不同参数对方钢管混凝土柱滞回耗能的影响

方钢管混凝土柱（CFST,Concrete Filled Square Steel Tubular）抗震性能优越,影响其抗震性能的参数有：长细比、轴压比、幅厚比,且这种影响是相互耦合的.通过正交比较分析的方法,利用有限元软件ABAQUS对19根CFST进行数值模拟分析,研究了不同参数对CFST滞回耗能的影响.总体上CFST在低周反复水平荷载作用下滞回曲线饱满,在柱屈服以后承载力并没有明显的下降.CFST具有良好的耗能能力,抗震性能优越.幅厚比对CFST滞回耗能影响最大,轴压比次之,长细比在一定范围内有一定的影响.     

630MPa超高强钢筋低周疲劳性能试验研究

630MPa超高强钢筋已应用于实际工程,而目前针对国产630MPa超高强钢筋的低周疲劳性能研究尚未见报道。为此,以我国国产630MPa超高强钢筋为研究对象,对其进行了静力拉伸试验,得到其静拉力学性能参数。通过恒应变幅加载低周疲劳试验,得到疲劳寿命、循环响应特征及应力-应变滞回曲线等指标,研究了630MPa超高强钢筋的疲劳性能,进行了低周疲劳特性评价。在试验研究的基础上,得到了630MPa超高强钢筋疲劳性能参数,建立了其疲劳寿命预测公式。采用OpenSees软件进行了630MPa超高强钢筋材料低周疲劳试验数值模拟,分析表明利用得到的超高强钢筋疲劳性能参数可以较精确地进行630MPa超高强钢筋低周疲劳数值模拟。     

压-弯-剪-扭复合受力钢筋混凝土L形截面柱抗震性能试验研究

为研究压-弯-剪-扭复合受力下钢筋混凝土L形截面柱的抗震性能，以扭弯比、轴压比为变化参数，设计6个钢筋混凝土柱试件在恒定轴力和反复弯-剪-扭复合作用下的加载试验。观察试件的破坏过程和形态，得到其扭矩-扭转角滞回曲线和荷载-位移滞回曲线，以及试件的开裂点、峰值荷载点和破坏点等特征参数。基于试验数据，分析扭弯比和轴压比变化对钢筋混凝土L形截面柱的压碎区高度、钢筋应变、承载力、位移延性、层间侧移角、耗能能力、承载力及刚度退化等抗震性能指标的影响。结果表明：低周反复压-弯-剪-扭钢筋混凝土L形截面柱破坏形态表现为弯曲、弯扭和扭剪破坏，滞回曲线呈捏拢的S形，随着扭弯比的增大，柱根部压碎区高度变小，翼缘裂缝发展更为完善，纵筋应力增大，箍筋应力减少，开裂荷载和受扭承载力均有提高，试件扭转延性提高但位移延性降低，初始刚度较小且退化更为平稳；而轴压比则与受扭承载力和弯曲刚度密切相关，轴压比越大，受扭承载力越大，弯曲刚度提高；试件弯曲耗能的等效黏滞阻尼系数在0.08~0.28之间，扭转耗能的等效黏滞阻尼系数为0.13~0.23，试件耗能占比由初期扭转耗能为主向弯曲耗能转变，L形截面柱性能水平对应的层间位移角均能满足相关规范要求。扭矩的存在对试件抗震性能削弱较大。     

600MPa级钢筋混凝土十字形柱抗震性能试验研究与恢复力特性分析

针对7个配置600 MPa级钢筋的十字形柱进行低周往复荷载试验,得到试件的滞回曲线、骨架曲线和纵筋、箍筋应变曲线。研究结果表明:各试件的滞回曲线饱满,对称性较好,具有良好的耗能能力;配箍率增大,试件的峰值荷载增大,变形能力增强;轴压比增大,试件的承载力增大,耗能能力提高,刚度退化加快;与配置HRB500钢筋的试件相比,配置600 MPa级钢筋的试件峰值荷载较大,塑性变形能力增强,但其耗能能力降低。基于ABAQUS软件对试件进行有限元分析,模拟结果与试验结果符合较好。     

国产钢材LYP225的低周疲劳试验研究

目前,对于低屈服点钢材的低周疲劳性能试验的研究不多。对两组不同尺寸的国产低屈服点LYP225钢材进行低周循环加载试验,研究其循环骨架曲线、滞回环特点、低周疲劳寿命等特性;同时探讨长细比对低屈服点钢材疲劳寿命的影响。通过Ramberg-Osgood模型对不同应变幅加载下的滞回环进行拟合,得出钢材循环骨架曲线;通过Coffin-Manson模型拟合得到钢材的低周疲劳寿命S-N（应变-寿命）曲线;通过试验数据确立了混合强化参数并将其输入ABAQUS软件中,所得结果能很好地模拟LYP225钢材的滞回曲线。试验结果表明:国产LYP225钢材滞回环饱满,表现出良好的延性,低周疲劳特性好于国外相同试样尺寸的同等级钢材;国产LYP225钢材低周疲劳寿命受试样长细比的影响较大,相同应变幅下,长细比越大其低周疲劳寿命越低;通过试验数据拟合得到的强化参数可用于构件在整体结构中的地震反应分析。     

腹板开椭圆孔耗能支撑滞回性能试验研究

为了研究腹板开椭圆孔耗能支撑的滞回性能,进行了3个支撑试件的低周往复加载试验,研究支撑长细比和耗能腹板长度对这种支撑耗能能力和滞回性能的影响,得到试件的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、延性系数、等效黏滞阻尼比等。试验结果表明：在低周往复荷载作用下,腹板开椭圆孔耗能支撑依靠腹板开孔板件进入塑性耗散能量。耗能支撑滞回曲线饱满,耗能能力强,初始刚度较高。孔间板件断裂破坏导致耗能支撑试件失效,试件呈现延性破坏。试验过程中,中部工字钢保持弹性状态,没有进入塑性。相同长细比下耗能腹板的长度越长,耗能支撑滞回曲线越饱满,变形能力、承载能力和等效黏滞阻尼比越大。建立了ABAQUS有限元分析模型,有限元分析结果与试验结果吻合良好,可以有效模拟腹板开椭圆孔耗能支撑的滞回性能。     

考虑屈曲的钢筋滞回性能试验研究

对不同长细比的钢筋进行反复荷载试验研究,考察不同长细比的钢筋在荷载幅值逐渐增大加载的性能变化规律.并采用ABAQUS有限元软件建立考虑屈曲影响的钢筋滞回模型与试验对比.结果表明:钢筋在拉压循环荷载作用下,长细比、塑性变形对其抗震性能产生影响,采用ABAQUS有限元软件建立考虑屈曲影响的钢筋滞回模型,为今后研究提供重要依...     

FRP约束圆钢筋混凝土柱滞回性能的理论分析

在分别确定FRP、钢筋和核心混凝土在单调应力以及往复应力作用下的应力-应变关系模型的基础上,采用纤维模型法对FRP约束圆钢筋混凝土柱的M-和P-Δ滞回曲线进行了计算,计算结果和试验结果吻合较好。在数值计算的基础上,分析了含FRP率、钢筋屈服强度、纵向配筋率、混凝土强度、轴压比和长细比等参数对FRP约束圆钢筋混凝土压弯构件M-和P-Δ滞回关系骨架曲线的影响规律,最后建议了简化的滞回模型。     

考虑屈曲影响的钢筋滞回本构模型

钢筋在拉压循环荷载作用下,会产生受压屈曲现象,其应力-应变曲线呈现受压应力软化效应,传统的钢筋滞回本构模型无法对其进行描述。在Bouc-Wen模型基础上进行修正,引入屈服后刚度比调整公式,建立考虑屈曲影响的钢筋滞回本构模型,并结合Newton-Raphson迭代法给出模型详细计算流程,该模型能够同时描述刚度退化、强度退化以及受压应力软化效应等钢筋滞回特性。模型滞回特性由7个基本参数进行控制,根据所收集的钢筋单轴拉压循环试验数据,采用遗传算法对其进行参数识别。之后考虑钢筋长细比、屈服强度以及强屈比的影响,对参数识别结果进行拟合,给出各控制参数计算公式。最后通过与试验结果进行对比,验证了所提模型的有效性。     

铸造十字形截面屈曲约束支撑的抗震性能试验研究

采用铸造工艺直接加工十字形截面核心的屈曲约束支撑(BRB,Buckling-Restrained Brace),避免在核心部件上直接施焊,可以消除焊接残余应力的影响。通过低周往复加载试验,研究了该类试件的滞回性能、骨架曲线、累积塑性变形、拉压不对称性、等效刚度等。试验结果表明,该类型的屈曲约束支撑可以避免焊接残余应力对试件抗震性能的影响,支撑试验滞回曲线饱满,具有稳定的受力特性,累积塑性变形基本达到200,且拉压不对称系数小于1.3,满足美国AISC钢结构规范的要求。由于铸造用钢有材料上的缺陷,导致试件没有获得较好的低周疲劳性能,但是对低周疲劳性能要求不高的承载型BRB仍具有一定的应用价值。     

防屈曲支撑滞回性能试验研究

针对我国钢材市场,选用Q235热轧角钢设计并制作了两种截面、两种组合方式的4个防屈曲支撑试件。为检验组合热轧角钢防屈曲支撑的构造和滞回性能,进行了低周反复加载静力试验,研究了包括荷载-位移滞回曲线、割线刚度及其退化规律、等效粘滞阻尼比等在内的抗震性能。结果表明:试件荷载-位移滞回曲线稳定、饱满、对称;钢材品种、截面形式对刚度退化规律及等效阻尼比的变化规律没有影响;国产组合热轧角钢防屈曲支撑构造合理,具有良好的耗能性能和抗低周疲劳性能,是一种新型的耗能支撑。     

冷弯薄壁型钢C型构件压弯屈曲机理与滞回模型研究

对冷弯薄壁型钢C型构件进行竖向常轴力作用与水平循环荷载同时作用下的加载试验,以探索冷弯薄壁型钢C型构件滞回性能特点以及轴压比、截面宽厚比等参数对试件破坏行为的影响。基于截面应力分布规律和薄板屈曲理论,提出格构机理模型,试验和数值模拟结果验证了该模型的合理性;采用数值模拟方法,分析薄壁构件压弯屈曲机理,获得薄壁C型构件滞回曲线特征,总结影响其滞回性能的关键影响参数。研究表明:大轴压比对试件滞回性能有极大的削弱作用;过早出现的局部屈曲是薄壁C型构件破坏的关键原因;提出的滞回模型能够体现局部屈曲对构件滞回性能的影响。     

屈曲约束支撑抗震性能试验研究

依据不同设计准则分别采用国产热轧Q235B,BLY225两种钢材设计了三种截面形式的TJ型屈曲约束支撑构件。通过低周往复加载试验,研究了该类构件的滞回曲线、骨架曲线、累计塑性应变、附加等效阻尼比以及支撑核心区相对长度对其抗震性能的影响。试验结果表明,该类型屈曲约束支撑滞回曲线饱满,具有稳定的受力特性和优良的延性及低周疲劳性能。根据试验构件的滞回曲线提出了基于Bouc-Wen模型的修正滞回模型,该模型的拟合滞回曲线与试验结果吻合较好。     

带肋冷弯薄壁方钢管混凝土柱滞回性能研究

对3根带肋冷弯薄壁方钢管混凝土柱进行滞回试验,主要参数为轴压比。试验结果表明：纵向加劲肋有效延缓了钢管壁局部屈曲的发生;其滞回曲线饱满,具有良好的耗能能力;随着轴压比的增大,柱承载力略有增大,而延性、耗能能力则明显减小;当横向位移大于6倍的屈服位移时,大轴压比的刚度退化速度最快。建立了该类试件的有限元模型,对比可得有限元模拟结果与试验结果吻合较好。基于有限元模型对该类构件开展机理分析和参数分析。结果表明：在带肋冷弯薄壁方钢管的约束下,核心混凝土的强度得到了较大提高;钢管局部屈曲发生在峰值荷载后,局部屈曲只发生在纵向加劲肋和钢管角部间;材料强度、轴压比、钢管宽厚比和长细比等参数对该类构件的承载力有较大影响;混凝土强度、轴压比和长细比对荷载-位移骨架曲线形状有较大影响。基于参数分析建议了该类构件的简化滞回模型,简化计算结果和有限元计算结果吻合较好。     

可恢复功能装配式中柱节点耗能装置试验研究

基于损伤控制及滑移耗能等思想,提出了两种震后功能可快速恢复的装配式中柱节点耗能装置。对三个节点试件和一个修复件进行了低周往复荷载试验及疲劳加载试验,获得节点的滞回曲线、刚度退化曲线、主体梁段的应变分布曲线等性能指标,考察了腹板连接件形式对节点滞回性能的影响。结果表明,提出的两类装配式钢结构中柱节点均具有良好的承载性能、耗能能力、延性及塑性转动能力;更换连接盖板等耗能构件的修复方案切实可行,且修复前后的节点耗能性能稳定,可作为一种位移相关型阻尼器使用;腹板连接件的形式对节点整体的承载能力及初始刚度影响较小,但会影响节点的转动能力和主体梁的应力、应变情况。     

钢结构仿古建筑带斗栱檐柱抗震性能试验研究及有限元分析

为研究矩形钢管柱长细比和轴压比对仿古建筑带斗栱檐柱抗震性能的影响,现对4个缩 尺比例为1∶1.5钢结构带斗栱檐柱进行了低周反复荷载试验,得到了各试件的滞回特性、刚度 和强度退化、位移延性及耗能性能,分析了檐柱的破坏形态和连接区应变分布。由试验研究结 果可知,试件破坏主要是由栌斗自身焊缝开裂、矩形钢管柱两侧根部翼缘与腹板连接处焊缝开 裂及翼缘与水平加劲环连接处热影响区母材拉裂造成的;试件滞回曲线饱满,连接区栌斗和矩 形钢管柱根部塑性变形充分;刚度和强度退化小,破坏时试件的位移延性系数及等效黏滞阻尼 系数均较高,表现了优越的变形及耗能性能。在试验基础上,采用ABAQUS有限元软件建立试件 三维模型,进行了轴压比、长细比等参数对其力学性能影响的参数分析。试验及数值模拟结果 表明：随轴压比增大,试件的弹性刚度变化不大,但延性均有不同程度的降低;增大长细比, 试件的延性提高,但水平承载力降低。     

低屈服点钢低周疲劳性能研究

近年来,低屈服点钢因其优越的耗能能力而广泛应用于结构抗震中。为了对国产低屈服点钢的低周疲劳性能进行研究,本文对牌号为LY100、LY160及LY225的低屈服点钢进行了大塑性变形下的低周疲劳试验,试验采用应变控制的等幅循环加载,分析了其破坏现象、循环应力响应特征、循环骨架曲线、滞回曲线特点等性能,并基于不同的模型对其低周疲劳寿命进行了预测。结果表明：国产低屈服点钢具有良好的抗低周疲劳能力;Ramberg-Osgood模型可以很好地拟合钢材循环应力-应变曲线;Manson-Coffin模型及Kuroda模型均可有效拟合低屈服点钢的低周疲劳寿命曲线,其中Manson-Coffin模型的拟合精度较好,而Kuroda模型更适用于大应变下疲劳寿命预测。     

可恢复功能装配式中柱节点耗能装置试验研究

基于损伤控制及滑移耗能等思想,提出了两种震后功能可快速恢复的装配式中柱节点耗能装置。对三个节点试件和一个修复件进行了低周往复荷载试验及疲劳加载试验,获得节点的滞回曲线、刚度退化曲线、主体梁段的应变分布曲线等性能指标,考察了腹板连接件形式对节点滞回性能的影响。结果表明,提出的两类装配式钢结构中柱节点均具有良好的承载性能、耗能能力、延性及塑性转动能力;更换连接盖板等耗能构件的修复方案切实可行,且修复前后的节点耗能性能稳定,可作为一种位移相关型阻尼器使用;腹板连接件的形式对节点整体的承载能力及初始刚度影响较小,但会影响节点的转动能力和主体梁的应力、应变情况。     

一字形全钢防屈曲支撑耗能性能试验研究

对一种新型防屈曲支撑进行性能试验研究。该种防屈曲支撑（以下称一字形全钢防屈曲支撑）的内核为一字形钢板,外约束单元为双腹板工字形钢,中间用薄橡胶作为无黏结材料。通过对8个一字形全钢防屈曲支撑试件进行轴向循环往复加载试验,研究了防屈曲支撑的耗能性能以及不同芯材特性、支撑长度对其耗能性能的影响。结果表明：一字形全钢防屈曲支撑的构造合理,所有试件的滞回曲线稳定饱满;芯材特性和支撑长度对于该种防屈曲支撑的耗能性能均有较大影响;以SLY225为芯材的防屈曲支撑,其耗能性能、低周疲劳性能与塑性变形能力均明显优于以SN490B为芯材的防屈曲支撑;SLY225能提供45%以上的附加有效阻尼比;增加支撑长度,防屈曲支撑的塑性变形能力与低周疲劳性能均有所下降。     

防屈曲蝴蝶形钢板墙抗震性能有限元分析

提出了一种利用槽钢整体屈曲约束的两边连接防屈曲蝴蝶形钢板墙,该墙体为主体结构提供一定抗侧刚度的同时也优化了结构的耗能性能。介绍了该新型防屈曲蝴蝶形钢板墙的构造和工作原理。采用有限元软件ABAQUS对该结构进行低周往复加载,对比理论分析验证了模拟的可靠性,进而系统地分析了屈曲约束蝴蝶形钢板墙滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、延性和耗能性能,并且对比了施加不同屈曲约束方式的钢板墙的滞回性能。结果表明：防屈曲蝴蝶形钢板墙能够有效提高蝴蝶板的整体稳定性、延性和耗能性能;当蝴蝶带参数宽厚比(b/t)、蝴蝶带高度与钢板墙高度比(L/h)减小时,初始弹性刚度和承载力不断增加,滞回曲线趋于饱满,耗能能力逐渐增强。