不同规范SRC梁柱节点抗剪承载力计算方法比较

简要介绍了美国、日本和我国相关规范提供的型钢混凝土节点极限抗剪承载能力计算方法。并基于已有试验研究结果,对各种计算方法所得计算结果与试验结果进行对比分析。分析结果表明,AISC规范计算SRC节点极限抗剪承载能力偏于保守,AIJ规范比较适用于设计计算,YB规程计算方法所得结果与试验结果比较接近,JGJ规程计算结果与试验结果相比偏于不安全。     

型钢混凝土结构粘结强度分析

根据国内外关于型钢混凝土粘结性能的试验研究 ,对型钢混凝土结构 (SRC结构 )中型钢 混凝土的粘结强度进行了分析和探讨 ,并对型钢混凝土粘结应力沿锚固长度的分布规律进行了分析 ,从粘结力的力扩散角度对型钢混凝土构件的临界保护层厚度进行了理论推导 ,提出了一种型钢 混凝土粘结强度的计算方法 ,并建立了粘结强度和极限荷载的计算模式。与已有的试验结果进行对比验证 ,符合较好 ,可为型钢混凝土结构中型钢 混凝土粘结性能的试验研究及实际设计中粘结强度的计算提供参考和依据     

对角线布置十字形型钢混凝土柱正截面承载力计算方法研究

为增加型钢混凝土(SRC)柱在高轴压比下的抗震性能,提出一种对角线布置的十字形SRC柱。由于其承载力计算不能直接采用JGJ 138—2001《型钢混凝土组合结构技术规程》或YB 9082—2006《钢骨混凝土结构设计规程》中的相关公式,采用强度叠加法和极限平衡法对其正截面受压承载力进行研究。先按强度叠加法分别计算约束混凝土、型钢翼缘和型钢腹板的承载力,再按照叠加理论得到最大轴力和极限弯矩;极限平衡法从材料力学的思路出发并进行推导,通过统计分析大量双向偏压十字形SRC柱的数值模拟结果,进而得到柱正截面受压承载力简化计算式。采用所提算式对3根试验柱和16根有限元模拟对角线布置十字形型钢混凝土柱进行计算,理论结果与柱实际承载力符合良好,验证了所提算式的正确性和适用性。     

型钢混凝土结构(SRC)设计规程比较

首先对日本及欧美等国外有关型钢混凝土(SRC)结构的设计规程进行了介绍,并简单介绍了我国现有的关于型钢混凝土(SRC)结构的两部规程《钢骨混凝土结构设计规程》(YB 9082-97)及《型钢混凝土组合结构技术规程》(JGJ 138-2001)的编制背景和依据。对两部规程中有关型钢混凝土梁的正截面抗弯、斜截面抗剪承载能力、型钢混凝土(SRC)偏心受压构件、剪力墙和梁柱节点的计算理论和计算方法进行了重点比较分析,并结合型钢混凝土(SRC)梁、型钢混凝土(SRC)偏心受压构件和梁柱节点承载能力的计算实例,对两部规程的应用方法、计算步骤和计算结果做了比较分析,为使用两部型钢混凝土结构设计规程提供参考。     

火灾后型钢混凝土偏心受压柱偏心距增大系数研究

根据火灾后偏心受压型钢混凝土(SRC)中长柱的试验结果,对经历火灾全过程的偏心受压SRC柱偏心距增大系数进行了研究。在理论分析的基础上,以极限曲率为参数,推导了考虑高温作用影响的火灾后偏心受压型钢混凝土长柱偏心距增大系数的计算公式,基于已有试验结果,对计算结果与试验结果进行比较分析。结果表明,建议的公式计算结果与试验结果吻合较好且便于计算,可为工程设计提供参考。     

型钢混凝土剪力墙变形能力设计方法研究

为研究型钢混凝土(SRC)剪力墙的变形能力,在已有的弯曲破坏的SRC剪力墙拟静力试验的基础上,通过理论分析,推导出SRC剪力墙极限位移角、截面曲率、边缘应变和配箍特征值之间的关系,提出基于极限位移角的SRC剪力墙变形能力设计方法。通过与试验结果进行对比,说明该方法的可靠性。以此为基础,研究轴压比、剪跨比、配箍特征值等因素与SRC剪力墙极限位移角的关系,并提出不同抗震等级、不同配箍特征值下轴压比的限值。     

三面受火型钢混凝土柱耐火性能有限元分析

在实际火灾中,结构中的柱有可能处于三面受火状态,由于受火边界的差异,其耐火性能与四面受火的情况有所不同。在试验研究的基础上,为进一步深入认识三面受火型钢混凝土(SRC)柱的耐火性能,采用ABAQUS有限元软件建立了三面受火SRC柱的非线性有限元模型,对三面受火SRC柱的破坏过程及机理进行了数值模拟,计算结果与实验结果吻合较好。利用该模型对影响三面受火SRC柱耐火极限的主要参数荷载比及偏心率进行了分析。结果表明,对于偏心受压三面受火型钢混凝土柱,偏心率小于0.2,耐火极限随着偏心率的增加而减小;偏心率大于0.2,耐火极限随着偏心率的增加而逐渐增大。荷载比小时偏心率对耐火极限的影响更大一些,总体上偏心率的影响不是太显著。荷载比对偏心受压三面受火型钢混凝土柱有显著影响。     

SRC和RC柱耐火性能和抗火设计的若干问题探讨

扼要介绍了影响型钢混凝土SRC和RC钢筋混凝土柱耐火极限的可能因素主要有截面尺寸、构件长细比、火灾荷载比、截面配筋率、截面含钢率、荷载偏心率、截面高宽比、钢材和混凝土强度等的几何参数、物理参数和荷载参数等对SRC和RC构件.构件耐火极限的影响规律,探讨了SRC和RC柱耐火性能和抗火设计中的若干问题。     

型钢混凝土柱承载能力主要规程计算方法比较

型钢混凝土(SRC)柱截面承载能力计算主要有基于钢筋混凝土柱承载能力计算模式、钢结构柱容许应力法和叠加原理的型钢混凝土柱计算方法。在简单介绍基于上述各种模式的ACI、AISC-LRFD、我国冶金行业标准(YB规程)采用的简单叠加法及冶金行业标准条文说明中建议的型钢混凝土柱截面承载能力四种主要计算方法基础上,通过算例比较,对四种典型计算模式的计算方法和计算步骤进行详细介绍。基于已有试验研究结果,对各种计算方法所得结果与试验结果及各计算模式进行比较分析。结果表明,四种计算模式中,AISC-LRFD计算SRC柱截面承载能力较为保守,ACI和冶金部行业标准计算方法所得结果与试验结果比较接近,并且计算也较方便。     

圆截面Q460高强钢SRC柱轴心受压力学性能研究

为研究圆截面Q460高强钢-混凝土组合柱(SRC柱)在轴心受压作用下的承载力性能以及现有理论计算方法的适用性,对2根实际工程构件缩尺模型进行轴心加载试验,研究SRC柱的破坏方式、裂缝发展及承载力,并通过有限元分析研究了SRC柱加载过程中混凝土部分和钢骨部分的应力变化。对型钢屈服强度、翼缘厚度、腹板厚度以及箍筋间距的变化对SRC柱承载力影响进行有限元参数分析。结果表明:内置钢骨能够有效分担轴力,同时提高组合柱的承载力和延性。对中、欧、美规范理论计算的承载力的比较结果表明,由于未考虑箍筋对混凝土的约束作用,理论值相比有限元结果偏小。根据GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》对混凝土强度增大系数的规定,将其计算方法与JGJ 138—2001《型钢混凝土组合结构技术规程》中方法结合来计算轴压承载力,计算值误差控制在10%以内,更适用于高性能钢和高含钢量SRC柱轴心受压设计。     

型钢混凝土剪力墙试验探讨与分析

对型钢混凝土剪力墙的形成与发展做了概括,总结了型钢混凝土剪力墙试验研究的进展与成果,在此基础上,通过对联肢剪力墙试验研究、开洞低剪力墙试验、整体剪力墙试验数据的比较,分析了剪力墙类型对延性系数的影响和轴压比对结构延性的影响。     

扩大十字形截面型钢混凝土柱-SRC梁节点抗震承载力试验研究

提出了内置扩大正、斜向十字形截面型钢混凝土柱-工字钢型钢混凝土（SRC）梁节点的构造方式。通过对4个内置扩大正十字形和斜向十字形截面的型钢混凝土柱-SRC梁节点试件和1个内置普通十字形截面型钢混凝土柱-SRC梁节点试件的低周反复荷载试验,研究了试件的破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、剪切变形和钢材应变,分析了配钢形式、加载角度和构造措施（直接焊接、竖向隔板连接）对节点受力性能的影响,并在此基础上对节点核心区受剪承载力进行了计算。试验结果表明：上述两种新型截面型钢混凝土梁柱节点均发生节点区剪切破坏,达到极限状态时,节点区箍筋及型钢腹板应力均达到屈服强度,试件型钢及翼缘框内混凝土仍能承担较大荷载,并趋于稳定;新型SRC梁柱节点核心区剪力-剪切角滞回曲线饱满,无捏缩现象,其受剪承载力比相同破坏模式的普通型钢混凝土梁柱节点试件大;柱内采用斜向布置十字型钢以及梁柱正交时,节点试件的剪切承载力更大,所提出的两种构造措施对节点承载能力影响不大。     

劲性钢筋混凝土开洞低剪力墙拟静力试验研究

本文进行了10榀劲性钢筋混凝土开洞低剪力墙在低周反复荷载作用下的试验研究。结果表明,劲性钢筋混凝土低剪力墙延性相对较好,滞回曲线丰满,并有较强的塑性变形能力和耗能能力,承载力也有较大的提高。门窗洞口的存在对试件承载力有一定的削弱,但对延性和耗能能力则有一定的提高。采用劲性钢筋混凝土结构可有效地提高低剪力墙的抗震性能。     

型钢混凝土剪力墙边框柱-腹板组合分析模型研究

通过对型钢混凝土（SRC）剪力墙的非线性有限元分析方法的研究,对目前存在的主要问题及其产生的原因进行了分析。根据SRC剪力墙的受力特点,综合考虑几何模型、材料本构、网格划分、极限状态确定等关键问题,提出了边框柱-腹板组合分析模型,并基于通用有限元程序 ABAQUS进行二次开发,将能够较好反映受剪钢筋混凝土腹板基本受力性能的转角软化桁架模型（RA-STM）嵌入其材料库,应用于SRC剪力墙非线性有限元分析。通过与10片剪跨比为0.56~2.7、轴压比为0.1~0.342的SRC剪力墙拟静力试验结果的对比分析,表明所提出的边框柱-腹板组合模型能够比较准确地计算SRC剪力墙的极限承载能力和极限位移等,比较准确地模拟墙体的荷载-位移全过程曲线,准确地反映墙体的破坏过程和破坏模式。     

型钢混凝土剪力墙变形指标限值研究

为更好地评估型钢混凝土(SRC)剪力墙的抗震性能,对SRC剪力墙的破坏形态划分准则、性能状态划分方法及各性能状态的变形限值进行研究。基于收集的56片SRC剪力墙低周往复加载试验结果,以剪跨比和弯剪比为控制参数,将SRC剪力墙划分为弯曲控制和剪切控制两类破坏形态,分别提出对应的划分准则。根据DBJ/T 15-151—2019《建筑工程混凝土结构抗震性能设计规程》,将SRC剪力墙划分为7个抗震性能状态。依据试验中试件的骨架曲线,定义3个关键性能点,提出SRC剪力墙各性能状态的变形指标限值的确定方法。对56片剪力墙的试验数据进行回归分析,依据回归结果建立SRC剪力墙的变形指标限值体系,并进行可靠性分析。结果表明：所给出的破坏形态划分方法能够较好地预测构件破坏形态,建立的SRC剪力墙变形指标限值体系的保证率在合理的范围之内,其中性能点1（无损坏）和性能点5（比较严重损坏）的失效概率均小于设定的最大失效概率(35%),性能点6（严重损坏）的失效概率为31%(弯曲控制)和41%(剪切控制)。     

型钢混凝土短柱受剪承载力计算模型研究

型钢混凝土（steel reinforced concrete,SRC）结构因承载力高、刚度大、耐火及耐久性能好等优点在高层及超高层建筑中被广泛使用,其中SRC柱作为主要竖向承重及抗侧力构件,其在地震作用下承载能力直接影响整体结构在地震作用下的响应。目前,对于SRC短柱受剪承载力计算方法有待深入研究,而各国规范或规程中使用的基于强度叠加法的半经验-半理论计算公式缺乏明确的力学模型作为支撑。为此,利用SRC短柱中钢筋混凝土（reinforced concrete,RC）部分与型钢及其内部混凝土部分的剪切变形相互关系,确定了RC部分与型钢及内部混凝土组合体到达其受剪承载力的先后顺序,并以此提出了基于强度叠加法的SRC短柱受剪承载力计算模型,并将该模型及现行规范的计算结果与文献记载的66个发生剪切破坏的SRC短柱的试验结果进行了对比。结果表明：模型可准确预测文献记载的66个发生剪切破坏的SRC短柱的受剪承载力;模型中对RC部分与型钢及其内部混凝土部分剪切变形的考量可准确定义SRC短柱在峰值荷载时的剪力分配机制,在实际工程设计时可依此判断SRC短柱中RC部分与型钢及其内部混凝土部分的承载力利用率,使SRC短柱的受剪承载力最大化。     

Truss-arch model for shear strength of seismic-damaged SRC frame columns strengthened with CFRP sheets

Carbon fiber reinforced polymer (CFRP) materials are important reinforcing substances which are widely used in the shear strengthening of seismic-damage steel reinforced concrete (SRC) frame structures. To investigate the shear strength of SRC frame columns strengthened with CFRP sheets, experimental observations on eight seismic-damaged SRC frame columns strengthened with CFRP sheets were conducted at Yangtze University and existing experimental data of 49 SRC columns are presented. Based on the existing experiments, the theories of damage degree, zoning analysis of concrete, and strengthening material of the column are adopted. To present the expression formula of the shear strength of SRC frame columns strengthened with CFRP sheets, the contributions of strengthening material and transverse reinforcement to shear strength in the truss model are considered, based on the truss-arch model. The contribution of arch action is also considered through the analysis of the whole concrete and that of the three zones of the concrete are also considered. The formula is verified, and the calculated results are found to match well with the experimental results. Results indicate that the proposed whole analysis model can improve the accuracy of shear strength predictions of shear seismic-damaged SRC frame columns reinforced with CFRP sheets.     

基于修正软化拉-压杆模型的型钢#br# 混凝土深梁受剪承载力研究

为研究型钢混凝土深梁的受剪承载力,完成7组型钢混凝土深梁的静力试验和有限元分析,主要考虑剪跨比、型钢腹板高度及翼缘宽度等影响因素。试件的破坏模式为斜压破坏和剪切破坏。剪跨比对破坏形态有较大影响,较大的型钢腹板高度和翼缘宽度显著提高试件受剪承载力。在试验研究和有限元分析的基础上,考虑钢筋混凝土部分的软化效应、非软化混凝土与型钢翼缘的协调变形作用及腹板部分的受剪贡献,建立修正软化拉-压杆模型,并采用叠加原理推导型钢混凝土深梁受剪承载力实用计算方法。结果表明：修正软化拉-压杆模型能较好地反映型钢混凝土深梁的破坏特征和受力机制,文中提出的受剪承载力计算方法与试验数据吻合较好,对受剪影响因素考虑更加全面,能较好地预测型钢混凝土深梁的受剪承载力。     

高温后型钢混凝土柱抗震性能试验研究

对5个高温后型钢混凝土柱试件和3个常温下对比柱试件进行低周反复加载试验,研究高温后型钢混凝土柱的承载力和抗震性能。由试验获得了高温后型钢混凝土柱的破坏形态和滞回曲线,分析了剪跨比、轴压比、受火时间对高温后型钢混凝土柱滞回特性、延性、耗能能力、承载力及刚度退化的影响。结果表明：高温后剪跨比为1.5的型钢混凝土柱的破坏形态与常温下基本相同,剪跨比为2.5的型钢混凝土柱的破坏形态则发生明显变化,常温下发生弯曲型破坏的柱在高温后往往发生黏结破坏。与常温下的型钢混凝土柱相比,高温后型钢混凝土柱的滞回曲线更加饱满、骨架曲线的上升段和下降段更为平缓、位移延性系数略有增大、耗能能力更强。高温后型钢混凝土柱的延性、耗能能力与剪跨比、轴压比密切相关。位移延性系数随剪跨比的增大而增大,随轴压比的增大而减小;剪跨比越大,破坏时的等效阻尼比越大。经历高温作用后,型钢混凝土柱的刚度和承载力退化显著,初始刚度退化程度随剪跨比的增大而减小,屈服后刚度和受剪承载力退化程度随剪跨比的增大而加大。提出了火灾高温后型钢混凝土柱受剪承载力计算式,计算结果与试验结果符合较好。