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基于钢板屈曲分析的双钢板-混凝土组合剪力墙轴压承载力计算方法

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工程力学 2019年第2期36卷 154-164页

作者：韦芳芳郑泽军喻君王永泉河海大学土木与交通学院南京210098 河海大学水利水电学院南京210098

为了考虑钢板屈曲对双钢板-混凝土组合(DSCC)剪力墙的轴压承载力的影响,该文首先以4个组合墙的轴压试验为基础,采用ABAQUS建立DSCC剪力墙的有限元模型。模型中混凝土采用实体单元,钢板采用壳单元,剪力连接件采用非线性弹簧单元SpringA,... 详细信息

为了考虑钢板屈曲对双钢板-混凝土组合(DSCC)剪力墙的轴压承载力的影响,该文首先以4个组合墙的轴压试验为基础,采用ABAQUS建立DSCC剪力墙的有限元模型。模型中混凝土采用实体单元,钢板采用壳单元,剪力连接件采用非线性弹簧单元SpringA,并考虑了材料非线性和钢板初始缺陷。在验证有限元模型后,研究了不同参数对钢板屈曲的影响,得到了钢板屈曲应力的计算公式。分析结果表明:当钢板出现局部横向贯通屈曲时,破坏模式为屈曲位置的混凝土压碎;当钢板未发生屈曲时,破坏模式为钢板屈服;墙侧面钢板宽度较小时,侧面钢板不会发生屈曲。最后,基于钢板屈曲分析以及构件极限状态下的应力状态分析,提出了新的DSCC剪力墙的轴压承载力计算方法,引入了钢板屈曲的影响。结构表明:对比规范JGJ/T380―2015采用的计算公式,该文提出的计算方法具有更高的精度和稳定性,可用于DSCC剪力墙的深入研究以及工程设计。

关键词：双钢板-混凝土组合剪力墙轴压承载力钢板屈曲计算方法数值模型

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高强圆钢管混凝土短柱轴压承载力试验研究

建筑结构学报 2022年第11期43卷 221-234页

作者：王彦博宋辞赵星源李国强同济大学土木工程学院上海200092 同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

为了研究高强钢管混凝土短柱的承载性能,进行了13个高强圆钢管混凝土短柱轴压试验,从破坏模式、荷载-位移关系、承载力、残余承载力和延性方面对内填普通强度混凝土和超高性能混凝土的短柱受力性能进行了对比分析,研究了钢管强度、混凝... 详细信息

为了研究高强钢管混凝土短柱的承载性能,进行了13个高强圆钢管混凝土短柱轴压试验,从破坏模式、荷载-位移关系、承载力、残余承载力和延性方面对内填普通强度混凝土和超高性能混凝土的短柱受力性能进行了对比分析,研究了钢管强度、混凝土强度以及径厚比对两种钢管混凝土短柱的轴压性能影响。试验结果表明:钢管混凝土短柱的破坏模式与等效径厚比相关,分为腰鼓型破坏和剪切型破坏两种;在相同钢管强度及径厚比条件下,内填普通强度混凝土的短柱较内填高性能混凝土的短柱具有更高的承载力提高系数和残余承载力比,以及更好的延性。同时,将试验承载力结果与我国GB 50936—2014《钢管混凝土结构技术规范》、欧洲规范BS EN 1994-1-1:2004和美国规范ANSI/AISC 360-16中相关公式计算结果进行对比,发现现行规范一定程度上高估了高强钢管超高性能混凝土短柱的承载力。结合已有试验统计数据与高强圆钢管混凝土短柱试验结果,对圆钢管高强及超高强混凝土短柱受压截面承载力计算公式进行修正,得到偏安全的短柱轴压承载力计算公式。

关键词：钢管混凝土短柱高强钢材超高性能混凝土轴压试验轴压承载力

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方中空不锈钢管混凝土短柱轴压承载力性能

西南交通大学学报 2023年第2期58卷 421-429页

作者：唐红元廖静刘瑞忠胡晓维西华大学结构工程研究所四川成都610039

为促进方中空不锈钢管混凝土构件在土木工程中的应用,以不锈钢外管厚度和混凝土强度为变量的6组试件为研究对象,首先,进行轴压试验,得到了不同试件在轴压荷载作用下的破坏模式、荷载-位移曲线、荷载-应变曲线,并进一步分析了不锈钢方管... 详细信息

为促进方中空不锈钢管混凝土构件在土木工程中的应用,以不锈钢外管厚度和混凝土强度为变量的6组试件为研究对象,首先,进行轴压试验,得到了不同试件在轴压荷载作用下的破坏模式、荷载-位移曲线、荷载-应变曲线,并进一步分析了不锈钢方管宽厚比、核心混凝土强度以及不锈钢方管约束效应系数对方中空不锈钢管混凝土短柱极限承载力的影响;然后,初步讨论了倒角对强度和延性的影响,提出了避免内管先于外管屈曲的最小厚度计算方法;最后,基于试验结果以及已有文献数据,采用拟合方法推导了方中空不锈钢管混凝土短柱的抗压承载力计算式,并与已有文献的简化模型及国外主要规范的计算结果进行对比.研究结果表明:试件宽厚比由34.9降至20.9,极限承载力的提升率平均为98.5%,核心混凝土强度由C40提升至C60时,试件极限承载力的提升率平均为7.3%;短柱的轴压极限承载力随约束效应系数近似呈线性增加,约束效应系数ξ越大,短柱的承载力越高;本文得到的计算式可以较好地预测方中空不锈钢管混凝土短柱的轴压承载力.

关键词：方中空不锈钢管混凝土短柱宽厚比轴压承载力破坏模式约束效应

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约束混凝土方形截面柱轴压承载力计算方法

建筑结构学报 2018年第S1期39卷 286-290页

作者：郑文忠侯翀驰哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室哈尔滨工业大学土木工程智能防灾减灾工业和信息化部重点实验室

GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》中规定,考虑箍筋约束作用时,箍筋间距不应大于80 mm和核心截面直径的1/5;ACI 318-14《美国房屋建筑混凝土结构规范》中规定,考虑箍筋约束作用时,箍筋净间距不宜超过75 mm,且不宜小于25 mm。上述规... 详细信息

GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》中规定,考虑箍筋约束作用时,箍筋间距不应大于80 mm和核心截面直径的1/5;ACI 318-14《美国房屋建筑混凝土结构规范》中规定,考虑箍筋约束作用时,箍筋净间距不宜超过75 mm,且不宜小于25 mm。上述规范条款,一方面对大截面尺寸柱会造成箍筋过密而难以施工,另一方面缺乏对箍筋间距较大时约束作用的合理考虑方法。依据所收集的足尺约束混凝土柱试验,对约束混凝土柱轴压承载力进行分析,研究结果表明:按照Model Code 2010引入截面形状与纵向钢筋布置的影响系数、截面形状与箍筋间距的影响系数,考虑箍筋间距和矩形截面中箍筋约束的纵向钢筋间距的影响,约束混凝土柱承载力计算值和试验值吻合程度较好。可放宽GB 50010—2010和ACI 318-14对约束混凝土柱中箍筋最大间距的规定。

关键词：约束混凝土柱箍筋间距轴压承载力约束效率系数

异形截面多腔钢管混凝土柱轴压承载力计算方法研究

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建筑结构学报 2016年第9期37卷 126-133页

作者：武海鹏曹万林董宏英张建伟北京工业大学建筑工程学院北京100124

异形截面多腔钢管混凝土柱截面形状不规则,受力复杂,其承载力不能按常规钢管混凝土柱计算方法计算。基于已有的6个两类截面的异形截面多腔钢管混凝土巨型柱轴压承载力试验结果,在分析评价国内外规范或规程承载力计算方法基础上,对异形... 详细信息

异形截面多腔钢管混凝土柱截面形状不规则,受力复杂,其承载力不能按常规钢管混凝土柱计算方法计算。基于已有的6个两类截面的异形截面多腔钢管混凝土巨型柱轴压承载力试验结果,在分析评价国内外规范或规程承载力计算方法基础上,对异形截面多腔钢管混凝土柱轴压承载力计算方法进行研究。结果表明:相关规范或规程中按非圆形截面钢管混凝土柱计算公式所得轴压承载力大多低于试验值,偏于安全;基于Mander约束混凝土模型,将混凝土划分为有效和非有效约束区,提出了考虑折减约束效应的承载力计算式,计算所得承载力值略高于实测值,但相对差值在5%以内。

关键词：钢管混凝土异形截面多腔轴压承载力计算方法

CFRP加固含腐蚀缺陷圆钢管混凝土短柱轴压承载力试验研究

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工程力学 2021年第10期38卷 188-199页

作者：王东锋邵永波欧佳灵西南石油大学机电工程学院成都610500 西南石油大学土木工程与测绘学院成都610500

对不含腐蚀圆钢管混凝土(T4.5-CFST)短柱、含腐蚀缺陷圆钢管混凝土(C-CCFST)短柱以及碳纤维增强复合材料(CFRP)加固含腐蚀缺陷圆钢管混凝土(CFRP-C-CCFST)短柱的轴压承载力进行了试验研究。用材料去除的方式模拟腐蚀缺陷。共完成19个试... 详细信息

对不含腐蚀圆钢管混凝土(T4.5-CFST)短柱、含腐蚀缺陷圆钢管混凝土(C-CCFST)短柱以及碳纤维增强复合材料(CFRP)加固含腐蚀缺陷圆钢管混凝土(CFRP-C-CCFST)短柱的轴压承载力进行了试验研究。用材料去除的方式模拟腐蚀缺陷。共完成19个试件的轴压承载力试验,包括:T4.5-CFST短柱1个、C-CCFST短柱8个以及CFRP-C-CCFST短柱10个。试验结果表明:在试验参数范围内,相对于T4.5-CFST试件,C-CCFST试件极限承载力下降范围为3.0%~22.9%;相对于C-CCFST试件,CFRP-C-CCFST试件极限承载力提升范围为26.8%~49.8%。相比C-CCFST试件,由于外部CFRP的约束作用,CFRP-C-CCFST试件具有更大的轴压刚度和极限承载力,极限承载力均高于T4.5-CFST试件,表明CFRP加固试件具有更好的力学性能。CFRP加固能够有效地抑制腐蚀缺陷区域钢管的局部屈曲。此外,进一步对CFRP加固含腐蚀缺陷圆钢管混凝土短柱极限承载力进行了理论研究,并采用试验结果验证其准确性。

关键词： CFRP 圆钢管混凝土短柱腐蚀缺陷轴压承载力试验测试极限承载力计算

箍筋约束超高性能混凝土短柱轴压承载力试验研究

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复合材料学报 2022年第7期39卷 3451-3461页

作者：常亚峰师俊平侯亚鹏陆婷婷西安理工大学土木建筑工程学院西安710048 陕西建研结构工程股份有限公司西安710082 西京学院土木工程学院西安710199

通过对10组配置菱形、十字形复合箍筋的超高性能混凝土(UHPC)短柱和1组未配置钢筋的UHPC短柱进行轴压承载力试验,研究了其破坏过程和破坏形态,分析了箍筋间距、纤维掺量和箍筋形式对其轴向应变-轴向荷载曲线和应力-应变曲线的影响。结... 详细信息

通过对10组配置菱形、十字形复合箍筋的超高性能混凝土(UHPC)短柱和1组未配置钢筋的UHPC短柱进行轴压承载力试验,研究了其破坏过程和破坏形态,分析了箍筋间距、纤维掺量和箍筋形式对其轴向应变-轴向荷载曲线和应力-应变曲线的影响。结果表明,箍筋形式的闭合环数和纤维掺量对UHPC短柱的变形能力有一定程度的改善作用。箍筋间距和纤维掺量对试件轴压承载力及相应轴向峰值应变有显著的影响,箍筋间距对轴向峰值应变的影响更大。相同箍筋间距的菱形复合箍筋(DC)较十字形复合箍筋(CC)试件的峰值荷载有所提高。随着箍筋间距的减小,各试件归一化应力-应变曲线上升段斜率增大,但其下降段却表现出更大差异。纤维掺量和箍筋类形对UHPC试件的应力-应变归一化曲线影响较小。考虑箍筋约束效应及纤维约束效应,建立了复合箍筋约束UHPC短柱轴心受压承载力计算公式;计算结果与试验结果比较,吻合较好。

关键词：菱形复合箍筋十字形复合箍筋约束UHPC 轴压承载力纤维掺量

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多螺箍筋柱轴压承载力研究

工程力学 2018年第A01期35卷 166-171页

作者：唐琼李易陆新征闫维明北京工业大学工程抗震与结构诊治北京市重点实验室北京100124 清华大学土木工程安全与耐久教育部重点实验室北京100084

多螺旋箍筋能够显著提高矩形混凝土柱的轴压承载力。该文采用有限元方法分析了多螺箍筋约束对矩形混凝土截面应力分布和幅值的影响。采用试验数据对多国规范的约束混凝土柱轴压计算方法进行了分析验证,分析了不同计算方法引起承载力计... 详细信息

多螺旋箍筋能够显著提高矩形混凝土柱的轴压承载力。该文采用有限元方法分析了多螺箍筋约束对矩形混凝土截面应力分布和幅值的影响。采用试验数据对多国规范的约束混凝土柱轴压计算方法进行了分析验证,分析了不同计算方法引起承载力计算结果出现差异的因素。基于数值分析结果,推导了适用于多螺旋箍筋柱的轴压承载力计算公式,其中不同部位的混凝土根据约束条件采用不同的约束混凝土本构。试验结果的对比分析表明该方法具有更高的计算精度。

关键词：多螺旋箍筋柱轴压承载力数值模拟约束本构方程理论计算方法

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双钢板混凝土组合剪力墙轴压承载力研究

工程科学学报 2017年第11期39卷 1765-1773页

作者：郝婷玥曹万林北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124 唐山学院土木工程学院唐山063000

首先对双钢板混凝土组合剪力墙中的钢板进行了屈曲理论分析,对核心受约束混凝土进行了受力分析.以北京中国尊核心筒结构底部剪力墙为原型,进行了1/4缩尺模型的双钢板混凝土组合剪力墙试件和内置钢板混凝土组合剪力墙的轴压性能试验,对... 详细信息

首先对双钢板混凝土组合剪力墙中的钢板进行了屈曲理论分析,对核心受约束混凝土进行了受力分析.以北京中国尊核心筒结构底部剪力墙为原型,进行了1/4缩尺模型的双钢板混凝土组合剪力墙试件和内置钢板混凝土组合剪力墙的轴压性能试验,对比分析其荷载-位移曲线、轴压承载力等.考虑到钢板屈曲对钢板轴压承载力的影响以及受约束混凝土轴心抗压强度的提高,提出了双钢板混凝土组合剪力墙轴压承载力的计算公式,与应用其他计算方法计算得到的试验试件的轴压承载力相比,本文提出的计算公式的计算结果与试验结果吻合度最高.结合其他文献中双钢板混凝土组合剪力墙轴压性能试验的相关数据进行验证,表明利用本论文提出的计算公式得到的轴压承载力计算值与试验结果吻合较好.

关键词：组合剪力墙双钢板轴压承载力钢板屈曲受约束混凝土