预压型钢混凝土柱滞回特性有限元分析

在型钢混凝土柱基础上提出预压型钢混凝土柱,并对预压型钢混凝土柱研究意义进行了概要分析。采用ANSYS有限元分析软件,通过对9个不同混凝土强度等级、不同型钢预压比、不同轴压比的预压型钢混凝土柱的低周反复荷载试验,得到预压型钢混凝土柱在不同轴压比、型钢预压比下的破坏形态和滞回曲线。研究结果表明:预压型钢混凝土柱有良好的抗震性能,但是其随着轴压比增大和混凝土强度的提高而降低。     

水平荷载作用下型钢再生混凝土柱受力性能非线性分析

结合低周反复荷载作用下型钢再生混凝土柱抗震性能试验,在已有的再生混凝土本构关系模型和结构非线性分析理论的基础上,采用ABAQUS有限元软件对型钢再生混凝土柱在水平荷载作用下的受力性能进行了非线性分析,获取了型钢再生混凝土柱应力分布云图和荷载-位移骨架曲线,研究了型钢再生混凝土柱的应力分布规律,主要分析了再生粗骨料取代率、轴压比、体积配箍率对型钢再生混凝土柱受力性能的影响。研究结果表明,再生粗骨料取代率对型钢再生混凝土柱的承载力及延性变形影响较小;随着轴压比的增大,型钢再生混凝土柱的延性变形降低幅度较大;提高体积配箍率对该柱的受力性能是有利的,合理设计的型钢再生混凝土柱可应用于实际工程中。     

型钢再生混凝土组合柱轴压比限值研究

在17个型钢再生混凝土组合柱低周反复荷载试验研究的基础上,结合型钢再生混凝土组合柱试验位移延性系数和极限角变形,给出了满足型钢再生混凝土组合柱抗震延性要求的轴压比限值。采用大小偏心受压界限破坏理论推导了发生弯曲破坏时型钢再生混凝土组合柱的标准轴压比计算公式。在此基础上,结合抗震等级的要求,考虑体积配箍率、剪跨比对型钢再生混凝土组合柱抗震性能的影响,最终提出了不同剪跨比、不同配箍率以及不同抗震等级下型钢再生混凝土组合柱的轴压比限值。研究结果可为型钢再生混凝土组合柱的抗震设计提供参考依据。     

PVA纤维增强混凝土框架柱抗震性能数值分析

为了研究低周往复荷载作用下PVA纤维增强混凝土框架柱的抗震性能,基于有限元模拟软件Open Sees,采用纤维模型对PVA纤维增强混凝土柱和普通钢筋混凝土柱在低周往复荷载作用下的受力性能进行数值模拟,从柱滞回曲线、骨架曲线、承载力、延性性能及耗能能力方面对数值模拟结果与试验结果进行对比分析,校准采用的PVA纤维增强混凝土本构模型参数。在此基础上,重点分析了PVA纤维增强混凝土柱剪跨比、轴压比等参数对其抗震性能的影响。参数分析结果表明:随着柱剪跨比的增加,位移延性系数先增后减,在剪跨比为3时达到最大,极限位移角随剪跨比的增加而增加;随着柱轴压比的增加,位移延性系数和极限位移角均减小。     

基于OpenSees的型钢再生混凝土短柱抗剪性能数值模拟

为研究型钢再生混凝土短柱的抗剪性能,推广再生混凝土结构的工程应用,基于OpenSees软件,采用弯剪相互作用的位移型梁柱单元并利用纤维截面建模,对8根型钢再生混凝土短柱在低周反复荷载作用下的抗剪性能进行数值模拟。对比分析再生粗骨料取代率、轴压比以及体积配箍率的变化对型钢再生混凝土短柱抗剪性能的影响规律。结果表明:再生粗骨料取代率为100%的型钢再生混凝土短柱与普通型钢混凝土短柱的抗剪性能接近;轴压比和体积配箍率对型钢再生混凝土短柱的抗剪性能有较大影响;基于OpenSees软件能够模拟型钢再生混凝土短柱在压、弯、剪共同作用下的非线性反应。     

板壁式型钢混凝土柱的拟静力试验研究

为研究板壁式型钢混凝土柱在低周反复荷载下的破坏性能,本文以长细比和轴压比为主要变化参数,对3个试件模型进行低周反复加载试验,重点研究了不同长细比和轴压比下板壁式型钢混凝土柱的破坏过程和破坏形态、试件应变情况、延性,并提出了板壁式型钢混凝土柱的水平极限承载力计算公式。     

预应力及非预应力型钢混凝土框架受力及抗震性能试验研究

进行了两榀预应力型钢混凝土框架和非预应力型钢混凝土框架在竖向荷载及水平低周反复荷载作用下受力与抗震性能试验研究,研究结果表明：在型钢混凝土梁中采用预应力,可以有效地控制结构裂缝宽度,改善结构的正常使用性能;梁中施加预应力没有明显改变型钢混凝土结构优良的抗震性能,预应力型钢混凝土框架低周反复加载滞回曲线饱满,抗震性能优良;在型钢混凝土梁中施加预应力,可以充分发挥型钢与混凝土等材料各自的优势。在试验研究的基础上,提出了预应力型钢混凝土框架和型钢混凝土框架的三线型恢复力模型,并利用该恢复力模型进行了预应力型钢混凝土框架和型钢混凝土框架在低周反复荷载作用下的滞回性能分析,分析结果与试验结果吻合良好。     

内嵌型钢混凝土柱各构件的应变变化研究

为研究内嵌型钢混凝土柱在低周反复荷载作用下应变随荷载的变化情况,以长细比和轴压比为主要研究参数,对3根试件进行低周反复加载试验,重点研究了不同长细比和轴压比下柱各构件的应变变化情况。     

型钢混凝土压弯构件抗震性能试验研究

通过对18根剪跨比为4.23的型钢混凝土柱进行低周反复荷载试验,研究型钢混凝土压弯构件的抗震性能.分析了试验构件的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线和耗能能力,并详细探讨了轴压比和配箍率对型钢混凝土压弯构件抗震性能的影响.试验结果表明型钢混凝土压弯构件具有良好的抗震性能.     

循环荷载作用下型钢高强高性能混凝土框架柱受力性能试验研究

为了研究型钢高强高性能混凝土框架柱的抗震性能,进行了9个不同轴压比、体积配箍率、含钢率、加载制度下的型钢高强高性能混凝土框架柱试件低周反复加载试验.获得了型钢高强高性能混凝土框架柱的破坏形态,分析了不同设计参数及加载制度对该框架柱的荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、刚度和强度退化、变形能力、滞回耗能等力学性能的影响.试验结...     

钢骨混凝土柱基于ABAQUS的力学性能分析

有限元分析可以作为试验的补充手段,模拟型钢混凝土构件的整个受力和变形过程。为了探讨轴压比和钢骨率的变化对SRC柱的延性和承载力的影响,利用有限元分析软件ABAQUS对型钢混凝土(SRC)柱的受力性能进行了非线性数值分析。为验证分析模型的合理性,首先利用已有的试验数据,建立试件的有限元模型,对试验全过程进行非线性数值模拟,通过对比荷载-位移曲线,验证有限元分析的有效性和准确性。通过建立具有不同轴压比和钢骨率的两组模型,分析了轴压比和钢骨率对构件力学性能的影响,为工程应用提供参考依据。     

钢骨混凝土柱-钢梁组合框架非线性有限元分析

为了对钢骨混凝土组合框架结构的抗震性能进行深入研究,基于钢骨混凝土柱-钢梁组合框架低周反复荷载试验结果,采用OpenSees有限元程序对组合框架进行了非线性有限元分析,计算结果与试验结果吻合较好,表明本文所采用的材料本构关系及有限元分析模型能准确反映组合框架结构的受力性能。在此基础上研究了轴压力系数、混凝土强度等级、含钢率等对钢骨混凝土组合框架抗震性能的影响。     

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.     

Hysteretic behavior and design of square tubed reinforced and steel reinforced concrete (STRC and/or STSRC) short columns

The square tubed reinforced and steel reinforced concrete (STRC and STSRC) short columns are ordinary RC and/or SRC short columns where most of the lateral reinforcement is in the form of thin-walled steel tubes. In this study, six specimens of STRC and STSRC short columns were experimentally tested under constant axial compression and cyclic lateral load to investigate the seismic performance of both kinds of structure. The main parameters were the axial load ratio and status of longitudinal reinforcement. Nonlinear 3D finite element model was developed to simulate the monotonic behavior and strength of tested specimens. The behavior and strength of extra assumed specimens were predicted using the developed FEM model. Depending on the test and analysis results, a design formula was proposed to predict the shear strength of STRC and/or STSRC short columns.     

钢骨混凝土L形柱抗震性能的有限元分析

基于蜂窝状钢骨混凝土L形柱低周反复荷载试验的结果,利用大型有限元分析软件,建立蜂窝状钢骨混凝土L形柱的计算模型,并对其在不同轴压比条件下低周反复荷载全过程进行非线性有限元分析。从而进一步对蜂窝状钢骨混凝土L形柱抗震性能影响因素进行分析,并分别建立其有限元模型进行数值分析,得到不同轴压比、剪跨比、体积配箍率及腹板开洞率情况下的蜂窝状钢骨混凝土L形柱的滞回曲线和骨架曲线,分析不同因素对L形柱延性性能以及变形能力的影响。     

钢骨超高强混凝土短柱抗震性能数值模拟

采用大型有限元通用软件ANSYS,对9根钢骨超高强混凝土短柱建立了有限元模型,进行了在低周反复荷载作用下的试验全过程非线性数值模拟。得出了不同配箍率,轴压比系数下结构的破坏特征,应力应变结果,裂缝情况及滞回曲线,并与试验值做对比,吻合较好。     

Axial load behavior and strength of tubed steel reinforced-concrete (SRC) stub columns

This paper presents experimental and analytical studies on the behavior of tubed SRC stub columns subjected to axial compressive load. Fourteen circular tubed SRC (CTSRC) and fifteen square tubed SRC (STSRC) stub columns were tested to investigate the failure mode and axial loaded behavior of tubed SRC columns. The effect of diameter/width to thickness ratio of the tubes was studied. The effect of height to diameter/width ratio of the separated tubes in tubed SRC columns was studied to investigate the effect of bond and friction between tube and concrete on the behavior of tubed SRC columns. The test results indicated that tubed SRC stub columns exhibited higher axial load capacity than common SRC columns with the same volumetric steel ratio. Elastic–plastic analysis on the steel tube was employed to study the mechanism of tubed SRC stub columns subjected to axial compression. Equations for the prediction of the axial load strength of tubed SRC stub columns were also proposed based on the proposed experimental results.     

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。     

分散式钢棒混凝土柱抗震性能对比试验研究

钢骨混凝土柱具有良好的抗震性能,但其在高层建筑结构中施工复杂,为此,基于核心区钢骨含钢量相同的原则提出了新型分散式钢棒混凝土柱。为研究分散式钢棒混凝土柱的抗震性能,对2组各3个不同核心材料钢骨混凝土柱在指定试验轴压比下进行了水平低周反复荷载试验。通过试验得到的荷载-位移曲线,对比分析了不同核心材料的钢骨混凝土柱耗能和骨架曲线的差异。初步试验结果表明分散式钢棒核心钢骨混凝土柱的抗震性能良好。     

高含钢率型钢混凝土压弯构件受力性能影响因素分析

以8个含钢率分别为13.12%和15.04%、截面尺寸为500mm×500mm的型钢混凝土柱水平拟静力加载试验为基础,分析轴压比、含钢率和配箍率对高含钢率型钢混凝土压弯构件荷载-位移骨架曲线的影响。利用有限元分析软件ABAQUS建立试验试件的非线性有限元分析模型,模拟试验骨架曲线,验证有限元分析模型的有效性。以含钢率、轴压比和配箍率为参数,对37个型钢混凝土压弯构件进行参数分析,建模时考虑了型钢和箍筋对混凝土的约束作用,分析各参数对含钢率在20%以内的型钢混凝土柱骨架曲线的影响。结果表明：随着轴压比的增大,不同含钢率试件的屈服点割线刚度、峰值荷载、极限位移和延性水平逐渐接近,高含钢率型钢混凝土柱的优势逐渐减弱;当设计轴压比小于1.2时,型钢混凝土柱试件均具有良好的延性;随着配箍率的增大,峰值荷载和峰值位移均增大,试件延性增大。