外部钢管约束型钢混凝土柱抗震耗能研究

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作者 彭辉 吕辉 肖冲 《工程抗震与加固改造》 北大核心 2025年第2期9-18,共10页

型钢混凝土柱在高层与超高层建筑中应用广泛,但在高轴压比下型钢混凝土柱的承载力较低、延性较差,继而在高烈度地震区严重影响该结构的推广应用,为此,有必要采取外部钢管约束的构造措施以期提高柱的抗震性能。采用有限元软件建立实体钢... 型钢混凝土柱在高层与超高层建筑中应用广泛,但在高轴压比下型钢混凝土柱的承载力较低、延性较差,继而在高烈度地震区严重影响该结构的推广应用,为此,有必要采取外部钢管约束的构造措施以期提高柱的抗震性能。采用有限元软件建立实体钢管约束型钢混凝土柱模型,在与拟静力试验结果吻合较好的基础上,进一步建立多个足尺方钢管约束型钢混凝土柱算例模型,探讨有无钢管约束、钢管屈服强度、钢管壁厚、轴压比、混凝土强度等级、型钢强度等参数对柱的滞回性能、应力-应变、塑性耗能机制的影响。结果显示:外部钢管约束构造措施可显著提高柱的峰值承载力和延性,最大可提高167.5%;钢管的约束套箍作用可显著降低核心混凝土、纵筋、型钢的压应变及箍筋的拉应变,提高柱的总塑性耗能值而降低核心混凝土的耗能占比;混凝土强度等级的增大可提高柱的总塑性耗能值但会增大混凝土的耗能占比,对抗震不利,钢管、型钢屈服强度的增大可一定程度提高柱的塑性耗能值,但总体影响较小。研究所得结论可为实际工程中外钢管约束型钢混凝土柱的设计与加固构造措施提供参考与依据。 展开更多

关键词 外钢管约束型钢混凝土柱 峰值承载力 延性 应力-应变 塑性耗能

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钢管约束型钢再生混凝土的研究进展和展望 被引量：1

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作者 刘坚 袁华 +1 位作者 翟双胜 刘威 《混凝土》 CAS 北大核心 2018年第7期1-4,共4页

作为新型复合材料,钢管约束型钢再生混凝土在多高层工程应用中可以有效提高结构的承载力与抗震能力,弥补了钢管再生混凝土柱在多高层的工程应用中截面尺寸偏大的不足。基于钢管再生混凝土、钢管约束型钢混凝土等材料的国内外研究现状,... 作为新型复合材料,钢管约束型钢再生混凝土在多高层工程应用中可以有效提高结构的承载力与抗震能力,弥补了钢管再生混凝土柱在多高层的工程应用中截面尺寸偏大的不足。基于钢管再生混凝土、钢管约束型钢混凝土等材料的国内外研究现状,分别从本构关系、力学性能、损伤模型及抗震性能等方面阐述了钢管约束型钢再生混凝土的研究进展,对今后的研究方向进行了展望,对实际应用中需要解决的问题进行了探讨,有利于促进钢管约束型钢再生混凝土在工程建设中的推广应用。 展开更多

关键词 钢管约束型钢再生混凝土 钢管再生混凝土 钢管约束型钢混凝土 力学性能 抗震性能

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钢管约束型钢高强混凝土压弯构件的抗震性能研究 被引量：13

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作者 周绪红 刘界鹏 张素梅 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第9期1-11,共11页

进行两个圆钢管约束型钢混凝土和两个方钢管约束型钢混凝土压弯构件的滞回性能试验研究,并进行两个普通型钢混凝土对比试件的试验研究。试件的混凝土为C70高强混凝土,试验中的主要参数为轴压比(n0=0.3和0.5)。试验结果表明,型钢混凝土... 进行两个圆钢管约束型钢混凝土和两个方钢管约束型钢混凝土压弯构件的滞回性能试验研究,并进行两个普通型钢混凝土对比试件的试验研究。试件的混凝土为C70高强混凝土,试验中的主要参数为轴压比(n0=0.3和0.5)。试验结果表明,型钢混凝土和钢管约束型钢混凝土压弯构件易发生黏结破坏,因此工程实践中应在型钢翼缘设置抗剪连接件以防止黏结破坏的发生。相同用钢量条件下,圆钢管约束型钢高强混凝土柱的抗弯承载力、延性、极限层间变形能力和耗能性能明显高于型钢混凝土柱。随轴压比的提高,圆钢管约束型钢高强混凝土压弯构件的抗弯承载力提高,但轴压比对构件的层间变形能力无明显影响。相同用钢量条件下,方钢管约束型钢高强混凝土柱的抗弯承载力与型钢混凝土柱基本相同,但方钢管约束型钢高强混凝土柱的延性、极限层间变形能力和耗能性能明显高于型钢混凝土柱。随轴压比的提高,方钢管约束型钢高强混凝土压弯构件的抗弯承载力提高,但轴压比对构件的层间变形能力无明显影响。根据试验结果和理论分析结果建议了钢管约束型钢混凝土柱的截面抗弯承载力计算方法,提出设计建议,可为工程实践提供参考。 展开更多

关键词 钢管约束型钢混凝土 高强混凝土 压弯构件 轴压比 黏结破坏 抗弯承载力

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方钢管约束型钢再生混凝土柱-钢梁节点抗震性能分析 被引量：5

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作者 刘坚 毛捷 +3 位作者 陈原 周观根 于志伟 任达 《建筑科学与工程学报》 CAS 北大核心 2018年第3期25-34,共10页

基于非线性和再生混凝土损伤因子的塑性损伤本构,建立了外加强环全焊接刚性连接、外套管式端板连接半刚性连接以及顶底角钢全螺栓连接半刚性连接3种形式的方钢管约束型钢再生混凝土柱-钢梁节点有限元模型,分析了各模型的抗震性能。结果... 基于非线性和再生混凝土损伤因子的塑性损伤本构,建立了外加强环全焊接刚性连接、外套管式端板连接半刚性连接以及顶底角钢全螺栓连接半刚性连接3种形式的方钢管约束型钢再生混凝土柱-钢梁节点有限元模型,分析了各模型的抗震性能。结果表明:在低周循环加载下,柱内含有支撑骨架且没有穿柱构件时,有利于提高节点域核心再生混凝土的整体性,受力简单;采用外套管约束节点域,核心再生混凝土的应力、应变较小,有利于再生混凝土耐久性的提高;在相同轴压比、梁柱线刚度比的情况下,外加强环全焊接刚性节点承载能力和滞回耗能能力较高,但延性相对较差;顶底角钢全螺栓连接半刚性节点承载能力、滞回耗能能力相对较低,延性较好;外套管式端板连接半刚性节点的极限承载力、滞回耗能能力和延性性能都有良好的表现;在此基础上,对外套管式端板连接半刚性节点进行了荷载-位移影响参数分析。结果表明:轴压比在弹性阶段对节点的影响不大,在进入屈服和塑性强化阶段,随着轴压比的增高,节点的极限承载力和延性下降;在强柱弱梁的前提下,梁柱线刚度比的增加有利于节点弹性刚度和水平极限承载力的提高,屈服后梁柱线刚度比对节点刚度退化影响不大;钢材屈服强度影响主要体现在节点的极限水平承载力上;再生骨料取代率对节点的延性性能稍有影响;外套管和端板的厚度变化在一定范围时对节点的弹性刚度和极限承载力有一些影响,但增幅随着厚度的增加越来越小。 展开更多

关键词 钢管约束型钢再生混凝土柱-钢梁节点 连接形式 抗震性能 影响因素分析

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圆钢管约束型钢高强混凝土短柱的受压性能试验研究及有限元分析 被引量：7

5

作者 王吉忠 张硕 +1 位作者 杨柳 王昕培 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第6期21-32,共12页

文章对6根圆钢管约束型钢高强混凝土短柱进行受压力学性能的试验研究,重点探究不同的偏心距及径厚比对试验柱力学性能的影响。结果表明,内部型钢与外部钢管的双重约束效应能够有效改善高强混凝土的脆性并显著提高柱极限承载力,钢管的约... 文章对6根圆钢管约束型钢高强混凝土短柱进行受压力学性能的试验研究,重点探究不同的偏心距及径厚比对试验柱力学性能的影响。结果表明,内部型钢与外部钢管的双重约束效应能够有效改善高强混凝土的脆性并显著提高柱极限承载力,钢管的约束作用随着径厚比的减小而显著增加,即径厚比越小,试件的延性越好,极限承载力越高,但试件延性与承载力的提高幅度均与偏心距呈负相关。在此基础上,利用ABAQUS软件对试验结果进行了有限元分析,数值模拟结果与试验结果吻合较好,具有较高的精确度,而后通过相同的建模方法对偏心距、径厚比、钢材强度、混凝土强度等因素进行系统的参数分析,发现减小试件的径厚比并增加混凝土的强度将显著提高试件的极限承载力与延性,但提高幅度将随着偏心距的增大而减小,最后根据有限元参数分析结果提出相应的实用设计建议。 展开更多

关键词 钢管约束型钢混凝土柱 高强混凝土 偏心距 径厚比 有限元分析

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钢管约束型钢再生混凝土柱的抗震性能分析 被引量：3

6

作者 刘坚 毛捷 +4 位作者 于志伟 陈原 周观根 任达 张绍斌 《混凝土》 CAS 北大核心 2018年第3期1-7,共7页

针对再生混凝土相对普通混凝土而言延性较差,承载力较低的特点,在进行外围钢管约束的基础上,内部增设骨架支撑形成钢管型钢再生混凝土柱。考虑构件的非线性和再生混凝土的塑性损伤本构,建立了非线性有限元模型,分别以相同含钢率下,不同... 针对再生混凝土相对普通混凝土而言延性较差,承载力较低的特点,在进行外围钢管约束的基础上,内部增设骨架支撑形成钢管型钢再生混凝土柱。考虑构件的非线性和再生混凝土的塑性损伤本构,建立了非线性有限元模型,分别以相同含钢率下,不同截面构造为变化参数,建立了不同支撑形式的钢管约束再生混凝土柱有限元模型,通过对模型进行低周循环加载,与无骨架支撑的钢管再生混凝土柱进行对比,分析各模型试件的抗震性能。结果表明:在相同含钢率下,相较其他截面构造,钢管再生混凝土内增设工字型钢后,具有更大的初始刚度、水平极限承载力,延性和滞回耗能系数等抗震性能提升明显。在此基础上,对钢管型钢再生混凝土和的钢管再生混凝土试件进行了P-Δ影响参数对比分析。 展开更多

关键词 钢管约束型钢 再生混凝土 不同骨架支撑 抗震性能 影响因素分析

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钢管约束型钢混凝土框架短柱的抗震性能与设计方法 被引量：5

7

作者 周绪红 刘界鹏 《防灾减灾工程学报》 CSCD 2010年第S1期1-5,共5页

进行了8个钢管约束型钢混凝土框架短柱的抗震性能试验研究,包括3个圆形钢管约束型钢混凝土柱、3个方形钢管约束型钢混凝土柱和2个普通型钢混凝土对比试件的试验研究。试验中的主要参数为轴压比。试验结果表明,相同用钢量条件下,钢管约... 进行了8个钢管约束型钢混凝土框架短柱的抗震性能试验研究,包括3个圆形钢管约束型钢混凝土柱、3个方形钢管约束型钢混凝土柱和2个普通型钢混凝土对比试件的试验研究。试验中的主要参数为轴压比。试验结果表明,相同用钢量条件下,钢管约束型钢混凝土超短柱的抗剪承载力、延性、层间变形能力和耗能性能明显优于型钢混凝土柱。钢管约束型钢混凝土柱和型钢混凝土对比试件都发生了明显的粘结破坏;因此在设计中应在型钢的翼缘外侧设置抗剪连接件。对钢管的弹塑性应力分析结果表明,水平荷载施加过程中,发生弯曲破坏试件的钢管不屈服,而发生剪切破坏试件的钢管在下降段屈服。根据试验结果和钢管应力分析结果建立了钢管约束型钢混凝土柱的抗剪承载力公式,提出了设计建议,可为工程实践提供参考。 展开更多

关键词 钢管约束型钢混凝土 短柱 轴压比 抗震性能 抗剪承载力

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高温下钢管约束型钢混凝土柱的受力性能 被引量：8

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作者 王卫永 宋柯岩 刘界鹏 《土木建筑与环境工程》 CSCD 北大核心 2017年第3期58-66,共9页

火灾下无防火保护的结构构件温度会迅速上升,从而造成钢材和混凝土的强度明显下降。为了研究火灾下钢管约束型钢混凝土柱的受力性能,考虑火灾下钢管约束型钢混凝土柱的不均匀温度分布及温度对材料力学性能的影响,提出了火灾下受轴心荷... 火灾下无防火保护的结构构件温度会迅速上升,从而造成钢材和混凝土的强度明显下降。为了研究火灾下钢管约束型钢混凝土柱的受力性能,考虑火灾下钢管约束型钢混凝土柱的不均匀温度分布及温度对材料力学性能的影响,提出了火灾下受轴心荷载作用的钢管约束型钢混凝土柱承载力的计算方法。利用有限元软件ABAQUS对提出的计算方法进行了验证,结果吻合较好。进而采用该计算方法对影响高温下承载力的参数进行了分析,研究表明:随着构件截面尺寸的增加以及混凝土强度和钢材强度的提高,构件的承载力逐渐增加,而钢管壁厚的改变对承载力并无太大影响。利用有限元软件ABAQUS分析了荷载比、构件尺寸、钢管壁厚等因素对构件耐火极限的影响,发现耐火极限随着荷载比和钢管壁厚的增加而减小,随着构件尺寸的增加而增大。 展开更多

关键词 钢管约束型钢混凝土柱 温度 受力性能 有限元分析

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方钢管约束型钢混凝土柱-RC环梁节点抗震性能 被引量：7

9

作者 聂少锋 叶梦娜 +2 位作者 武杨凡 丁武侠 朱纪钊 《建筑科学与工程学报》 CAS 北大核心 2019年第2期84-91,共8页

为研究方钢管约束型钢混凝土柱-RC环梁节点的抗震性能,利用有限元分析软件ABAQUS建立了该节点的有限元模型。通过对已有试验中的圆钢管约束型钢混凝土柱-RC环梁节点抗震性能的模拟分析,验证了有限元计算结果的正确性,进而对方钢管约束... 为研究方钢管约束型钢混凝土柱-RC环梁节点的抗震性能,利用有限元分析软件ABAQUS建立了该节点的有限元模型。通过对已有试验中的圆钢管约束型钢混凝土柱-RC环梁节点抗震性能的模拟分析,验证了有限元计算结果的正确性,进而对方钢管约束型钢混凝土柱-RC环梁节点的受力性能进行了数值模拟分析,研究了该节点在低周循环荷载作用下的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线及节点延性;同时考察了柱内型钢含钢率、柱轴压比和环梁配筋率对节点抗震性能的影响。结果表明:方钢管约束型钢混凝土柱-RC环梁节点的滞回曲线饱满,具有良好的抗震性能;在节点核心区设置环梁后,节点试件的最终破坏模式为梁端形成塑性铰破坏,环梁对节点核心区保护作用明显,满足"强柱弱梁"及"强节点、弱构件"的抗震设计原则;随着柱内型钢含钢率及环梁配筋率的降低,节点试件的最大荷载、延性系数和抗震性能均有所降低,且强度退化加快;轴压比对节点抗震性能影响较大,当轴压比从0.31增加至0.63时,节点试件的延性系数从4.14降低至2.12,最大荷载降幅高达15.16%。 展开更多

关键词 方钢管约束型钢混凝土柱 抗震性能 RC环梁节点 低周循环荷载

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相对两面受火的方钢管约束型钢混凝土柱抗火性能 被引量：1

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作者 张玉琢 刘雨杰 吕学涛 《建筑科学与工程学报》 CAS 北大核心 2020年第3期91-98,共8页

为研究相对两面受火的方钢管约束型钢混凝土柱的耐火极限,运用ABAQUS建立了ISO 834标准火灾作用下方钢管约束型钢混凝土柱的有限元模型,包括温度场分析模型和耐火极限分析模型,用已有的相关试验进行验证,并分析了截面温度场和力学性能... 为研究相对两面受火的方钢管约束型钢混凝土柱的耐火极限,运用ABAQUS建立了ISO 834标准火灾作用下方钢管约束型钢混凝土柱的有限元模型,包括温度场分析模型和耐火极限分析模型,用已有的相关试验进行验证,并分析了截面温度场和力学性能的变化规律。在此基础上分析荷载比、计算长度、型钢含钢率、截面尺寸、混凝土强度等参数对构件耐火极限的影响规律。基于上述规律并结合大量计算结果定量给出了相对两面受火的方钢管约束型钢混凝土柱的耐火极限简化计算式。结果表明:荷载比和计算长度对构件耐火极限影响较大,随着荷载比和计算长度的增加,构件的耐火极限呈线性降低;截面尺寸对构件的耐火极限影响较大,随着截面尺寸的增加,构件的耐火极限呈线性增加;随着型钢含钢率的增加,构件的耐火极限增加并不明显;耐火极限计算式计算精度良好,可为相对两面受火的方钢管约束型钢混凝土柱抗火设计提供参考。 展开更多

关键词 方钢管约束型钢混凝土柱 相对两面受火 抗火性能 含钢率

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环梁式方钢管约束型钢混凝土柱-梁端削弱型节点抗震性能研究

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作者 董晓辉 《工程抗震与加固改造》 2025年第5期22-31,共10页

对环梁式方钢管约束型钢混凝土(SRC)柱-狗骨式梁端削弱型节点的抗震性能进行数值分析。在验证有限元模型正确性的基础上,详细分析新型节点在低周循环荷载作用下的破坏模式、滞回曲线和骨架曲线,研究梁端削弱位置、削弱长度、削弱深度、... 对环梁式方钢管约束型钢混凝土(SRC)柱-狗骨式梁端削弱型节点的抗震性能进行数值分析。在验证有限元模型正确性的基础上,详细分析新型节点在低周循环荷载作用下的破坏模式、滞回曲线和骨架曲线,研究梁端削弱位置、削弱长度、削弱深度、梁柱线刚度比和柱轴压比对节点抗震性能的影响。结果表明,在梁端削弱合理参数取值范围内,环梁式方钢管约束SRC柱-RBS型节点抗震性能良好,梁端削弱区域形成塑性铰并远离节点区,有效地保护节点域,满足“强节点,弱构件”的抗震设防要求;梁端削弱参数对混凝土环梁的开裂程度有较大影响;节点承载力、延性及耗能性能均随梁柱线刚度比的增大而显著增大,但梁柱线刚度比增至0.56时,节点区混凝土破坏较为严重;随着柱轴压比的增大,试件的最大承载力和延性均降低,建议柱轴压比小于0.70;提出梁端削弱参数的合理取值范围,以供工程应用参考。 展开更多

关键词 方钢管约束型钢混凝土柱 混凝土环梁 RBS型节点 抗震性能 有限元分析

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