钢管混凝土叠合柱耐火性能研究

为研究钢管混凝土叠合柱火灾下的温度特性和力学性能,进行了4个钢管混凝土叠合柱试件的耐火极限试验,分析了试件在试验中的温度场分布、耐火极限、轴向变形和失效模式;基于ABAQUS有限元分析软件建立钢管混凝土叠合柱温度场和火灾下力学性能分析模型,模型分析结果与试验结果符合较好;在此基础上,利用该模型对影响钢管混凝土叠合柱耐火性能的主要参数进行分析。研究结果表明:钢管外的混凝土显著延缓了热量向钢管及其内部核心混凝土的传递,核心钢管混凝土部分承载力损失较小;由于各部分材料之间的相互作用,延缓了核心混凝土的损伤,避免钢管的局部屈曲,也使得破坏时钢管混凝土叠合柱仍具有较好的整体性;轴压比、截面尺寸、截面核心面积比和长细比是影响钢管混凝土叠合柱耐火极限的主要因素;基于此类参数提出钢管混凝土叠合柱耐火极限的实用计算式,与有限元分析结果和试验结果均符合较好,可为实际工程中该类构件的抗火设计提供参考。     

钢管混凝土叠合柱偏心受压性能试验研究

对长细比为4.67的13个钢管混凝土叠合柱试件进行偏心受压试验,测试柱承载至破坏全过程中核心钢管、管内混凝土、管外混凝土以及管外纵筋的应力、应变分布规律,研究试件的承载机理和破坏特征,同时结合截面非线性数值分析,研究柱正截面承载力随偏心距、钢管位置系数、纵筋配筋率等参数变化的规律。结果表明：偏心受压钢管混凝土叠合短柱正截面的受力过程与钢筋混凝土短柱基本相似,破坏类型分为大偏心受压破坏,小偏心受压破坏和界限破坏3种,以受拉钢筋屈服,同时受压边缘混凝土达到极限压应变为界限破坏准则,其N-M相关曲线为二次抛物线;叠合柱横截面应变符合平截面分布,不论偏心距大小,受压钢筋屈服总是先于受压区混凝土压碎;叠合柱承载力随钢管位置系数的增大而增加,但增幅不大,故在保证叠合柱含钢率不变条件下,可以梁柱节点施工便利为主选择钢管直径;对于钢管混凝土叠合柱可参照钢筋混凝土结构采用截面极限平衡理论推导叠合柱的偏压承载力计算公式。     

钢管混凝土叠合柱柱脚下混凝土局部受压性能研究

在选择了合理的钢材和混凝土本构关系模型的基础上．利用ABAQUS有限元软件对钢管混凝土叠合柱柱脚下基础混凝土的局部受压性能进行了研究．结果表明内配钢筋网片能有效增大上部荷载在承台的传递扩散范围，故提出相关的设计建议，可为相关研究和工程实践提供参考。     

钢管混凝土箱形叠合柱抗震性能试验研究

为研究钢管混凝土箱形叠合柱(简称CFST箱形叠合柱)的抗震性能,以面内柱肢间距和轴压比为参数,进行了5个CFST箱形叠合柱试件和1个CFST格构柱试件的拟静力试验.研究结果表明:水平低周反复荷载作用下,CFST箱形叠合柱的荷载-位移滞回曲线呈捏拢状,主要破坏形式表现为面外方向外包混凝土的水平裂缝、面内方向腹板的斜向裂缝...     

钢管混凝土叠合柱质量控制

钢管混凝土叠合柱+钢梁+混凝土楼板+核心筒的结构形式,越来越广泛地应用于超高层建筑。结合深圳市南山商业文化中心T106-0028地块超高层项目,重点介绍如何进行钢管混凝土叠合柱的质量控制。     

内配方钢管的钢管混凝土叠合柱轴压工作性能研究

为研究内配方钢管的钢管混凝土叠合柱轴压工作性能,基于合理的钢材和混凝土材料本构关系模型,采用有限元法对钢管混凝土叠合柱轴压荷载-变形关系曲线进行了计算。采用数值分析方法,对叠合柱轴压工作性能进行较为细致分析,包括轴压破坏模态、轴压荷载-变形全过程关系、应力发展规律以及钢管和混凝土之间的相互作用。研究方法和结论可为相关研究参考。     

钢管混凝土叠合柱的计算与设计

以深圳卓越·皇岗世纪中心项目的塔楼设计为例,介绍了使用有关设计软件对钢管混凝土叠合柱的设计计算方法及钢管混凝土叠舍柱与钢筋混凝土梁节点的处理方法。     

钢管混凝土叠合柱-钢筋混凝土梁节点滞回性能有限元分析

为了研究钢管混凝土叠合柱-钢筋混凝土梁节点的传力机理,基于ABAQUS有限元软件建立了非线性有限元模型。模型主要考虑材料和几何的非线性、混凝土在往复加卸载下的塑性损伤退化、钢筋和混凝土的粘结滑移。和试验结果对比表明:研究所采用的有限元模型对于梁端力-位移滞回曲线关系、节点刚度和梁极限抗弯承载力的模拟与试验结果吻合良好,验证了该有限元模型可以用于该类节点的抗震性能分析。     

预应力钢带约束钢管混凝土叠合柱抗震性能试验研究

预应力钢带约束钢管混凝土叠合柱是充分利用钢管混凝土叠合柱和预应力钢带约束柱的优点所开发出来的具有良好抗震性能的新型组合柱,为探究钢管约束内部混凝土和预应力钢带约束外部混凝土对柱抗震性能的改善规律,开展4个预应力钢带约束钢管混凝土叠合柱试件和2个未采用预应力钢带约束的普通钢管混凝土叠合柱试件的拟静力试验,研究预应力钢带约束钢管混凝土叠合柱在低周反复荷载作用下的破坏机理、破坏形态、滞回性能、位移延性、骨架曲线、耗能性能、刚度退化以及钢带应变变化等受力性能,分析了钢带间距、箍筋布置对预应力钢带约束钢管混凝土叠合柱抗震性能的影响规律。研究结果表明:预应力钢带约束钢管混凝土叠合柱具有良好的延性、变形能力和耗能性能,相对普通钢筋混凝土柱和普通钢管混凝土叠合柱具有更加良好的抗震性能。     

钢管混凝土叠合柱结构施工技术

钢管混凝土叠合柱由截面中部钢管混凝土和钢管外侧钢筋混凝土叠合而成,东海商务中心（一期）工程两栋超高层办公楼为叠合柱结构体系,采用钢管贯通、翅片连接、钢管钢筋3种连接方式及RC环梁节点,技术先进,旆工快捷,取得了较好社会和经济效益。     

圆钢管混凝土柱侧向偏心冲击的动力仿真分析

通过对不同钢壁厚度的钢管混凝土构件以及对同直径混凝土构件的冲击模拟,分析了钢管约束效应系数对构件变形和冲击抗力的影响,比较了钢管混凝土与混凝土两种材料构件在抗冲击能力方面的差异,表明有限元分析软件在模拟复杂问题尤其是对钢管混凝土这种不易看到内部破坏过程材料的模拟方面具有极大的优越性。     

往复荷载作用下钢管混凝土叠合柱-钢梁连接节点力学性能研究

建立了钢管混凝土叠合柱-钢梁连接节点在往复荷载作用下力学性能分析的有限元计算模型。利用平面与空间连接节点试验结果,对建立的数值模型进行验证。采用有限元模型分析不同空间双向加载方式对钢管混凝土叠合柱-钢梁空间连接节点力学性能的影响规律,研究该类组合节点在往复荷载作用下荷载(P)-位移(Δ)关系全过程受力机理与核心区剪力分配机制,并从承载力及刚度等方面对比平面与空间连接节点的性能。研究结果表明,不同加载方式对节点的承载力有明显影响。相比平面节点,钢管混凝土叠合柱-钢梁空间连接节点在双向往复荷载作用下正、负向承载力分别降低约14%和18%。     

Experimental study on dynamic response of box concrete-encased CFST columns under lateral impact

为研究箱形钢管混凝土叠合柱抗冲击性能,利用自主研发的落锤式试验机进行了箱形叠合柱冲击试验,研究了边界条件、冲击高度和轴压比对冲击力时程、跨中位移、应变时程以及破坏形态的影响。试验结果表明：箱形叠合柱在冲击荷载作用下发生弹塑性破坏;随冲击高度的增加,冲击力时程曲线由两段式发展为三段式,柱破坏形态表现为外层混凝土开裂且剥落明显,但内部钢管混凝土跨中冲击部位钢管无局部屈曲;两端固定时的抗冲击性能较两端简支时增强;而轴力对其动力响应影响不显著。     

Experimental investigation of thin-walled centrifugal concrete-filled steel tubes under torsion

The main objective of this paper is to study the behavior and design of thin-walled centrifugal concrete-filled steel tubes under torsion. The thin-walled centrifugal concrete-filled steel tubes were a steel tube with a centrifugal concrete tube inside. A test program has been carried out to study the behavior of thin-walled centrifugal concrete-filled steel tube under torsion. Material properties of the concrete and steel used in the test specimens were measured. In addition, torsion tests were also carried out on the steel tubes. Current design standards are used to predict the specimen strengths under torsion. It is shown that design strengths predicted by standards are conservative. Design method proposed by other researchers for concreted-filled steel tubes under torsion are also used to predict the strengths of centrifugal concrete-filled steel tubes. It is shown that design strengths predicted by other researchers are unconservative.     

钢管混凝土结构特点及存在的问题

介绍了钢管混凝土的特点、发展、钢管与混凝土的共同工作以及国内外现有的设计规程，分析了钢管混凝土目前存在和需要进一步解决的问题，指出了钢管混凝土结构今后的研究方向。     

钢管初应力对内配型钢的圆钢管混凝土柱受压性能影响

为研究钢管初应力对内配型钢钢管混凝土构件后期受力性能的影响,共设计了12根内配型钢圆钢管混凝土柱进行受压性能试验研究,试验主要参数为初应力系数和荷载偏心率。通过试验研究了内配型钢圆钢管混凝土柱的变形过程、破坏形态及不同参数对构件荷载-变形曲线和受力性能的影响。试验结果表明：初应力系数及荷载偏心率对内配型钢圆钢管混凝土柱最终的破坏形态影响较小,但不同长细比的构件破坏过程有所差异;初应力系数的变化对轴压短柱承载力影响较小,但对偏压柱受力性能有一定影响,随着初应力系数的增大其承载力下降;试验参数范围内,偏心率对柱承载力的影响明显大于初应力系数的影响。基于试验结果对有限元模型的可靠性进行验证,在模型验证基础上,分析钢管初应力对钢管与混凝土之间的相互作用和各部件承载力分配的影响,并进一步分析不同参数（如长细比、偏心率、型钢截面尺寸等）对柱承载力影响系数的影响。结果表明,钢管初应力系数、偏心率和长细比对柱承载力影响系数影响显著,基于此提出考虑钢管初应力时内配型钢钢管混凝土柱受压承载力计算方法,其计算结果与试验和数值结果吻合较好。     

钢管混凝土短柱在轴向冲击荷载下的动力分析

通过有限元计算软件,分析了在冲击荷载作用下钢材强度、混凝土强度以及含钢率对钢管混凝土短柱承载力强度的影响,对沿试件长度方向试件的径向位移进行了分析,并对试件进行了变质量分析,得出钢管混凝土试件在材料、尺寸确定的情况下承受轴向荷载时,位移主要由冲击能量决定。     

钢管混凝土梁在侧向冲击荷载作用下动力响应的试验研究和数值模拟

钢管混凝土构件和其他材料的结构构件一样,在役期间不可避免地要受到意外撞击,为了了解其破坏过程进而为结构设计提供理论依据,对套箍系数分别为1、1.15和1.9的两端简支钢管混凝土梁在不同侧向冲击能作用下的动力响应进行试验研究和仿真分析。动载试验在DHR-9401落锤式冲击实验机上进行,试验过程中通过力传感器和应变片记录冲击力时程曲线和试件特定位置的应变时程曲线,试验结束后测量试件整个跨度范围内的侧向位移,获得试件残余变形模态。利用ANSYS/LS-DYNA软件,采用PLASTIC-KINEMATIC和SOIL-CONCRETE材料模型分别模拟钢管和其核心混凝土材料,对试验过程进行数值模拟,得到的跨中挠度和冲击力时程曲线与试验结果非常一致,进而对试件的应变变化情况进行深入的研究,给出钢管混凝土试件的临界破坏状态。研究结果表明,套箍系数是影响构件临界破坏能量的一个最重要的因素,临界破坏能是套箍系数的二次函数。     

圆钢管混凝土短柱力学性能三维数值模拟分析

用材料破坏过程分析系统RFPA3D(Realistic Failure Process Analysis)三维数值模拟方法对轴心受压的圆钢管混凝土短柱进行了数值模拟分析,研究了钢管混凝土短柱的力学性能及破坏模式.着重探讨了套箍系数对试件的承载能力、延性和破坏模式的影响.数值模拟结果证明了RFPA3D数值试验方法模拟钢管混凝土结构的有效性,可为工程设计提供参考.     

设纵肋钢箱混凝土轴压短柱试验研究

为研究钢箱内填混凝土、含钢率以及钢箱内纵向加劲肋是否开孔等对钢箱混凝土轴压短柱力学性能的影响,进行了3个钢箱混凝土和1个钢箱轴压短柱的模型试验。试验结果表明：钢箱内填混凝土可有效提高试件的轴压刚度和承载力;纵肋可充分参与构件整体受力,其中纵肋开孔试件变形能力更强,延性更好。与设纵肋薄壁钢管混凝土短柱现有试验数据对比表明：随含钢率的提高,混凝土强度提高系数有所增大。建议设纵肋钢箱混凝土轴压短柱承载力可按叠加原理进行计算,其中钢箱截面积可计入纵肋的面积。