钢管混凝土在住宅建筑中的抗火性能

简要回顾了钢管混凝土火灾中(后)力学性能的研究现状,探讨了组成钢管混凝土的钢管及其核心混凝土之间在火灾中(后)的相互作用问题,介绍了当今钢管混凝土结构在一些实际工程中的应用和防火措施.最后,对需要进一步开展的研究工作进行了探讨与展望.     

火灾后矩形钢管混凝土柱损伤评估的新方法

钢管混凝土经历火灾后，力学性能会受到不同程度的损伤，但仍具有较好的整体性和可修复加固性。笔者介绍了灾后钢管混凝土的力学性能损伤情况和现有的矩形钢管混凝土残余承载力的评估方法，在此基础上，提出了运用神经网络对高温后钢管混凝土柱的残余力学性能评估的新方法，并与实验和原有方法作了对比，结果表明该方法也能较好的反映矩形钢管混凝土力学性能的损伤情况。最后，对今后进一步开展的研究工作进行了展望。     

利用纤维有限元法预测钢管混凝土柱在循环荷载作用下的性能

关于柱在峰值后的循环荷载-位移关系的研究非常关键,这有助于预防结构在地震之后的破坏。提出了一个有效方法,以预测钢管混凝土柱在轴向恒荷载和侧向循环荷载组合作用下的峰值前和峰值后的滞回性能。基于钢管和混凝土的组合作用,利用一个简化的非线性纤维有限元法对材料的均布轴向应力-应变曲线进行了分析。通过与试验结果进行对比,验证了所提方法的准确性。     

火灾后预加载钢管混凝土柱的滞回性能

对火灾后,受持续轴向荷载作用的8根钢管混凝土柱的滞回性能进行研究。采用全电熔炉并同时向表面吹火的方式对试件加热,以模拟真实受火情况。采用这种混合加热方法既容易控制又安全,使试件表面平均温度尽可能接近按照ISO-834标准耐火曲线。钢管混凝土柱承受轴向荷载,并加热一段时间,随后按照ISO-834在室温下冷却,但始终保持轴向荷载不变。最后,使柱在轴向恒载下承受侧向往复荷载。在冷却阶段,持续预加载使结构产生了重要的残余变形。在火灾中,2根柱子产生了局部屈曲,3根柱子的焊接接头破坏。因此,在钢管混凝土柱中至少要采用2个排气孔或大口径排气孔,设计人员要更多注意钢构件的合理选取。与没有预加载的耐火柱子相比,室温下,预加载钢管混凝土的火灾后延性和耗能能力没有明显退化,轴向荷载水平对火灾后钢管混凝土的残余强度也没有明显影响。本试验结果为钢管混凝土柱的火军后性能评估提供了基础。     

CFRP修复火灾后混凝土填充钢管的抗压和弯曲性能

对单向CFRP修复火灾后混凝土填充钢管的轴心抗压和弯曲进行试验。试验采用圆形和方形两种试件来研究修复效果,试验结果显示CFRP加固有效提高了损伤柱的承载力。同时,由于CFRP的约束,柱的刚度也有提高。然而,对于梁来讲,试验结果显示修复效果没有柱的修复效果好,从试验结果来看,对于受到火灾严重损伤的混凝土填充钢管梁或承受较大弯矩的构件,建议采用其他合适的修复方法。     

钢管约束混凝土的研究应用与发展

介绍了钢管约束混凝土的概念、类型及研究现状,结合在建筑工程中的应用,分析了其所具有的优势和不足,并提出了未来的研究方向,有利于促进钢管约束混凝土在工程建设中的推广应用。     

钢管混凝土的抗震性能研究综述

在查阅国内外有关钢管混凝土柱抗震性能研究文献的基础上,对钢管混凝土柱抗震性能研究现状进行了总结,特别指出国内外有关椭圆形钢管混凝土柱的研究主要集中在静力性能方面,建议研究者多关注椭圆形钢管混凝土柱的抗震性能研究,以推动其在工程中的使用。     

钢环约束钢管混凝土柱的抗震性能

提出一种适用于抗震设计的新型钢管混凝土体系 :约束钢管混凝土柱体系。在力学分析的基础上设计概念着眼于控制钢管的局部屈曲 ,使钢管混凝土在可能出现塑性铰的部位预先得到约束。在前期研究的基础上提出了钢环横向约束方法并通过试验研究得以验证。所建议的约束钢管混凝土柱体系克服了传统钢管混凝土的抗震缺陷 ,为抗震地区的结构设计提供了理想的选择     

考虑楼板组合作用的方钢管混凝土组合框架受力性能有限元分析

为了对组合框架结构的抗震性能进行深入的研究,基于方钢管混凝土组合框架低周往复荷载试验的足尺试件,采用通用有限元软件Msc.Marc建立了壳-实体精细非线性有限元分析模型,考虑了钢材及混凝土的弹塑性性能,混凝土的开裂及受拉软化,钢梁与混凝土楼板交界面的滑移以及钢梁下翼缘断裂等非线性因素,对4榀组合框架及2榀组合节点进行了...     

火灾作用后圆钢管混凝土柱荷载-位移滞回性能研究

火灾作用后,钢管混凝土柱的强度和刚度均会遭受损失,需进一步考察其抗震能力。本文介绍了7个火灾后圆钢管混凝土试件滞回性能试验研究,采用数值方法对荷载位移滞回关系曲线进行全过程分析,计算分析了轴压比、长细比、含钢率、钢材屈服极限、混凝土抗压强度、受火时间等参数对荷载位移关系骨架线的影响。研究结果表明,火灾作用后圆钢管混凝土柱滞回关系曲线形状饱满,无明显的捏缩现象,但试件的极限承载力和弹性刚度会有所降低。本文的研究成果可为火灾后该类结构的抗震修复加固提供参考。     

火灾后钢管混凝土赶昀剩宗承载力探讨

分析了钢管混凝土在火灾作用下相互作用的机理,相比钢筋混凝土结构或钢结构,钢管混凝土具有更好的灾后可修复性。对目前火灾后钢管混凝土剩余承载力的研究成果进行了探讨．提出了各种研究成果的优缺点,为后续进行火灾后钢管混凝土柱的剩余承栽力研究提供思路。     

足尺钢管混凝土柱爆炸作用后残余承载力试验研究

设计并制作了4个足尺圆形截面和4个足尺方形截面钢管混凝土柱,对其进行了爆炸试验。通过对爆炸后挠跨比（爆炸导致的跨中挠度和柱长度之比）小于1/100的4根钢管混凝土柱施加竖向压力,得到了钢管混凝土柱在承受爆炸作用后的残余承载力,并分析了钢管混凝土柱在残余承载力试验中的应变发展情况,其中,圆形截面试件应变曲线有明显屈服平台,表明圆形截面钢管混凝土柱的损伤后变形能力优于方形截面钢管混凝土柱。试验后剖开6根钢管混凝土柱试件外钢管,分析了钢管混凝土柱在残余承载力试验前后的破坏情况,试验前后其破坏模式基本一致。应用钢管混凝土统一理论修正公式,对4根残余承载力试验试件进行了损伤程度评估,其中3根为中度破坏,1根为重度破坏,未出现倒塌现象。     

钢管混凝土K形节点足尺模型疲劳性能试验

为研究钢管混凝土K形节点足尺模型疲劳性能,对其进行疲劳试验,并与钢管K形节点疲劳性能进行比较,通过对比分析得到钢管混凝土K形节点热点应力分布规律、疲劳性能演化和疲劳破坏形式,并探讨钢管混凝土K形节点疲劳寿命评价方法。结果表明:钢管混凝土K形节点与钢管K形节点最大热点应力的位置均位于受拉支管与主管相贯焊缝主管侧冠点处,钢管混凝土K形节点的应力集中系数约可降低至钢管K形节点的58%,且热点应力宜采用二次外推方式;两者疲劳性能演化过程均可分为疲劳裂纹萌生、扩展和破坏三个阶段,钢管混凝土K形节点在扩展和破坏阶段分别以沿主管壁厚方向和相贯焊缝长度方向扩展为主,与钢管K形节点主要扩展方向相反;两者疲劳裂纹均属于张开型Ⅰ裂纹,钢管混凝土K形节点疲劳裂纹断口沿壁厚方向呈"呲牙"状,且疲劳裂纹扩展路径较长。钢管混凝土K形节点抗疲劳性能明显优于钢管K形节点的最主要原因在于,管内混凝土的约束作用提高了钢管混凝土K形节点主管的径向刚度,钢管混凝土K形节点的压陷和外凸变形远小于钢管K形节点。基于一点法原则建立的钢管混凝土K形节点疲劳设计S-N曲线具有较高精度。     

Finite element analysis of concrete-filled circular steel tubular columns subjected to post-earthquake fire

为研究圆钢管混凝土柱经历地震损伤后的耐火性能,选取了合理的地震损伤指数及材料本构模型,采用有限元分析软件ABAQUS,对钢管混凝土柱在往复荷载和火灾等不同工况下的试验进行了数值模拟验证。在验证模型可靠性的基础上,利用ABAQUS中的数据传递功能,建立了震损后圆钢管混凝土柱耐火极限有限元计算模型。以圆钢管混凝土典型轴心受压柱为分析对象,对其先后经历地震和火灾作用下的破坏形态、损伤机理进行了分析,研究了损伤指数对圆钢管混凝土柱震后耐火极限的影响。结果表明：震损后圆钢管混凝土柱在高温下的破坏形态是在前期地震损伤基础上的发展和蔓延;地震损伤指数是影响圆钢管混凝土柱震后耐火极限的重要参数,随着地震损伤指数增大,圆钢管混凝土柱的耐火极限有所减小。     

钢管混凝土T形相贯节点应力集中系数研究

通过对钢管混凝土T形相贯节点的试验和有限元分析,研究了在轴向荷载和平面内弯矩作用下节点的应力集中系数。结果表明：轴向荷载作用下钢管相贯节点的应力集中系数分布不均匀,而钢管混凝土相贯节点分布较均匀,主管内填混凝土有效降低了相贯节点的应力集中系数,同时也将热点的位置由鞍点变为冠点;平面内弯矩作用下钢管相贯节点主管的应力集中系数分布不均匀,而钢管混凝土相贯节点主管分布较均匀,主管内填混凝土有效降低了主管的应力集中系数,两者支管相差不大;主管轴力对节点的应力集中系数影响较大,进行轴向压力和平面内弯矩作用下节点的应力集中系数计算时,应考虑到主管轴压比的影响;现行规范对于钢管相贯节点应力集中系数的计算公式并不适用于钢管混凝土相贯节点。基于强度等效的原则,提出了改进的应力集中系数计算公式,计算结果和试验结果吻合较好。     

火灾作用后钢管混凝土柱-钢梁节点滞回性能试验研究

进行了外加强环板型钢管混凝土柱-钢梁节点在恒定轴压力和水平往复荷载作用下的滞回性能试验研究,考察了试验参数,如柱截面形式(圆形和方形截面)、受火时间、梁柱线刚度比和轴压比等对该类节点的延性和耗能指标的影响规律,并对该类节点火灾后的节点刚性和节点域剪切变形性能进行了分析。试验结果表明,本次试验的节点层间位移延性系数μ=2.723~7.856,弹性极限层间位移角θy=1.64[θe]~4.39[θe],弹塑性极限层间位移角θu=1.15[θp]~3.06[θp],等效粘滞阻尼系数ξeq=0.2266~0.3358,故可认为,本文试验参数范围内的该类节点试件都具有良好的抗震性能;此外,火灾后该类节点仍可视为刚性节点,且可不计节点域剪切变形对结构变形的影响。     

钢管混凝土的动力性能研究进展

阐述了常温下钢管混凝土的动力性能研究现状,分析了火灾后钢管混凝土的动力力学性能及火灾后加固钢管混凝土柱滞回性能的研究成果,提出了有待进一步研究的问题,以促进钢管混凝土的发展。     

超声波在钢管混凝土检测中的运用

简要介绍了超声波检测的历史、声学原理以及脉冲超声波的声学参数,利用超声波脉冲在混凝土中传播的特性,应用到检测钢管混凝土主拱中去,经过分析,此方法准确、可靠,提出了可能产生的错误及相应的补救方法.     

矩形钢管混凝土桁架节点应力集中特性试验研究

为研究矩形钢管混凝土桁梁桥节点的疲劳性能,开展两榀矩形钢管混凝土组合桁架节段三点弯曲试验,对试件中的K形节点应力集中系数进行测试和分析,同时,基于试验结果,对既有K形节点应力集中系数计算公式的适用性进行分析。结果表明：相比普通钢筋混凝土桥面板和传统剪力钉的构造措施,采用预应力混凝土桥面板和局部释放剪切作用的剪力钉可提高混凝土桥面板开裂荷载,但是对于桁梁承载力基本没影响;两榀矩形钢管混凝土组合桁架节点腹杆表面热点应力水平基本相当,最大值均发生在受拉腹杆焊趾侧处,由于桥面板和剪力钉构造区别,两榀矩形钢管混凝土组合桁架节点弦杆表面热点应力值不同,最大值分别发生在受拉腹杆焊趾侧处;既有K形节点应力集中系数参数计算公式适用性分析表明,Mang等建议公式计算结果偏危险,Soh等建议公式和CIDECT建议公式计算结果偏保守,Puthli等建议公式计算得到的受拉腹杆最大应力集中系数偏保守,计算得到的受压腹杆和弦杆应力集中系数偏危险,Jiang等所提建议公式计算结果与试验结果吻合最好。