钢筋混凝土框架短柱抗震性能的试验研究

本文通过１８根钢筋混凝土框架短柱在周期反复荷载作用下的试验，研究了配箍率、配箍型式及轴向压力对钢筋混凝土框架短柱抗震性能的影响，并提出了相应的计算公式。     

劲性圆管柱翼环板与钢筋混凝土梁连接掏受力定性分析和优化方案的经济性分析

中关村西区23号地项目商业中心（c座）地下室单层近8000平米，整体为型钢混凝土结构，部分节点为劲性圆管柱与钢筋混凝土粱连接的节点。为了使钢筋混凝土梁内的钢筋在两端获得充分的锚固，在圆管柱节点处焊连接板，然后再将钢筋用T型连接的方式焊接在连接板上，从而使钢筋承受的轴向力可靠的传入节点，使钢筋混凝土梁与钢管柱成为一个整体。根据荷载传递原则，钢筋承受的轴向力将沿最短路径传递到钢柱上。因此，由轴向力在连接板上产生的应力流将不太可能向与钢筋相背的一侧传递，如果此处连接板不受力，可以考虑将其去除，从而简化加工、加快进度、节约成本。本文将借助于有限元软件ANSYS，先对连接板的受力作平面定性分析，然后再按照实际受力状态作三维空间分析,最后提出连接板优化方案并进行经济性分析．     

基于变轴力和定轴力试验对比的钢筋混凝土柱恢复力滞回特性研究

在讨论了框架柱在地震作用下轴力变化规律的基础上,通过由变轴力柱和定轴力柱的低周交变加载试验获得的恢复力滞回曲线对比,给出了用各个“轴力变化半周”的“等效滞回轴力”修正恢复力骨架曲线,和用“等效累积滞回轴力”随时间步长调整累积强度退化系数从而修正恢复力滞回曲线的再加载刚度的建议。该建议能更有效、更方便地反映轴力变化的整个历程对变轴力柱恢复特征的影响,有利于提高钢筋混凝土杆系结构非弹性地震反应分析的有效性。     

考虑粘结-滑移与剪切作用的钢筋混凝土柱侧向变形分析

钢筋混凝土柱在地震作用下发生弯剪破坏或剪切破坏,是结构丧失轴向承载能力甚至突然倒塌的重要原因。大量的试验研究显示钢筋混凝土柱总侧向变形由弯曲变形、粘结-滑移变形、剪切变形三种变形分量组成,这三种分量的共同作用决定了钢筋混凝土柱的受力变形反应。该文基于对构件变形分量研究,提出考虑粘结-滑移与剪切作用的钢筋混凝土柱侧向变形的宏单元模型。该模型模拟了静力反复荷载下的3个钢筋混凝土柱的试验模型,并对构件受力过程中各变形分量的变化以及各分量在总变形中的贡献进行了分析。结果表明该模型可以较准确的模拟水平荷载作用下剪切控制构件的受力变形反应全过程。     

火灾后钢筋混凝土柱的剩余承载力研究

对ISO834标准火灾作用后钢筋混凝土柱的剩余承载性能及方形柱剩余承载力的实用计算方法进行了研究。结合高温后混凝土和钢筋的本构模型及虚梁法,建立了火灾作用后钢筋混凝土柱剩余承载力的数值分析模型,并编制了相应的程序CAFIRE,程序考虑了轴力的二阶效应。利用程序分析了相关参数对标准火灾作用后钢筋混凝土方形柱剩余承载力的影响规律。针对不同受火时间、计算长度、截面尺寸、荷载偏心率、配筋率和荷载角等情况,共进行了2700种工况下钢筋混凝土方形柱剩余承载力分析。在计算结果的基础上,定量给出了标准火灾作用后钢筋混凝土方形柱剩余承载力的实用计算方法。最后利用程序比较了不同受火时间后相同横截面面积、相同配筋率、不同截面形状混凝土柱的剩余承载力。     

轴压加载下高强钢筋混凝土柱尺寸效应试验研究

钢筋混凝土构件的尺寸效应主要是：1）混凝土材料本身的非均质性和力学非线性;2）钢筋/混凝土相互作用的高度复杂性共同导致的。随着建筑结构尺寸不断变大,高强混凝土的应用越来越广泛,其高脆性使得其尺寸效应行为更加明显。此外,钢筋混凝土构件大多处于复杂加载条件下,进而使得其尺寸效应问题变得尤为复杂。该文设计了最大截面尺寸为800 mm×800 mm的16组几何相似高强钢筋混凝土柱,对其在轴向受压单调加载及循环重复加载下的力学行为进行了试验研究,并对其名义轴压强度的尺寸效应进行了分析。结果表明：1）高强钢筋混凝土柱的破坏模式受到加载模式的显著影响;2）随试件尺寸变大,高强钢筋混凝土柱耗能能力减弱;3）较单调加载情况,轴向受压循环重复加载下高强钢筋混凝土柱的破坏表现出更强的脆性,且名义轴压强度减小,尺寸效应更显著;4）Ba?ant提出的“尺寸效应律”能够较好地描述大尺寸高强钢筋混凝土柱名义轴压强度的尺寸效应规律。     

爆炸荷载作用下承重柱的弹性动力响应分析

为了建立爆炸荷载作用下承重柱构件的弹性动力响应分析方法,进一步奠定研究承重柱非线性抗爆响应和破坏形态的理论基础,该文将承重柱简化为承受轴向荷载的约束梁构件,并基于经典Timoshenko梁理论,通过建立等效频率矩阵、等效荷载向量矩阵以及修正的等效质量矩阵,采用变量分离法联立方程求解,推导出承受恒定轴力的Timoshenko梁在任意横向爆炸荷载作用下的弹性动力响应的解析解;并以此弹性解析方法为基础,进一步分析讨论了爆炸荷载作用下,长细比、初始轴向应变、端部约束条件及荷载参数等因素对承重柱弹性动态响应的影响,研究结果对钢柱或钢筋混凝土柱(RC柱)的抗爆分析与设计有参考作用。     

地震作用下钢筋混凝土柱受力性能研究

采用多弹簧模型对钢筋混凝土柱在水平反复荷载作用下的受力过程进行了数值模拟。数值模拟结果与试验结果对比表明,所建多弹簧计算模型较好地反映了钢筋混凝土柱的受力性能。针对目前钢筋混凝土柱试验研究的不足,选取轴压比、加载路径、加载幅值、荷载循环次数、变轴力等进行参数研究。研究发现:地震作用下大轴压比柱延性较小,对抗震不利;双向加载时,随两方向幅值比减小,矩形和菱形加载路径下柱的延性显著减小;加载幅值增量及荷载循环次数的变化对柱骨架曲线形状影响不明显;变轴力加载下柱的滞回性能表现出明显的不对称性,但柱滞回耗能和极限位移与定轴力加载情况基本一致。     

考虑箍筋约束效应的快速轴压加载下钢筋混凝土短柱性能数值分析

为了研究在地震作用下应变率效应对约束钢筋混凝土轴压短柱力学性能的影响,该文建议了同时考虑应变率效应和箍筋约束效应的混凝土塑性模型等效单轴受压本构曲线,建立了分析约束钢筋混凝土轴压短柱在快速加载下动力行为的有限元模型。通过模拟结果与文献中试验研究结果的比较,表明该模型可有效描述约束钢筋混凝土短柱在地震作用下考虑混凝土材料应变率敏感性时的力学性能,建议的等效单轴受压本构曲线是合理的。利用该有限元模型,分析了配置箍筋构形、箍筋间距和纵筋配筋率这三个可影响约束效应的参数对约束钢筋混凝土短柱在考虑率效应时的力学性能的影响。结果表明随应变率的提高,轴压短柱的承载力明显提高,但延性降低,力-轴向变形曲线下降段变陡。箍筋构形、间距以及纵筋配筋率对约束钢筋混凝土轴压短柱的动力力学性能具有重要的影响。     

增压透平膨胀机变工况转子轴向力的估算

介绍了增压透平膨胀变工况转子轴向力估算的有关近似公式，通过几个典型变工况转子轴向力的计算结果，分析了增压透平膨胀机的转子轴向力随工况变化的变化趋势。     

轴向受压变截面柱体的抗失稳优化

本文研究了体积约束下轴向受压柱的屈曲优化问题，利用阶梯折算法和传递矩阵法，结合优化设计技术，最终将各种边界条件下非均匀变截面轴向受压柱的屈曲优化问题归结为一个非线性规划问题。     

钢筋混凝土矩形柱地震破坏模式的概率分析EI北大核心CSCD

鉴于破坏模式对既有钢筋混凝土柱抗震性能评价和震后恢复决策的重要性,从美国太平洋地震研究中心钢筋混凝土柱抗震性能试验数据库(PEER-Structural Performance Database)中收集214根钢筋混凝土矩形截面柱的拟静力试验数据,分析了弯曲、弯剪或剪切三种破坏模式的破坏特征及主要影响因素。根据钢筋混凝土柱塑性铰区截面剪力需求与抗剪承载力的关系,计算了发生三种不同破坏模式时剪力需求与抗剪强度的比值,并分别给出了相应的概率分布函数。结果表明,基于剪力需求和抗剪强度比值的概率分析能够合理地反映钢筋混凝土柱的地震破坏模式。     

爆炸荷载作用下钢筋混凝土梁板结构的面力效应

为了研究爆炸荷载作用下钢筋混凝土梁板结构的面力效应,该文在钢筋混凝土梁板结构面力效应的静力分析模型基础上,结合弹粘塑性应变速率本构模型,将面力效应的静力分析模型推广应用于动载作用情况,采用单自由度法建立了考虑面力效应的钢筋混凝土梁板结构的动抗力模型,并编制了计算程序,理论计算结果与试验数据吻合较好。此外,利用所提出的分析方法对抗爆结构中常见的典型核爆和化爆荷载作用下的荷载的加载速率、轴向约束刚度和配筋率等主要影响因素进行了分析讨论,并指出:钢筋混凝土结构的面力效应随着加载速率、边界约束强度的提高和配筋率的降低而增强;动抗力提高程度越大,塑性变形也越大。     

高温下钢筋混凝土异形柱的数值分析方法

将钢筋混凝土异形柱沿高度划分为若干小段,假定每一小段内各截面的曲率线性变化,结合虚梁法和结构截面在力和温度作用下的非线性增量有限元分析方法,提出了钢筋混凝土异形柱高温下基于虚梁法的数值分析方法,同时建议了高温下每一增量步内混凝土和钢筋应力-应力应变点位置的确定方法。编制了相应的程序RCSSCF,程序考虑了轴力的二阶效应,程序的有效性得到试验结果的验证。研究表明:基于虚梁法的数值分析方法计算的耐火极限总体上略小于基于变形假定的数值分析方法计算的耐火极限。     

基于响应面法的楔横轧非对称轴类件轴向平衡研究

楔横轧非对称轴类件时由于存在较大不平衡的轴向力,会产生轴向窜动并导致台阶缺损和表面重皮等质量缺陷.为了减小不平衡的轴向力,目前一般采取的方法是结合工艺参数对楔横轧力能参数的影响规律,利用数值模拟手段,通过多次预设计工艺参数并反复试算以获得能使左右两端轴向力相等或近似相等的最佳工艺参数.该试算方法计算量大、繁琐、不直观,且需逐个零件进行,通用性差.本文通过利用中心组合实验设计并结合响应面法获得轴向力的响应曲面图,利用轴向力等值线选取工艺参数以保证非对称轴类件楔横轧的轴向平衡,本方法简单、直观,极大地节省了工艺参数选择所需时间,缩短了非对称轴类件楔横轧的模具设计周期.     

高温下端部受约束的混凝土异形柱抗火性能研究

为考察高温下异形柱与结构中相邻构件之间的相互作用对柱耐火性能的影响,建立了高温下端部受约束的混凝土异形柱数值分析模型。基于二维热分析矩形单元和三维梁单元编制了端部受约束的异形柱高温反应全过程分析程序。利用程序分析了轴向约束和转动约束对柱耐火性能的影响。结果表明:1)在升温过程中,轴向约束会产生较大的附加轴力。当轴向约束刚度较大时,附加轴力可达到常温时轴力的65%左右;2)转动约束可使柱耐火极限显著提高;3)无转动约束时,柱耐火极限随荷载偏心率的增大而减小;但有转动约束时,荷载偏心率对柱耐火极限的影响较小。     

钢筋混凝土柱纯扭破坏尺寸效应数值分析

在地震作用下,钢筋混凝土柱时常会受到扭矩的作用,而扭矩的存在会改变钢筋混凝土柱的破坏模式。为探究钢筋混凝土柱纯扭破坏的尺寸效应行为,采用三维细观数值模拟方法,考虑了混凝土细观组分的非均质性及钢筋与混凝土间的粘结滑移作用,建立了钢筋混凝土柱的纯扭作用数值模型。模拟分析了结构尺寸、纵筋率、配箍率和截面形状对钢筋混凝土柱抗扭破坏的影响。结果表明：钢筋混凝土柱扭转破坏表现为脆性特征,名义抗扭强度表现出明显的尺寸效应;纵向配筋对扭转强度尺寸效应影响不大;方形截面柱比圆形截面柱具有更强的尺寸效应;箍筋可以提高扭转强度,且可以削弱名义抗扭强度的尺寸效应。最后,修正了Ba?ant尺寸效应律,建立了全结构尺寸范围内的名义抗扭强度预测公式。     

异型柱结构设计要点

介绍了异型柱结构体系的优点，分析了异形柱结构设计的要点，总结钢筋混凝土异形柱结构的力学性能研究情况。     

锥-柱组合壳体声辐射影响因素研究

在原有的简单锥-柱壳体的基础上，以肋骨、舱壁加强的锥-柱组合壳体来模拟潜艇典型尾部结构，采用有限元(FEM)和快速多极边界元(FM-BEM)方法，研究了壳体的舱壁布置形式、激振力方向、流体介质、锥壳段刚度、壳体阻尼对其声学性能的影响。在验证了原模型的干模态基础上，分别计算了各因素对新模型辐射声功率的影响，结果表明：（1）分布轴向力作用下，采用球舱壁加强的组合壳体水下辐射声功率及效率最小；（2）由于径向力更易激起壳体的周向模态，其激起的水声要强于轴向力，但轴向力的作用也不可忽视；（3）施加径向力时，壳体在水中的轴向位移小于在空气中，而法向位移大于在空气中；（4）锥壳段刚度对降噪无明显作用，而适当增加壳体阻尼可降低声辐射。本文的研究结论可为潜艇尾部声学优化设计提供参考。     

试论钢筋混凝土框架承重柱修复加固施工技术

本文以某工程为例，对钢筋混凝土框架承重柱修复加固施工技术进行了详细的分析探讨，供同行借鉴。