框架外节点核心区斜压破坏承载力研究

本文针对钢筋混凝土框架结构外节点的受力状态，进行了有限元计算，计算结果验证了外节点核心区中斜压杆的存在；探讨了斜压杆的极限抗压强度及外节点水平抗剪承载力的计算方法，并在有限元计算中得到了证明；研究分析了框架外节点核心区斜压破坏的受力机理，讨论了柱轴力对斜压杆的极限抗压强度及外节点水平抗剪承载力的影响。     

水平地震作用下钢筋混凝土平面框架弯矩调幅研究

从承载能力极限状态的角度出发,通过一个受水平集中力的单层单跨框架模型,研究了钢筋混凝土平面框架结构在水平地震作用下的破坏规律。研究结果表明,在水平力作用下,框架梁端屈服将导致框架柱底端弯矩急剧增大,平面框架结构将提前屈服。这表明框架梁的弯曲刚度对框架的承载力有显著的影响,梁端弯矩调幅将降低平面框架结构的承载力。另一方面,框架梁端屈服以后框架结构的侧移将迅速增长。在水平地震作用下,梁端弯矩调幅将增大框架结构倒塌的风险,结构偏于不安全。当按照《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2001)进行设计时,在保证形成"强柱弱梁"破坏机制的前提下,钢筋混凝土平面框架结构不应进行弯矩调幅。     

水平双向加载下钢筋混凝土柱抗震性能试验研究

针对双向水平地震作用下钢筋混凝土框架柱的抗震性能,开展了9个钢筋混凝土框架柱的水平双向拟静力试验研究,考察轴压比、体积配箍率、纵筋配筋率以及加载路径对柱抗震性能的影响,对双向加载下柱的受力特点、承载力变化、位移延性和极限侧移角等指标进行分析。结果表明：相对于水平单向加载,双向加载对柱的抗震性能存在显著不利影响：柱的抗弯承载力及极限位移均明显减小,损伤程度明显加重;随加载方式由单向-十字-菱形-方圈变化,相同位移下柱的强度退化与抗弯承载力下降幅度均有所增加。考虑双向受力后,典型技术标准给出的RC框架结构极限层间侧移角限值的安全冗余度显著降低。基于试验结果初步提出结构设计及分析建议：考虑双向水平地震动影响时,框架柱的抗震设计宜适当降低轴压比、增加约束箍筋、适当折减柱的抗弯承载力;采用层间侧移角进行结构倒塌判别时,可取双向地震动作用下结构最大层间侧移矢量的大小作为判别位移,并根据分析性质（结构设计或既有结构分析）选取恰当的极限层间侧移角判断标准。     

钻芯对混凝土轴压柱性能影响的试验研究

通过3组9个足尺混凝土短柱的试验,研究钻芯(100)对混凝土轴压柱受力性能的影响。钻芯后混凝土轴压柱极限承载力降低5.63%~22.14%,极限位移降低1.88%~26.14%,其破坏形态由轴压破坏转变为小偏压破坏。首先对试验结果进行描述,然后研究了柱截面尺寸、钻芯位置、孔洞填补、钻断钢筋等因素对混凝土轴压柱受力性能的影响程度,并对影响的作用机理进行分析。     

长径比对CFRP-钢管混凝土轴压柱承载力的影响

对16个圆CFRP（碳纤维增强塑料）钢管混凝土轴压柱和8个普通圆钢管混凝土轴压柱进行了极限承载力的试验研究。根据试验结果,分析了CFRP对钢管混凝土轴压柱的增强效果以及构件长径比对极限承载力的影响。应用计入CFRP影响的钢管混凝土柱压曲极限承载力的近似理论公式,计算出不同长径比的轴压构件的压曲破坏临界荷载,并分析了弹性失稳和塑性失稳的长径比界限值。通过将理论计算结果与试验数据比较,得出了近似公式的应用范围。研究表明,柱体的长径比对CFRP钢管混凝土结构的承载力影响显著;CFRP的存在对提高轴压极限承载力起到了重要作用,而对弹性与塑性失稳的界限长径比值无显著影响。     

RC柱双向单调加载试验与分析

完成了截面尺寸、配筋、混凝土强度基本相同的 8个正方形钢筋混凝土 (RC)柱的单向和双向水平单调加载试验。结果表明 ,单调加载的RC柱的破坏现象比较轻 ;受力次方向的水平力降低了受力主方向的极限承载力 ,轴压比大 ,降低幅度也大 ;正方形对称配筋的RC柱 ,截面的极限承载力、破坏时的极限变形能力 ,与两个方向施加的位移比例无关。用负刚度模型、承载力离散化空间相关性和复合结构法进行了理论分析 ,所得水平力 -位移关系曲线与试验结果吻合较好。     

基于统一强度理论的离心钢管混凝土柱轴压承载力研究

运用统一强度理论,考虑钢管因环向受拉导致纵向应力降低的影响,得出了离心圆钢管混凝土短柱轴压极限承载力的计算公式,并通过引入混凝土强度折减系数将离心方钢管混凝土柱,按照面积相等的原则等效为离心圆钢管混凝土柱,得出了其轴压极限承载力的计算式并分析了中间主应力等因素对极限承载力的影响规律,极限承载力随着参数b值的增大而增大。利用文中计算公式所得结果与文献试验结果进行对比,吻合较好,验证了运用统一强度理论进行离心钢管混凝土柱轴压力学性能分析的可行性和正确性。     

RC柱双向单调加载试验与分析

完成了截面尺寸、配筋、混凝土强度基本相同的8个正方形钢筋混凝土(RC)柱的单向和双向水平单调加载试验.结果表明,单调加载的RC柱的破坏现象比较轻;受力次方向的水平力降低了受力主方向的极限承载力,轴压比大,降低幅度也大;正方形对称配筋的RC柱,截面的极限承载力、破坏时的极限变形能力,与两个方向施加的位移比例无关.用负刚度模型、承载力离散化空间相关性和复合结构法进行了理论分析,所得水平力-位移关系曲线与试验结果吻合较好.     

方钢管混凝土柱-钢梁外加强环节点滞回性能的实验研究

进行了8个方钢管混凝土柱-钢梁外加强环式节点试件在恒定轴力和水平往复荷载作用下的滞回性能实验研究,考察了钢管混凝土柱轴压比和环板宽度对节点力学性能的影响。结果表明:柱轴压比对节点的水平承载力和抗震性能影响较大,随着轴压比的增大,节点的水平极限承载力下降,位移延性和耗能能力降低;不同环板宽度节点的滞回曲线均为饱满的梭形,强度和刚度退化不明显;本次试验的8个节点试件的层间位移延性系数μ=3.00～7.41,弹性极限位移角θy≈2.03[θe]～5.30[θe],弹塑性极限位移角θu≈1.78[θp]～3.90[θp],等效黏滞阻尼系数he=0.3576～0.5339,均满足抗震设计要求。     

钢管混凝土空心柱轴压承载力研究

运用统一强度理论,考虑钢管因环向受拉导致纵向应力降低的影响,得出了钢管混凝土空心长、短柱轴压极限承载力的计算公式,并分析了中间主应力等因素对极限承载力的影响规律,极限承载力随着参数b值的增大而增大。利用本文计算公式所得结果与文献试验结果进行对比,吻合较好,验证了运用统一强度理论进行钢管混凝土空心柱轴压力学性能分析的可行性和正确性。     

位移型耗能减震结构对框架柱轴力影响的研究

分别对框架结构中安装耗能减震装置前后进行了水平地震作用的推覆分析,揭示了由于耗能支撑的安装使框架柱轴力明显增加这一现象。这种轴力的增加,可能会超过柱轴力设计允许值。提出了验算耗能支撑带给框架柱附加轴力的计算方法及验算过程,同时改进了耗能减震结构的设计流程,使得耗能减震技术进一步完善。数值算例揭示了耗能支撑的安装对框架柱轴力的影响,轴压比过大引起框架柱延性降低,柱端过早出现塑性较,设计中应引起足够的重视。     

内置碳纤维复材圆管直径尺度对方钢管混凝土短柱力学性能的影响

为分析内置不同管径的碳纤维复材(CFRP)圆管对方钢管混凝土(CFSST)短柱轴压力学性能的影响,探索偏压短柱的失效原因,基于短柱轴压与双向偏压试验数据,剖解了双向偏压短柱,并使用ABAQUS软件对短柱进行了有限元计算。在验证有限元模型正确的基础上,计算和分析不同直径的CFRP管对轴压短柱极限承载力的影响,提出了内置CFRP管的方钢管混凝土轴压短柱极限承载力提高度计算式。结果表明:增加CFRP管径尺度可以提高内置CFRP管的方钢管混凝土轴压短柱极限承载力;CFRP管破裂是偏心距较小的内置CFRP管的方钢管混凝土偏压短柱最终失效的直接原因;内置CFRP管的方钢管混凝土短柱极限承载力提高度计算式综合反映了CFRP管径尺度、CFRP约束效应系数、钢管约束效应系数等的影响;增加双向偏压短柱的偏心距,会导致内置CFRP管的方钢管混凝土双向偏压短柱的极限承载力降低;偏心距较大的短柱临近失效时,内核混凝土受压区减小,CFRP管可能不会发生纤维方向的断裂损坏。     

考虑持久荷载影响的CFT柱稳定承载力试验研究

进行以长细比λ和轴压比m为参数的钢管混凝土(CFT)轴心受压柱的持久荷载试验研究，分析长期荷载作用后CFT柱的稳定承载力。结果表明，与未施加持久荷载的中长柱相比，持久荷载作用后钢管进入弹塑性和塑性时对应的荷载降低，而构件达到最大荷载时对应的应变增大；随长细比和轴压比的增大，长期荷载作用对CFT柱稳定承载力的影响越大，且前者的影响大于后者。提出采用考虑持久荷载作用影响的核心混凝土应力-应变关系模型，分三阶段计算的有限元计算方法分析持久荷载作用后的CFT柱稳定极限承载力，结果与试验结果吻合较好，可用于参数分析。     

变轴力钢管混凝土柱抗震性能试验研究

为了研究地震作用下轴力变化对圆截面钢管混凝土框架柱抗震性能的影响,采用子结构拟动力试验方法进行了4个水准地震作用下的框架结构拟动力试验。试验程序利用有限元程序OpenSees进行数值计算,并与拟动力试验控制系统实现数据实时交互传递。建立了一个4层钢管混凝土框架模型,将首层钢管混凝土柱作为试验子结构进行变轴力作用下钢管混凝土柱抗震性能试验。分析轴力变化对钢管混凝土柱滞回特性、耗能能力、塑性变形等性能的影响,并对比研究地震作用对边柱与角柱的影响。试验结果表明:地震作用下框架柱的轴力会发生较大变化;轴力变化导致钢管混凝土框架柱滞回曲线"捏缩效应"更加明显,塑性铰区域塑性变形累积增长较快、局部屈曲提前出现;与定轴力作用相比,变轴力下框架柱耗能能力受到削弱,抗震性能降低。     

CFRP加固对冻融再生混凝土短柱承载能力的影响

为减小冻融循环对再生混凝土力学性能的影响,提高严寒地区再生混凝土的耐久性能,系统研究了冻融循环作用下再生粗骨料替代率、冻融-碳纤维布(CFRP)加固作用顺序对再生混凝土短柱试件承载能力的影响.结果表明:冻融循环作用使再生混凝土短柱试件极限承载力大幅降低,CFRP加固可以使再生粗骨料替代率为0%,50%和100%的再生混凝土短柱试件极限承载力分别提高到冻融前试件极限承载力的1.514,1.502和2.088倍,CFRP加固不仅可以大幅提高再生混凝土的抗冻融损伤性能,还可以有效修复、弥补冻融损伤再生混凝土的承载能力;先CFRP加固后冻融试件的承载能力优于先冻融后CFRP加固试件.用CFRP加固混凝土短柱的环箍力-轴向应变关系、混凝土单轴受压主动侧限本构关系和CFRP加固下的混凝土被动侧限本构关系建立了适用于冻融循环与CFRP加固共同影响下的再生混凝土短柱试件极限承载力公式.     

冷弯薄壁型钢四肢双箱形拼合柱轴压性能有限元分析

利用ABAQUS有限元软件建立的有限元模型考虑了材料、接触非线性和几何缺陷等因素,分析了试件长细比、腹板宽厚比对拼合柱的极限承载力影响。分析结果表明:长细比对冷弯薄壁型钢四肢双箱形的轴压极限承载力有较大影响,随拼合柱长细比的增加,拼合柱极限承载力逐渐降低;由不同板材厚度引起试件腹板宽厚比的不同对相同长度试件的极限承载力以及刚度有较大影响;板材厚度和试件长度相同时,试件腹板高度从92mm增加到143mm,试件的极限承载力变化不大。     

FRP—PVC混凝土柱的力学性能

在线性Mohr—Coulomb强度理论的基础上,分析FRP—PVC混凝土轴压短柱的工作机理,提出其极限承载力计算时的基本假定,利用极限平衡法推导了PVC-混凝土轴压短柱的极限承载力公式;在PVC-混凝土轴压短柱极限承载力公式的基础上,拟合FRP条带对承载力的贡献,得到FRP—PVC混凝土轴压短柱的极限承载力公式。将本文的计算结果与文献试验结果进行比较,验证了理论公式的正确性。该结果为FRP—PVC混凝土轴压短柱的极限承载力分析提供了一定的理论依据,对实际工程设计有一定的参考价值。     

劲性钢筋砼框架短柱受剪承载力计算

本文分析了承受轴力、弯矩及剪力的型钢构件极限承载力和钢筋砼框架短柱受剪承载力。根据这些结果利用累加方法建立了劲性钢筋砼框架短柱受剪承载力的近似计算式。本文进行了１６根劲性钢筋砼短柱的试验。与试验结果的比较表明，建议公式具有较好的精度。     

不同冲击角度作用后的圆钢管柱滞回性能试验研究

为研究冲击作用后圆钢管柱的抗震性能,以冲击角度(0°、45°和90°)和轴压比(0.4、0.6和0.8)为设计参数,实施9个冲击作用后的圆钢管柱试件和3个未受冲击作用的对比试件的水平低周往复荷载试验,观察试件的破坏形态,获取试件的滞回曲线和骨架曲线。探讨了不同设计参数对试件的极限承载力、破坏模式、延性、刚度退化以及耗能等抗震性能指标的影响。试验结果表明：受冲击作用后的钢管柱的破坏位置均集中在柱底塑性铰区域,主要表现为柱底钢材的鼓曲和断裂;相比于未受冲击作用的钢管柱,受冲击作用后的钢管柱的滞回曲线饱满程度降低,延性和耗能能力显著下降,极限承载力和刚度有所降低,但降低幅度不大;冲击角度主要影响钢管柱的延性和耗能能力,对钢管柱的极限承载力和刚度影响较小;轴压比对钢管柱的滞回性能影响显著,随着轴压比的增大,试件的极限承载力降低,刚度退化更快,延性和耗能能力显著降低;为保证钢管柱具有足够的延性和耗能能力,应严格控制其轴压比。     

预应力钢绞线-外包钢复合加固混凝土柱轴心受压试验研究

通过对7根预应力钢绞线-外包钢钢筋混凝土短柱进行轴心受压试验,研究预应力钢绞线-外包钢复合加固后混凝土柱的破坏特征、轴压性能和破坏机理,对比了不同预紧力加固下混凝土柱的极限承载力、延性等轴压性能。试验结果表明:复合加固方式充分发挥了钢绞线和角钢加固混凝土柱的优势,使其协调作用,共同受力,较好地改善了原构件的力学性能。混凝土柱极限承载力大幅提升,延性也得到明显改善。在分析其破坏机理的基础上,提出了复合加固混凝土柱的轴心受压计算式。