过弯矩-曲率曲线研究曲率与构件变形性能的关系,确定异形柱屈服曲率和极限曲率的计算方法,利用截面屈服曲率和极限曲率得出位移延性系数。通过参数分析,研究构件的截面曲率变化情况,并通过参数拟合,提出适用于3种截面类型的型钢混凝土异形柱屈服曲率和极限曲率的简便计算公式,该公式可为实腹式型钢混凝土异形柱的变形计算以及抗震设计提供参考。     

钢管混凝土异形柱抗侧刚度的计算

钢结构住宅设计中,为避免室内露柱露梁,可采用钢管混凝土异形柱框架,但钢管混凝土异形柱如何参与计算成为制约结构计算的难点。分析了等面积代换和等弯曲刚度代换成矩形截面钢管混凝土柱存在的缺陷,利用平截面假定和叠加原理,通过异形柱在纯弯曲状态下的变形分析,推导了钢管混凝土异形柱的抗侧刚度,并与有限元计算结果进行了对比。结果表明,对于存在对称轴的等肢厚T形和十字形截面,将其按等弯曲刚度等代成矩形截面计算其抗侧刚度是可行的,而对于L形截面和非对称T形、十字形截面,则需要考虑扭转影响。     

结构设计新规范讲座 第三十二讲——工形截面偏心受压构件承载力计算(上)

工形(包括T形、形)截面偏心受压构件承载力计算基本上和矩形截面的构件相似,因为前者是由好几个矩形截面组合而成。求工形截面偏心受压构件承载力计算的基本公式,其原则仍是: (一)基本假定同矩形截面构件。 (二)受压区翼缘的计算宽度b_f’的取值同T形截面受弯构件b_f’(见本刊1991年第1期第34页表1)。 (三)偏心距增大系数η仍用下式求得,     

500MPa级钢筋混凝土柱受压区受火性能研究

为研究高温后500MPa级钢筋混凝土柱的力学性能,本文共研究11根钢筋混凝土柱,分别对4根未受火试件和7根受火试件进行静力加载试验.火灾试验采用IS0834标准升温过程曲线,同时考虑偏心距和受火时间对试件力学性能的影响.通过试验,得到试件破坏形态以及极限承载力、截面平均应变分布、柱中侧向位移曲线、截面特性.研究表明:①混凝土柱受压区受火后,界限偏心距下的混凝土柱,破坏时由于受拉钢筋未屈服,混凝柱出现由受拉破坏(大偏心破坏)转变为受压破坏(小偏心破坏);②500MPa级钢筋能够和C30混凝土较好地协同工作,通过截面应变的分布可以得到,在平均应变层次上的平截面假定仍适用于火灾后混凝土柱的分析;③火灾后轴心受压柱的破坏形态转变为小偏心受压柱,截面抗弯能力随着偏心距的增加而减小.     

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。