L形高强混凝土柱节点有限元分析

异形柱结构目前在我国的建筑中已经得到了大量推广和应用。但是异形柱结构的节点抗剪承载力较为薄弱，针对这个缺点，近年来经过研究得出了一些提高异形柱节点抗剪承载力的措施，例如在节点区使用高强混凝土、梁端加腋、使用型钢等等。本文基于有限元分析软件ABAQUS将普通的L形异形柱混凝土节点和节点区使用高强混凝土的L形异形柱混凝土节点进行对比分析，数值分析表明：高强节点相对于普通节点，其初裂承载力提高了约80％。     

高强箍筋高强混凝土Z形截面柱框架节点抗震性能试验研究

为了研究高强箍筋约束高强混凝土Z形截面柱框架节点在地震作用下的抗震性能,对缩尺比为1∶2的5榀配置高强箍筋和1榀配置普通强度箍筋的高强混凝土Z形截面柱框架节点试件进行拟静力试验。研究了高强箍筋约束高强混凝土节点的破坏形态、滞回性能、骨架曲线、延性、耗能能力、刚度退化、受剪承载力以及高强箍筋应力发挥水平等。分析了剪压比、轴压比、箍筋的体积配箍率等参数对Z形截面柱框架节点破坏形态、滞回性能和受剪承载力的影响。结果表明：Z形截面柱节点的破坏形态受设计参数的影响,有弯曲破坏和弯剪破坏两类;与普通强度箍筋高强混凝土Z形截面柱框架节点相比,高强箍筋高强混凝土Z形截面柱框架节点在显著提高节点最大剪压比控制值的同时具有优越的抗震性能。给出了高强箍筋应力的取值,采用JGJ 149—2017《混凝土异形柱结构技术规程》公式计算高强箍筋高强混凝土Z形截面柱框架节点的受剪承载力是可行的,将其计算结果与试验结果进行了比较,两者吻合较好。     

内置钢管高强混凝土芯柱的十字形异形柱耐火性能试验研究

为提高钢筋混凝土十字形异形柱受力性能,在钢筋混凝土十字形异形柱中设置钢管高强混凝土芯柱,形成内置钢管高强混凝土芯柱的十字形组合异形柱结构。通过对2个足尺十字形组合异形柱试件在ISO 834标准升温过程下的明火耐火试验和1个组合异形柱试件在常温下的轴压性能试验,分析内置芯柱、箍筋间距对组合异形柱在高温下的破坏形态、轴向变形和耐火极限的影响规律。试验研究结果表明:处于试件内部的内置钢管高强混凝土芯柱对十字形异形柱的耐火极限有很大提高,而箍筋间距对组合异形柱的耐火极限影响不大。     

扩大十字形截面型钢混凝土柱-SRC梁节点抗震承载力试验研究

提出了内置扩大正、斜向十字形截面型钢混凝土柱-工字钢型钢混凝土（SRC）梁节点的构造方式。通过对4个内置扩大正十字形和斜向十字形截面的型钢混凝土柱-SRC梁节点试件和1个内置普通十字形截面型钢混凝土柱-SRC梁节点试件的低周反复荷载试验,研究了试件的破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、剪切变形和钢材应变,分析了配钢形式、加载角度和构造措施（直接焊接、竖向隔板连接）对节点受力性能的影响,并在此基础上对节点核心区受剪承载力进行了计算。试验结果表明：上述两种新型截面型钢混凝土梁柱节点均发生节点区剪切破坏,达到极限状态时,节点区箍筋及型钢腹板应力均达到屈服强度,试件型钢及翼缘框内混凝土仍能承担较大荷载,并趋于稳定;新型SRC梁柱节点核心区剪力-剪切角滞回曲线饱满,无捏缩现象,其受剪承载力比相同破坏模式的普通型钢混凝土梁柱节点试件大;柱内采用斜向布置十字型钢以及梁柱正交时,节点试件的剪切承载力更大,所提出的两种构造措施对节点承载能力影响不大。     

双向偏心十字形钢骨混凝土柱有限元分析

本文利用大型通用有限元分析软件ABAQUS,对十字形钢骨混凝土异形柱进行了双向偏心受压模拟试验,通过改变荷载偏心距的大小,来进一步研究十字形钢骨混凝土异形柱在双向偏心荷载作用下的受力性能。通过有限元软件分析了钢骨混凝土异形柱在双向偏心荷载作用下的破坏形态、荷载-位移曲线、荷载-挠度曲线以及钢骨和混凝土拉压区的荷载-应变曲线。结果显示,随着偏心距的增大,试件的极限承载力有较大幅度的降低。试件达到极限承载力之后的纵向变形逐渐增加,跨中挠度明显增加。     

高强钢筋混凝土异形柱中节点抗震性能试验研究

基于X形配筋增强的高强钢筋异形柱中节点和在同一条件下无X形配筋的高强钢筋异形柱中节点的低周反复荷载试验,分析对比异形柱中节点的破坏特征、滞回曲线、承载力、位移及延性、刚度退化、耗能能力等抗震性能指标。研究结果表明,配置HRB500高强钢筋异形柱中节点比配置600 MPa级高强钢筋的中节点承载能力低,但变形能力强,刚度退化延缓;在核心区应用X形配筋,可以改善高强钢筋异形柱中节点的破坏特征,增强其变形能力和耗能能力,延缓试件的刚度退化,提高异形柱中节点抗震性能,核心区应用X形配筋对配置HRB500高强钢筋的试件抗震性能提高效果更明显。     

异形柱—矩形柱转换节点的应力分析

采用有限元软件ANSYS,对带转换层的混凝土异形柱结构中特有的上部异形柱向下部矩形柱的转换节点受力性能进行分析。建立了十字形柱向矩形柱转换时转换节点的模型,计算了上部异形柱传给框架梁的压力。分析结果对带转换层的混凝土异形柱结构有较好的工程应用价值,并为进一步完善国家行业标准《混凝土异形柱结构技术规程》提供参考。     

混凝土异形柱-钢梁装配式节点受剪性能试验研究

为研究混凝土异形柱-钢梁装配式框架节点核心区的受剪性能,按照预制混凝土异形柱中预埋钢牛腿节点未加强、增配X形筋、增配X形钢板三种方式,分别制作3个预制混凝土异形柱-钢梁节点试件进行拟静力试验,得到其破坏特征、承载力、滞回曲线、刚度退化、耗能能力等抗震性能指标。由节点剪切变形、节点区钢筋应变、钢板应变测量结果,分析了不同牛腿加设方式对节点核心区受力性能的影响。结果表明：试件位移延性系数在3.22~5.94之间,破坏时位移角都超过1/50,抗震性能良好;牛腿内侧加设的X形钢筋与X形钢板均与节点核心区混凝土协同受力,可有效提高节点核心区受剪承载力。采用有限元软件ABAQUS对采用X形钢板增强的试件进行了数值模拟和参数分析,依据试验分析结果,推导出X形钢板增强的预制异形柱-钢梁混合装配式框架节点核心区受剪承载力计算公式,计算结果与试验实测值和有限元模拟值吻合较好。     

十字形实腹式钢骨混凝土异形柱轴压状态下的延性研究

为进一步研究新型实腹式钢骨混凝土异形柱的受力性能.通过对3根十字形钢骨混凝土异形柱和1根钢筋混凝土异形柱的轴心受压下的静力试验,对不同含钢骨率及无钢骨构件的力学性能进行了对比分析.随着含钢骨率的增大,构件的延性相应增加.发现钢骨混凝土异形柱与普通钢筋混凝土异形柱相比具有更高的承载力和更好的延性.这种新型实腹式钢骨混凝土异形柱可以在工程中推广使用.     

组合式十字形钢管混凝土柱轴压力学性能试验研究

基于钢筋混凝土异形柱的设计思路,提出了一种组合式十字形钢管混凝土柱。利用方钢管和槽钢焊接形成有多腔室的钢管混凝土柱。以试件长度和截面形式为主要参数,共设计制作5个试件。通过对其进行轴心受压试验研究,考察了试件的破坏形态和荷载-应变关系曲线,并分析了各参数对此新型截面形式钢管混凝土柱轴压承载力和延性的影响。组合式十字形钢管混凝土试件最终破坏形态为沿试件长度方向分布多个较小鼓曲。试验结果表明,钢管对混凝土约束良好,该组合形式有效提高了十字形异形柱的承载力并改善了其延性;相同截面形式的组合式十字形钢管混凝土极限承载力随着柱高的增加,略有下降;相同柱高、不同截面形式的钢管混凝土柱,随着柱肢长度的增加,其极限承载力显著增加;在现行规范的基础上,提出了组合式十字形钢管混凝土柱轴压承载力计算公式,根据该公式计算所得理论值与试验值吻合较好。     

高强混凝土柱小偏心受压性能尺寸效应试验研究

为了解高强混凝土柱小偏心受压性能的尺寸效应,进行了3组不同几何尺寸的高强混凝土柱小偏心受压破坏试验,其截面几何尺寸分别为200 mm×200 mm、400 mm×400 mm、800 mm×800 mm,对比分析了其破坏形态、承载力、变形能力及截面应变分布规律,揭示了其尺寸效应规律。研究结果表明,高强混凝土柱的小偏心受压破坏形态和横截面应变分布规律基本相同,其尺寸效应不明显;高强混凝土柱的小偏心受压承载力和变形能力存在明显尺寸效应,随着截面尺寸的增大,其极限承载力的安全储备量减小,变形能力减弱。     

型钢高强混凝土短肢剪力墙节点抗裂承载力研究

为了研究型钢高强混凝土短肢剪力墙节点的抗裂能力,以配钢形式、轴压比和梁结构类型为变化参数设计了4个型钢高强混凝土短肢剪力墙节点试件和1个高强混凝土短肢剪力墙节点试件进行低周反复荷载试验,观察试件的受力破坏全过程,并获取其开裂荷载。结果表明:节点破坏先后经历初裂、通裂、极限和破坏4个阶段,开裂荷载约为极限荷载的30%～40%,配钢形式对节点抗裂承载力的影响较明显,增大轴压比对节点抗裂承载力有所提高。在试验基础上提出节点抗裂承载力计算公式,计算值与试验值吻合较好。     

X形配筋增强高强钢筋异形柱边节点抗震性能试验研究

通过对核心区应用X形配筋增强的高强钢筋异形柱边节点和同等条件下未被增强的高强钢筋异形柱边节点进行拟静力试验研究,对比分析异形柱边节点的破坏特征、滞回曲线、承载能力、位移及延性、刚度退化、耗能能力等抗震性能指标。研究结果表明,配置HRB500高强钢筋异形柱边节点比配置600MPa级的边节点承载能低,但滞回性能好,变形能力强,刚度退化推迟,耗能能力强;在核心区加入X形配筋,均可以改善高强钢筋异形柱边节点的破坏特征,使边节点抗剪能力、变形能力、耗能能力增强,刚度退化推迟,提高异形柱边节点抗震性能,配置HRB500高强钢筋的试件核心区应用X形配筋加强后抗震性能提高效果更好。     

钢纤维局部增强高强混凝土框架边节点抗震性能试验研究

通过3个钢纤维局部增强框架边节点的低周反复加载试验,探讨了柱端轴压比对钢纤维高强混凝土框架边节点抗震性能的影响.结果表明:随着柱端轴压比的增加,其对节点核心区混凝土的约束作用逐渐增大,减缓了抗剪承载力和刚度的退化,限制了节点核心区剪切变形,提高了节点核心区的抗剪承载力、延性和耗能能力.     

钢筋钢纤维高强混凝土梁柱节点承载力计算方法

通过7个钢筋钢纤维高强混凝土梁柱节点和1个钢筋高强混凝土梁柱节点的低周反复加载试验,研究钢筋钢纤维高强混凝土梁柱节点的受力机理及破坏模式,分析钢纤维体积率、节点核心区配箍率以及柱端轴压比对节点受剪承载力的影响。结果表明：钢筋钢纤维高强混凝土梁柱节点的破坏主要有节点核心区剪切破坏和梁端弯曲破坏两种模式;随着钢纤维体积率和节点核心区配箍率的增加,节点受剪承载力显著提高。结合对国内外相关试验数据的综合分析,分别提出了考虑轴压比、钢纤维体积率以及节点核心区配箍率影响的适用于钢筋钢纤维普通和高强混凝土梁柱节点受剪承载力计算方法,以及考虑钢纤维影响的节点梁端受弯承载力计算方法。     

钢筋钢纤维高强混凝土框架边节点抗震性能试验研究

对4个钢筋钢纤维混凝土框架边节点进行低周反复加载试验研究,探讨钢纤维体积率和配箍率对该类型节点抗震性能的影响。结果表明,随着钢纤维体积率和配箍率的增大,加强了对节点核心区混凝土的约束作用,增强了节点核心区抗剪能力,减慢了抗剪承载力退化速率,减缓了节点刚度退化程度,降低了刚度退化状况,减小了节点核心区剪切变形,增大了节点延性,提高了框架节点的耗能能力。     

钢纤维高强混凝土框架边节点抗震性能研究

通过2个钢纤维高强混凝土框架边节点的低周反复加载试验研究和有限元分析,探讨了梁端钢纤维掺加范围对该类型节点抗震性能的影响。结果表明,增加梁端钢纤维掺加范围,增强了梁端受力性能,但是相对减小了节点核心区的抗剪性能,降低了框架节点的延性和耗能能力,增大了节点刚度退化程度和剪切变形,加快了框架节点承载力退化速率。     

高强钢筋高韧性混凝土框架中节点抗震性能试验研究

对4个高强钢筋高韧性混凝土框架中节点进行低周往复加载试验,对比不同范围采用高韧性混凝土进行增强的节点与同条件下未增强的节点的承载能力、变形能力、滞回特性、刚度退化、耗能能力等抗震性能指标。结果表明,在节点中采用高韧性混凝土进行增强,可以改善节点破坏形态,提高试件的承载能力和变形能力,提高构件的抗震性能,由节点核心区延伸至1倍有效梁高范围内采用高韧性混凝土进行增强的节点对变形性能、刚度退化、延性和耗能能力增强效果最佳。     

钢纤维增强异形柱框架节点受力性能试验研究

为了解决异形柱框架节点的薄弱问题,对核心区应用钢纤维增强的异形柱框架中节点与同条件下未用钢纤维增强的异形柱框架中节点进行拟静力试验研究,对比分析异形柱框架中节点试件的破坏特征、中节点核心区的箍筋应变、混凝土应变及异形柱框架中节点的受剪性能,研究钢纤维增强的异形柱框架节点薄弱部位受力性能。研究结果表明:应用钢纤维增强的异形柱框架中节点试件的破坏特征得到改善;在异形柱框架节点核心区掺入钢纤维可以降低加载初期中节点核心区的箍筋应变,中节点腹板在平行于剪力方向的箍筋应变大于腹板垂直剪力方向的箍筋应变及翼缘处的箍筋应变;在中节点核心区掺入钢纤维可提高腹板混凝土的主拉应变和异形柱节点受剪承载力。