十字型柱受压构件试验 [兼容模式]
反复荷载下十字型钢混凝土柱滞回性能模拟
反复荷载下十字型钢混凝土柱滞回性能模拟摘要：应用有限元分析软件OpenSEES，基于纤维模型法和柔度法，通过选择适宜的单轴材料本构模型，建立起十字型钢混凝土柱的有限元分析模型，并对试件进行低周反复荷载作用下的非线性数值模拟。
结果表明：所建立的OpenSEES模型能很好的反应十字型钢混凝土柱滞回环的特点。
此次模拟的结果可为十字型钢混凝土结构数值模拟和地震反应分析提供参考。
关键词：往复荷载；十字型钢混凝土柱；纤维模型；非线性分析；数值模拟Abstract: the application of finite element analysis software OpenSEES, based on fiber model method and the flexibility method, through the choice of appropriate uniaxial material constitutive model, set up the steel reinforced concrete column of the finite element analysis model, and for specimen under low reversed cyclic loading nonlinear numerical simulation. The results show that the model is established OpenSEES can very good reaction cross a steel reinforced concrete column lag circle features. The simulation results provide the steel reinforced concrete structure numerical simulation and analysis of earthquake response to provide the reference.Keywords: reciprocating load; cross steel reinforced concrete column; Fiber model; Nonlinear analysis; Numerical simulation0 引言型钢混凝土结构（Steel Reinforced Concrete结构，简称为SRC结构），因其具有刚度高、承载力强及优良的抗震性能等诸多优点，已大量应用在我国地震区的大跨结构及高层建筑物中。
十字形轴心受压钢柱整体稳定实验工程设计想法
十字形轴心受压钢柱整体稳定实验工程设计想法十字形轴心受压钢柱整体稳定实验工程的设计旨在评估钢柱在轴心受压下的整体稳定性，进而为实际工程应用提供理论支撑和设计指导。
以下是关于该实验工程设计的一些想法：一、实验目的1. 研究十字形轴心受压钢柱在不同荷载条件下的整体稳定性能。
2. 分析钢柱的失稳模式及破坏机理。
3. 为钢柱的优化设计和安全评估提供实验依据。
二、实验方案1. 设计并制作十字形轴心受压钢柱试件，确保试件的质量和尺寸精度。
2. 搭建加载装置，采用液压伺服系统对钢柱施加轴向压力，实现精确控制加载速率和荷载大小。
3. 在钢柱的关键部位布置应变片，实时监测钢柱在受压过程中的应变变化。
4. 利用位移传感器测量钢柱的侧向位移，观察钢柱的失稳现象。
5. 记录实验数据，包括荷载、应变、位移等，分析钢柱的整体稳定性能。
三、实验内容1. 对不同长细比的十字形轴心受压钢柱进行整体稳定实验，分析长细比对钢柱稳定性能的影响。
2. 研究不同荷载偏心距对钢柱整体稳定性的影响，分析偏心距与钢柱承载力的关系。
3. 考虑材料非线性因素，对钢柱进行极限承载力实验，分析钢柱的极限承载能力和破坏模式。
四、实验数据分析1. 根据实验数据绘制荷载-位移曲线，分析钢柱的变形特性和失稳过程。
2. 利用数值模拟方法对实验结果进行验证，分析数值模拟与实验结果的吻合程度。
3. 根据实验结果和数值模拟结果，提出钢柱整体稳定性能的设计建议和优化措施。
五、实验结论1. 总结十字形轴心受压钢柱在不同条件下的整体稳定性能，分析失稳模式和破坏机理。
2. 评估钢柱的承载能力和安全性能，为实际工程应用提供参考依据。
3. 提出钢柱优化设计和安全评估的建议，促进钢柱在工程实践中的合理应用。
以上是关于十字形轴心受压钢柱整体稳定实验工程设计的一些想法，具体实施时需要根据实际情况进行调整和完善。
配置工字、十字形钢骨的钢骨混凝土柱轴压比限值(精)
LIMIT VALUE OF AXIAL COMPRESSION RATIO OF SRC COLUMN WITH H- SHAPED OR CROSS STEEL SECTION
Su Yi Cheng Wenrang ( Key Laboratory of Concrete and Prestressed Concrete Structure of Ministry of Education, Southeast University Nanjing 210096)
缘屈 服, 而由图 2 知受拉翼缘的拉应变标准值为:
Ess =
B1 h 0ss x b, k
-
1
Ecu, k
第一作者: 苏 毅 男 1977 年 8 月出生 博士研究生 收稿日期: 2005- 09- 10
工业建筑 2006 年第 36 卷第 2 期 85
故 N ssf, k =
1 2
f ss, k -
Abstract : The paper gives out the condition of yielding first for the tension steel bar in the balanced failure of SRC column. The limit value formulae of axial compression ratio for SRC column are derived including to bend around strong axis and weak axis of H- shaped steel section. Based on these formulae, the paper puts forward the limit value formula of ax ial compression ratio of the cross steel section. Keywords : SRC column the limit value of axial compression ratio
十字形SRC异形柱受力性能及强度计算
第40卷第7期建 筑 结 构2010年7月十字形SRC 异形柱受力性能及强度计算*陈宗平1, 薛建阳2, 赵鸿铁2(1广西大学土木建筑工程学院,南宁530004;2西安建筑科技大学土木工程学院,西安710055)[摘要] 进行了4个配T 形钢桁架和槽形钢桁架的空腹式配钢十字形SRC 异形柱试件的低周反复加载试验,试验的变化参数有荷载加载方向、截面配钢方式、轴压比和剪跨比。
通过试验揭示了空腹式配钢的十字形SRC 异形柱的受力机理和破坏形态,获取了其滞回性能、开裂荷载及极限承载力,并分析了其破坏特点。
在试验基础上,分析推导了其开裂荷载、极限承载能力的计算方法和计算公式,计算值与试验值吻合较好。
[关键词] 型钢混凝土(SRC);十字形柱;受力性能;强度计算Mechanical behavior and strength calculation of steel reinforced concrete cross shaped columnsChen Zongping 1,Xue Jianyang 2,Zhao Hongtie2(1College of Civil Engineering and Architecture,Guangxi Universi ty,Nanning 530004,China;2School of Civil Engineering,Xi an University of Architecture and Technology,Xi an 710055,China)Abstract :In order to reveal the mechanical behavior of the steel reinforced concrete cross shaped colu mn,4speci mens were desi gned for low cyclic reversed loading test,and the steel layout fashion included T shaped steel truss and channel s teel truss.Experimental parameters were loading direction,steel layout fashion,axial compressive ratio and shear span ratio.The failure patterns,mechanical behavi ors,bearing capacity,displacemen t hysteretic curves and skeleton curves were obtained.And the failure characteristics were analyzed.Based on the experimen t,the calculation formulas of crack loading and ultimate bearing capaci ty were derived,the calculating results were in good agreement with test results.Keywords :steel reinforced concrete (SRC);cross shaped column;mechanical behavior ;strength calculation*国家自然科学基金(50908057,50978217),广西科学基金(桂科青0832004),教育部留学回国人员科研基金(教外司留[2007]1108号),陕西省教育厅基金(07J K301)。
钢结构试验报告——十字型柱受压构件
；
相对长细比： 3) 稳定性系数计算步骤： 十字型截面压杆的弯曲失稳极限承载力计算公式： 根据欧拉公式 N Ew
fy E 。
f 2 EA 2E 得 y2 Ew 2 2 w w w
佩利公式： cr 再由公式
f y (1 0 ) Ex 2
1.2. 实验原理
1.2.1. 十字形截面失稳形态
十字形截面属于双轴对称截面，但是其抗扭刚度和翘曲刚度较小。对于没有不设置平面 外支撑的十字型截面构件，当构件较长时，构件发生绕弱轴的弯曲失稳；而当构件较短时， 构件将发生扭转失稳，如图 1。
图 1 十字形截面失稳形态
2
《钢结构基本原理》自主实验报告 第 117 组
面积 A /mm
2
266.313 268.092 270.425 268.277 构件实际长度 l/mm 921.43
1.4. 材料力学性能实验结果
1) 钢筋牌号：Q355B 2) 屈服强度 fy:355.4MPa 3) 弹性模量 E：1.9 × 105 ������ · m������−2
1.5. 实验准备
对于理想压杆，则有上面三式可分别求得压杆的欧拉荷载为： 绕 X 轴弯曲失稳： N Ex
2 EI x
l02x
，
绕 Y 轴弯曲失稳： N Ey
2 EI y
l02y
绕 Z 轴扭转失稳： N E (
2 EI
l
2 0
GI t )
1 r02
对于实验中的十字型截面压杆的计算长度和长细比为： 绕 X 轴弯曲失稳计算长度： l0 x xl0 ，长细比 x l0 x / ix
1.5.3. 测点布置
浅谈十字形截面钢筋混凝土框架柱的轴压比限值
式 （１）确定 。 受压翼 缘上砼 的平均 压应 力为
＝
Ｅ＝ １ ＋ Ｅ 、 Ｅ。 一 分别 为钢 筋屈服 应 变的试验 值和砼 极 限压应 变 的 ． 试验 标准值 ； 柱 轴压 比 限值 的设 计值 定义 为 ：
隹
ａ ＝
一
（ １专］ ． 一 １ ￣ ｆ ｓ ｏ
应 力 与 应 变 之 间 的 关 系 为 当 ￡ ＜ ￡ 时 。
厂
ｏ ＝
， 、２ ］
ｌ 『ｌ 堡一 ￡ ｌ
０ ￡ Ｊ ０
（ １ ）
（） ２
当 Ｅ ≤ Ｅ≤ Ｅ 时 ０
ａ＝ ｆ
一
般 ， 受 压 翼 缘 边 缘 砼 的 压 应 变 Ｅ＜ Ｅ ，其 上 各 点 的应 力 应 按
截 面框 架柱 轴压 比限值 建议值 ． 关 键 词 ：十 字形截 面框 架柱 ；轴压 比 限值 ；界 限破 坏
中图分类号 ：Ｔ ３５ 文献标识码 ： 文章编号 ：１０－ ６１ ０００－０００ Ｕ７． ４ Ａ ０９ ８３（ １）１０８—２ ２
在 我国 常用 的钢 筋混凝 土框 架 、框架一 剪 力墙 和 框架一简 体 高 层 结构 中 ，常常用 到十 字形截 面的框 架柱 ，规 范对轴 压 比的限定 未 根 据不 同的柱 截面 形式给 出不 同的 限值 ，以往 大多数 试验研 究也都 是 针对矩 形截 面展 开的 ，而事 实上十 字形 截面 同矩形 截面情 况有 很 大的不 同 ，因此有 必要对 十字 形截面 框架 柱 的轴 压 比限值作 进一 步
０８ ．
式 中， ａ是 小 于１ 的系数 。其值 根 据平 截面假 定和 砼 的应力应 变关 系理论 曲线确定 如下 ：由平截面假 定 ，截面 应变分布 如图１（ ） ｂ 所示 。受压 翼缘 边缘砼 的应 变为 Ｅ ｈ 。／２§ ｈ ＝ ￡ 。 （０ １） 式 中 ， Ｅ ． 一 受 压 区 边 缘 砼 的 极 限 压 应 变 。 由 混 凝 土 的 本 构 。 关 系可知 ， Ｅ Ｏ０ ３ ，受压 区砼 的理论应 力分布如 图１（ 所 示 ， 。 ．０ ３ ＝ Ｃ）
十字盘式钢管脚手架节点力学性能试验探究
十字盘式钢管脚手架节点力学性能试验探究发布时间：2021-06-28T17:23:03.633Z 来源：《基层建设》2021年第9期作者：梁志强[导读] 摘要：当前在建筑工程的实际施工中，脚手架属于极为关键的工具，脚手架承载能力会对工程安全产生直接影响。
广东省佛山市建筑工程质量检测站广东佛山 528000摘要：当前在建筑工程的实际施工中，脚手架属于极为关键的工具，脚手架承载能力会对工程安全产生直接影响。
当前工程项目实际施工中扣件式、承插型盘扣式、碗扣式以及门式脚手架的应用较为广泛，建筑行业的持续发展中，脚手架应用强度方面也有更多要求，而新式、高强度脚手架研发逐渐成为一种主流趋势。
文中着手于钢管脚手架类别的划分，基于加载实验对十字盘式节点的抗弯承载力进行实验探析，希望能够为相关工作者提供一些帮助。
关键词：十字盘式；钢管脚手架；节点；力学性能；试验引言：十字盘式钢管脚手架属于是新型脚手架，其具有良好的承载力与可靠性，并且容易拆装，其在国内、外诸多项目工程的实际施工中被广泛应用。
脚手架焊接立杆的连接盘形状又如交叉十字，不同于圆盘、八角盘，基于楔形插销和横杆端头进行连接，节点的连接方式较为新颖。
一、钢管脚手架的类别划分（一）扣件式的钢管脚手架扣件式的钢管脚手架主要组成部分为钢管与扣件，钢管通常都是直缝钢管，扣件样式包含对接扣件与直角扣件。
脚手架实际搭设中基于扣件把钢管连接起来，组成脚手架。
因为这种脚手架能够灵活拆装，价格也更为便宜，在国内脚手架行业中较为常见。
可是因为市场混乱，产品质量方面存在问题等，其安全性能不佳，施工成效也较低[1]。
（二）碗扣式的钢管脚手架碗扣式的钢管脚手架是铁道部专业设计院的专利产品，其基于碗扣进行承插连接，所有构件轴向连接，受力性能优异，容易拆装，连接非常可靠，脚手架的整体组成性能更为优异，不会产生扣件丢失的问题。
（三）承插型盘扣式的钢管脚手架承插式的盘扣式脚手架属于是新型脚手架，节点连接基于连接一般是连接盘、销以及插头，设置了自动锁，脚手架人工安装与实际应用中会越动越紧，其具有良好的安全性，当前这种脚手架的类型也比较多，比如圆盘式、轮扣式以及八角盘式等。
混凝土柱抗压试验方法
混凝土柱抗压试验方法一、前言混凝土柱是建筑结构中常见的构件之一，其抗压性能是评价其使用性能的重要指标。
因此，对混凝土柱进行抗压试验具有重要意义。
本文将介绍混凝土柱抗压试验的具体方法。
二、试验前准备1.试块制备试块应按照GB/T 50081-2002《混凝土试验规程》的要求进行制备。
试块的尺寸为150mm×150mm×150mm，按照每批制备6块的要求进行制备。
2.混凝土柱制备混凝土柱应按照设计要求进行制备。
柱子的尺寸应根据设计要求确定。
混凝土柱应由同一批试块制备，试块的标号应与混凝土柱的标号一致。
3.试验设备准备试验设备应按照以下要求进行准备：（1）压力机：按照GB/T 2611-2007《金属材料压缩试验方法》的要求进行选择。
（2）试验用板：尺寸应大于柱子底面尺寸，板面应平整，表面应光滑。
（3）试验用垫片：厚度应根据柱子的高度和试验用板的尺寸进行确定。
（4）试验用传感器：应选择合适的压力传感器，并能与数据采集系统配合使用。
（5）数据采集系统：应选用符合要求的数据采集系统，能够实时显示压力、应变等参数。
4.试验环境试验应在室内进行，环境应保持稳定，温度应控制在20℃左右。
三、试验步骤1.试验前准备（1）检查试验设备是否正常，检查传感器和数据采集系统是否连接正确。
（2）检查试块和混凝土柱的标号是否一致，检查柱子的尺寸是否符合设计要求。
（3）安装试验用板和垫片，试验用板的表面应平整，试验用垫片的厚度应符合要求。
2.试验准备（1）将混凝土柱放置在试验用板上，调整柱子的位置，使其与试验用板中心对齐。
（2）将压力传感器安装在柱子和试验用板之间。
（3）连接数据采集系统，并打开电源，检查采集系统是否正常。
（4）检查试验用板和垫片是否牢固，试验用板的表面是否平整。
3.试验过程（1）在压力机上安装试验用板和垫片，将混凝土柱放置于试验用板上，并调整位置。
（2）开始加压，使压力逐渐增加，直至达到设计要求的压力。
钢筋混凝土十字形受压柱力学性能分析
钢筋混凝土十字形受压柱力学性能分析
随着人们物质生活的提高,对住宅的要求越来越高,住宅的舒适性和美观性得到结构设计人员和开发商的重视。
因此异形柱结构以其独特的构造优势在工程中得到广泛的应用。
目前,国内外对异形柱研究较多,本文在前人研究的基础上,对钢筋混凝土十字形柱的力学性能,进行了三维有限元数值模拟分析,主要研究内容如下:采用前人已做试验中的试件尺寸和材料力学指标,应用有限元分析软件ABAQUS,建立了钢筋混凝土十字形轴心受压柱有限元模型,进行数值模拟分析。
分析结果与试验结果基本吻合,验证了模型的合理性。
利用上述模型,针对钢筋混凝土十字形轴心受压柱的力学性能,进行了应力和变形分析。
研究了混凝土强度等级、长细比、纵筋配筋率和体积配箍率等参数对其力学性能的影响。
利用上述模型,进行了钢筋混凝土十字形偏心受压柱三维有限元数值模拟分析,给定了界限偏心距的判定条件;探讨了混凝土强度等级、纵筋配筋率和体积配箍率对界限偏心距的影响;分析了钢筋混凝土十字形柱在单向小偏心、单向大偏心、双向小偏心和双向大偏心等四种受压情况下混凝土强度等级、纵筋配筋率、体积配箍率和长细比等参数对其力学性能的影响。
十字型钢管实验方案资料
异形截面钢管混凝土柱-钢梁节点力学性能试验方案（十字形节点部分）国家自然科学基金项目（50978033）长江大学城市建设学院2010年2月异形截面钢管混凝土柱-钢梁节点力学性能试验方案（十字形节点部分）一、试验目的及试件概述本试验的目的即为了解异形截面钢管混凝土柱-钢梁节点的受力特点、截面应力和应变分布、破坏形态、变形特征、延性性能，提出合理的节点强度、刚度、变形的计算理论和设计方法。
本试验共设计了六个节点试体，拟进行不同轴压比，不同节点加强环下的异形截面钢管混凝土柱-钢梁节点拟静力试验。
通过对轴压比为0.2、0.4、0.6（混凝土强度等级均为C40，截面布局及几何形状与尺寸相同并采用外加强环式构造，梁柱均取其反弯点范围且按强构件弱节点设计，竖向荷载和反复水平荷载分别加于柱顶和柱反弯点处），和混凝土强度等级为C40、轴压比为0.4，截面布局及几何形状与尺寸相同并采用内加强环式及柱内隔板外伸式构造试体，及轴压比取0.4，按强柱弱梁设计的构件等六种情况进行试验，研究异形截面钢管混凝土柱-钢梁节点的特殊受力性能及其机理。
二.试件设计试验所取梁柱连接试件为图1.1所示的框架结构在侧向水平荷载作用下梁柱反弯点之间的典型单元，该模型为框架梁柱中间层边节点，在反对称荷载作用下，认为框架的反弯点在梁柱中点，边节点受力示意图如图1.2所示，模型的立体图如图1.3所示。
图1.1 模型试件选取图图1.2 中节点受力图试验的目的是为了研究异形截面钢管混凝土柱-钢梁边节点核心区的受力性能，因此节点在设计的时候，按照“强构件、弱节点”的原则进行设计，让节点先于梁柱破坏。
由于异形柱的柱肢常做成与墙等厚，故柱的截面尺寸可先确定，主要是梁的截面尺寸需要计算确定，本试验模型按照1：2的缩尺比例进行。
1．强构件弱节点型试件柱的截面尺寸如图2.1所示，忽略钢管混凝土中混凝土的作用，单纯考虑钢管受弯，则柱在靠近节点处屈服时的弯矩为75.62kN ·m ，根据节点弯矩平衡可得梁在靠近柱表面所受到的弯矩为75.62 kN ·m 。
十字形钢管混凝土芯柱水平受力性能研究
十字形钢管混凝土芯柱水平受力性能研究摘要:本文利用大型有限元软件ABQUS采用不同轴压比研究十字型钢管混凝土芯柱在水平荷载作用下的受力性能。
根据已有理论基础,建立了钢管混凝土水平受力的应力-应变关系,改变轴心压力来分析不同轴压比下构件的水平受力性能。
关键词:异形钢管混凝土芯柱有限元分析轴压比水平力1 引言异形钢管混凝土芯柱是在钢筋混凝土芯柱的基础上发展而来的一种新型的结构形式,该结构形式结合钢管混凝土柱和钢筋混凝土异形柱两种形式,在钢管周围配置钢筋,并在四周和内部浇注混凝土,使钢管和混凝土共同承受外部荷载作用。
其截面形式主要有三种,即十字形,L形和T形[1],本文主要研究十字型截面的钢管混凝土芯柱。
本文在原有研究基础上,利用大型通用有限元模拟软件ABAQUS对不同轴压比情况下受水平力作用的十字型钢管混凝土芯柱的受力性能及破坏特征进行模拟分析。
2 非有限元分析模型的建立2.1 模型尺寸设计及材料选择本文通过有限元分析程序ABAQUS建立十字形钢管混凝土水平受力模型。
模型中,柱的截面尺寸为300mm×300mm,肢宽150mm,肢长75mm。
柱高900mm。
钢管直径89mm,壁厚4mm。
混凝土采用C60,纵向钢筋和水平箍筋均采用HPB235级钢筋,其中纵向钢筋直径10mm,水平箍筋直径8mm。
2.2 材料本构关系选择应力-应变关系是工程结构材料的物理关系,是结构受力过程中材料力和变形关系的概括,是结构强度和变形计算中必不可少的依据。
1)钢材的本构模型。
目前,钢材的本构模型应用比较多的有:理想弹塑性模型、三折线模型、全曲线模型和双线性模型。
2)混凝土本构模型。
混凝土的本质特点是材料组成的不均匀性且存在天生的微观裂缝,由此决定了其工作机理。
2.3 单元类型的选择本文中,钢管、核心混凝土和外部混凝土采用8节点线性减缩积分式单元,该单元可用于模拟较大的网格屈曲,进行大应变分析。
纵向钢筋和水平箍筋采用2节点线性减缩积分式三维桁架单元。
混凝土柱受压承载力试验方法
混凝土柱受压承载力试验方法1. 前言混凝土柱作为结构体系中的重要构件之一，其受压承载力是评价其强度和稳定性的重要指标之一。
因此，对混凝土柱受压承载力的试验方法进行研究和探索，对于确保混凝土柱结构的安全可靠具有重要意义。
本文将详细介绍混凝土柱受压承载力试验的方法和步骤。
2. 试验设备和材料2.1 试验设备(1) 试验机：能够实现等速率加载，同时还要能够测量荷载和变形的试验机。
(2) 混凝土柱模具：应具有足够的刚度和平面度，模具内部应平整光滑，无任何缺陷和毛刺。
(3) 混凝土搅拌机：用于制备混凝土试块和混凝土柱。
(4) 数字式电子测量仪器：用以测量荷载和变形。
(5) 其他辅助设备：如润滑油、水泥、砂子、骨料等。
2.2 试验材料(1) 混凝土：按照设计强度等级和配合比制备混凝土，混凝土的强度等级应不低于试验要求。
(2) 钢筋：按照设计要求选用规格和数量的钢筋。
3. 试验步骤3.1 混凝土柱的制备(1) 准备模具：将混凝土模具清洗干净，涂抹润滑油，确保混凝土柱能够平稳地从模具中脱模。
(2) 制备混凝土：按照设计配合比制备混凝土，保证混凝土的强度等级符合试验要求。
(3) 混凝土的浇筑：将制备好的混凝土倒入模具中，用钢棒轻轻敲击模具，将混凝土压实，确保混凝土柱的密实度。
(4) 养护混凝土：混凝土浇筑完成后应在模具中进行养护，养护时间应符合设计要求。
3.2 试验方案的制定(1) 确定试验荷载：试验荷载应按照混凝土柱的设计荷载进行确定，同时还应考虑混凝土柱的强度等级和试验机的最大荷载。
(2) 确定试验步骤：试验步骤应按照规定进行，包括试验前的预处理、试验过程中的加载、卸载和重新加载等步骤。
同时还应注意试验过程中的安全问题。
3.3 试验过程的操作(1) 安装混凝土柱：将混凝土柱放置在试验机上，并用夹具将其固定住。
(2) 预处理：在试验前应进行一定的预处理，包括调整试验机的零点和灵敏度，校正测量仪器的误差等。
(3) 加载：按照试验方案进行等速率加载，同时记录荷载和变形的数据。
混凝土柱的抗压试验标准
混凝土柱的抗压试验标准一、引言混凝土柱是建筑结构中常见的承重构件，其抗压性能是保证结构稳定的重要参数之一。
因此，对混凝土柱的抗压试验标准的制定具有重要意义。
本文将从试验对象、试验方法、试验设备、试验条件、试验数据处理等方面，对混凝土柱的抗压试验标准进行详细介绍。
二、试验对象1.试验对象的制备试验对象应选取符合设计要求的混凝土柱，并按照设计要求进行制备。
制备混凝土柱时应严格控制原材料的质量，保证混凝土的强度等级符合设计要求。
2.试验对象的数量和尺寸试验对象的数量应根据混凝土柱的使用情况和抗压强度等级确定，一般不少于3个。
试验对象的尺寸应符合设计要求，并应在试验前进行精确测量，确保符合试验标准的要求。
三、试验方法1.试验类型混凝土柱的抗压试验可以分为静载试验和动载试验两种类型。
静载试验是通过施加静态荷载来测试混凝土柱的承载能力；动载试验是通过施加动态荷载来测试混凝土柱的动态响应和承载能力。
2.试验方案试验方案应根据试验对象的尺寸、数量、试验类型等因素进行制定。
试验方案应包括试验荷载的大小、施载方式、试验过程中的监测要求等内容。
3.试验荷载试验荷载应根据试验对象的尺寸和强度等级确定，一般应选取设计荷载的1.2倍。
试验荷载应分段施加，每个荷载段应持续至少2分钟，并应在试验过程中进行监测。
四、试验设备1.试验机试验机应符合相关标准的要求，能够满足试验荷载的大小和施载方式。
试验机的精度应符合试验标准的要求，并应定期进行校准和维护。
2.测量设备试验过程中应使用合适的测量设备对试验对象的位移、变形、应力等参数进行监测。
测量设备应符合试验标准的要求，并应定期进行校准和维护。
五、试验条件1.试验环境试验环境应符合试验标准的要求，并应保证试验过程中的温度、湿度和风速等参数稳定。
2.试验前处理在试验前，试验对象应进行表面处理和标记，以确保试验过程中的准确性和可重复性。
试验前应对试验机和测量设备进行检查和校准，以确保试验的准确性。
十字形钢管混凝土柱轴压荷载下的有限元模拟(1)
十字形钢管混凝土柱在轴压荷载下的Abaqus模拟
柱子截面形式与尺寸说明：
如下图所示，该十字形柱是由矩形钢管和经弯折后的钢板焊接而成的。
另外，柱高1500mm，钢管壁厚为5mm，钢材强度皆为Q235，混凝土强度为C40。
底板和盖板说明：
柱子的底板和盖板参数都相同，截面尺寸都为245×245mm，钢板厚度都为10mm，钢材强度都为Q235。
混凝土材料性能说明：
凝土材料性能试验结果
钢材材料性能说明：
钢材性能指标
y u s
5mm360.00423.67 2.13×105
加载制度说明：
每100kN采集一次数据，直到柱子破坏。
所需交付的结果：
1.模拟完成的有限元模型文件
2.提取的荷载-位移曲线图
3.提取的变形云图。
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【思考17】思考十字型截面柱的受 力全过程，思考其极限状态。
9
2016/11/27
6.试验结果分析
6.3 撰写试验报告
写报告 报告要求：详见通知 公共邮箱： tj_steel_2009@ 密码123456
10
1.理Байду номын сангаас知识
1.6 十字型截面压杆的长细比
绕x轴弯曲失稳 绕y轴弯曲失稳 绕z轴扭转失稳
x lox / ix
1 Ix 2 lox A
1.理论知识
1.7 十字型截面压杆的欧拉荷载
【思考3】 根据长细 比判断十 字型截面 构件的构 件整体失 稳形式？
y loy / i y
θ
1 Iω 1 GI t l Ar02 2 EAr02
1/
2
4
2
2
7
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4.试验准备
i 8
8
x
4.6 试件对中
几何对中 应变对中
【思考14】如何采用加载初期的实测应变反算荷载 初始偏心？
i 1
N EA
y
x 5 6 / 2 1 2 / 2 B
A
稳定系数 柱子曲线
【思考7】多条柱子曲线代表了压杆的什么特性？
3
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3.试验设计
3.1 试件设计
实现试验目的； 考虑加载能力； 考虑经济条件； 试件设计：
h×t＝150×4.0mm； 试件长度：L＝400~900mm； 钢材牌号：Q235B； 【思考9】计算 截面的板件宽 厚比，构件会 不会发生局部 失稳？
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1.理论知识
十字型截面 轴心受压构件试验
钢结构精品课程实验教学团队 同济大学建筑工程系 2016.11
1.1 轴心受压构件的整体稳定性 轴心受压构件 ——轴压力通过形心； 整体失稳破坏 ——轴压构件的主要破 坏形式；
1.理论知识
1.2 理想压杆和实际压杆 理想压杆 ——无缺陷构件； 实际压杆 ——有缺陷构件； 缺陷：初弯曲、初偏心、残余应力等；
EI IV 0IV
EI y
x y u u Nu 0 GI r N 0
IV IV 0
t 0 2 0
0 0
0 0
3个等式均相互独立 有3种情况：绕x轴弯曲失稳；或绕y轴弯曲；或绕 杆轴扭转失稳。 哪个长细比大，则发生那种失稳； 哪个欧拉荷载小，则发生哪种失稳；
x或 y 5.07 b t
1.理论知识
1.9 十字型截面压杆的极限承载力
N f
2.试验目的
通过试验掌握钢构件的试验方法，包括试 件设计、加载装置设计、测点布置、试验 结果整理等方法。 通过试验观察十字型截面轴心受压柱的失 稳过程和失稳模式。（扭转失稳） 将理论极限承载力和实测承载力进行对比， 加深对轴心受压构件稳定系数计算公式的 理解。
4.2 材料拉伸试验
4.试验准备[黄]
4.2 材料拉伸试验
4.试验准备[黄]
4.2 材料拉伸试验
试件编号 1 2 3 4 5 6 平均值 屈服力 12.20 12.00 14.00 14.00 12.00 13.50 极限力 17.93 17.94 19.54 18.93 17.94 17.79 屈服强度 抗拉强度 292.57 285.71 321.84 333.33 285.71 321.43 306.77 429.98 427.21 449.26 450.67 427.14 423.57 434.64 延伸率 26.00% 28.00% 24.00% 22.00% 27.00% 20.00% 24.50%
5.正式试验
5.3 卸载
试件破坏后开始卸载 绘制卸载曲线 卸载越缓慢，曲线越饱满 卸载完成后 观察残余变形 观察残余应变
6.试验结果分析
6.1 数据处理
学会获取试验数据； 学会数据处理； 绘制荷载位移曲线； 绘制荷载应变曲线；
6.试验结果分析
6.2 对比极限承载力
和欧拉公式对比； 和规范公式对比；
3.试验设计
3.5 制定加载制度
单调加载 加载初期：分级加载
每级荷载约10%*Pu 时间间隔约2分钟
4.试验准备
4.1 截面实测
名义截面和实际截 面之间有差别 实测3个~5个截面
接近破坏：连续加载
合理控制加载速率 连续采集数据
卸载阶段：缓慢卸载
5
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4.试验准备[黄]
4.试验准备
4.3 设备标定
已经做好了 需要标定的设备有： 千斤顶 油压传感器 位移计 应变片 数据采集板
4.试验准备
4.4 检查测点
逐个检查测点是否工作正常
4.试验准备
4.5 采用实测截面和材料特性估算承载力
欧拉公式 规范公式
cr
fy
2 2 1 3 2 3 2 2 2
4
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3.试验设计
3.3 测点布置 3.4 承载力估算
欧拉公式 规范公式
cr
fy
3.试验设计
1/
2
2 2 1 3 2 3 2 2 2
4
2
2
【思考13】欧拉公式、规范公式、实测荷载之间有 什么关系？哪个最大？
3.试验设计
3.1 试件设计
3.试验设计
3.2 支座设计
厚板支座
【思考10】采用厚板支座时，构件的边界条件及其 计算长度系数？ 【思考11】厚板支座的改进及其影响？ 【思考12】支座板厚对试验结果的影响？ 【思考13】千斤顶加载端对试验结果的影响？
3.试验设计
3.3 测点布置
需要测试那些数据？ 荷载、应变、变形、转角 测点数量合理； 测点的布置方便控制试验过程； 数据之间可以相互印证；
2 0θ
绕x轴弯曲失稳 N Ex l 2 ox 绕y轴弯曲失稳 绕z轴扭转失稳
N Ey
2 EI x
2 EI y
2 loy
【思考4】根 据欧拉荷载 判断十字型 截面构件的 构件整体失 稳形式？
上述长细比均可 化为相对长细比
fy E
2 EI ω 1 N Eθ l 2 GI t r2 oθ 0
R 0
【思考1】微分方程的本质是什么？是绕 构件的剪心轴还是形心轴建立的？
1
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1.理论知识
1.4 压杆整体失稳的形式
弯曲失稳 扭转失稳 弯扭失稳
【思考2】如何根据 微分方程判断构件整 体失稳的形式？
1.理论知识
1.5 十字型截面压杆的整体失稳形式
IV EI x v IV v0 N v 0
M x EI x ex M x / N
y 7 8 / 2 3 4 / 2 B
M y EI y ey M y / N
4.试验准备
4.7 预加载
检测设备是否正常工作 检测应变片和位移计 压紧试件，消除空隙 预加载荷载一般为极限承载力的30%
5.正式试验
5.1 正式加载
先分级加载 后连续加载 绘制 荷载-位移 实时曲线 绘制 荷载-应变 实时曲线
【思考15】请预测荷载位移曲线； 【思考16】请预测荷载应变曲线；
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5.正式试验
5.2 判断极限承载力
承载力极限状态确定方法： 荷载不继续增加，而试件的变形 明显增大 荷载位移曲线越过水平段，开始 出现下降
4.试验准备
4.2 材料拉伸试验
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4.试验准备
4.2 材料拉伸试验
试件编号 1 2 3 4 5 6 平均值 屈服强度 279 276 261 268 255 262 267 抗拉强度 412 408 395 398 391 405 402 延伸率 31% 32% 32% 32% 34% 32% 32%
EI
1.理论知识
1.3 弹性微分方程
IV EI x v IV v0 N v Nx 0 0
EI y
u
t
IV
IV u0
0
Nu Ny 0
0
0 0 2 0 N
IV
IV 0
GI Nx v Ny u r
2
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1.理论知识
1.8 十字型截面压杆的扭转失稳
构件长且截面抗扭刚度大：弯曲失稳； 构件短且截面抗扭刚度小：扭转失稳；
【思考5】扭转失稳机理的思考： （1）杆轴是否弯曲？ （2）扭转失稳的机理？ （3）扭转失稳和局部稳定之间的关系？
1.理论知识
1.8 十字型截面构件的扭转失稳
【思考6】判断以下各种截面的抗扭刚度；