柱下筏板基础角柱边柱冲切破坏锥体的试验研究

通过大比例室内模型试验,对天然地基土上两块完全相同的筏板分别进行了单独加荷和同步加荷试验,对表现出来的冲切性状进行了初步研究,得出了集中柱荷载作用下角柱、边柱柱下筏板冲切破坏锥体及其不同方向上的冲切破坏角度.     

柱截面形状对板柱节点受冲切性能影响的试验研究

我国《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）的板柱节点受冲切承载力计算公式考虑了柱截面形状的影响,但相关的试验研究十分有限,机理尚不明 确。为研究柱截面形状及纵筋配筋率对板柱节点受冲切性能的影响,完成了10个轴心荷载作用下的板柱节点冲切破坏试验。试验变量为柱截面形状（包括圆 形、六边形、方形和矩形截面）以及纵筋配筋率。通过试验获取了荷载-挠度曲线、破坏形态、钢筋和混凝土的应变分布。采用专门设计制作的应变测杆, 得到了板柱节点内部裂缝发展过程。结合试验结果和已有试验数据进行分析,结果表明：柱截面形状对受冲切承载力的不利影响的根本原因是冲切截面计算 周长与板截面有效高度的比值增大导致的应力集中现象;现行《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）假定的冲切锥面倾角以及圆柱板柱节点的受冲切 承载力计算方法存在不合理之处;板内斜裂缝首先在靠近柱头的中上部区域形成,冲切破坏呈现剪切劈裂的特点。     

型钢混凝土T形柱-钢筋混凝土板新型节点冲切性能研究

为研究型钢混凝土(SRC)T形柱-钢筋混凝土(RC)板节点冲切性能,对3个T形SRC柱-RC板节点和2个方形SRC柱-RC板节点进行了竖向荷载作用下的冲切破坏试验。试验变量包括板厚、柱截面形状和有无柱帽。试验结果表明,所有试件耗能能力较弱,均发生了脆性冲切破坏。柱截面形状的变化会导致冲切剪应力的分布更为复杂,出现应力集中现象。增加板厚和设置柱帽可以有效提高板柱节点的冲切承载力和残余承载力。此外,采用ABAQUS软件进行了数值模拟分析。数值计算结果和试验结果在荷载-位移响应、混凝土应变和破坏模式方面具有良好的一致性。参数分析结果表明,柱内型钢能发挥对板内钢筋的悬挂作用,改善板柱节点的残余承载力。但配钢率的增加对残余承载力的提升并不明显。T形柱的肢高肢厚比对节点冲切承载力的影响可以忽略,增大柱帽的平面尺寸与截面高度均能够提高节点冲切承载力,相比之下柱帽截面高度对于冲切承载力的影响更为明显。     

梁板式筏形基础冲切性能的有限元分析

利用ADINA有限元软件对单跨梁板式筏形基础进行了冲切模拟和非线性分析,得出了筏板基础的裂缝、变形及地基反力分布.结果表明:在小荷载情况下,筏板的地基反力分布比较均匀,随着荷载的增加,筏板的地基反力呈非线性分布并且主要集中在肋梁及其周围2.5倍板厚的范围内;板格及肋梁都出现了反向弯曲的现象;冲切验算时考虑了板格冲切破坏模式和节点破坏模式2种情况,并取两者的最不利值作为筏板的冲切承载力.数值模拟结果为筏板结构设计和试验研究提供了理论依据.     

筏板抗冲切有限元分析及计算方法研究

在筏板的抗冲切设计问题中,筏板的抗冲切控制锥体和控制周长的选择是确定筏板抗冲切承载力的关键。中国相关规范中对筏板的抗冲切问题的描述比较粗略,没有考虑实际工程中各种柱(墙)对筏板的冲切状况。对筏板的抗冲切控制锥体和控制周长的选取也过于简略,只提供了几何形状较简单的矩形柱等荷载作用下筏板的抗冲切计算,无法为实际工程中遇到的各种冲切问题提供完善的解决方案。为了探索、分析上述问题,结合实际工程通过有限元软件对各种异型柱(墙)对筏板的冲切进行了模拟计算,并将计算结果与按规范JGJ 94—2008的公式计算的结果进行比较、分析。最终,在结果比较的基础上确定筏板抗冲切线的形状和位置,提出实际工程中筏板抗冲切的计算建议。     

钢筋混凝土异形柱-板连接冲切特性试验研究

针对柱截面形式为异形柱的板柱冲切试验很少以及我国规范未对此明确规定的情况,本文进行了9个柱截面为3种典型异形柱(十字形、T形和L形)-板连接和2个方柱-板连接在未配置抗冲切钢筋时的冲切特性对比试验。阐述了异形柱-板连接的冲切受力性能和破坏特征,并将其受冲切特性与相应的等面积方柱和等有效周长方柱板柱连接试件进行了对比,讨论了异形柱和方柱板柱连接冲切特征的差异。试验结果表明,与相应的方柱-板连接试件相比,异形柱-板连接试件具有较高的抗冲切承载力及延性。根据试验结果提出了符合我国设计实践的异形柱板柱冲切承载力计算方法。并用国外几个主要规范以及我国规范所推荐的冲切承载力计算公式对上述试验板的受冲切承载力进行了验算,相对而言,抗弯钢筋配筋率较高时,我国规范及ACI规范的预测值与试验值相比偏于保守。本文试验结果可供规范修订时参考。     

钢筋混凝土板柱节点抗冲切试验研究

完成了9个冲跨比为7的钢筋混凝土板柱节点受冲切破坏试验,得到了荷载-挠度曲线、应变及破坏形态等信息。根据本试验结果和历史试验数据,分析了混凝土强度、纵向配筋率、纵筋屈服强度等因素对试验板破坏形态及受冲切承载力的影响,并将受冲切承载力试验值与我国混凝土规范GB 50010—2010、美国规范ACI 318-08、欧洲规范EN 1992-1-1∶2004和CEB-FIP Model Code 2010规范的计算值进行了对比。结果表明:相对于普通强度混凝土板柱节点,高强混凝土板柱节点的破坏特征对配筋情况并不敏感;混凝土强度和配筋率的变化将影响构件的破坏模式;我国混凝土规范计算得到的高强混凝土板柱节点受冲切承载力比普通强度混凝土板柱节点的计算结果保守;我国混凝土规范中的混凝土抗拉强度不能很好地反映混凝土强度对受冲切承载力的影响;纵筋配筋率对受冲切承载力有较大影响。     

冲跨比对钢筋混凝土板冲切强度的影响

通过改变对冲跨比有直接影响的加载板位置和加载板尺寸,选取集中荷载作用下3块钢筋混凝土双向板进行冲切试验,观察冲切破坏形态,分析加载荷载与中央挠度及钢筋应变的关系,研究加载板尺寸、加载位置对板冲切受力性能的影响。结合前期20块板的冲切破坏荷载,与规范公式计算结果进行对比,对中国、美国、英国和欧盟等规范公式中影响冲切强度的关键参数进行了探讨,尝试推导修正公式。结果表明:钢筋混凝土板冲切强度随着加载板尺寸的增大而增大,偏置荷载作用下试件的冲切强度大于中置荷载作用的冲切强度。相比较其他规范式,试验中所涉及23块板试件的试验值与修正公式计算值最为接近。     

偏心荷载作用下中柱节点冲切破坏后受力性能试验研究

通过在加载柱头施加偏心荷载来模拟板柱结构局部节点失效后相邻节点在附加剪力和不平衡弯矩共同作用下的受力工况,对中柱节点冲切破坏前、后的试验现象及试验结果进行对比分析;此外,试验还选取纵向钢筋配筋率、穿柱钢筋布置方式为研究参数,对偏心荷载作用下板柱节点抗冲切以及冲切破坏后的受力性能和破坏机理进行研究;最后,采用规范计算公式对试件承载力进行预测并与试验结果进行对比。研究成果可为板柱结构抗连续倒塌设计提供参考。     

板厚与基础高度按冲切或直剪计算的“分界荷载”值与规范的安全度

通过公式推导 ,得到板厚及基础高度由冲切或直剪公式计算的“分界荷载”值 ,即当荷载小于“分界荷载”值时 ,板厚及基础高度由冲切计算公式控制 ,当荷载大于“分界荷载”值时由直剪计算公式控制 ;“分界荷载”值随着混凝土强度等级提高、柱截面 (板局部荷载边长 )尺寸增大、地基承载力特征值降低而增大。我国混凝土结构设计规范对板及基础仅有冲切计算公式 ,偏于不安全 ,建议增加直剪计算公式。对比分析不同版本的混凝土结构设计规范的冲切计算 ,安全度 (安全系数 )越来越低 ,容易引发直剪破坏事故 ,应引起重视。     

大底盘基础结构荷载传递特征及基础设计控制要素

高层建筑大底盘基础结构的荷载、刚度分布不均匀,由差异变形引起的基础结构内力分析工况非常复杂,其内力和变形分析应通过上部结构、基础和地基共同作用分析得到。采用通过模型试验及工程测试结果验证的分析方法研究大底盘基础结构荷载传递特征;对基础结构底板的弯曲、剪切、冲切验算结果进行分析,提出大底盘基础结构设计的控制要素。研究表明：大底盘基础结构由于基础结构外挑,基础整体刚度减弱,使得基础沉降以及地基反力的分布形态与单体结构的有较大区别,应控制主体结构的整体挠度及主裙楼结构的沉降差;地基反力分布呈“盆形”,主体结构核心筒部位的基底反力小于主体结构的平均基底反力值;核心筒部位的结构荷载向主体结构边端柱转移;主裙楼结构相邻处的基础底板弯矩较大;满足冲、剪验算要求的无裙房与无附属建筑的单体建筑筏板基础刚度由核心筒部位的筏板冲、剪控制,而大底盘基础的核心筒、主体结构的外框柱部位的筏板刚度均应加以控制。     

L形高层建筑下大底盘框架厚筏基础反力和变形试验研究

室内大型模拟试验表明,给定几何尺寸的L形高层建筑下的筏基变形特征和基底反力分布规律是以L形的拐角附近为中心向四周扩散,但地基反力的扩散范围只有到裙房两跨的位置。两翼端部之间的裙房部分筏板受双向荷载的影响,局部倾斜较大,是容易发生破坏的区域。     

混凝土板柱子结构抗连续倒塌试验研究

节点脆性冲剪破坏易导致板柱结构体系的连续倒塌。对1个横、纵向均为2跨的混凝土板柱子结构进行连续倒塌静力加载试验,试件制作时移除底部中柱以模拟初始失效,试验中首先对中柱柱头施加向下的集中力使其节点发生初始冲剪破坏,其后对楼板施加均布荷载直至发生后继连续倒塌破坏,分析了试件不同变形阶段的受力机理并对承载力进行了评估。结果表明：子结构的中柱节点冲剪破坏具有一定延性,但板内张拉力导致冲剪承载力比中国规范计算值低50%;初始加载时边中柱和角柱分别承担82%和18%的荷载,随着变形增大,边中柱节点逐步损伤,边中柱承担荷载下降、角柱承担荷载上升,结构倒塌时边中柱和角柱分别承担51%和49%的荷载;小变形下试件通过楼板面外受弯能力和面内受压薄膜效应承载,在中柱节点发生冲剪破坏的时刻,受压薄膜效应提供的承载力贡献为12%;大变形下试件通过节点区的残余受弯能力和面内受拉薄膜效应承载,当节点发生严重损伤后,荷载由板底整体钢筋的受拉薄膜效应承担。     

梅花形布桩桩筏基础抗冲切性能研究

梅花形布桩是一种常见的布桩形式,具有相同基础面积下布桩较多的优点,但是在GB 50007—2012《建筑地基基础设计规范》及JGJ 94—2008《建筑桩基技术规范》中给出的冲切锥体范围是依据正交布桩的形式,对于梅花形布桩未做明确说明。本文中首先总结了各国规范对于桩筏基础冲切的计算规定,针对某超高层结构巨柱下厚度为5m的桩筏基础,研究了在梅花形布桩时的冲切锥体范围,并与ACI 318-14中规定的冲切锥体范围进行了对比。研究发现,冲切锥体底面呈六边形,且范围较小。为增强基础的抗冲切能力,根据冲切分析结果,在斜裂缝开展处增加了钢筋立柱,进一步分析表明,钢筋立柱能够有效限制斜裂缝的开展。     

筏式和箱式承台弯矩的计算

本文通过现场测试以及高层建筑桩筏和桩箱基础的共同作用分析,提出了高层建筑桩筏(箱)基础底板的厚度、相对弯曲以及整体弯矩的确定方法。文中还给出了基底反力的统计值,角桩反力、边桩反力与桩的平均反力的比值的统计值,以利设计人员的使用。     

T形钢管混凝土柱-工字钢梁框架顶层边节点抗震性能试验研究

选择T形截面钢管混凝土异形柱-工字钢梁框架顶层边节点为研究对象,按1∶2的缩尺比例设计并制作3个“弱节点”模型和1个“强节点”模型,通过施加恒定轴压比的竖向荷载和低周往复水平荷载,对节点模型进行加载破坏试验,观察节点模型的受力过程和破坏形态,得到水平荷载-柱端位移滞回曲线和骨架曲线,分析节点荷载特征值、延性、耗能以及刚度退化等。试验结果和分析表明：弱节点试件破坏形态主要为节点核心区在剪压复合应力作用下的剪切破坏,随轴压比增大,试件受剪承载力提高,但其延性和耗能能力有所下降;强节点试件破坏形态为钢梁的局部屈曲破坏,节点区基本完好,滞回曲线饱满,延性系数为3.89;合理地设计钢管混凝土异形柱-钢梁框架边节点,可满足抗震延性要求,实现“强柱弱梁,节点更强”的抗震设计目标。     

有肋梁墩式筏板基础设计

有肋梁墩式筏板基础是由柱墩、基础梁和基础底板组成,柱荷载通过柱墩扩散到基础梁和基础底板,最后传到地基.与一般的筏板基础有所不同,由于有柱墩,有肋梁墩式筏板基础梁的内力需按变截面梁计算.本文导出了变截面梁的固端弯矩和剪力,给出了多跨变截面连续梁的弯矩系数和剪力系数,并通过实例说明带柱墩的刚性基础梁计算方法.     

钢筋混凝土叠合双向板受冲切性能试验研究

通过对 13块四边简支叠合双向板在集中荷载作用下的受冲切试验研究 ,分析了试验板的受力工作机理、裂缝、钢筋应变、支座反力特性和板的破坏形态。试验结果表明 :在集中荷载作用下 ,四边简支钢筋混凝土叠合双向板的破坏形态均为无预兆的脆性冲切破坏。据此 ,给出了相应的叠合双向板受冲切承载力建议计算方法