高含钢率SRC压弯柱滞回性能试验研究

中央电视台新台址工程采用的高强度SRC组合柱具有高达30%的含钢率。为了研究其滞回性能,分两个阶段进行了SRC柱的拟静力试验。本文介绍了其中9个试件的试验过程以及试验现象,分析了试件的滞回曲线、延性比以及极限承载力,给出了截面NP-MP理论曲线并与试验结果进行对比。研究结果表明此种高含钢率SRC柱具有良好的抗震性能和变形能力,与普通含钢率的SRC柱有较大差别;采用极限分析方法求得的NP-MP曲线作为计算高含钢率SRC柱截面强度是偏于安全的。     

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。     

CCTV新台址主楼高含钢率SRC柱承载性能研究

本文主要研究对象为中央电视台(CCTV)新台址工程主楼外筒中采用的高含钢率SRC柱。采用有限元方法中的六面体单元法和简化截面纤维单元法,分析了高含钢率SRC柱的计算模型和主要参数(含钢率、长细比、轴压比)对其承载力性能的影响,并对两种分析方法的计算结果进行了对比。计算结果表明,高含钢率SRC柱在常用长细比范围内,其承载力性能与短柱相似;同时在较高轴压比作用下,高含钢率SRC柱仍具有较好的延性;六面体有限单元法、简化截面纤维单元法均可用于高含钢率SRC柱的计算分析,基于平截面假定之上的简化截面纤维单元分析方法可以比较精确地分析高含钢率SRC柱的静力承载力;最后,通过比较不同计算方法所获得的计算结果,本文建议将《钢骨混凝土结构设计规程》(YB9082-97)所推荐的含钢率不大于15%作为高含钢率和普通含钢率SRC柱含钢率的分界点。这些结论对高含钢率SRC柱受力性能的进一步研究和实际工程推广应用提供了理论基础。     

管中管混凝土柱轴压情况下受力性能研究

同心配置双管形成管中管混凝土可以改善大径管带来的问题。共设计了7根管中管混凝土短柱试件,以内管配钢率和屈服强度为主要变化参数,对其进行轴压试验研究,分析了试件的破坏特征、承载力和荷载-位移曲线,给出了变形和承载力的试验结果,研究了各影响参数对试件变形和承载力的影响。试验结果表明:较普通钢管混凝土柱,内配钢管的钢管混凝土柱改变了其破坏形态,提高了其承载能力,改善了试件的延性;内外钢管在试件达到承载力时都已经屈服,充分发挥了钢材的作用;采用有限元软件ABAQUS进行了数值计算分析,并将计算结果与试验结果进行了比较,吻合良好。     

波纹侧板-方钢管混凝土柱轴压性能研究

为研究波纹侧板-方钢管混凝土柱轴压性能,进行了1个1/2缩尺试件轴压试验,对其受力机理、破坏模式进行分析,发现该类柱具有较好的延性及较高的承载能力。同时对波纹侧板-方钢管混凝土柱进行了有限元分析,分析结果表明:由于波纹板具有较高的侧向刚度,使核心混凝土能够得到较好的约束,但是波纹板基本不承担轴向荷载;破坏形式为钢管局部屈曲、波纹板向外鼓曲、钢管内混凝土及核心混凝土被压碎;随着波纹板厚度增加,承载力、延性提高;随着波纹板强度提高,延性略有提高,对承载力影响不大;承载力随混凝土强度提高而提高,但是延性变差。提出了波纹侧板-方钢管混凝土柱轴压承载力实用计算式,计算值与有限元分析值、试验值吻合较好。     

钢骨截面延展性对高含钢率SRC柱滞回性能的影响研究

在“钢骨截面延展性对高含钢率SRC柱静力性能的影响研究”的基础之上,该文通过一组含钢率为15%的SRC压弯构件反复加载试验,结合理论分析和有限元数值计算,研究了钢骨截面延展性对高含钢率SRC柱骨架曲线、滞回曲线、耗能能力和延性等抗震性能指标的影响,并分析了钢骨、钢筋和混凝土相互作用的机理。研究表明：①构件承载能力和耗能能力随钢骨截面延展性系数D提高而线性增加;②承载能力、耗能能力、延性和卸载刚度均随钢骨截面模量因子α的增大而显著增大;承载能力随约束混凝土因子β线性增加,但β对滞回曲线和变形能力的影响很小;③在加载后期,钢骨翼缘的局部屈曲和混凝土压溃退出工作是导致承载力下降的主要原因;构件的后期承载力、延性和耗能主要依赖于钢骨的贡献。 关键词：     

方形截面不锈钢管混凝土短柱轴压承载性能试验研究

为研究不锈钢管混凝土(CFSST)短柱的轴压承载性能,对9根奥氏体型S30408和9根双相型S22053不锈钢管混凝土短柱以及6根对应相同尺寸的不锈钢空钢管进行了轴压试验,试验测得了荷载-位移曲线、荷载-应变曲线以及短柱的破坏情况等.结果 表明:CFSST短柱均呈腰鼓型破坏,不锈钢管呈现双面鼓曲、双面内凹的局部失稳破坏...     

钢管混凝土短柱轴压性能研究

文章针对钢管混凝土短柱的轴压性能开展了研究,首先建立了数值分析模拟,通过某实际钢管混凝土短柱的轴压试验验证了有限元模型的可靠性。然后分析了钢管厚度、钢材等级、混凝土强度、配筋率对钢管混凝土短柱轴压承载力和延性的影响,最后采用各国规范对钢管混凝土短柱的轴压承载力进行了评价。研究结果表明：钢管厚度、钢材等级、混凝土强度、配筋率均可以提高钢管混凝土短柱的轴压承载力,但钢管厚度和钢材等级的提升效果更为明显。钢管厚度和配筋率可以提升延性,钢材等级和混凝土强度导致延性变差。其中,配筋率对延性的改善最为有效。目前各国规范关于轴压承载力的计算方法均过于保守,美国规范更接近于试验值。     

不锈钢-钢管夹层混凝土柱轴压性能研究

为研究不锈钢-钢管夹层混凝土柱轴压性能,采用有限元分析软件ABAQUS,以内钢管厚度和长细比为变化参数进行了9个试件的数值分析,探讨了各影响参数对不锈钢-钢管夹层混凝土柱轴压的影响。研究结果表明,有限元软件模拟结果与试验结果吻合较好,极限承载力误差在5%以内,外钢管上部出现一致的鼓曲变形;随着内钢管厚度的增大,试件的极限承载力提高范围在20%内,当钢管的壁厚为4～6mm时可以最有效提高承载力;长细比的增大,试件的极限承载力退化在5%以内,但因整体失稳,轴压刚度出现明显降低。提出了稳定系数与长细比的计算关系,计算结果吻合极好。     

Q460高强钢焊接箱形柱轴心受压极限承载力参数分析

为研究现有钢结构设计规范是否仍适用于高强钢中厚板焊接箱形柱的设计,对Q460钢轴心受压柱的极限承载力进行了参数分析。采用数值积分法,并与有限元程序ANSYS的数值计算结果作进行对比。数值模型考虑了1/1 000柱长的初始弯曲及由相应截面尺寸残余应力试验提出的残余应力分布简化模型。试件的主要参数为截面宽厚比（7.8~17.2）与柱长细比（10~130）。计算结果表明：考虑相同初始缺陷的有限单元法与数值积分法所得计算结果吻合较好;与普通强度钢柱相比,初始几何缺陷对高强钢焊接箱形柱的极限承载力影响降低,柱的稳定系数提高;残余应力降低柱的稳定系数,但其影响效应随长细比变化。参数分析结果与现有规范计算结果对比表明,中厚板Q460高强钢焊接箱形柱,当宽厚比b/t≤20时,可采用高于普通强度钢柱的b类柱子曲线。     

高轴压比SRC剪力墙抗震性能分析

采用MSC.Marc建立SRC剪力墙有限元分析模型,通过对5片SRC剪力墙试件的非线性有限元分析,验证了有限元模型的合理性和可靠性。对轴压比和钢骨配钢率对SRC剪力墙抗震性能的影响进行了参数分析。SRC剪力墙的承载能力随轴压比的增加而提高,变形能力随轴压比的增大而降低;承载能力随配钢率的增加而提高,变形能力也有所提高,但轴压比较高时不明显。     

高强度钢材轴心受压构件的受力性能

介绍了高强度钢材在实际工程中的应用状况,基于高强度钢材焊接截面钢柱轴心受压试验结果,给出了高强度钢材焊接箱形和焊接I形截面的残余应力分布,并结合多个国家的钢结构设计规范对试验结果进行了分析计算、讨论和比较,对高强度钢材焊接截面轴心受压构件整体稳定和局部稳定受力性能进行了研究。研究结果表明,焊接箱形和焊接I形(绕弱轴,翼缘为焰切边)两种截面(板厚<40mm)的高强度钢材(屈服强度690MPa)轴心受压构件的整体稳定系数高于普通钢材钢构件,可以划分为b类截面;而翼缘的局部稳定性能没有明显提高,翼缘宽厚比限值仍可采用我国现行钢结构规范的规定值。     

Q460高强度钢材焊接H形截面弱轴压弯柱承载力试验研究

为了研究高强度钢材中厚板焊接H形截面压弯柱的承载力,采用国产Q460高强度钢材11 mm、21 mm中厚板制作了6个焊接H形截面压弯柱,试件截面自由外伸翼缘板宽厚比分别为7、5、3,长细比分别为40、55、80。通过对Q460低合金高强度钢材的材性测试、3种焊接截面残余应力测试、各试件初始几何缺陷测量及承载力试验,进行了H形截面弱轴压弯构件整体失稳承载力的试验研究,并与采用GB 50017-2003《钢结构设计规范》进行计算的承载力对比;同时以理想弹塑性模型,综合考虑试件初始缺陷建立有限元模型,分析计算其承载力。试验及分析结果表明：Q460低合金高强度钢材具有强度高、塑性性能较好等特点;由实测截面残余应力值得到其分布形式与普通钢材焊接H形截面残余应力分布基本相同;高强度钢材焊接H形截面压弯构件承载力试验值明显高于GB 50017-2003设计公式计算值;文中采用的有限元分析方法可以较准确地计算试件的承载力。研究成果为高强度钢材在实际工程中的应用提供试验参考。     

Q460高强钢焊接箱形压弯构件极限承载力试验研究

为研究Q460高强钢中厚板焊接箱形压弯构件的整体失稳极限承载力,采用11mm厚国产Q460高强钢中厚板制作7个焊接箱形压弯试件,试件截面宽厚比分别为18、12、8,长细比分别为35、55、80。试验内容包括:Q460低合金高强钢的材性试验,三种焊接截面残余应力测试,各试件初始几何缺陷测量及极限承载力试验,从而进行了面内整体失稳压弯构件的极限承载力试验研究;并且把试验结果与我国现行钢结构设计规范计算值相比较。试验研究结果表明:Q460低合金高强钢材性具有高强度,塑性性能良好等特点;Q460高强钢焊接箱形截面残余应力分布形式与普通钢材箱形焊接截面分布基本相同,但是残余应力比降低;压弯构件极限承载力试验结果明显高于现行钢结构规范设计公式计算值,所以应对Q460高强钢焊接箱形压弯构件进行近一步参数分析研究,并得出其实用设计方法。     

高强钢焊接箱形柱轴心受压极限承载力试验研究

为了研究高强钢中厚板焊接箱形柱的极限承载力,以11mm厚国产Q460高强钢中厚板制作了7个焊接箱形柱进行轴心受压试验。试件共包含宽厚比8、12、18三种截面,长细比分别为35、50、70。根据试件的实测尺寸、钢材的力学性能建立有限元模型,以初始缺陷的形式考虑了试件的初始挠度、初始偏心及焊接残余应力,分析预测了试件的极限承载力。试验结果表明,高强钢焊接箱形柱稳定系数采用GB 50017-2003《钢结构设计规范》中的c类截面柱子曲线偏保守,试验结果平均曲线更接近b类截面曲线,但仍需进一步验证。分析结果表明,考虑了初始缺陷的有限元模型可准确预测柱的极限承载力,可以作为试验数据的补充。     

方形高强钢管混凝土叠合柱轴压极限承载力分析

对于新提出的方形高强钢管混凝土叠合柱的极限承载力,基于统一强度理论,考虑中间主应力和材料拉压比的影响,引入有效约束系数和非有效约束系数并考虑箍筋对钢管外混凝土约束作用的不同,把钢管外箍筋约束混凝土划分为有效约束区和非有效约束区,将方形截面等效为圆形截面以考虑钢管核心混凝土受到的钢管和外围钢筋混凝土的双重约束效应,提出了方形高强钢管混凝土叠合柱的一种新的轴压极限承载力计算方法。将所得理论计算结果与文献试验结果进行对比,吻合良好,证明了公式的正确性。对各参数的影响规律分析表明,方形高强钢管混凝土叠合柱的承载力随着侧压系数、中间主应力影响系数、材料拉压比和纵向配筋率的增大而增大,随着钢管径厚比的增大而减小。     

CCTV新台址主楼SRC柱承载力试验研究

中央电视台(CCTV)新台址主楼钢结构外筒采用了高含钢率且带有多空腔的SRC柱,是主楼外筒抗侧力体系中的主要构件。高含钢率高强度的SRC柱具有断面小、承载力高以及延性好等特点,已经在复杂大型高层建筑结构中开始应用。本文对CCTV主楼外筒中截面最大的SRC柱进行了4根模型试件的承载力性能与延性试验,研究了高含钢率且含有多空腔的SRC柱在不同轴力和弯矩组合作用下的受力性能,揭示了它们的破坏机理和变形过程。试验结果显示,高含钢率SRC柱的承载力与延性性能远优于普通SRC柱。同时,本文还利用有限元分析程序对试验模型进行了数值计算并与试验结果进行了对比。最后通过分析,提出了"对于SRC柱的设计方法及轴压比的限值必须与SRC柱的含钢率相联系,使设计真正做到安全可靠、经济合理"的设计建议。