型钢混凝土柱基于OpenSEES平台的滞回性能分析

为研究型钢混凝土柱在低周反复荷载作用下的抗震性能,采用开源的有限元分析软件OpenSEES,建立基于纤维模型的型钢混凝土柱模型,通过定义不同单轴材料本构关系的纤维来模拟其各自不同的应力-应变关系,结合非线性梁柱单元,形成完整的型钢混凝土柱模型,并采用此模型对低周反复荷载作用下4个不同轴压比的型钢混凝土柱进行滞回性能的全过程数值模拟.研究结果表明;型钢混凝土柱具有较好的抗震性能,但在高轴压比下,耗能能力和延性下降剧烈.     

型钢混凝土柱滞回特性的有限元分析

目前对于型钢混凝土柱这种新型组合结构体系研究还不完善，就型钢混凝土柱在低周反复荷载作用下，应用ANSYS有限元分析软件进行计算机模拟分析，得出轴压比对构件滞回特性的影响，指出型钢混凝土柱是今后高层建筑中柱的主要结构形式。     

螺旋筋约束增强空腹式型钢混凝土柱滞回性能试验研究

为了研究螺旋筋约束增强空腹式型钢混凝土柱的滞回性能,以轴压比、配箍率、配钢形式以及截面形式为变化参数,设计10个试件（其中空腹式型钢混凝土柱对比试件1个,复合螺旋箍筋混凝土柱对比试件1个）进行低周反复加载试验。观察试件的破坏形态,获取各试件的滞回曲线和骨架曲线。分析试件的极限承载力、层间位移角、延性、耗能、强度衰减和刚度退化等抗震性能指标,以及各变化参数对其抗震性能的影响。结果表明：螺旋筋约束增强空腹式型钢混凝土柱主要表现为弯曲破坏和黏结破坏;相比空腹式型钢混凝土柱和复合螺旋箍筋混凝土柱,螺旋筋约束增强空腹式型钢混凝土柱的滞回曲线更为饱满,承载力、延性和耗能均有提高;随着轴压比的增大,其承载力、刚度和耗能能力提高,但延性和变形能力降低,强度衰减和刚度退化现象更为严重;随着螺旋箍筋配箍率的增大,承载力、刚度、延性、耗能能力和变形能力逐渐提高;相同总含钢量下,增大螺旋筋配箍率比增大型钢间接配钢率对其延性和耗能能力的提高更显著,对其承载力则相反;三种截面形式中,Ⅲ类截面试件表现出最优的抗震性能。     

铁尾矿砂混凝土柱滞回性能数值模拟分析

为准确了解铁尾矿砂混凝土柱的滞回性能,基于ABAQUS软件中的混凝土塑性损伤模型,采用箍筋约束铁尾矿砂混凝土受压应力—应变关系,对铁尾矿砂混凝土柱在低周反复荷载作用下的滞回性能进行了数值模拟;并将计算结果与8根不同混凝土强度等级、配箍特征值及设计轴压比的柱试件进行对比分析。分析计算结果与试验结果吻合较好,表明所采用的箍筋约束铁尾矿砂混凝土受压应力—应变材料模型能够较全面准确地表达铁尾矿砂混凝土柱在反复荷载作用下的复杂受力行为。     

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。     

预应力型钢混凝土梁-角钢混凝土柱框架节点滞回性能试验研究

通过3个预应力及1个非预应力型钢混凝土梁-角钢混凝土柱节点试件的低周往复荷载试验,研究了此类梁柱节点的破坏形态、滞回曲线、耗能能力、刚度退化、变形恢复性能和延性,分析了轴压比和预应力度对节点滞回性能的影响.结果表明:达到水平峰值荷载前,所有节点试件均首先发生梁端弯曲破坏,达到峰值荷载时,节点核心区混凝土被斜向压碎,发生剪切破坏,最终呈现出混合破坏形态;所有节点试件的水平荷载-位移滞回曲线均呈现出一定的捏缩;通过提高预应力度可以提高此类节点核心区的抗剪承载力,但降低了剪切变形的延性,过高的轴压比会一定程度上降低节点核心区的抗剪承载力以及剪切变形的延性.此外,建议设置剪力栓加强角钢与混凝土保护层的粘结能力.     

基于IDARC的型钢混凝土组合框架滞回性能理论分析

基于Park恢复力模型,对一榀由角钢混凝土柱和型钢混凝土梁组合而成的单层单跨型钢混凝土框架进行滞回全过程分析,并与试验结果对比.在此基础上对影响此类框架力学性能的主要参数进行考察.结果表明,采用平面非线性程序IDARC-2D能较好的模拟型钢混凝土框架在低周往复荷载作用下的受力全过程,为此类框架的滞回性能模拟提供了合适的方法.     

复合受扭型钢混凝土组合柱滞回性能试验研究

为了研究复合受扭型钢混凝土柱的滞回性能,对设计的8个型钢混凝土组合柱进行了压-弯-剪-扭复合受力的拟静力试验。观察试件破坏过程和形态,分析扭弯比、轴压比、栓钉和型钢类型对构件滞回性能的影响。研究结果表明:在复合扭矩作用下,8个试件均发生扭型破坏;扭矩-扭率滞回曲线主要呈反S形,捏缩现象明显;减小扭弯比、增大轴压比、焊接栓钉均会降低试件延性,但栓钉有利于提高构件承载能力,十字型钢混凝土试件延性优于H型钢混凝土试件;试件相对刚度退化规律基本一致,屈服前退化较快,屈服后退化较慢;各试件扭转强度退化系数为0. 77～0. 95,等效阻尼比为0. 18～0. 27,耗能能力随着扭弯比的减小而增大。     

预应力型钢混凝土框架滞回性能有限元分析

预应力型钢混凝土结构是指由型钢混凝土结构同时放置预应力钢绞线组合而成的特殊结构形式。该结构使型钢混凝土结构和预应力结构的特点集于一身,可以适应更大的跨度,拥有更高承载力等优点,在现代大空间建筑中有很广泛的用途。目前,国内外对这种新型组合结构的研究和工程应用还较少,拥有很高的研究价值。对影响预应力型钢混凝土框架滞回性能的几个参数进行ANSYS有限元分析,并提出了该类结构在工程设计中的相关建议。     

FRP-混凝土-钢管组合柱滞回性能数值分析

在确定各材料应力-应变关系的基础上,采用纤维模型法对FRP-混凝土-钢管组合柱在往复荷载作用下的滞回性能进行了数值模拟,建立了FRP-混凝土-钢管组合柱滞回模型。算例分析结果表明,有限元计算和试验结果总体上吻合良好。     

钢筋混凝土超短柱与型钢混凝土超短柱滞回性能试验研究

与普通框架柱相比,超短柱的抗侧刚度较大,在地震作用下将承担较大的水平荷载。由于钢筋混凝土超短柱在水平地震荷载作用下的变形能力和延性很差,破坏模式通常为剪切破坏,从而导致框架结构的整体抗震性能下降。结合实际工程对2根钢筋混土超短柱和2根型钢混凝土超短柱的滞回性能进行了试验研究,并结合现行国内外规范给出了合理的设计建议。     

持续荷载作用后钢筋混凝土柱的滞回性能研究

钢筋混凝土结构通常承受使用荷载且带裂缝工作,持续荷载和裂缝对钢筋混凝土结构滞回性能影响的情况尚不清楚。通过对养护28 d后的钢筋混凝土柱施加不同比例的大偏心受压持续荷载,在大气环境下养护100 d(总计128 d),卸掉持续荷载,进行低周期反复加载试验,以探讨持续荷载和裂缝对滞回性能的影响。结果表明,当持续荷载与低周反复荷载产生的应力分布一致时,钢筋混凝土柱的初始加载刚度、极限荷载和延性随持续荷载增大而降低;反之,极限荷载随持续荷载增大而降低,初始加载刚度和延性随持续荷载增大呈增大的趋势,但不够显著。说明持续荷载对钢筋混凝土柱的滞回性能有一定影响。     

新型型钢混凝土柱的数值模拟及轴压比限值研究

Ⅰ形和H形等传统配钢形式不能对核心混凝土提供足够约束,型钢混凝土(SRC)柱的抗震性能因此较普通钢筋混凝土柱提高不多,其在高地震烈度区的应用受到限制,作者在此背景下提出两种新型截面型钢混凝土柱。基于ABAQUS工作平台,建立已完成的5个新型柱试验试件的数值分析模型,对其进行循环往复荷载作用下的全过程分析,并将试件的数值计算结果与试验结果进行对比分析,讨论滞回曲线、骨架曲线和型钢应力状态等的对比结果,模拟计算与试验结果吻合较好。在此基础上,分析轴压比、混凝土强度和箍筋间距对柱抗震性能的影响,并研究新型柱在不同抗震等级下的设计轴压比限值,所提建议数值可供规范修订和工程计算参考。     

型钢高强混凝土柱抗剪性能的试验与分析

通过对20个混凝土抗压强度为65.3~84.9MPa的型钢高强混凝土柱在轴力和水平荷载共同作用下的试验,对型钢高强混凝土柱的抗剪性能进行研究。试验主要考虑剪跨比、轴压比、配箍率和混凝土强度4个参数对构件抗剪性能的影响。由试验得到水平荷载下型钢高强混凝土柱的破坏形态,对剪跨比、轴压比、配箍率和混凝土强度对构件抗剪承载能力的影响进行分析,提出型钢高强混凝土柱抗剪承载能力的计算公式,该公式与我国现行混凝土结构设计规范中的斜截面承载能力计算公式相衔接,且计算结果偏于安全,可直接用于工程设计。     

刚性连接钢框架-内填剪力墙结构滞回性能试验研究

为研究钢框架-钢筋混凝土剪力墙结构（SRCW）的抗震性能,以一榀1：3比例的两层刚性连接钢框架-内填钢筋混凝土墙试件为研究对象,进行水平荷载下的滞回性能试验。根据试验结果分析了剪力墙的裂缝开展过程和破坏模式、结构抗侧刚度的变化、结构的延性等整体性能;钢框架柱的受力及变形、中梁受力及传力、剪力墙变形、剪力钉变形特性等局部性能。结果表明：结构具有较高的强度储备;良好的延性和耗能能力;试件的破坏模式为两柱脚形成塑性铰,一层剪力墙两底角部混凝土的压碎,一层剪力墙正好在暗梁上方形成水平裂缝,显示出明显的弯曲破坏模式。试验研究结果为研究SRCW结构的破坏机理、指导工程设计提供了合理的理论依据。     

海水干湿交替作用下持载钢筋引气混凝土柱滞回性能

沿海地区的钢筋混凝土结构会同时受到使用荷载和氯离子侵蚀作用。通过实验室模拟沿海地区混凝土结构的工作状态,试验研究在海水干湿交替作用下承受不同比例持续偏心荷载钢筋引气混凝土柱的表面剥蚀、裂缝发展以及滞回性能,使用显微镜观测裂缝处混凝土并测定氯离子含量;分析海水干湿交替作用与持续荷载比例对柱承载力、刚度、延性的影响。结果表明,经过100次海水干湿交替作用后,钢筋混凝土柱的滞回曲线随着持续荷载比例的增加变得不对称;持载比例越大,正向加载时,柱子的屈服荷载、极限荷载、刚度和延性越小,反向加载时屈服荷载与极限荷载变化不大,刚度与延性均呈现先增大后降低的趋势。     

脱空缺陷对钢管混凝土滞回性能的影响分析

在充分考虑往复荷载下钢材的包辛格效应、混凝土损伤累积以及刚度退化的基础上,合理选择构件各部件的单元类型以及部件之间的接触模型,建立反复荷载下带球冠形脱空缺陷的钢管混凝土压弯构件的有限元模型。有限元算例结果表明,计算的破坏模态和侧向荷载(P)-侧向位移(Δ)滞回关系曲线与试验结果总体上吻合良好。在此基础上,结合典型构件的有限元模型对带球冠形脱空缺陷的钢管混凝土压弯构件的滞回特性进行全过程分析,并对带球冠形脱空缺陷构件的钢管与混凝土之间的相互作用机理进行分析。     

玄武岩纤维复材布加固素混凝土方柱轴压性能研究

对15根不同类型的玄武岩纤维复材(BFRP)布加固素混凝土方柱进行轴压试验研究,按照FRP层数、种类、包裹类型等参数分为5组,观察其破坏过程和破坏特点,评价BFRP对混凝土方柱承载力和延性的提高效果并基于试验数据进行ABAQUS有限元分析,验证关于FRP约束混凝土柱承载力和极限应变的现有计算模型的准确性。研究表明:BFRP加固方柱的抗压强度和延性随包裹层数的增加而提高,但提高幅度衰减,其中2层BFRP加固方柱的抗压强度和极限压应变较未约束柱分别提高约41%和144%;有限元分析的峰值压应力与试验值接近,受压本构曲线走势大致接近;引用的计算模型与试验值吻合较好且偏于安全。     

型钢混凝土短柱的粘结性能与极限承载力

通过16个型钢混凝土短柱试验,分析了型钢-混凝土的粘结机理,探讨了配箍率、混凝土强度、混凝土保护层厚度等因素对轴心受压短柱粘结性能和极限承载力的影响。通过编程建立有限元模型,可为型钢混凝土轴压柱极限承载力和粘结强度的计算提供参考。