钢-混凝土混合框架抗撞击设计研究

利用有限元分析软件LS-DYNA模拟汽车撞击钢管混凝土柱-钢梁混合框架的过程。研究不同撞击高度和角度、不同撞击能量以及不同强度等级钢材和混凝土对于钢-混凝土混合框架在撞击荷载作用下动力响应的影响。采用直接加载撞击荷载分析、评价钢-混凝土混合框架结构抗撞击性能,提出了加强混合框架结构抗撞击设计的措施。根据有限元分析结果,总结出在实际工程中提高钢-混凝土混合框架抗撞击性能的设计建议。     

大空心率中空夹层钢管混凝土构件的抗撞性能研究

大空心率中空夹层钢管混凝土构件的抗撞击性能有其自身特点,利用有限元软件ABAQUS建立考虑初始几何缺陷的中空夹层钢管混凝土构件的侧向撞击模型,对比了不同初始几何缺陷组合下空心率范围为0.2～0.9构件的抗撞击性能;在此基础上讨论了初始几何缺陷对空心率为0.8构件撞击响应的影响,并对影响大空心率构件撞击响应的主要参数进行分析;最后基于参数分析结果和静态荷载作用下的荷载-局部压痕关系,给出大空心率中空夹层钢管混凝土构件在侧向撞击荷载作用下撞击力-局部变形简化预测公式。结果表明：与无几何缺陷构件相比,考虑初始几何缺陷时构件的撞击力平台值降低,局部变形增大,当空心率达到0.8时,几何缺陷的不利影响最显著,构件的撞击力平台值下降10.6%,跨中局部变形增大20.4%。提高名义含钢率和减小内钢管径厚比可有效减小初始几何缺陷对该类构件抗撞击性能的不利影响,而改变材料强度对该类构件抗撞性能影响相对较小。给出的简化计算公式可以较好地预测有无初始几何缺陷的大空心率构件在侧向撞击荷载下的撞击力-局部变形曲线。     

侧向撞击作用下空心钢筋混凝土柱动力响应的参数分析

空心钢筋混凝土柱截面更扩展、自重较轻,常被用作高架桥墩、巨型框架柱等对稳定性要求较高的结构中.此类构件一旦遭受侧向撞击,更加容易发生破坏.采用有限元分析方法,对内配钢筋与内配钢管两种内壁形式的圆截面空心混凝土柱在侧向撞击力作用下的破坏模式和动力响应全过程等进行了分析,并开展了界面性能和空心率对其耐撞性能的影响分析.研究...     

钢框架结构竖向撞击响应数值模拟分析

多层钢框架结构在工程中得到较为广泛的应用。文中通过建立有限元数值模型,对竖向撞击荷载作用下多层钢框架结构进行数值模拟,分析其在撞击荷载作用下的结构响应,并分析撞击速度和撞击物质量对结构响应的影响。结果显示,竖向撞击下,多层钢框架结构受到一个极大的瞬时撞击力,受撞击处发生明显的振动,并产生较大的塑性残余变形。随着撞击速度或撞击物质量的增大,撞击力峰值随之近似呈线性增大,受撞处变形也随之增大,且增长趋势逐渐增强。     

不同组合梁类型对钢管混凝土框架抗连续倒塌承载力影响分析

不同的组合梁构造形式对钢管混凝土框架的抗连续倒塌性能有着显著的影响。参考某实际工程选取一典型2层2跨平面框架,选取钢筋混凝土组合梁、预制空心带肋叠合组合梁以及压型钢板组合梁三种组合梁形式,通过采用Pushdown分析法研究不同类型组合梁对钢管混凝土框架结构抗连续倒塌性能的影响。基于有限元软件ABAQUS,采用精细单元法建立钢管混凝土平面框架进行数值分析,研究其倒塌全过程工作机理,计算荷载-位移曲线、钢梁截面内力。结果表明:三种组合梁框架结构的倒塌破坏都经历弹性阶段、弹塑性阶段、压拱阶段、塑性阶段、混合阶段及悬链线阶段;三种类型的组合梁对组合框架的初始刚度都有明显提高;三种类型组合梁都能延缓塑性铰发生破坏并且对框架结构倒塌过程中各阶段极限承载力都有大幅提升。     

方钢管混凝土柱-钢梁框架耐火性能分析

研究方钢管混凝土柱-钢梁框架结构的耐火性能。基于有限元方法,分析了GB/T 9978（同ISO-834）加热条件下,带有混凝土楼板的方钢管混凝土柱-钢梁单向螺栓连接框架结构的温度分布、耐火时间和破坏模式,并对有限元模拟结果进行了试验验证,在试验结果基础上采用有限元方法分析了方钢管混凝土柱构件与方钢管混凝土框架柱的耐火极限差异。研究结果表明：与方钢管混凝土框架柱的其他区域相比,方钢管混凝土框架柱节点区的温度相对较低;根据本文建议的框架结构判定准则,当单向螺栓节点连接可靠,随着作用在柱和梁上荷载水平的变化,柱破坏模式和梁破坏模式是方钢管混凝土柱-钢梁框架的主要破坏模式;当框架梁上不施加荷载,只对框架柱起到约束作用,其他条件相同时,方钢管混凝土框架柱的耐火极限大于两端铰接柱构件的耐火极限,但小于一端固接一端铰接支撑柱构件的耐火极限。     

钢管混凝土柱-钢梁-轻钢主次框架振动台试验研究

为了增加轻钢框架结构的应用范围，基于主次结构的理念，提出了以钢管混凝土柱-钢梁-斜撑为主结构并形成主要抗侧力体系，以主要承受自身竖向荷载的轻钢框架为次结构的结构体系，其中轻钢次框架以循环嵌套的方式与主结构相结合。为研究轻钢次框架的结构形式、钢管混凝土柱-钢梁连接节点、次框架采用预制装配式楼板对主次框架结构损伤特征和抗震性能的影响，按7度0.1g设计并制作了2个按1∶3缩尺的6层钢管混凝土柱-钢梁-轻钢主次框架结构模型。对2个模型分别进行振动台试验，分析了其动力特性和地震响应。试验结果表明：2个缩尺模型在7度0.1g罕遇地震作用下均无明显破坏现象，在8度0.2g极罕遇地震下的最大层间位移角分别达到1/28和1/35,但主要结构构件未出现明显损伤；次框架采用铰接梁柱节点并取消第3层钢柱可明显减小水平地震对次框架受力的影响，且可提高装配率、降低造价；刚性法兰连接节点可确保双向水平地震下钢管混凝土柱端先屈服，能满足连接节点更强的抗震要求；经过构造措施加强的次结构预制楼板与边钢梁有明显的组合空间作用，可对边钢梁扭转形成有效约束。     

某超高层框架核心筒结构方案对比分析

超高层建筑中结构体系的选择至关重要,将直接影响整个工程的经济合理性。文章对某一超高层框架核心筒结构分别采取了以下三种结构体系进行了整体结构计算:钢筋混凝土框架核心筒结构、型钢混凝土柱框架与钢筋混凝土核心筒结构、钢管混凝土柱-钢梁框架与钢筋混凝土核心筒结构,并从承载能力、抗震性能、工程经济效益等角度对三种方案进行了对比分析。     

某高层框架-核心筒外框架结构选型研究

某高层建筑地上38层,结构总高度139.2 m,采用框架-核心筒结构。本文针对其外框架部分进行结构选型研究,对外框架采用钢筋混凝土柱-钢筋混凝土梁、型钢混凝土柱-钢筋混凝土梁、钢管混凝土柱-型钢混凝土梁三种方案进行比选,根据JGJ3—2010《高规》关于高层建筑结构的设计要求,对结构在风荷载和地震作用下结构抗侧性能进行比较,并且结合三种方案的经济性,最终确定外框架采用型钢混凝土柱-钢筋混凝土梁的方案。     

方钢管混凝土柱-钢梁半刚性框架拟动力试验研究

为进一步研究钢管混凝土柱-钢梁半刚性框架的抗震性能,以缩尺比例1/3的方钢管混凝土柱-钢梁半刚性框架模型为研究对象,模拟地震荷载作用下结构动力性能的试验研究,其中采用不同峰值加速度的El Centro波及Kobe波作为输入地震波分别模拟不同地震作用。通过试验得到钢框架结构各主要构件的应变响应、位移响应、基底剪力、刚度退化和滞回曲线,并用MATLAB软件编制了时程分析程序,对试验框架模型进行弹性时程分析,最后将分析结果与试验结果进行对比分析,两者较为吻合。分析结果表明:随着地震作用的加强,结构刚度逐渐退化,结构基频下降;试验框架模型的滞回曲线比较饱满,表明框架具有很好的延性和耗能能力,抗震性能良好,其破坏模式是钢梁转角过大引起的节点顶部和底部角钢的过大变形,而其他主要构件则表现良好,未受到大的破坏。     

钢管混凝土框架结构抗震性能的试验研究

按照现行规范的有关规定设计制作了一榀两跨 3层钢梁 圆钢管混凝土柱的钢管混凝土框架结构模型 ,并通过施加恒定竖向荷载和低周反复水平荷载 ,对模型框架进行了抗震性能试验研究。结果表明 ,基于现行规范所设计的钢管混凝土框架在地震时能形成梁铰破坏机制 ,框架的变形能力、承载能力、延性、耗能能力等受力性能均满足延性框架的抗震要求 ,且模型框架的有效延性系数达到了 7 5 4,远大于一般延性框架延性系数应不小于 4 0的要求。由此可以得出结论 ,钢管混凝土框架结构的抗震性能优于钢筋混凝土框架结构和钢框架结构 ,可在我国中高层住宅建筑中推广应用     

矩形钢管混凝土框架结构受力性能试验研究

以两榀单跨两层全矩形钢管混凝土框架结构为研究对象,通过拟静力试验,考虑柱截面含钢率的影响,研究分析了全矩形钢管混凝土结构在反复低周荷载作用下的破坏特征,承载能力,滞回曲线,变形能力,耗能能力以及强度、刚度退化性能;并分析了柱截面含钢率对结构受力性能及抗震性能的影响规律;同时将结构的各特征指标与钢筋混凝土框架结构和钢结构框架的对应特征指标进行对比分析。结果表明:在低周反复荷载作用下,矩形钢管混凝土框架结构承载力高,滞回曲线饱满,延性系数为5.56～6.80,有较好的变形能力和稳定的后期承载力,呈梁铰破坏机构,可初步判断该种结构具有良好的受力性能和较高的抗震能力;并且在同等条件下,钢管混凝土框架结构的受力性能和抗震性能明显优于钢筋混凝土框架和钢框架结构,有进一步研究的价值。     

方钢管混凝土柱-钢梁含错层节点框架损伤演化过程分析

为研究方钢管混凝土柱-钢梁含错层节点框架在地震作用下的损伤演化过程,基于1榀方钢管混凝土柱-钢梁含错层节点框架的低周往复加载试验,采用非线性有限元分析软件ABAQUS建立数值模型,通过量化框架柱、框架梁、框架节点、楼层及整体框架结构的损伤程度得到各层次的损伤演化曲线,确定了结构不同破坏程度的损伤界限,并结合应力云图分析...     

配筋率对混凝土柱侧向抗撞击性能影响的试验研究

通过对钢筋混凝土框架柱在侧向撞击荷载作用下动力响应的试验研究,考察侧向撞击荷载加载速率、纵筋配筋率及箍筋配筋率对钢筋混凝土框架柱破坏形态和侧向承载力等性能的影响。试验结果表明,提高纵筋配筋率可以提高框架柱侧向承载力,加载速率大,提高幅度也大。箍筋间距是框架柱破坏模式的主要影响因素。当箍筋间距较大时,易发生剪切破坏,反之...     

装配式中空夹层钢管混凝土组合框架混合动力试验研究

为研究中空夹层钢管混凝土组合框架的抗震性能，设计了一个3跨10层的中空夹层钢管混凝土组合框架结构，利用OpenSEES建立了该结构的混合动力模型，以中跨底部两层框架为试验子结构，采用混合试验方法开展了装配式中空夹层钢管混凝土组合框架拟动力试验研究。根据试验结果，验证了混合动力模型的准确性，获得了组合框架在地震作用下的破坏模式和动力响应，分析了中空夹层混凝土柱和组合节点的受力性能，揭示了组合框架的整体抗震性能。结果表明：中空夹层钢管混凝土组合框架破坏模式包括节点端板鼓曲、梁下翼缘屈曲、楼板混凝土压溃和柱钢管鼓曲；在罕遇地震作用下整体结构未出现明显的破坏现象，框架整体呈现出良好延性；由于结构中部荷载较大，中柱比边柱更早进入屈服阶段，而组合节点能够通过自身转动产生的塑性变形耗散大部分地震能量，避免梁端出现塑性铰并减小传递给柱端的弯矩，进而改善柱端受力，提高组合框架的整体抗震性能。     

装配式钢-混凝土组合框架受力性能有限元研究

本文结合装配式建筑、钢管混凝土和型钢混凝土构件的优点,提出一种装配式钢管混凝土柱-型钢混凝土梁框架结构体系,采用ABAQUS有限元分析软件进行全焊接与栓-焊混合连接两榀框架试件的仿真模拟分析,以得到该类结构体系在静力荷载作用下的受力性能.     

钢梁-钢筋混凝土柱节点在低周反复荷载作用下受力性能的试验研究

钢梁 钢筋混凝土柱节点是钢 混凝土框架结构的主要传力部件 ,认识节点的受力性能对结构设计是至关重要的。通过四个受反复荷载作用 ,轴压比、节点构造和截面尺寸不同的钢梁 钢筋混凝土柱节点的试验 ,研究了节点的强度和变形性能。通过试验研究 ,使我们对钢梁 钢筋混凝土柱节点在反复荷载作用下的力学性能有了初步的认识。     

新型复式钢管混凝土梁柱节点抗震性能研究

对低周循环荷载作用下的复式钢管混凝土柱-钢梁节点的抗震性能进行了有限元模拟,并与试验作对比,结果表明模拟值与试验结果吻合较好。在此基础上,又分别模拟分析了低周循环荷载作用下的复式钢管混凝土柱-钢管混凝土梁节点、单层钢管混凝土柱-钢管混凝土梁节点的抗震性能,综合分析评定三种组合结构节点的耗能能力、延性、刚度退化及强度退化等抗震性能指标。分析结果表明,三种组合结构节点的破坏模式均是首先在梁根部产生塑性铰进入塑性状态。在柱子均采用复式钢管混凝土的情况下,将钢梁用钢管混凝土梁替换能够有效地提高节点的抗震性能;在除去复式钢管混凝土柱中内嵌圆钢管的情况下,将钢梁用钢管混凝土梁替换仍可在一定程度上提高节点的抗震性能。     

T形钢管混凝土柱-钢梁平面框架抗震性能研究

为研究T形钢管混凝土柱-钢梁框架抗震性能,进行了两榀T形钢管混凝土柱-钢梁平面框架拟静力试验,探讨了柱轴压比对框架滞回性能的影响。试验结果表明,框架在往复荷载作用下均呈理想的梁铰破坏机制;随着水平位移荷载的增大,框架滞回曲线渐趋饱满,最终框架正负向位移延性系数均大于4.0,满足建筑结构抗震延性需求;随着柱轴压比增大,其耗能能力提高,但框架的延性下降。提出了该类框架的简化三折线恢复力模型,可为T形钢管混凝土柱-钢梁框架的深化研究及工程设计提供参考。     

方钢管混凝土柱-组合梁框架抗连续倒塌性能试验研究

为了研究组合梁对方钢管混凝土柱-组合梁框架抗连续倒塌性能的影响,设计了带有混凝土现浇楼板方钢管混凝土柱-组合梁框架(CFSTCBF)及不带楼板的方钢管混凝土柱-钢梁框架(CFSTSBF),采用拆除构件法对两个试件的抗连续倒塌性能进行竖向加载试验研究,对其在中柱失效工况下的破坏模式、受力机理以及主要的抗力机制进行分析,同时对现浇混凝土楼板和节点在连续倒塌过程中的性能进行探讨。研究表明：两个试件的破坏均是由正弯矩区钢梁破坏引起,结构的倒塌阶段可分为弹塑性阶段、塑性阶段、过渡阶段和悬链线阶段,压拱机制和悬链线机制均能改善结构的抗倒塌性能;混凝土楼板可以有效增强结构的承载能力,提高结构的初始转动刚度,但在改善结构变形能力方面的作用较弱。