钢骨截面延展性对高含钢率SRC柱静力性能的影响研究

钢骨混凝土柱的受力性能受诸多因素影响,钢骨截面延展性是其中的一个重要影响参数。本文首先定义了钢骨截面延展性系数D,以及截面模量影响因子α和约束混凝土影响因子β,用于定量描述钢骨截面延展程度;通过一组含钢率为15%的SRC柱单调压弯试验和有限元数值分析,考察了钢骨截面延展性对构件承载能力和延性性能的影响。研究表明：①高含钢率SRC柱的荷载-位移曲线变化稳定,试验现象发展平缓,承载力高,延性好;②SRC柱的承载力随截面模量因子和约束混凝土因子的增大而线性增加,承载力与截面延展性系数D有良好的线性变化关系;③试件加载后期的剩余承载力随钢骨截面延展性的提高而提高;④结合试验和数值分析结果,推导了高含钢率SRC柱的钢骨翼缘与腹板厚度比限值,并提出了若干设计建议。     

钢骨截面延展性对高含钢率SRC柱滞回性能的影响研究

在“钢骨截面延展性对高含钢率SRC柱静力性能的影响研究”的基础之上,该文通过一组含钢率为15%的SRC压弯构件反复加载试验,结合理论分析和有限元数值计算,研究了钢骨截面延展性对高含钢率SRC柱骨架曲线、滞回曲线、耗能能力和延性等抗震性能指标的影响,并分析了钢骨、钢筋和混凝土相互作用的机理。研究表明：①构件承载能力和耗能能力随钢骨截面延展性系数D提高而线性增加;②承载能力、耗能能力、延性和卸载刚度均随钢骨截面模量因子α的增大而显著增大;承载能力随约束混凝土因子β线性增加,但β对滞回曲线和变形能力的影响很小;③在加载后期,钢骨翼缘的局部屈曲和混凝土压溃退出工作是导致承载力下降的主要原因;构件的后期承载力、延性和耗能主要依赖于钢骨的贡献。 关键词：     

型钢混凝土异形柱轴压力系数限值的试验与理论分析

根据17个型钢混凝土(SRC)异形柱试件在低周反复水平力作用下的试验结果,采用大小偏压界限破坏理论和叠加法理论计算了SRC异形柱的轴压力系数限值,并与试验结果进行比较,结果表明:采用大小偏压界限破坏理论的计算结果与实际不符,计算SRC异形柱的轴压力系数限值存在缺陷;而采用叠加法理论的计算结果与试验结果吻合较好,并给出了SRC异形柱的轴压力系数限值。通过对比SRC异形柱的轴压力系数限值和RC异形柱的轴压比限值表明:与RC异形柱相比,SRC异形柱所能承受的轴压力限值明显提高,可有效改善普通RC异形柱因轴压比限值过低而影响其适用范围。     

超高强混凝土型钢组合长柱静力性能试验研究

为解决目前规范中缺乏超高强混凝土型钢组合柱设计方法和静力受压试验研究不够深入的问题,开展了5个轴心受压和4个偏心受压的立方体抗压强度为120 MPa超高强混凝土型钢长柱的静力试验,通过考察其破坏形态、轴力-挠度曲线、轴力-竖向位移曲线和轴力-应变曲线,研究了长细比、相对偏心距和箍筋间距对其静力性能的影响.试验结果表明:...     

型钢-钢管混凝土柱耐火性能试验研究

通过8个组合柱短试件的温度场测试和10个组合柱长试件的耐火性能试验,研究了ISO 834标准升温曲线下型钢-钢管混凝土柱的温度场分布和耐火极限。试验参数包括截面形状、受火方式、轴压比和配骨指标。试验结果表明：配置型钢后钢管混凝土柱截面内升温速率会略有提高,内置型钢对截面温度场分布影响不大,但是钢管混凝土柱的耐火极限会大幅度提高;以四面受火的方形截面试件的耐火极限为参照,三面受火时耐火极限变化不大,两面受火和单面受火时耐火极限大幅度提高,圆形截面试件1/2表面受火时耐火极限亦明显提高;轴压比从0.3增大到0.4时,试件耐火极限显著降低。经过合理的设计,无防火保护的型钢 钢管混凝土柱可以达到3 h的一级耐火极限要求。     

钢骨超高强混凝土框架柱抗震性能的试验研究

通过试验,研究在较高轴压比条件下钢骨超高强混凝土柱的抗震性能。制作了13根剪跨比为2.75的钢骨超高强混凝土柱试件,其强度为94.9～105.4 MPa。设计时主要考虑轴压比、配箍率等因素对试件抗震性能的影响。在低周反复周期荷载作用下,试件的破坏形态是以弯曲破坏为主的弯剪破坏。根据采集的荷载、位移等数据,绘制出试件的滞回曲线和骨架曲线,并据此计算了试件的位移延性系数。试验表明,随着轴压比提高,试件的延性表现得越来越差;而较高配箍率可在一定程度上使延性得到改善。根据试验结果,提出了满足一定抗震位移延性要求的钢骨超高强混凝土柱轴压比限值和柱箍筋加密区最小配箍率的建议值,从而为工程设计提供参考。     

高轴压比下加芯混凝土框架柱延性与承载力试验研究

通过高轴压比下8个加芯混凝土框架柱和1个普通混凝土框架柱低周往复加载的模型试验,阐述了主要试验现象及破坏形态,对各试件的P-Δ滞回曲线、位移延性系数、极限位移转角、屈服荷载和极限荷载等试验结果进行了研究,分析了加芯混凝土框架柱延性和承载力的影响因素。结果表明:通过对芯柱进行合理设置,加芯混凝土框架柱具有良好的滞回延性和较高的抗震承载力,可明显改善普通混凝土框架柱在高轴压比下的抗震性能,弹塑性变形能力能够满足抗震要求;芯柱的纵筋配筋率、截面面积和体积配箍率是影响加芯混凝土框架柱延性和承载力的主要因素。结合以往的研究成果,本文提出了加芯混凝土框架柱轴压比限值的建议值、正截面承载力计算公式以及相关设计建议。     

十字形截面钢-混凝土组合异形柱的抗震性能

为研究十字形截面钢-混凝土组合异形柱的抗震性能,对5个不同轴压比、配钢形式的试件进行低周反复加载试验。研究了滞回曲线、骨架曲线、延性性能、刚度退化、耗能性能等抗震性能,对比分析了轴压比和配钢形式对抗震性能的影响。结果表明,轴压比较大的试件具有更高的承载能力,但延性降低、刚度退化速率加快;与普通钢筋混凝土异形柱相比,在异形柱内配置型钢可改善滞回性能、增强刚度、延性性能、承载能力和耗能性能,减轻破坏程度,从而提高抗震性能。配钢形式为T形钢加方钢管的试件除刚度退化外,其他性能均优于实腹型配钢试件。     

Numerical simulation of mega steel reinforced concrete columns with different steel sections

In recent years, the mega steel reinforced concrete (SRC) columns have been applied in super‐tall buildings. The previous research on SRC columns mainly focuses on the components with simple arrangement of encased steel, such as H‐shaped steel and cross‐shaped steel, with little attention paid to mega SRC columns that always have complicated encased steel and large steel ratio. The cyclic loading tests were carried out on scaled mega SRC column specimens with different cross‐section type of encased steel and steel ratio. The nonlinear three‐dimensional finite element and fiber element models were established respectively to simulate the inelastic behavior of mega SRC columns. The equivalent plastic strain of concrete, steel and rebar as well as the confinement effect on the concrete caused by the rebar and the steel plate were analyzed subsequently. By using the verified numerical model, the seismic behavior of specimens with different axial compression ratio was also studied. The test and analysis results indicate that the steel ratio and axial compression ratio have significant effects on the seismic performance of mega SRC columns, while the effect of cross‐section type of encased steel is not significant. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

Experimental study on seismic performance of mega steel‐reinforced concrete columns subjected to cyclic loads

In recent years, mega steel‐reinforced concrete (SRC) columns have been applied in super tall buildings. The previous research on SRC columns mainly focuses on the components with simple arrangement of shaped steel, such as H‐shaped steel and cross‐shaped steel, with little attention paid to mega SRC columns, which always have complicated encased steel and large steel ratio. The cyclic loading tests were carried out on scaled mega SRC column models with different cross‐section type of encased steel and steel ratio. The principal damage states were investigated throughout the entire testing process. Based on the test results, the effects of steel ratio and the cross‐section type of encased steel on the damage characteristics, hysteretic behavior, ductility, secant stiffness degradation, energy dissipation capacity and maximum crack width were analyzed. The test results indicate that the steel ratio has significant effect on the seismic performance of mega SRC columns while the effect of cross‐section type of encased steel is not significant. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

T形截面钢骨混凝土柱延性性能分析

利用大型有限元分析软件ABAQUS分析了T形截面钢骨混凝土柱在低周反复荷载作用下的受力性能,综合钢骨混凝土柱现有的试验研究成果,研究了T形截面钢骨混凝土柱在不同轴压比系数、配钢率、混凝土强度等级和长细比等参数对其延性的影响,得出了T形截面钢骨混凝土柱具有很好的延性性能,并提出了不同参数影响下T形截面钢骨混凝土柱满足一定延性要求的轴压比限值。     

高强型钢高性能混凝土剪力墙抗震性能研究

设计了4片高强型钢高性能混凝土剪力墙试件,对其进行了低周反复加载试验。分析了试件在压、弯、剪共同作用下的破坏过程和破坏机理,讨论了含钢率、配箍特征值等参数对这种剪力墙的破坏形态、荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、位移延性、刚度退化和耗能能力以及承载力的影响。研究结果表明,轴压比、配钢率、配箍率以及边缘约束区长度等对这种剪力墙的破坏形态、承载力、延性、滞回特性等均有影响,按《型钢混凝土组合结构技术规程》(JGJ 138—2001)中型钢混凝土剪力墙承载力计算公式所得结果与试验结果吻合较好。     

桁架式钢骨混凝土梁-钢筋混凝土柱节点抗震性能试验研究

为研究桁架式钢骨混凝土框架梁-钢筋混凝土柱连接节点的抗震性能,制作12个考虑钢骨含量、腹杆截面面积及轴压比三个变化参数的节点试件,对其进行低周反复荷载试验。试验观察了构件破坏过程,得到了节点梁端荷载-位移滞回曲线和骨架曲线以及各阶段的应变、荷载和位移值,并分析了节点的延性、能量耗散能力、抗剪性能。试验研究表明,该节点形式具有很好的延性和耗能能力,证明在节点区及梁端配有交叉腹杆的桁架式钢骨混凝土梁与钢筋混凝土柱节点连接方法是可靠的,节点能够有效传递弯矩和剪力。在试验研究的基础上建立了恢复力模型,模型和试验能够较好地吻合。研究成果可为工程实践提供参考。     

核心型钢混凝土柱轴压性能试验研究

为研究核心型钢混凝土(CSRC)柱轴压性能及轴力分配规律,进行了5根CSRC柱和2根钢筋混凝土(RC)柱的足尺轴压静力试验。试验结果表明：CSRC柱的承载力和变形能力随配钢率的增加而明显增加;设置配钢率为2.5%和3.2%的核心型钢,试件轴向承载力可分别提高12.7%和23.4%,试件变形能力分别提高36.0%和33.1%。试件各组成部分所承担的轴力占总轴力的比例随轴向变形的发展呈非线性变化。在弹性阶段,试件各部分承担轴力基本按材料弹模与相应截面积的乘积线性分配;在塑性阶段,混凝土承担轴力占总轴力比例逐渐降低,核心型钢承担轴力占总轴力比例逐渐增大,最大可达40.1%。CSRC柱轴压承载力可采用考虑箍筋约束作用的简单叠加法进行计算。     

Experimental study on eccentric loaded high strength H-section steel reinforced concrete composite column

为研究高强H形钢混凝土组合柱的偏心受压性能以及验证采用国内外相关规范计算此类构件承载力的可行性，进行了1∶3缩尺的10根内置Q460、Q690高强H形钢混凝土组合柱与2根内置Q235普通H形钢混凝土组合柱的偏心受压试验，研究型钢钢材牌号、相对偏心距、含钢率与箍筋间距对组合柱偏压承载力与延性的影响。研究结果表明：当型钢钢材牌号由Q235提升至Q460、Q690时，组合柱的承载力和延性均有明显提升，型钢钢材牌号为Q690的组合柱承载力提高幅度略高于Q460的，其位移延性系数提高幅度明显高于Q460的；增大相对偏心距和含钢率可显著提升高强H形钢混凝土组合柱的延性；较小箍筋间距有利于充分发挥Q690高强H形钢的材料性能。将试验结果与按我国JGJ 138—2016《组合结构设计规范》、欧洲EN 1994-1-1:2004以及美国ANSI/AISC360-16得到的型钢组合柱偏压承载力计算结果进行对比。结果表明，按EN 1994-1-1:2004、ANSI/AISC360-16得到的高强H形钢组合柱偏压承载力计算结果与试验结果相差较大，总体上偏于保守；按JGJ 138—2016的计算结果与试验结果相差较小，当相对偏心距为0.2时计算结果总体上偏于安全，相对偏心距为0.6时偏于不安全。     

高强H形钢混凝土组合柱偏心受压性能试验研究

为研究高强H形钢混凝土组合柱的偏心受压性能以及验证采用国内外相关规范计算此类构件承载力的可行性,进行了1∶3缩尺的10根内置Q460、Q690高强H形钢混凝土组合柱与2根内置Q235普通H形钢混凝土组合柱的偏心受压试验,研究型钢钢材牌号、相对偏心距、含钢率与箍筋间距对组合柱偏压承载力与延性的影响。研究结果表明：当型钢钢材牌号由Q235提升至Q460、Q690时,组合柱的承载力和延性均有明显提升,型钢钢材牌号为Q690的组合柱承载力提高幅度略高于Q460的,其位移延性系数提高幅度明显高于Q460的;增大相对偏心距和含钢率可显著提升高强H形钢混凝土组合柱的延性;较小箍筋间距有利于充分发挥Q690高强H形钢的材料性能。将试验结果与按我国JGJ 138—2016《组合结构设计规范》、欧洲EN 1994-1-1:2004以及美国ANSI/AISC360-16得到的型钢组合柱偏压承载力计算结果进行对比。结果表明,按EN 1994-1-1:2004、ANSI/AISC360-16得到的高强H形钢组合柱偏压承载力计算结果与试验结果相差较大,总体上偏于保守;按JGJ 138—2016的计算结果与试验结果...     

钢管自应力自密实高强混凝土中长柱受压性能试验研究

为提高钢管内混凝土的密实度,减小混凝土的收缩,以保证钢管与混凝土更好地工作,满足实际工程需要,文中提出采用钢管自应力自密实高强混凝土柱,考虑初始自应力、长细比和混凝土强度等因素的影响,设计制作16个钢管自应力自密实高强混凝土中长柱试件,通过轴心受压试验,考察试件的破坏形态,实测试件的荷载-纵向变形曲线、荷载-挠度曲线和极限承载力,分析了各参数对试件轴心受压力学性能的影响。研究表明：大部分中长柱的破坏形态均为弯曲失稳破坏;初始自应力提高5MPa,钢管自应力自密实高强混凝土中长柱极限承载力提高19%,并改善了延性;长细比由5增大至12,试件的极限承载力降低16.9%;混凝土强度提高36.3%,钢管自应力自密实高强混凝土中长柱极限承载力提高16.3%。基于试验结果,参考国内相关规范,建立钢管自应力自密实高强混凝土中长柱轴心受压稳定承载力计算公式,可供工程设计参考。     

高轴压比钢纤维超高强混凝土短柱延性的试验研究

试验旨在研究在较高轴压比条件下,钢纤维对超高强混凝土短柱抗震延性的改善作用。短柱试件的剪跨比均为2.0,强度为103.6~114.8MPa,钢纤维的体积含纤率分别为0.5%、1.0%、1.5%。采用简支梁加载图式进行了低周反复荷载试验。观测了试件在荷载作用下的开裂和破坏的发展过程,分析了不同钢纤维含量对短柱的破坏形态、滞回特性的影响。试验结果表明:未掺钢纤维的试件,在高轴压作用下,发生了脆性特征明显的剪切破坏,延性很差;随着钢纤维含量的增加,试件的破坏形态向具有一定延性特征的弯剪破坏转变;同时延性得到大大改善,位移延性和极限弹塑性位移角分别可最大增加50.2%、96.1%,最后给出了抗震设计条件下的最小钢纤维体积含纤率的建议值。     

高温后型钢混凝土柱抗震性能试验研究

对5个高温后型钢混凝土柱试件和3个常温下对比柱试件进行低周反复加载试验,研究高温后型钢混凝土柱的承载力和抗震性能。由试验获得了高温后型钢混凝土柱的破坏形态和滞回曲线,分析了剪跨比、轴压比、受火时间对高温后型钢混凝土柱滞回特性、延性、耗能能力、承载力及刚度退化的影响。结果表明：高温后剪跨比为1.5的型钢混凝土柱的破坏形态与常温下基本相同,剪跨比为2.5的型钢混凝土柱的破坏形态则发生明显变化,常温下发生弯曲型破坏的柱在高温后往往发生黏结破坏。与常温下的型钢混凝土柱相比,高温后型钢混凝土柱的滞回曲线更加饱满、骨架曲线的上升段和下降段更为平缓、位移延性系数略有增大、耗能能力更强。高温后型钢混凝土柱的延性、耗能能力与剪跨比、轴压比密切相关。位移延性系数随剪跨比的增大而增大,随轴压比的增大而减小;剪跨比越大,破坏时的等效阻尼比越大。经历高温作用后,型钢混凝土柱的刚度和承载力退化显著,初始刚度退化程度随剪跨比的增大而减小,屈服后刚度和受剪承载力退化程度随剪跨比的增大而加大。提出了火灾高温后型钢混凝土柱受剪承载力计算式,计算结果与试验结果符合较好。     

外包钢钢筋混凝土柱的试验研究

通过对 8根不同加固灌浆情况的外包钢柱轴心加载 ,分析了灌浆与不灌浆构件以及灌复合灌浆料与灌环氧树脂构件在破坏特征、协同工作、耗能上的差异 ,提出了灌浆柱与不灌浆柱的正截面承载力计算公式 .