钢管混凝土结构灌注过程中的刚度效应分析

在钢管混凝土结构的灌注施工中,管内混凝土的刚度如何取值,不仅影响到钢管与管内混凝土的应力分配,也影响到施工过程的线形控制和稳定计算。文章对未达到设计龄期的混凝土刚度取值进行了探讨,并将计算结果与现场实测结果进行对比分析。研究发现对未达到设计龄期的混凝土刚度对于钢管混凝土结构的刚度贡献不能忽略,刚度取值时按照文中方法进行计算,可以满足实际工程分析精度的需要。     

钢管混凝土结构在高层住宅中的应用与探讨

对钢管混凝土结构高层住宅中的有关结构整体及环形连接板的设计，防火性能等问题，从设计的角度作了综合性探讨，提出一些需要思考和值得注意的问题。钢管混凝土柱与具有相同承载力的钢筋混凝土圆柱相比，其刚度将大大减小，因此对侧向刚度要求较高和较敏感的结构，在设计中应予充分关注和采取相应措施。以钢筋混凝土核心筒、二侧钢管混凝土柱、H型钢组成的钢框架作一字形排列，可能并不是高层住宅理想的结构体系，钢管混凝土的耐火试验必须在构件受载情况下进行，否则其结果将失去实用意义。     

钢管混凝土拱桥稳定性影响因素及敏感性研究

通过对某钢管混凝土拱特大桥进行有限元分析,不断改变桥梁结构各部分的刚度、结构形式,分析影响钢管混凝土拱桥稳定性的各因素及敏感性。结果表明:提高拱肋刚度、风撑刚度、风撑形式、吊杆刚度、主梁刚度等均可以提高钢管混凝土拱桥的稳定性;钢管混凝土拱桥稳定性对风撑形式最为敏感,拱肋刚度次之,吊杆刚度最不敏感;采用K字撑是提高钢管混凝土拱桥稳定性的有效手段。     

高刚度钢管混凝土的性能研究

通过Ansys有限元模型,以钢管混凝土结构为研究对象,对钢管混凝土刚度的影响因素进行了研究。主要内容如下:钢管混凝土刚度的大小,对结构力学性能的影响比较敏锐,要避免刚度削弱所带的工程危害;对钢管混凝土结构刚度的保障,提出了"强、流、密"的原则,即:高强度的外部钢管,以及高流动、高密实的内在自密实混凝土等,并提出了一些具有参考性的工程建议。     

钢管混凝土构件综述

为了有效降低传统结构工程的耗材量,提高工程经济效益,钢管混凝土结构应运而生。本文讲述了钢管混凝土的发展历史以及在近年来的发展趋势,分析了钢管混凝土结构的受力机理、强度、刚度、延性等相关性质。最后总结了钢管混凝土设计时的关键点,并介绍了几种具有发展潜力的新型钢管混凝土结构。     

钢管初应力对钢管混凝土构件轴压刚度和抗弯刚度的影响

钢管混凝土轴压刚度和抗弯刚度是对钢管混凝土结构进行抗震分析的重要指标。利用数值方法计算了考虑钢管初应力影响时的钢管混凝土轴压构件和纯弯构件荷载 -变形关系曲线 ,分析了初应力系数、截面含钢率、钢材和混凝土的强度等因素的影响规律。最后推导了考虑钢管初应力影响时钢管混凝土构件弹性抗弯刚度简化计算公式     

钢管混凝土拱桥拱肋刚度取值研究

钢管混凝土截面刚度取值不同对结构的内力、变形等计算结果有显著影响,基于各规范对钢管混凝土截面刚度的取值规定不一致,必然导致钢管混凝土拱桥计算结果的差异性。文章以一座哑铃型截面钢管混凝土拱桥为例,引用相关规范中截面刚度取值的规定,研究分析截面刚度取值不同对拱肋结构效应的影响,为工程设计提供有益参考。     

对组合结构应用的几点思考

组合结构在目前我国得到越来越广泛的应用,以钢骨混凝土和钢管混凝土柱为最常见,在梁中也有应用。本文对组合结构目前的应用情况进行了简要的回顾,并对某些问题提出了建议和看法,包括钢管混凝土中设置栓钉的问题、节点连接的改进、钢管混凝土结构中支撑的连接、关于SRC结构中梁柱钢骨的刚度比等问题。     

某高烈度区大跨度复式高层体育馆结构设计与分析

以某实际工程为例，分析高烈度区大跨度复式高层体育馆设计的难度。从钢管混凝土柱长细比验算、双向钢桁架建模计算、楼盖舒适度分析、混凝土梁与钢管混凝土柱的关键节点等内容，针对分析软件和规范条文中存在的问题进行了梳理和讨论。分析结果表明，整体结构刚度布置合理，结构方案整体可行；钢桁架楼盖结构刚度大、施工便捷、易满足楼盖舒适度要求；改进后的钢筋混凝土梁与钢管混凝土柱节点安全可靠、美观、便于施工。     

钢管混凝土组合桥塔设计研究

以金寨县长征大桥的设计、施工为基础,提出钢管混凝土组合结构桥塔可以参照JTG/T D65-06—2015《公路钢管混凝土拱桥设计规范》进行设计计算。针对桥塔构造、受力特点,提出钢管内壁增加PBL纵向、环向加劲肋,增设内置钢筋笼,以及钢管内部填充高性能混凝土等3项措施。对结构体系进行静力和动力分析,结果表明:采用钢管混凝土组合结构桥塔的斜拉桥具有良好的力学响应,结构强度、刚度、应力、整体稳定性和动力响应均满足规范要求。     

钢管混凝土减震框架与钢管混凝土框架-剪力墙结构的对比试验研究

设计两榀比例为1:4、梁柱构件尺寸相同的试件:一榀为设置新型三重钢管防屈曲支撑的钢管混凝土减震框架,一榀为普通钢管混凝土框架-剪力墙结构。对两个试件进行反复荷载作用下的抗震性能试验,对比分析两种结构的破坏特征、滞回性能、骨架曲线、强度和刚度退化、耗能能力和关键点应变等抗震性能指标。试验结果表明:钢管混凝土减震框架结构具有与钢管混凝土框架-剪力墙结构相当的承载力,并在变形能力、延性和耗能能力等方面均有明显的提高,对刚度退化和强度退化也有明显的缓解,具有更合理的受力性能和破坏机制,新型三重钢管防屈曲支撑起到良好的耗能减震作用,有效地改善钢管混凝土框架的抗震性能。     

装配式轻型钢管混凝土框架-复合墙共同工作性能试验研究

提出了一种装配式轻型钢管混凝土框架-复合墙抗震节能结构。为研究轻型钢管混凝土框架与复合墙共同工作性能，进行了3榀足尺装配式轻型钢管混凝土框架-复合墙试件与1榀足尺装配式轻型钢管混凝土纯框架的低周反复荷载试验。复合墙分为无洞口墙，带窗洞口墙和带门洞口墙。对比研究了结构的承载力、刚度、延性、滞回特性和耗能，分析了轻型钢管混凝土框架与复合墙共同工作机理，提出了结构水平承载力的实用计算方法。结果表明：在合理装配连接条件下，装配式轻型钢管混凝土框架与复合墙共同工作性能良好；装配式轻型钢管混凝土框架-复合墙结构比纯框架结构水平承载力高，耗能能力强，刚度退化快，变形能力好；复合墙洞口面积及洞口类型对结构性能有显著影响，门窗洞口降低了结构水平承载力和初始弹性刚度，而对结构的累积耗能影响不明显；提出的实用计算方法能够较好地计算结构的承载力。     

Study on spatial effect of concrete-filled steel tubular KK-joints

为研究钢管混凝土空间相贯节点的空间效应,通过精细化有限元模拟对钢管混凝土空间相贯节点的受力性能进行了研究。建模时考虑了材料非线性、几何非线性、钢管与混凝土之间的接触非线性,建立了钢管混凝土KK形相贯节点的精确有限元模型,研究了空间效应对节点承载能力和破坏模式的影响。结果表明：钢管混凝土空间相贯节点的承载力远高于钢管空间相贯节点;钢管混凝土空间相贯节点和平面相贯节点的破坏模式相同,破坏模式有两种,一种是主管管壁冲剪破坏和受压支管屈服联合破坏,发生在支管管壁较薄的情况,另一种是主管管壁冲剪破坏;空间效应对钢管和钢管混凝土相贯节点承载力的影响不同,对于钢管混凝土相贯节点,支管空间夹角60°的节点承载力较平面节点有所降低,在设计时应该考虑空间效应的影响;空间效应对钢管混凝土空间相贯节点刚度影响不大。     

屈曲约束支撑装配式钢管混凝土组合框架抗震试验性能研究

屈曲约束支撑可以有效地提高装配式钢管混凝土组合框架的抗侧移刚度和耗能减震作用。为研究地震作用下屈曲约束支撑装配式钢管混凝土组合框架的抗震性能和破坏机理,进行两层单跨屈曲约束支撑单边螺栓端板连接钢管混凝土组合框架的水平低周反复荷载试验。考察柱截面类型和端板形式对结构整体抗震性能的影响。记录和研究了此类混合结构的破坏形式和水平荷载-水平位移滞回曲线,分析和评价其骨架曲线、强度和刚度退化规律、延性和耗能等。试验研究表明,在柱截面含钢率相同条件下,抗侧移体系采用屈曲约束支撑,梁柱连接采用单边螺栓端板连接方式,屈曲约束支撑方钢管混凝土组合框架的水平承载力和初始抗侧刚度大于屈曲约束支撑圆钢管混凝土组合框架,但是其延性和耗能能力反之。试验和分析结果表明：屈曲约束支撑装配式钢管混凝土组合框架结构具有良好的抗震性能,较大的可变形能力和耗能能力,可以在多高层建筑结构中应用和推广。     

装配式轻型钢管混凝土框架-不同构造内藏钢板组合墙结构抗震试验

为提高村镇住宅的抗震性能,提出了一种装配式轻型钢管混凝土框架-内藏钢板组合墙结构。该结构由轻型钢管混凝土框架和内藏钢板组合墙组成。为研究不同构造内藏钢板组合墙对该结构抗震性能的影响,进行了4个足尺试件的低周反复荷载试验,比较了试件破坏特征、承载力、滞回性能、刚度退化、耗能能力等。采用“混合拉-压杆模型”对内藏钢板组合墙进行简化,并基于OpenSEES软件对轻型钢管混凝土框架-内藏钢板组合墙结构进行推覆模拟。研究表明：内藏钢板组合墙可显著提高钢管混凝土框架的承载力;钢筋暗支撑提高了内藏钢板组合墙的承载力,减缓了刚度退化并增加了耗能能力;“混合拉-压杆模型”较好地考虑了内藏钢板混凝土组合墙的受力特性,计算结果与试验结果吻合较好,可用于此类组合墙受力分析。     

Experimental study on seismic performance of concrete‐filled steel tabular frame‐shear wall structure with buckling‐resistant braces

Three specimens of concrete‐filled steel tubular (CFST) frame‐shear wall structures with a scaling ratio of 1:4 were designed and tested in the present study. Two of them were installed with triple‐steel tube buckling‐resistant braces (BRBs). The seismic performances of the specimens were evaluated by testing them under lateral cyclic loading with constant axially compressive load being applied on the tops of the columns and the shear wall. The structural performances, such as failure characteristics, hysteretic behaviour, skeleton curve, strength degradation, stiffness degradation, energy dissipation capacity and strains at different locations of the three specimens, were measured and analysed in detail. The results showed that the load‐bearing capacity, the deformation capacity and the energy dissipation of the CFST frame‐shear wall structure were significantly improved due to the dissipation capacity of the BRBs, with the strength and stiffness degradation being obviously reduced. The results also showed that the CFST frame‐shear wall structure with BRBs has preferable mechanical behaviour and more reasonable failure mode. It was verified that the BRB can be used to improve the seismic performance of the CFST frame‐shear wall structure. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

Experimental research on CFST member with different sections under combined compression and bending

以轴压比为变化参数,进行了4根圆形和4根哑铃形钢管混凝土柱的压弯试验,对两种截面钢管混凝土柱在压弯荷载作用下的变形模式、荷载-变形曲线和压弯相关曲线进行了对比分析。结果表明：两种截面钢管混凝土构件随着轴压比的增大,构件的延性呈降低的趋势,由于哑铃形截面面内刚度较大,相同轴压比下哑铃形钢管混凝土抵抗弯矩和变形的能力要强于圆形钢管混凝土。通过对圆钢管混凝土和哑铃形钢管混凝土压弯曲线的分析,发现直接采用圆钢管混凝土的压弯相关曲线方程计算哑铃形钢管混凝土,结果偏于保守,还需进一步的有限元分析才能提出适用于哑铃形钢管混凝土的压弯相关曲线。     

不同连接形式下圆钢管混凝土构件受弯性能研究

为研究不同连接形式下圆钢管混凝土构件受弯性能,对整体钢管混凝土试件、套筒连接钢管混凝土试件和套筒灌浆连接钢管混凝土试件的受弯性能进行了拟静力试验,采用三分点加载方式,分析了受弯试件承载力、刚度和延性性能,讨论了连接节点受拉区和受压区应变分布情况。结果表明：采用套筒连接和套筒灌浆连接的圆钢管混凝土构件承载力和延性性能均优于整体钢管混凝土构件,挠度变形曲线符合正弦半波曲线,承载力可按照整体钢管混凝土统一理论计算;与整体钢管混凝土构件相比,采用套筒灌浆连接试件刚度提高,初始刚度和使用阶段刚度均提高15%以上,极限阶段抗弯刚度可提高64.3%;套筒连接钢管混凝土试件中套筒仅起到约束作用,其连接节点可视为铰接点,套筒灌浆连接钢管混凝土试件中套筒、灌浆料和所连接钢管混凝土构成统一整体,共同受力,其节点可视为固接节点。     

高层钢管混凝土框架结构分析方法的初步探讨

钢管混凝土由于具有一系列优点，目前已被应用于高层建筑中，取得了较好的经济效果。本文在对钢管混凝土柱抗弯刚度和抗弯模量研究的基础上，提出了钢管混凝土框架结构层－弯剪模型中综合抗弯刚度和抗剪刚度的确定方法，并进行了这类体系水平荷载作用下侧移及体系频率和振型的计算，计算结果与试验结果吻合较好。     

两边连接钢板剪力墙-装配式钢管混凝土框架结构#br# 抗震性能研究

圆形或方形钢管混凝土柱与钢梁通过单边高强螺栓和端板组成框架,薄钢板剪力墙与钢梁采用两边连接方式,形成钢板剪力墙-装配式钢管混凝土框架结构。为获悉两边连接钢板剪力墙-装配式钢管混凝土框架的抗震性能和破坏机理,对2榀2层单跨钢板剪力墙-装配式钢管混凝土框架试件进行水平低周反复荷载试验,研究柱截面类型、墙梁连接方式和半刚性节点类型对该体系破坏形式和抗震性能的影响。在试验过程中观察结构的破坏特征和发展,分析滞回曲线、骨架曲线、刚度退化规律、延性、耗能能力以及主要构件的应变规律。研究结果表明,两边连接钢板剪力墙-装配式钢管混凝土框架结构具有良好的滞回性能和耗能能力,其弹性刚度比纯装配式钢管混凝土框架结构提高了163.8%~249.4%,水平极限承载力提高了41.0%~97.1%。采用OpenSees程序建立钢板剪力墙-装配式钢管混凝土框架的非线性分析模型,通过试验结果验证计算模型的准确性,为该结构体系的理论分析提供基础。文章研究结果将有助于钢板剪力墙-装配式钢管混凝土框架结构的应用和推广。