型钢混凝土压弯构件抗震性能试验研究

通过对18根剪跨比为4.23的型钢混凝土柱进行低周反复荷载试验,研究型钢混凝土压弯构件的抗震性能.分析了试验构件的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线和耗能能力,并详细探讨了轴压比和配箍率对型钢混凝土压弯构件抗震性能的影响.试验结果表明型钢混凝土压弯构件具有良好的抗震性能.     

基于简化修正压力场理论的钢筋混凝土柱荷载-变形分析

基于简化修正压力场理论对钢筋混凝土柱抗剪机理进行了分析,并考虑核心混凝土膨胀对箍筋抗剪承载力贡献的影响,计算了骨料咬合作用及受压区的抗剪承载力贡献,获得受拉区和受压区的抗剪强度,从而建立箍筋屈服后柱构件抗剪强度计算方法;结合传统截面纤维分析法,同时引入弯曲变形、剪切变形及滑移变形3种变形分量,在箍筋屈服前对柱构件进行抗弯分析,最终得出压弯剪作用下钢筋混凝土柱荷载-变形曲线,并与所收集的15个钢筋混凝土柱低周反复试验结果进行了对比。研究结果表明:采用该方法计算的荷载-变形曲线与试验骨架曲线吻合较好,对发生弯曲破坏、弯剪破坏及剪切破坏3种不同破坏类型的钢筋混凝土柱均有较好的分析效果,可用于压弯剪作用下钢筋混凝土柱的荷载-变形分析。     

圆钢管混凝土压弯剪构件受力性能分析

本文基于有限元软件ABAQUS对圆钢管混凝土压弯剪构件力学性能进行研究,通过对以往试验结果的模拟对比验证了模型的合理性,并对典型构件受力全过程荷载-位移曲线、构件破坏形态、荷载分配、应力分布和界限剪跨比进行了研究。研究结果表明:典型构件的荷载-位移曲线大致分为弹性阶段、弹塑性阶段和塑性阶段;根据剪跨比的不同可将构件的破坏形式分为压剪、压弯剪和压弯;轴压比的改变对荷载分配曲线的形状有较大影响;剪跨比、轴压比、含钢率、钢材强度及混凝土强度对构件抗剪承载力和弹性阶段刚度都有不同程度的影响。     

冷弯薄壁卷边槽钢压弯构件局部屈曲滞回性能研究

利用经试验验证的冷弯薄壁卷边槽钢压弯构件ABAQUS有限元模型对板件宽厚比和轴压比对其在常轴力、低周往复荷载作用下的屈曲和滞回性能影响进行分析.分析结果表明,宽厚比、轴压比对于构件初始刚度影响较小;构件屈曲后,宽厚比、轴压比越大,对构件滞回性能影响越显著.冷弯薄壁卷边槽钢压弯构件发生局部屈曲破坏仍具有良好的滞回性能和抗震性能.     

不锈钢芯板一字形剪力墙抗震性能试验研究

为研究不锈钢芯板一字形剪力墙的抗震性能,完成了在不同轴压比、不同面板厚度以及不同芯管排布下,四个不锈钢芯板一字形剪力墙构件的拟静力试验,研究了构件在低周往复荷载作用下的变形特征和破坏模式,分析了构件在水平荷载作用下滞回曲线、骨架曲线、荷载特征值、延性系数、刚度退化、承载力退化以及耗能能力等抗震性能.试验结果表明:不锈钢芯板一字形剪力墙发生压弯破坏,且破坏形态均表现为构件根部位置的侧板与面板发生局部屈曲;面板厚度越大,承载力越高;当构件面板与侧板厚度相同时,可以保证面板与侧板能够协同工作,有较好的延性以及耗能能力;作为墙体两侧面板的连接件,芯管排布对构件抗震性能影响不大;增大轴压比会抑制面板的鼓曲,但会降低墙身的延性与耗能能力.     

分散型钢混凝土组合柱抗震性能试验研究

为研究分散型钢混凝土组合柱(ISRCC)的抗震性能,分析组合柱中分散布置的型钢和混凝土之间的协同工作情况,对4个ISRCC柱进行偏心率为10%和15%的低周往复加载试验。与传统低周往复加载试验相比,试验中按预定路径同时施加竖向荷载和水平荷载。分析了ISRCC柱在低周往复荷载作用下的承载力、延性、破坏形态、裂缝分布和刚度退化等。试验结果表明：所有ISRCC柱均为小偏心压弯破坏,试件整体性较好;在偏心率15%以内,屈服荷载前各试件满足平截面假定,能够有效发挥型钢和混凝土的组合作用;ISRCC柱压弯承载力的试验值与ACI 318-2014、EN 1994-1-1和YB 9082-2006《钢骨混凝土结构技术规程》等规范中的承载力计算结果吻合较好,验证了现有规范中普通钢骨混凝土（SRC）柱压弯承载力的计算方法对偏心率15%以内的ISRCC柱的适用性;试件的极限位移角为1/88~1/65,满足我国规范对罕遇地震作用下框架-核心筒结构弹塑性层间位移角的要求,具有较好的变形能力。     

钢筋混凝土双向压弯剪构件在单调扭矩作用下抗扭性能的研究

本文根据作者所做的七个构件的试验结果，研究了钢筋混凝土双向压弯剪构件在单调扭矩作用下的抗扭性能，内容包括构件的破坏形态、强度、抗扭强度实用计算方法及影响抗扭强度的因素。此项研究为反复扭矩作用下的双向压弯剪构件性能的研究打下了基础。     

非对称配钢型钢混凝土柱受剪机理及承载力研究

为揭示非对称配钢型钢混凝土柱的受力特点和破坏机理,考虑剪跨比、轴压比、体积配箍率以及拉结筋等4个影响因素,对12个T形配钢型钢混凝土柱进行了水平低周往复荷载试验。对水平低周反复荷载和恒定轴向荷载作用下试件的受力过程和破坏特征进行了研究,结果表明:非对称配钢型钢混凝土柱具有较好的滞回性能和耗能性能,其破坏形态主要有弯曲破坏、剪切斜压破坏和剪切粘结破坏三类。通过实测型钢腹板和箍筋的荷载-应变滞回曲线,分析了试件在不同阶段的受力状态,基于破坏机理和力学分析推导了T形配钢型钢混凝土柱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,计算结果与实测值符合较好。     

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。     

关于建立拉/压弯剪扭统一计算公式的讨论

钢筋混凝土构件在拉/压弯剪扭的不同内力组合下,目前还没有一种可以被普遍接受的统一破坏理论。理论上长期不完善,直接影响到钢筋混凝土结构在各种复杂组合荷载下(特别是灾害荷载下)的强度计算。GB50010-2002《混凝土结构设计规范》[1]用试验数据回归的方法给出压弯剪扭组合受力下的剪扭承载力计算公式,但缺少拉弯剪扭的承载力计算公式。目前的修订工作是在2002版基础上加以改进,力图增加拉弯剪扭组合情况的承载力计算。作者基于近期的研究认为,钢筋混凝土构件在拉/压弯剪扭共同作用下的统一的计算公式实际上并没有解决,尽管根据目前的认识水平,新规范中构件承载力计算主要还是依靠试验数据回归,但是其基本内涵应该尽可能准确地反映构件破坏的机理,表达形式应该简明。这一点应该引起规范修订足够的重视。本文将以建立钢筋混凝土普通矩形截面构件在拉/压弯剪扭组合受力状态下的承载力公式为例,说明这个问题,以供今后进一步修改规范时参考。     

矩形钢管单层网壳预埋螺栓装配式节点及其受弯性能试验研究

提出了一种适用于矩形钢管单层网壳结构的新型装配式节点,该节点通过预埋螺栓的方式避免杆件开孔对截面的削弱,构造简单、传力路径清晰,且装配简单方便。通过16个节点的四点弯曲试验,研究了该类节点的受弯性能及失效模式。结果表明：该类节点具有良好的受弯性能,节点受弯能力随螺栓直径的增大、杆件端板厚度的增加以及杆件端板距节点体距离的减小而增强;在弯矩作用下,节点的失效模式主要包括杆件失效、螺栓失效及杆件端板失效;与杆件开孔节点相比,所提节点在受弯承载力及变形能力方面具均有优势,但初始抗弯刚度略低。与试验结果的比较表明,考虑接触效应的非线性有限元分析模型可以较好地模拟节点的受弯性能。     

无机黏结材料粘贴碳纤维加固混凝土梁受弯性能的试验研究

对5根混凝土梁进行受弯试验研究,比较分析采用不同胶体及不同纤维粘贴层数对碳纤维加固混凝土梁的承载力、刚度、延性、裂缝发展和分布以及破坏形态的影响。试验结果表明:试验采用的无机黏结材料MOC具有良好的黏结性能,能够用于粘贴碳纤维布加固补强混凝土构件;采用无机黏结材料粘贴碳纤维布后,加固梁的抗弯承载力明显提高,同时可以有效限制裂缝的开展,但加固梁的延性有所降低;随着碳纤维布粘贴层数的增加,加固梁的破坏模式由碳纤维布拉断破坏变为剥离破坏。     

Tests of concrete-filled stainless steel tubular T-joints

This paper describes a test program on a wide range of concrete-filled cold-formed stainless steel tubular T-joints fabricated from square hollow section (SHS) and rectangular hollow section (RHS) brace and chord members. A total of 27 tests was performed. The chord member of the test specimen was filled with concrete along its full length. Both high strength stainless steel (duplex and high strength austenitic) and normal strength stainless steel (AISI 304) specimens filled with nominal concrete cylinder strength of 30 MPa were tested. The axial compression force was applied to the top end of the brace member, which was welded to the center of the chord member. Local buckling failure of brace member was the main failure mode observed during the tests. Hence, the axial compression force was then applied by means of a steel bearing plate to avoid failure of brace member. The failure modes of chord face failure and chord side wall failure as well as crushing of the concrete infill were observed. All the tests were performed by supporting the chord member of the specimen along its entire length to apply the pure concentrated force without any bending moment. The test results were also compared with design rules for carbon steel tubular structures, which is the only existing design guideline for concrete-filled tubular joints. It is shown that the design strengths predicted by the current design rules are quite conservative for the test specimens. It is also recommended that the contribution of stainless steel tubes should be included in the design rules since it has significant effects on the ultimate bearing capacity of concrete-filled stainless steel tubular T-joints.     

基于MCFT的高强轻骨料混凝土框架中节点受剪承载力计算方法

根据低周反复荷载作用下不同轴压比的4个不同核心区配箍率高强轻骨料混凝土框架中节点抗震性能试验结果,主要研究了该类构件的破坏特征以及受剪性能。在试验研究基础上,结合高强轻骨料混凝土破坏特性,选取合适的节点受剪核心区,修正骨料粒径计算参数,建立了基于修正压力场理论(MCFT)的高强轻骨料混凝土框架中节点受剪承载力计算模型,同时收集13个轻骨料混凝土框架中节点试验结果,应用该模型计算了包含17组该类构件的受剪承载力,并将理论值与试验值进行比较分析。结果表明:该类构架的破坏特征与普通混凝土中节点破坏特征类似,均经历了初裂、通裂、极限和破坏4个典型破坏阶段,且试验结果与应用基于修正压力场理论的高强轻骨料混凝土框架中节点受剪承载力计算模型计算结果之比的均值为0.907,方差为0.008,两者吻合较好,验证了模型的准确性与合理性,该模型可以应用于该类构件的极限受剪承载力计算,同时该理论有明确的力学理论和计算过程,可以较为清楚地反映构件初裂、通裂、极限阶段的受力过程。     

粘贴碳纤维布加固钢构件受拉承载力试验研究

对粘贴不同面积碳纤维布加固的钢板试件进行了单轴拉伸试验 ,通过试验采集的数据绘制了荷载 -应变曲线 ,并分析了钢构件与碳纤维之间的相互作用、试件的破坏机理、碳纤维布粘贴面积对试件承载力和延性的影响等 ,为碳纤维布加固钢构件提供了理论基础     

无筋墙体的抗震剪切强度

本文在试验研究的基础上,着重探讨了无筋墙体在复合应力状态下的破坏机理以及砌体的各向异性性能在剪切破坏形态和抗剪强度上的反映。按照不同复合应力状态产生的不同破坏形态,并根据300余片墙体试验结果的统计分析以及地震作用下墙体的工作特性,提出了无筋墙体的抗震剪切强度计算公式。     

腹杆形式对钢管混凝土桁梁受力性能影响的研究

进行了3榀钢管混凝土桁梁试件四分点对称加载静力试验,研究腹杆布置形式对整体受力性能的影响,并探讨了有限元法和节点承载力验算方法。试验研究结果表明,3榀桁梁试件的整体极限承载力和极限变形能力从大到小的腹杆布置形式为修正的Warren式、Pratt式和Warren式。不同腹杆布置形式的桁梁节点失效模式不同,修正的Warren桁梁和Pratt桁梁的节点失效模式为弦杆钢管扯裂失效,而Warren桁梁为受压腹杆接头局部屈曲。通过对比荷载-变形关系实测曲线与计算曲线,对有限元梁单元模型计算钢管混凝土桁梁整体受力性能的精度进行了分析。在不考虑节点处弦杆钢管与管内混凝土界面非线性的影响时,有限元刚接梁单元模型和铰接梁单元模型计算的整体极限承载力均大于实测值,而计算变形值均小于实测值。与铰接梁单元模型比较,刚接梁单元模型计算的弹塑性阶段整体抗弯刚度及整体极限承载力的精度更高。刚接梁单元模型计算的腹杆轴力与实测值吻合良好。当忽略腹杆弯矩影响时,桁梁节点承     

预应力混凝土梁在地震作用下的损伤-破坏模型

结构在地震作用下的损伤状况及其抵御破坏荷载的残余能力,是抗震优化设计和震后工程加固的重要依据。根据对预应力混凝土梁在不同荷载历程下的耗能、破坏特性的试验研究,本文提出了构件破坏的定义,给出了构件在循环荷载下的破坏弯矩与骨架曲线破坏弯矩的数学关系,建立了预应力混凝土梁在地震作用下的损伤-破坏模型。该模型综合了变形、能量累积以及荷载历程对预应力混凝土构件损伤-破坏的影响,对不同的地震模式有更好的适用性。     

装配式剪力墙齿槽式连接受剪性能研究

为研究装配式剪力墙齿槽式连接的受剪性能,进行了8片1/2缩尺剪跨比为0.54的齿槽式连接试件单调推覆加载试验。研究了装配式剪力墙齿槽式连接的破坏模式、开裂形态、荷载-位移曲线和承载力,分析了轴压比、暗柱设置、齿槽长度等因素对装配式剪力墙齿槽式连接受剪承载力的影响。结果表明：轴压比对齿槽式连接试件的开裂模式影响较大,轴压比较大的试件,裂缝开展以对角线方向的斜裂缝为主;轴压比较小的试件,裂缝开展以齿槽接合面裂缝为主;增加轴压比和设置暗柱提高了装配式剪力墙齿槽式连接的受剪承载力,齿槽长度对装配式剪力墙齿槽式连接受剪承载力影响较小。基于现有研究成果和试验结果,提出了装配式剪力墙齿槽式连接受剪承载力计算式,其计算结果与试验结果吻合较好。     

SRC异型柱正截面承载力试验研究

为研究地震作用下SRC异型柱正截面的承载力和受力性能，设计了8个试件进行低周反复加载试验，通过观察试件的破坏形态，分析试件的受力性能，获取试件的滞回曲线、承载力和变形等重要参数。试验结果表明，8个试件的破坏形态均为正截面压弯破坏。