傅玉勇[1]2004年在《方矩型钢管混凝土柱承载力计算的理论研究》文中研究指明本文分析了目前阶段国内外方钢管混凝土结构体系柱的理论研究成果,并着力对比了国内方矩管混凝土柱承载力四种计算理论即:统一理论,拟钢理论和迭加理论。着重研究了简单迭加法的制定思路及理论基础。本文参考了现有的实验成果并结合了我们对外肋环板(VS)和隔板外伸(TD)节点方矩管混凝土及相应两个空钢管构件进行了236个测点试验,根据测点声速,声幅及波形等参数确定出钢管内壁与混凝土之间缝隙位置;接着又分别对TD和VS节点方矩管混凝土构件进行了9个剖切面的试验,并对其中两个剖切面进行了切割观察,结果用肉眼可以清晰发现缝隙,局部造成完全脱开。因此针对现场超声波对测的相关数据后分析得出:钢板与砼之间在外力组合作用下存在缝隙,甚至造成二者之间脱空。缝隙和脱空量及脱空范围与施加力的大小成正比,同时与节点处的结构型式及钢板壁厚相关。通过理论研究提出了中小直径方钢管砼的常规质量状况分类特征;通过超声波对测对比了相应构件空钢管性能参数,提出了无破损验证钢管砼相关检测数据的可行性;通过切割破损试验根据声速,声幅及波形等形态参数确定破损位置并实施了观测;观测结果验证了超声波检测数据的准确性。因此,我们也在相关理论基础上对迭加理论的相关公式进行了推导与分析,得到了宝贵的经验公式。通过对TD和VS方矩型钢管混凝土柱的超声波检测与切割破损试验的研究验证了迭加法设计的理论基础。迭加法理论概念清晰,计算方法简明、物理意义清楚,适用于实际工程设计。
李黎明[2]2004年在《方矩管混凝土柱计算理论分析及隔板贯通式节点研究》文中指出方矩管混凝土结构(包含方钢管混凝土结构和矩形钢管混凝土结构)既有钢结构的塑性变形能力强、延性好、抗震性能优良等特性,又克服了圆钢管混凝土结构由于截面形状特殊所带来的设计、施工及使用上的不便,成为住宅钢结构发展的一个主要方向。但目前方矩管混凝土结构在我国的应用较少,相关的理论还不完备,缺乏相应的有关节点的规范、规程,使得方矩管混凝土结构难以得到推广。为配合方矩管混凝土结构的推广和方矩管混凝土结构节点规程的编制,本文分析了可以用于方矩管混凝土柱计算的叁种理论,依据理论分析和钢管混凝土超声波检测的试验数据,提出了方矩管混凝土柱计算中迭加原理的应用论据。此外,本文分析了目前我国方矩管混凝土柱计算理论研究的现状,指出了目前需要解决的一大难点,即轴压力分配系数问题。然后介绍了我国现有理论中两种有关轴压力分配系数的规定,将它们分别与实际情况进行了比较。最后,在变形协调条件下,推导了一种全新的轴压力分配方法,并给出相关数据,证明了新理论的合理性。在分析同样采用迭加原理的日本方矩管混凝土柱计算理论的基础上,按照计算简洁、概念明确和安全可靠的原则,确定了方矩管混凝土柱的计算公式。本文简要介绍了我国目前方矩管混凝土柱与H型钢梁连接常见的节点形式,从日本的梁贯通式节点演化提出了隔板贯通式节点。设计了该种节点的静力拉伸试验,制作试件10个,其中1个为空钢管试件用来于其它试件对比分析。试验前,进行了钢材和混凝土的材性试验。在确定梁翼缘与隔板连接处的过渡圆弧半径时,经ANSYS分析后,定为25mm。此外,采用理论公式计算了各试件的承载力。试验后,将试验结果与理论计算结果相比较,证明了理论计算方法的可靠性。根据试验中应变测量的结果,分析了该种节点应力分布状况。为了分析隔板贯通式节点的抗震性能,设计了该种节点的拟静力试验。试验共有试件3个,其中1个为空钢管试件,用于对比分析。介绍了各构件的破坏过程及特征。通过分析试验得到的滞回曲线等数据,对节点的承载力、延性、耗能能力、强度退化等指标进行了详细的分析与比较。分析结果表明,该种节点的抗震性能优良,具有良好的延性和耗能能力。最后,提出了方矩管混凝土结构中若干有待进一步深入研究的问题,并对方矩管混凝土结构的发展形势进行了展望。
傅玉勇, 陈志华[3]2005年在《方矩型钢管混凝土柱的超声波检测和切割破损试验研究》文中研究指明采用非金属超声波测试仪对受力后的外肋环板(VS)和隔板外伸(TD)柱节点进行探测,研究了钢管与混凝土之间的缝隙情况;通过切割破损试验指明了缝隙的存在,验证了迭加法计算方矩型钢管混凝土柱承载力的理论基础,表明了该方法简明、可靠且适用于实际工程设计.
王亨[4]2005年在《方钢管混凝土柱住宅结构体系研究及两种新型节点的结构特性分析》文中进行了进一步梳理方钢管混凝土结构作为一种新型组合结构,具有承载力高、耗能能力强、延性好等特点,且外形规则便于梁柱连接,防火措施简单,施工周期短,因此,在中高层住宅建筑中有较广泛的应用前景。然而,目前制约方钢管混凝土结构推广应用的主要问题在于节点构造方案,因此,开展针对中高层住宅建筑的方钢管混凝土柱钢梁节点研究,探讨合理、有效的节点构造方案,具有十分重要的理论意义和应用价值。为配合方钢管混凝土结构的推广和相关设计规程的推出,本文按铰接、半刚接和刚接叁种节点类型总结了目前常用节点的形式及其受力特点,并简要介绍了刚接节点的研究现状。在钢结构住宅常用的六种结构体系中,选定纯框架体系,在对一栋六层钢结构住宅的试设计的基础上提出了两种新型刚接节点-外肋环板节点和隔板贯通式节点,并对其力学性能从理论和试验两个方面进行了研究。本文对外肋环板节点梁翼缘受拉模型的传力机理进行了分析。利用ANSYS有限元分析软件建立了叁维非线性有限元计算模型对两种不同形式节点的进行了最优化设计。通过两种节点各十个模型试件的静力拉伸试验,研究了方钢管混凝土柱与钢梁翼缘连接的结构性能。研究结果表明,外肋环板节点和隔板贯通式节点梁翼缘受拉模型具有较高的承载力和良好的延性,在钢管中填充混凝土有利于提高节点的屈服承载力和刚度。本文提出的计算公式较好的预测了节点模型的屈服承载力。为研究外肋环板节点和隔板贯通式节点的抗震性能,本文对六个十字型足尺试件进行了拟静力试验。介绍了各试件的破坏过程及特征,然后根据实测的滞回曲线,对节点的承载力、延性、耗能能力、强度退化、刚度退化等抗震性能指标进行了详细的比较分析。分析结果表明,这两种节点构造措施简单合理,具有较好的抗震性能。通过空钢管试件和填充混凝土试件的对比分析,表明在钢管中填充混凝土有利于改善节点的抗震性能。两种节点相比,隔板贯通式节点的抗震性能优于外肋环板式节点。本文经过试验和分析后认为:外肋环板节点和隔板贯通式节点传力途径可靠、构造简单、因而具有广阔的应用前景。
左志亮[5]2010年在《带约束拉杆异形截面钢管混凝土短柱的受压力学性能研究》文中指出相对于圆形截面钢管混凝土而言,异形(方、矩、L、T及十形)钢管混凝土柱具有节点构造简单,易于符合建筑平面要求,截面相对开展而惯性矩大等优点,因此,异形截面钢管混凝土柱在工程上有较大的应用前景。然而,对于异形截面钢管混凝土柱,其钢管中部在核心混凝土的横向压力下容易发生局部屈曲变形,使钢管对核心混凝土的约束作用在角部较大、侧边中部较小,其力学性能比圆形截面钢管混凝土差。另一方面,异形截面钢管截面的长边对核心混凝土的约束作用弱于短边。为了改善异形截面钢管混凝土柱构件的力学性能,在异形截面钢管混凝土柱中沿纵向每隔一定间距的横截面上设置横向水平约束拉杆(钢筋),一方面能限制该部位核心混凝土的横向变形,另一方面能为钢管提供侧向支撑作用而使钢板的局部屈曲强度提高。基于上述分析,本论文中对带约束拉杆异形(L形、T形和十形)钢管混凝土短柱的轴压和偏压力学性能进行研究,具体包括以下几方面的主要内容：(1)以约束拉杆水平及竖向间距,拉杆直径,钢板厚度,钢材屈服强度,截面尺寸为参数,分别对带约束拉杆T形(11根带拉杆,5根无拉杆)、十形(11根带拉杆,5根无拉杆)截面钢管混凝土短柱的轴压力学性能进行试验研究。分析了各参数对试件的破坏形态、承载力及延性等力学性能的影响。(2)对已有的带约束拉杆L形截面钢管内核心混凝土的等效单轴本构关系进行改进,使该本构模型同时适用于带与不带约束拉杆L形截面钢管混凝土柱的轴压承载力计算。利用带约束拉杆T形、十形截面钢管混凝土短柱的轴压试验结果,借鉴约束混凝土本构模型,根据其钢管及拉杆对核心混凝土的约束机理,提出带约束拉杆T形、十形截面钢管内核心混凝土的等效单轴本构关系。采用该本构关系对试验的带约束拉杆T形、十形截面钢管混凝土短柱轴压构件的荷载—变形关系曲线进行全过程分析,并与试验曲线进行了比较,结果表明两者吻合良好。(3)利用现有规程关于矩形截面钢管混凝土柱轴压承载力的计算公式对带约束拉杆L形、T形及十形截面钢管混凝土柱的轴压承载力进行计算,并与试验结果进行了比较,结果表明采用现有规程计算公式对该类型构件的轴压承载力进行计算的结果离散性较大。采用带约束拉杆T形、十形截面钢管内核心混凝土的等效单轴本构关系、改进的带约束拉杆L形截面钢管内核心混凝土的等效单轴本构关系,对相应截面的钢管混凝土短柱轴压承载力进行参数分析,基于参数分析结果的回归分析后,提出了相应截面的钢管混凝土短柱轴压承载力简化计算公式,并与试验结果进行了比较,结果表明两者吻合良好。(4)以拉杆约束系数(拉杆水平间距及其直径),荷载偏心率以及荷载角为参数,对带约束拉杆L形(8根带拉杆,1根无拉杆)截面钢管混凝土短柱的偏压力学性能进行试验研究。以拉杆约束系数(拉杆水平及竖向间距),荷载偏心率以及荷载角为参数,分别对带约束拉杆T形(16根带拉杆,11根无拉杆)、十形(8根带拉杆,5根无拉杆)截面钢管混凝土短柱的偏压力学性能进行试验研究。分析各参数对试件的破坏形态、承载力及延性等力学性能的影响。(5)采用带约束拉杆L形、T形、十形截面钢管内核心混凝土的等效单轴本构关系,自编制了维模型分析程序,对相应截面钢管混凝土短柱试件的偏压承载力进行计算,计算结果与试验结果吻合良好。对不同参数下相应截面构件的偏压承载力进行分析,并在进行大量参数计算的基础上,提出了相应截面钢管混凝土短柱在特殊荷载角下的纯弯、偏压承载力计算公式,以及Mx/Mx'-My/MY相关曲线的简化数值表达式,简化公式与数值计算的结果吻合良好。(6)在已有有关约束拉杆矩形截面钢管混凝土轴压短柱的钢管局部屈曲性能研究成果的基础上,对带约束拉杆T形、十形截面钢管混凝土轴压短柱的钢管局部屈曲性能进行分析,得到相应截面钢管混凝土柱的拉杆间距合理设置值与钢板宽厚比限值。
郑亮[6]2013年在《配螺旋箍筋方钢管混凝土柱计算方法及试验研究》文中进行了进一步梳理方钢管混凝土柱中钢管边中部对核心混凝土的约束较弱，使得方钢管混凝土柱中核心混凝土的抗压强度不能得到充分发挥。为了充分发挥方钢管混凝土柱中核心混凝土抗压强度和塑性变形能力，在方钢管混凝土柱中配置螺旋箍筋来有效约束核心混凝土，从而提高方钢管混凝土柱的承载力和塑性变形的能力。因此，本文通过试验研究了方钢管混凝土及配螺旋箍筋方钢管混凝土柱的力学性能和破坏模式，及方钢管混凝土及配螺旋箍筋方钢管混凝土柱承载力的计算方法。通过试验研究结果表明：相对方钢管混凝土柱而言，配螺旋箍筋方钢管混凝土柱承载力有较大程度的提高，最大提高幅度为41％；由于螺旋箍筋对核心混凝土的约束作用使得配螺旋箍筋方钢管混凝土柱的横向应变小于方钢管混凝土的横向应变；配螺旋箍筋后使得方钢管对核心混凝土的约束效应增强，配螺旋箍筋方钢管混凝土柱的上部到下部截面横向应变比方钢管混凝土柱变化均匀；相对于增加螺旋箍筋直径来说，减小螺旋箍筋间距可更有效的增加配螺旋箍筋方钢管混凝土柱的极限承载力和延性。在钢管混凝土柱计算方法中，迭加理论计算公式简单明了，容易在实际工程中采用。但方钢管对核心混凝土的约束效应对承载力的影响在迭加原理中并未得到体现。因此本文研究的计算理论主要以迭加理论为基础，通过把方钢管混凝土柱的核心混凝土分为有效约束区和非有效约束区，对有效约束区的核心混凝土采用有侧向约束的强度，来考虑钢管的约束效应对方钢管混凝土柱承载力影响的计算方法，并将有效约束区、非有效约束区和方钢管叁部分的承载力相互迭加，推导出方钢管混凝土短柱的承载力计算公式。通过相同的方法将配螺旋箍筋的方钢管混凝土柱的核心混凝土分为叁部分：方钢管和螺旋箍筋共同作用的有效约束区、单独螺旋箍筋作用的有效约束区和非有效约束区，并将方钢管和螺旋箍筋共同作用的有效约束区、单独螺旋箍筋作用的有效约束区、非有效约束区和方钢管四部分的承载力相互迭加，推导出配螺旋箍筋的方钢管混凝土柱的承载力计算公式。通过将方钢管混凝土柱等效为圆钢管混凝土柱，并将极限平衡理论首次应用在方钢管混凝土柱的承载力计算中，按照上述方法把核心混凝土分为有效约束区和非有效约束区，通过钢管的Von Mise屈服条件和方钢管混凝土柱的承载力的平衡条件，推导得出方钢管混凝土柱的理论计算公式。
谢小锋[7]2005年在《低烈度区冷弯型多层钢结构住宅构件性能与结构体系研究》文中研究指明本文研究了冷弯型多层钢结构住宅的构件性能与结构体系,该体系是针对武汉市属于地震低烈度区,及其在钢材生产和钢结构构件加工上具有的强大优势的基础上提出来的。本课题的研究有利于推动我国钢结构住宅的发展,使住宅结构体系多元化。钢材经过冷作硬化成型后,材料的屈服强度会有明显的提高,而且冷弯型钢作为经济型材,被越来越广泛地应用于工程实际中。我国现行的《冷弯薄壁型钢结构技术规范》仅适用于壁厚不大于6mm的冷弯型钢,为此对壁厚大于6mm的冷弯型钢的冷弯效应的研究对推动冷弯型钢在建筑中的使用有重大的现实意义。 本文所做的工作主要有: (1) 通过有限元软件ANSYS对壁厚大于6mm的冷弯方矩型钢管的短柱承载力进行模拟,分析了初始缺陷、残余应力和冷弯效应等因素对短柱承载力的影响,为下一步进行的壁厚大于6mm的冷弯方矩形钢管冷弯效应试验研究做准备,也为得到壁厚大于6mm的冷弯方矩形钢管考虑冷弯效应的强度设计值的计算公式提供依据; (2) 提出了基于冷弯型多层钢结构住宅体系,从建筑和结构方面论述其在武汉等低烈度地区的适用性,并通过实例分析,论证了其可行性和经济性,其结果对基于冷弯型多层钢结构住宅的应用和研究有着很好的指导性。 最后,在全面总结论文工作的基础上,提出本课题尚待深入研究的若干问题。
甘丹[8]2012年在《钢管约束混凝土短柱的静力性能和抗震性能研究》文中指出本文对钢管约束混凝土短柱的力学性能进行了理论分析和试验研究,主要包括圆(方)钢管约束混凝土短柱的轴压力学性能,圆(方)钢管约束钢筋混凝土框架短柱与超短柱的滞回性能。具体工作如下：进行了10个圆钢管约束钢筋混凝土短柱和4个圆钢管约束型钢混凝土短柱试件的轴压力学性能试验研究,试验主要参数为钢管径厚比。分析了试件的破坏模式,分析了内置型钢和钢筋对圆钢管约束混凝土短柱轴压力学性能的影响,测得了试件的荷载-位移关系曲线、荷载-钢管全过程应变曲线。建立了圆钢管约束混凝土轴压短柱在最大承载力时的力学模型,首次从理论上推导了钢管在轴压峰值荷载时的力学平衡方程组,并求出了钢管在峰值荷载时应力的表达式,分析了钢管与混凝土之间的摩擦对圆钢管约束混凝土短柱轴压力学性能的影响。建立了短柱的有限元模型,基于有限元模型分析了钢管与混凝土之间的摩擦系数对钢管约束混凝土短柱承载力的影响。在试验研究、理论分析和有限元分析的基础上,建立了圆钢管约束混凝土短柱的轴压承载力公式。设计了2个圆钢管约束钢筋混凝土框架短柱试件和2个框架超短柱试件,进行了恒定轴压力作用下的低周往复水平加载试验,首次试验研究了圆钢管约束钢筋混凝土框架超短柱在水平往复荷载作用下的剪切破坏模式。测得了各试件的滞回曲线、荷载-钢管应变关系；对各试件的滞回性能、承载力和变形能力进行了分析。对钢管的应力进行了弹塑性全过程分析。分析了不同破坏模式下框架短柱与超短柱的破坏机理,以及钢管和混凝土之间的组合效应。建立了圆钢管约束钢筋混凝土柱受剪力学模型,提出了抗剪承载力计算公式。进行了9个方钢管约束钢筋混凝土短柱和4个方钢管约束型钢混凝土短柱的轴压力学性能试验研究,试验主要参数为钢管径厚比。分析了试件的破坏模式,分析了内置型钢和钢筋对方钢管约束混凝土短柱轴压力学性能的影响,测得了各试件的荷载-位移关系曲线、荷载-钢管(混凝土)全过程应变曲线。通过有限元模型分析了钢管与混凝土之间的摩擦系数对方钢管约束混凝土短柱轴压承载力的影响和轴压承载力的尺寸效应。根据试验结果,建立了方钢管约束混凝土的截面有效约束力模型。在试验研究、理论分析及有限元分析的基础上,建立了方钢管约束混凝土短柱的轴压承载力公式。设计了2个方钢管约束钢筋混凝土框架短柱试件和2个框架超短柱试件,进行了恒定轴压力作用下低周往复水平加载试验,测得了各试件的滞回曲线、荷载-钢管应变关系；对各试件的滞回性能、能量耗散规律和变形能力进行了分析同上。对钢管的应力进行了弹塑性全过程分析。分析了不同破坏模式下短柱与超短柱的破坏机理,以及钢管和混凝土柱之间的组合效应,研究了钢管加劲对钢管与混凝土之间组合效应的影响,建立了方钢管约束钢筋混凝土柱抗剪力学模型,提出了抗剪承载力计算公式。本文的主要创新点如下：(1)首次建立了考虑摩擦的圆钢管约束混凝土轴压短柱的力学模型,并建立了考虑临界剪应力与摩擦系数的有限元分析模型。理论模型与有限元分析及试验结果吻合较好。建立了物理意义明确的圆钢管约束混凝土短柱的统一轴压承载力公式。(2)首次试验得到了圆钢管约束混凝土框架柱的抗震剪切破坏模式,明确了其剪切破坏机理。采用有限元方法研究了摩擦系数和轴压比对其受剪力学性能的影响,建立了受剪力学模型,提出了抗剪承载力公式。(3)首次试验研究了纵筋失稳对方钢管约束钢筋混凝土短柱轴压力学性能的影响。分析了摩擦系数、钢管倒角等对短柱轴压力学性能的影响。首次建立了物理意义明确的截面外接圆有效约束模型和统一轴压承载力公式。(4)首次对方钢管约束钢筋混凝土框架柱进行了地震作用下的钢管应力弹塑性分析。研究了斜拉加劲肋对抗剪组合效应的影响,分析了摩擦系数和轴压比对其受剪力学性能的影响,建立了受剪力学模型,提出了抗剪承载力公式。
周杰[9]2011年在《多高层钢结构住宅体系剖析》文中研究指明钢结构是我国近年来快速发展的一种结构，它具有抗震性能好，施工速度快，工业化程度高，综合技术经济性能好等优点。技术方面，近些年一些科研机构、院校和大型企业都陆续投入了大量的资源进行研究，很多单位都研发出自己的钢结构住宅体系并形成科技成果。建设方面，在一些大型钢结构企业的推动下，在全国范围内建成了一些钢结构住宅试点小区，为钢结构推广积累了重要的经验。但也出现了一些需要进一步解决的问题。本文阐述了钢结构住宅及其产业化的概念，介绍了国内外钢结构建筑住宅的发展历程，分析推动和限制我国钢结构发展的几大因素。针对钢结构住宅的特点，总结了几大类适应钢结构住宅发展需要的楼板体系、墙面围护系统、结构体系及其最新发展成果。同时对我国钢结构住宅中防火、防腐等问题进行了详细的阐述。最后提出了我国钢结构住宅的产业化目标，阐述了我国实现钢结构产业化的发展方向，对于推动钢结构住宅体系的发展和完善具有一定的参考意义。
陈志华, 蒋宝奇, 杜颜胜, 周婷[10]2016年在《矩形钢管混凝土柱及其房屋建筑钢结构研究进展》文中认为本文以柱、节点和异形柱体系及房屋建筑钢结构工程实例四个方面为主线,综述了矩形钢管混凝土柱的研究及在房屋建筑钢结构中的应用。介绍了目前常用的叁种矩形钢管混凝土柱的理论体系:拟钢理论,统一理论和迭加理论;简要介绍了国内常用的四种矩形钢管混凝土一钢梁节点构造,详细阐述了新型隔板贯通节点的发展;介绍了异形柱分类、异形柱结构体系,并总结了天津大学所提出的方钢管混凝土组合异形柱相关的研究进展及实际工程应用。
参考文献：
[1]. 方矩型钢管混凝土柱承载力计算的理论研究[D]. 傅玉勇. 天津大学. 2004
[2]. 方矩管混凝土柱计算理论分析及隔板贯通式节点研究[D]. 李黎明. 天津大学. 2004
[3]. 方矩型钢管混凝土柱的超声波检测和切割破损试验研究[J]. 傅玉勇, 陈志华. 河北工业大学学报. 2005
[4]. 方钢管混凝土柱住宅结构体系研究及两种新型节点的结构特性分析[D]. 王亨. 天津大学. 2005
[5]. 带约束拉杆异形截面钢管混凝土短柱的受压力学性能研究[D]. 左志亮. 华南理工大学. 2010
[6]. 配螺旋箍筋方钢管混凝土柱计算方法及试验研究[D]. 郑亮. 天津大学. 2013
[7]. 低烈度区冷弯型多层钢结构住宅构件性能与结构体系研究[D]. 谢小锋. 武汉理工大学. 2005
[8]. 钢管约束混凝土短柱的静力性能和抗震性能研究[D]. 甘丹. 兰州大学. 2012
[9]. 多高层钢结构住宅体系剖析[D]. 周杰. 浙江工业大学. 2011
[10]. 矩形钢管混凝土柱及其房屋建筑钢结构研究进展[C]. 陈志华, 蒋宝奇, 杜颜胜, 周婷. 钢结构建筑工业化与新技术应用. 2016
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