矩形钢管混凝土异形柱-钢梁框架节点受剪承载力研究

在矩形钢管混凝土异形柱-钢梁节点试验研究的基础上,对节点的破坏特征及影响因素进行分析,结果表明矩形钢管混凝土异形柱-钢梁框架节点的破坏模式主要是节点域发生剪切斜压破坏,其受力机理为钢桁架、混凝土主斜压杆和约束斜压杆的综合作用。在此基础上,将节点域抗剪贡献分为三部分进行研究,包括节点域钢管腹板的抗剪贡献、节点域混凝土主斜压杆的抗剪贡献和约束斜压杆的抗剪贡献。根据试验结果和力学分析,推导了节点区柱腹板剪力计算式;由虚功原理得出节点区混凝土约束斜压杆的承载力计算式;通过对试验数据的回归分析,得到核心区混凝土主斜压杆的承载力计算式;最后提出了矩形钢管混凝土异形柱 钢梁框架节点屈服剪力和极限剪力的计算式,该计算式不仅考虑了柱轴力对节点区实际受力状态的影响,而且考虑了钢管对混凝土的约束作用。对比结果表明,采用计算式得到的结果与试验结果吻合较好。     

钢筋钢纤维混凝土梁柱节点受剪承载力基于八面体强度的计算模型

针对钢筋钢纤维混凝土梁柱节点的受剪性能与承载力计算方法,采用混凝土八面体强度模型,并以国内外钢筋钢纤维混凝土梁柱节点相关试验数据为基础,对其进行了理论研究。建立了梁柱节点破坏时核心区混凝土正应力与剪应力之间的关系,提出了钢筋钢纤维混凝土梁柱节点受剪承载力计算方法,并分析了影响钢筋钢纤维混凝土梁柱节点受剪承载力的因素。结果表明,钢筋钢纤维混凝土梁柱节点受剪承载力随柱端轴压比、混凝土强度、节点核心区配箍率以及钢纤维含量特征参数的增加而增大;梁柱截面高度比对受剪承载力的影响较小。基于相关的试验数据,通过趋势分析验证了所提出的计算方法能够综合反映柱端轴压比、混凝土强度、节点核心区箍筋以及钢纤维含量特征参数的影响。研究结果可为钢筋钢纤维混凝土梁柱节点受剪承载力计算提供理论依据。     

型钢混凝土十形柱空间节点受剪机理及抗剪强度研究

为了研究型钢混凝土(SRC)十形柱空间节点在斜向荷载作用下的受剪机理、抗裂承载力及抗剪承载力,开发一套加载装置,采用柱端斜向加载方式对5个型钢混凝土十形柱空间节点进行低周反复荷载试验。观察节点核心区剪切面破坏形态,分析节点区两个主轴方向的箍筋、水平腹杆、钢腹板的应变分布规律及空间节点受剪机理和抗剪影响因素。结果表明:节点受剪面破坏为典型的剪切斜压黏结破坏;两主轴方向的箍筋、水平腹杆及钢腹板应变分布规律基本相同;空间节点受剪机理与型钢混凝土异形柱框架平面节点有着共性,但斜向荷载作用下,空间节点抗剪能力变弱,受力更为复杂。斜向加载角度对抗裂承载力影响不明显,而对抗剪承载力的影响应予以考虑,抗剪承载力与斜向荷载角度相关曲线近似于菱形。最后,基于各种配钢形式的SRC十形柱空间节点单向受剪下(沿工程轴)抗剪承载力计算方法的研究,提出在斜向荷载作用下节点抗裂承载力及抗剪承载力计算公式,计算结果与试验值吻合较好。     

预应力混凝土框架自复位节点的抗剪性能试验研究

通过对6组共18个预应力混凝土框架自复位节点进行抗剪性能试验,研究了预应力螺杆轴力、构件连接面尺寸、梁下钢牛腿对抗剪性能的影响,提出了预应力混凝土框架自复位节点接缝抗剪承载力计算公式,并分析了摩剪系数的取值。研究表明:节点抗剪承载力与预应力螺杆轴力呈正相关关系,构件连接面尺寸对节点抗剪承载力影响不明显;使用钢牛腿能提高节点的抗剪性能。     

外隔板连接钢管混凝土柱-H型钢梁节点抗剪性能研究

通过对4个十字形外隔板连接钢管混凝土柱-H型钢梁节点试件进行低周反复荷载试验研究了该类型节点的抗剪性能,节点试件的核心区钢管厚度进行了一定程度的削弱。试验中研究的参数包括核心区钢管厚度、外隔板宽度和轴压比大小。4个试件的变形发生于核心区钢管翼缘和外隔板的弯曲、核心混凝土的压碎、钢管腹板的剪切变形甚至屈曲开裂,钢管腹板屈曲开裂是主要的剪切破坏形式。试验和有限元参数化分析均表明抗剪承载力与节点核心区钢管厚度正相关,外隔板宽度和轴压比对抗剪承载力的影响不大。对现有的3种针对于钢管混凝土柱-H型钢梁连接节点的抗剪承载力计算方法进行了对比评价,并结合混凝土核心区的剖切试验观测结果,提出了外隔板连接节点的抗剪承载力计算公式。新计算方法考虑了钢管翼缘和外隔板对抗剪承载力的贡献,其结果与试验值吻合良好,该方法的适用性得以验证,可用于外隔板连接节点的设计应用。     

混凝土Z形柱框架节点核心区抗剪承载力计算分析

通过6个1∶2比例的Z形截面混凝土柱框架中间层中节点的低周往复试验,得到Z形柱框架节点的破坏形态,测得框架节点核心区极限抗剪承载力试验值,并利用现行相关规范给出的公式计算节点核心区受剪承载力的验算值,把试验值与规范验算值进行比较分析,得出采用现行规范计算Z形框架柱节点核心区抗剪承载力的偏差,所得结论可为实际工程Z形截面混凝土柱设计计算提供参考。     

煤矸石混凝土框架短柱抗剪性能的试验研究

本文根据8根煤矸石混凝土框架短柱在周期反复荷载下的试验,分析了不同剪跨比、轴压比、配箍率及加载方式对框架短柱的破坏形态、抗剪性能的影响。提出煤矸石混凝土短柱设计中对轴压比、配箍率的限值。最后利用试验与电算结果,给出了煤矸石混凝土框架短柱受剪承载力计算公式。     

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.     

方钢管混凝土柱穿心高强螺栓-端板节点抗剪承载力研究

根据试验和理论研究成果,对方钢管混凝土柱穿心高强螺栓-端板节点核心区的受力机理进行了分析,建立了节点核心区的受力模型和屈服机制,推导了节点核心区的抗剪承载力计算公式。公式不仅考虑了螺栓和柱轴力对节点核心区实际受力状态的影响,而且考虑了钢管对混凝土的约束作用。用推导的公式计算了3个方钢管混凝土柱穿心高强螺栓-端板节点试验模型节点区的抗剪承载力,计算结果与试验结果吻合较好。     

部分抗剪连接的型钢混凝土组合柱正截面承载力计算

在JGJ 138-2001《型钢混凝土组合结构技术规程》中,型钢混凝土柱的正截面承载力需根据平截面假定进行计算,但该规范并没有明确给出当平截面假定不满足时型钢混凝土柱的承载力计算方法。为此,提出抗剪连接系数的概念,用于描述型钢混凝土柱中型钢与混凝土之间的相对界面抗剪能力,综合平截面假定和叠加原理,得到在部分抗剪连接条件下普通型钢混凝土（SRC）柱和分散型钢混凝土（ISRC）柱的正截面承载力与抗剪连接系数之间的定量关系,进而提出SRC柱和ISRC柱的正截面承载力设计简化方法。计算结果表明：当轴压比相同时,SRC柱和ISRC柱的受弯承载力随其抗剪连接系数的增大而增大;轴压比越大,抗剪连接系数对组合柱的受弯承载力的影响越小;与SRC柱相比,抗剪连接系数对ISRC柱的受弯承载力影响更加显著。试验结果与计算结果的对比表明,采用所提出的方法可以较准确地计算ISRC柱的压弯承载力,计算结果具有一定的安全余度。     

基于MARC软件的钢骨混凝土T形截面柱抗剪承载力研究

通过对T形钢骨混凝土柱的抗剪承载力试验数据的Marc软件模拟,验证了软件模拟的可靠性。利用Marc软件,通过对改变配骨形式的钢骨混凝土T形截面柱在不同轴压力系数、剪跨比、配骨率下的数值模拟试验,得出了影响钢骨高强混凝土T形柱抗剪承载力因素的变化规律,提出了钢骨混凝土T形截面柱抗剪承载力计算公式。     

装配式混凝土框架钢管约束耗能节点抗剪性能分析

提出了一种装配式混凝土框架钢管约束耗能节点,建立了该节点的有限元模型,从承载力、变形、耗能、破坏形态等方面分析该节点的力学性能,并与普通现浇混凝土节点进行了对比。研究了轴压比、核心区混凝土强度及钢管厚度等参数对该节点受力性能的影响。结果表明,随着轴压比的增大,节点抗剪承载力先增大后减小,节点抗剪承载力随着核心区混凝土强度、钢管厚度的增加而增大,其中钢管厚度的影响最为显著。最后提出了装配式耗能节点的抗剪承载力实用计算公式,简化计算结果与有限元分析结果吻合较好且总体稍偏安全,可供工程实践参考。     

型钢高强混凝土柱抗剪承载力RBF神经网络预测方法及参数分析

在已有文献有关试验的基础上,引入径向基(RBF)网络理论,提出了型钢高强混凝土柱抗剪承载力RBF神经网络预测方法.以混凝土强度等级、剪跨比、轴压比和配箍率为输入参数,混凝土柱的抗剪承载力为输出参数,建立精确RBF神经网络模型,以多组不同试验数据分别作为训练样本和检验样本,对网络进行训练和检验,并把仿真结果与采用非线性最小二乘法拟合公式的计算结果进行了比较.在文中所提方法的基础上,对型钢高强混凝土的抗剪承载力进行的参数分析结果表明,用训练成熟的RBF网络进行仿真,避免了诸多人为因素的影响,大大提高了结果的精度,使计算更加准确、高效.参数分析还表明,型钢高强混凝土柱的抗剪承载力随着混凝土强度、轴压比和配箍率的增大而增大,但随着剪跨比的增大而减小,并且剪跨比对柱的抗剪能力的影响最大,轴压比、混凝土的强度和配箍率则趋于同等重要影响程度.     

高强混凝土L形柱框架节点的非线性有限元分析

在华东交通大学所做试验的基础上,利用有限元分析软件ANSYS对L形柱框架节点进行了非线性有限元分析,主要考察裂缝发展机理及轴压比对节点受剪承载力的影响。经过分析,得到了高强混凝土L形柱框架节点受剪承载力在不同轴压比情况下的变化规律。     

基于MCFT的高强轻骨料混凝土框架中节点受剪承载力计算方法

根据低周反复荷载作用下不同轴压比的4个不同核心区配箍率高强轻骨料混凝土框架中节点抗震性能试验结果,主要研究了该类构件的破坏特征以及受剪性能。在试验研究基础上,结合高强轻骨料混凝土破坏特性,选取合适的节点受剪核心区,修正骨料粒径计算参数,建立了基于修正压力场理论(MCFT)的高强轻骨料混凝土框架中节点受剪承载力计算模型,同时收集13个轻骨料混凝土框架中节点试验结果,应用该模型计算了包含17组该类构件的受剪承载力,并将理论值与试验值进行比较分析。结果表明:该类构架的破坏特征与普通混凝土中节点破坏特征类似,均经历了初裂、通裂、极限和破坏4个典型破坏阶段,且试验结果与应用基于修正压力场理论的高强轻骨料混凝土框架中节点受剪承载力计算模型计算结果之比的均值为0.907,方差为0.008,两者吻合较好,验证了模型的准确性与合理性,该模型可以应用于该类构件的极限受剪承载力计算,同时该理论有明确的力学理论和计算过程,可以较为清楚地反映构件初裂、通裂、极限阶段的受力过程。     

焊接箍筋钢筋混凝土构件抗剪承载力试验研究

为了研究焊接箍筋钢筋混凝土构件的受剪性能,对6根焊接箍筋钢筋混凝土框架短柱和3根普通箍筋钢筋混凝土框架短柱对比试件展开低周反复加载试验,以及5根焊接箍筋和4根普通箍筋钢筋混凝土梁斜截面受剪性能试验,分析混凝土强度、箍筋配箍率、轴压比和剪跨比对焊接箍筋钢筋混凝土框架柱和梁受剪承载力的影响,并对比焊接箍筋与普通绑扎箍筋钢筋混凝土框架短柱和梁的受剪承载力的区别。结果表明:焊接箍筋与普通绑扎箍筋钢筋混凝土框架短柱和梁的破坏形态基本相同,并且焊接箍筋钢筋混凝土框架短柱和梁的极限抗剪承载力高于普通箍筋钢筋混凝土框架短柱和梁。另外,用现行的GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》规定的框架短柱和梁的抗剪承载力计算公式计算的结果偏低,因此进一步结合试验数据进行分析并拟合出焊接箍筋钢筋混凝土构件抗剪承载力计算式,计算值与试验结果较吻合,可用于工程设计。     

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。     

钢骨混凝土T形截面短柱力学性能的试验研究

通过试验研究钢骨混凝土T形截面短柱的抗剪性能和抗震性能。制作14根钢骨混凝土T形截面短柱和2根钢筋混凝土T形截面短柱,主要考虑剪跨比、轴压力系数、体积配箍率及配骨率等参数对T形短柱抗剪承载力和位移延性的影响,提出钢骨混凝土T形截面短柱抗剪承载力计算公式,计算值与试验结果吻合较好。试验结果表明,钢筋混凝土T形截面短柱经加入钢骨抗剪承载力和位移延性均有较大程度的提高,且随配骨率、体积配箍率的增大而增大;另外,钢骨混凝土T形截面短柱的位移延性随轴压力系数的增大而降低,随剪跨比的增大而提高。研究成果为钢骨T形短柱应用于抗震烈度较高地区有一定的参考价值。     

型钢混凝土十形柱及其节点抗震性能演变、传递机制及设计理念

为研究型钢混凝土十形柱与型钢混凝土十形柱框架节点在抗震性能方面的演变规律,通过13个型钢混凝土十形柱及其框架节点的反复荷载试验,揭示了型钢混凝土十形柱、十形柱平面节点、十形柱空间节点的震损机理及性能差异,深入分析了配钢形式、加载方向、剪跨比以及轴压比等关键参数对此类构件抗震性能的影响;考虑荷载加载方向对双向受剪性能的影响,提出了型钢混凝土十形柱及其节点的受剪承载力统一预测模型;采用OpenSEEs零长单元并引入荷载加载角对弯曲型破坏的型钢混凝土十形柱双向压弯承载力进行了全过程受力性能模拟并证实其可行性。结果表明：型钢混凝土十形柱及其节点由平面受力转变至空间受力时,其受剪承载力和耗能能力也随之提高;十形柱的位移延性系数最大,而平面节点的位移延性系数最小。试验轴压比在0.5范围内时,提高轴压比有利于构件和节点受剪承载力及耗能能力的增长;试验轴压比小于0.3时,随着轴压比的增大,十形柱及其节点的延性随之提高,而试验轴压比大于0.3时则随之降低。型钢混凝土十形柱及其框架节点的弹性及弹塑性层间变形能力均大于规范规定的要求。基于综合性能研究成果,给出了型钢混凝土十形柱合理配钢形式的设计建议、轴压比控制原理、最不利地震作用验算方向等结构设计理念。     

基于修正压力场理论的型钢超高强混凝土柱受剪承载力研究

为分析型钢超高强混凝土柱受剪机理,并准确计算其受剪承载力,基于修正压力场理论提出型钢超高强混凝土柱的受剪承载力计算模型。该模型通过柱端部截面中心正应变ε0来考虑轴力、弯矩和剪力的相互作用,并通过关键参数混凝土主压应力角θ和平均纵向应变εx来反映剪跨比、轴力以及配箍对柱受剪承载力的影响。推导出型钢超高强混凝土柱受剪承载力的计算式,并分析其两种剪切破坏形式。通过两组型钢超高强（高强）混凝土柱的低周反复试验结果对该受剪模型进行验证。研究表明：模型能合理考虑轴力、弯矩和剪力的相互作用,反映剪跨比、轴力和箍筋对受剪承载力的影响;模型计算所得受剪承载力与试验值吻合较好。