四肢钢管混凝土格构柱恢复力模型研究
型钢混凝土柱的恢复力模型(山西建筑)
基金项目：2010年江南大学“国家大学生创新性实验计划”( 101029522)；中央高校基本科研业务费专项资金（JUSRP21005）；） *通讯作者：邹 昀(1967)，女，安徽人，教授，博士，主要从事高层抗震研究(E-mail: zouyun_22@)型钢混凝土柱循环荷载下的数值模拟王城泉，邹昀*，郭翔（1. 江南大学 环境与土木工程学院，江苏 无锡 214122）摘要：利用有限元分析软件ABAQUS 建立二组钢骨混凝土柱与普通混凝土柱的对比分析模型，进行了单调加载与循环往复加载下的非线性有限元分析。
对比分析结果表明，单调加载下型钢混凝土柱（SRC ）的承载力与变形能力明显高于普通混凝土柱（RC ）；在循环往复荷载作用下，型钢混凝土柱的滞回环比普通混凝土柱饱满。
进一步比较分析轴压力系数对型钢混凝土柱的滞回特征、耗能和骨架曲线的影响。
分析结果发现，柱轴压力系数的变化对型钢混凝土柱的耗能有一定影响。
计算结果对工程型钢混凝土柱的设计和应用有一定借鉴作用。
关键词：型钢混凝土柱；有限元分析；滞回曲线；耗能Non-linear Numerical Simulation on Hysteretic Behavior of SRC ColumnsWANG cheng-quan, ZOU Y un, GUO xiang(1. School of Environment and Civil Engineering, Jiangnan University, Wuxi Jiangsu 214122, China)Abstract:Two groups contrasting analysis models referring to SRC column and RC column are established by using finite element software ABAQUS. Both Static and cycle force are conducted. Analytical results show that bearing capacity and deformation ability of steel embedded reinforced concrete columns (SRC) under static loading are obviously higher than those of the reinforced concrete column (RC). Under the cycle force, the hysteresis circles of the SRC columns are fuller than RC column. The capability of energy consumption of the SRC columns is almost 1.4 times more than the RC columns. Further axial pressure coefficient is considered as parameters to study hysteresis characteristics, energy dissipation and the influence of the skelet on curve of SRC columns. The analytical results demonstrate that the hysteresis characteristics and energy dissipation are different with the changes of a xial pressure coefficient. The study results have some value on the design and application of the SRC columns. Keyword: steel embedded concrete columns; finite-element analysis; hysteresis curve; energy dissipation1 引言型钢混凝土（SRC ）结构是钢—混凝土组合结构的一种形式。
型钢混凝土柱粘结滑移本构关系与粘结滑移恢复力模型
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提出了一些亟待解决的问题 , 其中之一就是型钢与混 凝土之间的粘结滑移关系 。与钢筋混凝土结构中钢 筋与混凝土之间的数值模拟类似 , 型钢与混凝土之间 粘结滑移的数值模拟非常重要 , 主要表现在建立合理 的粘结单元 ,确定合理的粘结刚度以及粘结滑移本构 关系等 。因此 ,要改进和完善现行型钢混凝土结构计 算理论 ,采用有限元法或界面应力元法对复杂结构进 行准确的分析计算 ,就必须对型钢混凝土的粘结滑移 本构关系进行深入研究 。 钢筋混凝土的研究表明 ,粘结退化是影响混凝土结 构非线性动力反应的一个重要因素 ,反复拉压循环下的 粘结 2 滑移滞回曲线 ,对钢筋混凝土梁柱 、 节点等构件的 恢复力特性有着决定性的影响。这一点对型钢混凝土 结构同样适应 ,由于型钢与混凝土之间的粘结作用没有 钢筋与混凝土之间的粘结作用强 ,粘结退化给型钢混凝 土结构构件受力性能带来的影响更大 。因此 ,如何保证 反复荷载下型钢混凝土结构构件的锚固安全 ,以及如何 在风荷载、 地震荷载作用下对型钢混凝土结构构件进行 弹塑性全过程分析时 ,准确给定型钢与混凝土之间的粘 结2 滑移本构关系和粘结 2 滑移恢复力模型 ,对保证结构 构件计算分析结果的精度就尤为重要 。 正因为如此 ,笔者进行了一系列反复荷载下型钢混 凝土柱粘结滑移性能试验 ,通过试验获得了弯矩、 轴力、 反复水平剪力共同作用下型钢混凝土柱的粘结应力与 滑移大小、 粘结应力与滑移沿柱高的分布规律以及反复 加载下的粘结退化规律等
恢复力模型研究
恢复力模型研究状况1 前言恢复力模型是根据大量从试验中获得的恢复力与变形的关系曲线经适当抽象和简化而得到的实用数学模型,是结构构件的抗震性能在结构弹塑性地震反应分析中的具体体现。
通常用恢复力曲线表示。
它反映了结构或构件在反复受力过程中强度、刚度、延性、耗能等方面的力学特性,并理想化地反映结构或构件的抗震性能。
它的选取是确定恢复力模型和进行结构弹塑性反应分析的基础。
若仅用于静力非线性分析,恢复力模型一般是指力与变形关系骨架曲线的数学模型;而如果是用于结构的动力非线性时程分析,恢复力模型不仅包含骨架曲线,同时也包括各变形阶段滞回环的数学模型。
就钢筋混凝土结构而言,恢复力模型的研究可以分为两个层次:第一层次是材料的恢复力模型,主要用于描述钢筋及混凝土的应力-应变滞回关系,它是钢筋混凝土构件恢复力模型计算的基础;第二层次是构件的恢复力模型,主要用于描述构件截面的M-φ滞回关系或构件的P-Δ滞回关系。
一个钢筋混凝土结构构件的恢复力模型必须具备:①具有一定的精度,能体现实际结构或构件的滞回性能,并能在可接受的限度内再现试验的结果;②简便实用,不会因模型本身的复杂性而造成结构动力非线性分析不能有效进行。
2 恢复力模型研究从试验得出的恢复力-变形关系曲线比较复杂,难以直接应用到实际的工程中,一般需要加以简化,得出用数学计算式表达的模型。
根据研究的问题是平面结构还是空间结构的不同,恢复力模型可分为:平面结构恢复力模型和空间结构恢复力模型。
根据模型曲线形状,恢复力模型又分为曲线型和折线型。
2.1平面结构恢复力模型平面结构的恢复力模型在实际的工程中得到了很广泛的应用。
概括的说,可分为曲线型模型和折线型模型。
2.1.1曲线型模型.曲线型恢复力模型的刚度是连续变化的,与实际工程较为接近,模拟精度较高;但是刚度确定和计算方法存在不足,因而目前较少采用。
这类模型中较早提出的是适合于钢材的“Ramberg-Osgood”模型。
四肢变截面钢管混凝土格构柱抗震性能研究
四肢变截面钢管混凝土格构柱抗震性能研究钢管混凝土格构柱具有整体稳定性好、承压能力和结构刚度大、延性高等优点。
与等截面钢管混凝土格构柱相比,截面尺寸自上而下逐渐增大的变截面钢管混凝土格构柱由于降低了柱身重心高度,能更好地吸收和耗散地震能量,减小地震反应。
因此在对抗震性能要求高的大跨度结构、高墩桥梁等复杂结构中具有广阔的应用前景。
现有研究主要集中在等截面钢管混凝土格构柱的滞回性能研究方面,对变截面钢管混凝土格构柱的研究鲜有报道。
因此,本文以四肢变截面钢管混凝土格构柱为研究对象,进行滞回性能试验和有限元拓展参数分析,并提出适合工程应用的四肢变截面钢管混凝土格构柱的恢复力模型。
(1)进行了7根四肢变截面钢管混凝土格构柱(包括6根斜缀管式格构柱和1根平缀管式格构柱)的水平低周反复荷载试验,试验参数为缀管布置形式和柱肢坡度,分析试件的滞回曲线、骨架曲线、延性、能量消耗、强度退化、刚度退化、变形恢复等方面的受力性能和规律,探讨了试件的破坏模式。
研究结果表明,变截面钢管混凝土格构柱的滞回曲线较饱满无明显捏缩,具有良好的抗震性能。
随着柱肢坡度的增大,试件的水平承载力有一定程度提高,刚度退化率略有增加。
缀管布置形式对试件位移延性的影响较大。
与平缀管式变截面钢管混凝土格构柱相比,斜缀管式变截面钢管混凝土格构柱的弹性刚度和水平峰值荷载明显增大,耗能能力略有降低,强度退化更为明显。
(2)应用通用程序OpenSEES,建立四肢变截面钢管混凝土格构柱分析模型,在试验结果验证基础上,拓展分析了柱肢坡度、轴压比、构件长细比、支主管面积比、斜缀管布置形式、柱肢钢材强度、缀管钢材强度、混凝土强度等参数对四肢变截面钢管混凝土格构柱抗震性能的影响。
结果表明,柱肢坡度、轴压比、长细比、支主管面积比和材料参数是影响变截面钢管混凝土格构柱抗震性能的主要参数,斜缀管布置形式对变截面格构柱骨架曲线的影响较小,各参数的影响规律与等截面钢管混凝土格构柱基本一致。
方钢管再生混凝土柱恢复力模型试验与分析_张向冈
第３６卷第５期２０１６年１０月防灾减灾工程学报Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｄｉｓａｓｔｅｒ Ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍｉｔｉｇａｔｉｏｎ ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＶｏｌ．３６Ｎｏ．５Ｏｃｔ．２０１６ＤＯＩ：１０．１３４０９／ｊ．ｃｎｋｉ．ｊｄｐｍｅ．２０１６．０５．００９方钢管再生混凝土柱恢复力模型试验与分析＊张向冈１，２，陈宗平２，薛建阳２，苏益声２（１．河南理工大学土木工程学院，河南焦作４５４０００；２．广西大学土木建筑工程学院，广西南宁５３０００４）摘要：为研究低周反复荷载作用下方钢管再生混凝土柱的恢复力模型，以再生粗骨料取代率和轴压比为变化参数，设计并制作了６个试件，进行拟静力试验。
观察试件的破坏形态，实测试件的滞回曲线，综合采用定点指向、位移幅值承载力突降、模型软化点等特殊处理方法，建立以相对屈服点、相对峰值点和相对破坏点为特征点并结合滞回曲线和卸载刚度的三折线荷载—位移恢复力模型。
结果表明：试件破坏形态与普通钢管混凝土柱相似，方钢管底部鼓曲破坏，再生混凝土底部被压碎。
试件的滞回曲线比较饱满，且稳定性良好。
建立的低周反复荷载作用下方钢管再生混凝土构件的三折线恢复力模型与实测滞回曲线吻合较好，建议用于该类新型组合结构的弹塑性地震反应分析。
关键词：方钢管再生混凝土柱；恢复力模型；拟静力试验；定点指向；位移幅值承载力突降；模型软化点中图分类号：ＴＵ３９８ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２－２１３２（２０１６）０５－０７４４－０７Ｔｅｓｔ ａｎｄ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｒｅｓｔｏｒｉｎｇ Ｆｏｒｃｅ Ｍｏｄｅｌ ｏｆ Ｒｅｃｙｃｌｅｄ ＡｇｇｒｅｇａｔｅＣｏｎｃｒｅｔｅ Ｆｉｌｌｅｄ Ｓｑｕａｒｅ Ｓｔｅｅｌ Ｔｕｂｅ ＣｏｌｕｍｎＺＨＡＮＧ Ｘｉａｎｇｇａｎｇ１，２，ＣＨＥＮ Ｚｏｎｇｐｉｎｇ２，ＸＵＥ Ｊｉａｎｙａｎｇ２，ＳＵ Ｙｉｓｈｅｎｇ２（１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｅｎａｎ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉａｏｚｕｏ ４５４０００，Ｃｈｉｎａ；２．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，Ｇｕａｎｇｘｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｎｉｎｇ ５３０００４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｒｅｓｔｏｒｉｎｇ ｆｏｒｃｅ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｒｅｃｙｃｌｅｄ ａｇｇｒｅｇａｔｅ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｆｉｌｌｅｄ ｓｑｕａｒｅ ｓｔｅｅｌ ｔｕｂｅｃｏｌｕｍｎ ｕｎｄｅｒ ｌｏｗ ｃｙｃｌｅ ｒｅｖｅｒｓｅｄ ｌｏａｄｉｎｇ．Ｔｈｅ ｇｕａｓｉ－ｓｔａｔｉｃ ｔｅｓｔ ｆｏｒ ｓｉｘ ｒｅｃｙｃｌｅｄ ａｇｇｒｅｇａｔｅ ｃｏｎｃｒｅｔｅｆｉｌｌｅｄ ｓｑｕａｒｅ ｓｔｅｅｌ ｔｕｂｅ ｃｏｌｕｍｎ ｓｐｅｃｉｍｅｎｓ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｒａｔｉｏｓ ｏｆ ｒｅｃｙｃｌｅｄ ｃｏａｒｓｅ ａｇ－ｇｒｅｇａｔｅ ａｎｄ ａｘｉａｌ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｒａｔｉｏｓ ｗｅｒｅ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｑｕａｓｉ－ｓｔａｔｉｃ ｔｅｓｔ．Ｔｈｅ ｆａｉｌｕｒｅ ｍｏｄｅ ｗａｓ ｏｂ－ｓｅｒｖｅｄ，ｔｈｅ ｈｙｓｔｅｒｅｔｉｃ ｃｕｒｖｅｓ ｗｅｒｅ ｍｅａｓｕｒｅｄ．Ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｓｐｅｃｉａｌ ｍｅｔｈｏｄ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｆｉｘｅｄ ｐｏｉｎｔ，ｄｒｏｐｐｅｄ ｂｅａｒｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ａｎｄ ｍｏｄｅｌ ｓｏｆｔｅｎｉｎｇ ｐｏｉｎｔ，ｌｏａｄ ｖｅｒｓｕｓ ｄｉｓ－ｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｒｅｓｔｏｒｉｎｇ ｆｏｒｃｅ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｔｈｒｅｅ ｌｉｎｅ ｗａｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｈｙｓｔｅｒｅｔｉｃ ｃｕｒｖｅｓ，ｕｎｌｏａ－ｄｉｎｇ ｒｉｇｉｄｉｔｙ ａｎｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｐｏｉｎｔｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｙｉｅｌｄ ｐｏｉｎｔ，ｒｅｌａｔｉｖｅ ｐｅａｋ ｐｏｉｎｔ ａｎｄ ｒｅｌａｔｉｖｅｆａｉｌｕｒｅ ｐｏｉｎｔ．Ｉｔ ｉｓ ｓｈｏｗｎ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｆａｉｌｕｒｅ ｍｏｄｅｓ ｏｆ ｓｐｅｃｉｍｅｎｓ ａｒｅ ｓｉｍｉｌａｒ ｔｏ ｏｎｅｓ ｏｆ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｆｉｌｌｅｄｓｑｕａｒｅ ｓｔｅｅｌ ｔｕｂｅ ｃｏｌｕｍｎｓ，ｔｈｅ ｓｑｕａｒｅ ｓｔｅｅｌ ｔｕｂｅ ｉｓ ｂｕｃｋｌｅｄ ａｔ ｔｈｅ ｂｏｔｔｏｍ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｃｙｃｌｅｄ ａｇｇｒｅ－ｇａｔｅ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｉｓ ｃｒｕｓｈｅｄ ａｔ ｔｈｅ ｂｏｔｔｏｍ；Ｔｈｅ ｈｙｓｔｅｒｅｔｉｃ ｃｕｒｖｅｓ ａｒｅ ｐｌｕｍｐ ａｎｄ ｓｔａｂｌｅ；Ｔｈｅ ｅｓｔａｂ－ｌｉｓｈｅｄ ｒｅｓｔｏｒｉｎｇ ｆｏｒｃｅ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｔｈｒｅｅ－ｌｉｎｅ ｆｏｒ ｒｅｃｙｃｌｅｄ ａｇｇｒｅｇａｔｅ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｆｉｌｌｅｄ ｓｑｕａｒｅ ｓｔｅｅｌ ｔｕｂｅｓｐｅｃｉｍｅｎｓ ｕｎｄｅｒ ｌｏｗ ｃｙｃｌｅ ｒｅｖｅｒｓｅｄ ｌｏａｄｉｎｇ ａｇｒｅｅｓ ｗｅｌｌ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｈｙｓｔｅｒｅｔｉｃ ｃｕｒｖｅｓ．Ｓｏ ｉｔｉｓ ｔｈａｔ ｓｕｇｇｅｓｔｅｄ ｓｕｃｈ ｍｏｄｅｌ ｃａｎ ｂｅ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｅｌａｓｔｉｃ－ｐｌａｓｔｉｃ ｓｅｉｓｍｉｃ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｓｏｎｅｗ ｔｙｐｅ ｏｆ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒｅｃｙｃｌｅｄ ａｇｇｒｅｇａｔｅ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｆｉｌｌｅｄ ｓｑｕａｒｅ ｓｔｅｅｌ ｔｕｂｅ ｃｏｌｕｍｎ；ｒｅｓｔｏｒｉｎｇ ｆｏｒｃｅ ｍｏｄｅｌ；ｑｕａｓｉ－ｓｔａｔｉｃ ｔｅｓｔ；ｆｉｘｅｄ ｐｏｉｎｔ；ｄｒｏｐｐｅｄ ｂｅａｒｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ａｍｐｌｉｔｕｄｅ；ｍｏｄｅｌ ｓｏｆｔｅｎｉｎｇ ｐｏｉｎｔ＊收稿日期：２０１５－０３－２４；修回日期：２０１５－０９－０７基金项目：河南省科技攻关项目（２０１７）、２０１６年安全生产重大事故防治关键技术科技项目（ｈｅｎａｎ－０００６－２０１６ＡＱ）、河南省高等学校重点科研项目（１５Ａ５６０００８）、焦作市科技计划项目（２０１５）资助作者简介：张向冈（１９８６－），男，讲师，博士。
套环四肢钢管混凝土格构柱轴压试验研究及有限元分析
套环四肢钢管混凝土格构柱轴压试验研究及有限元分析
钢管混凝土结构具有承载力高、延性好的特点,为拓展钢管格构柱在村镇化低层装配式建筑中应用,本文以便于装配的套环四肢钢管混凝土格构柱(简称套环格构柱)作为研究对象,以套环与钢管间的间隙、缀条的相对转动以及长细比为变量,设计制作了10个套环格构柱试件,对其进行了轴心受压试验和有限元分析研究,全文分为四章:(1)通过阅读相关文献,评述了钢管混凝土组合柱的研究现状,已有成果和发展水平,对影响钢管混凝土组合柱的承载力的诸多影响因素进行了分析,在此为基础上,提出本文研究思路。
(2)在2个前期试验基础上,得到影响套环格构柱承载力的3个主要因素,在此先行试验的基础上,制作了10个套环格构柱试件,并对其进行了的轴心受压试验,描述了试验现象及破坏形态,得到了各试件的荷载-应变曲线和荷载-位移曲线等;将试件承载力与普通格构柱计算公式对比,提出了套环格构柱的承载力计算公式。
(3)利用ABAQUS软件对套环格构柱试件建立了有限元计算模型,通过计算模型得到了套环格构柱的应力云图、荷载-应变曲线及承载力,与试验结果吻合良好;探讨了ABAQUS软件对套环格构柱的一个套环螺栓连接节点的数值模型,提出了套环螺栓连接节点承载力的验算方法。
(4)采用ABAQUS软件建立的有限元模型,对套环格构柱进行参数分析,主要分析了钢管内混凝土强度、柱肢钢管强度和壁厚、斜缀条的厚度和强度、套箍指标以及长细比等主要影响承载力的参数,获得了各参数对套环格构柱承载力的影响规律。
钢管再生混凝土柱力学性能研究进展
钢管再生混凝土柱力学性能研究进展当前，我国城镇化进程加快，既有建筑的更替和新建结构的增长，导致大量的建筑材料耗费。
为实现可持续发展，再生混凝土技术应用而生，废弃混凝土的回收利用减少了建筑固废排放量和天然资源消耗，为资源环境循环利用提供了新思路，成为目前学者们的研究热点[1]。
由于再生骨料自身的缺陷，使得再生混凝土的力学和耐久性能不同程度的降低，限制了再生混凝土在工程中的应用[2]。
将再生混凝土引入到钢管混凝土中，使构件同时具备了钢管和再生混凝土2 种材料的特性，既保留了钢管混凝土高承载力和抗震能力，又能有效利用建筑废弃物、节能环保，具有良好的推广应用前景[3]。
钢管再生混凝土的研究起步较晚，钢管再生混凝土柱力学性能的研究尚处于理论层面，实际工程应用还相对较少[4−6]。
钢管再生混凝土的研究主要集中在柱的力学性能和抗震方面。
试验研究多以再生骨料取代率、再生混凝土强度、钢管形状、钢管组合构造形式、柱型类别、长细比、含钢率和荷载比等作为参变量，对其破坏形态、力学性能和变形能力等进行分析。
本文将针对性的归纳总结钢管再生混凝土柱的力学性能、改变外部环境下的工作性能和抗震性能。
在试验示范的跟踪过程中，云天化产品示范田的冬枣长势旺盛，中期表现出挂果多，果实品相好，树体健壮；采收期冬枣色泽好，果形均匀，畸形果少，口感佳。
示范田亩增产82.4kg，亩增收10075.2元，给农户带来的一定的经济效益。
通过试验示范，云天化“滴灌二铵”和“大量元素水溶肥”系列肥料得到了种植户的认可。
1 再生混凝土物理及力学性能用废弃混凝土破碎加工而成的再生集料，由粒径大小分为再生粗骨料(5～31.5 mm)和再生细骨料(0.5～5 mm)，由于旧砂浆、表面裂纹和杂质的存在，使得再生混凝土弹性模量小于普通混凝土，而干缩和徐变变形大于普通混凝土[7]。
且再生骨料随机性和变异性较大，致使其具有孔隙率大、吸水率高、密度小、压碎指标值高等缺陷，老砂浆和界面过渡区是再生混凝土的主要薄弱环节[8]。
钢管再生混凝土柱-钢梁框架边节点恢复力模型研究
（ ａ ） 试件Ｊ Ｄ 一 １
（ ｂ ） 试 件Ｊ Ｄ 一 ２
图 ３ 滞 回 曲线
２ ． ３ 骨 架 曲线
２ 个 试件 的 骨 架 曲线 见 图 ４ 。从 图 ４可 知 ，２根 试
件在 达到极 限荷 载前 ，其 骨 架 曲线 基 本呈 现 出直线 的
变 化 ，无 明 显 可 见 的 屈 服 点 。 试 件 Ｊ Ｄ １的 极 限 承 载
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建 筑 与 土 木 工 程
２ ０ １ ６年 １ １ 月
柱截 面 尺寸 为 １ ５ ０ ｍｍ×１ ５ ０ ｍｍ，钢管 的厚度 为 ３ ． ５ ｍｍ，采 用方 形空 心钢 管 。整个 柱 高 １ ６ ８ ２ ｍｍ，梁 长 度１ ３ ６ ５ ｍｍ，工 字形 钢梁 采用 ３块 钢板 全融 透焊 接 ，焊缝 质量 要求 与钢 材等强 。柱底部 和 工字 形钢 梁 设 置 部分 加劲 肋 以保 证 整个试 件 的稳定 性 ，试件 几何 构造 尺 寸见 图 １ 。钢 管 内填充 Ｃ ４ ０等 级 混凝 土 ，同批
图 ４ 骨架 曲线
法”计算 出各 试件 的屈服 位移 △ 而破坏 位移 △ 即为破 坏荷 载 Ｐ 对应 的位 移 ，破坏荷 载 Ｐ 取极 限荷 载 Ｐ… 下 降 １ ５ 时对应 的荷 载 。２ 根试 件在 不 同阶段 下 的特征荷 载 、对应 的位 移值及 位移 延性 系数 见 表 １ ；不 同再 生骨 料取 代率下 各极 值荷 载值 及对 应 的位 移值 如 图 ５ 、图 ６所 示 ；不 同再 生 骨料 取 代率 对
ｆ 。 Ｉ Ｉ ＿ ＼
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图 １ 试 件 几 何 构 造 尺寸 （ 单 位 ：ｌ ｎ ｌ ｌ ｌ Ｊ
钢管混凝土柱损伤模型研究 陈治森
钢管混凝土柱损伤模型研究陈治森发表时间：2019-04-30T17:55:01.070Z 来源：《基层建设》2019年第6期作者：陈治森[导读] 摘要：钢管混凝土凭借其良好的抗震性能、较高的承载能力、显著的经济效益等优点，在高层、大跨结构中得到越来越多的应用。
深圳星河湾房地产开发有限公司广东深圳 518000摘要：钢管混凝土凭借其良好的抗震性能、较高的承载能力、显著的经济效益等优点，在高层、大跨结构中得到越来越多的应用。
故建立适用于描述钢管混凝土柱损伤状态的合理损伤模型就显得尤为重要。
本文介绍了其研究现状、分析了存在的问题及改进建议、评估了损伤参数可行性、提出了简易的损伤模型，供业内同仁参考。
关键词：钢管混凝土；抗震性能；柱损伤状态1 前言钢管混凝土柱由于具有承载力高、塑性和韧性好、施工方便和经济效果好等优点，满足了现代工程结构向大跨度、高耸结构发展和承受恶劣条件的需要，符合现代施工技术的工业化要求，因此被广泛应用于各类厂房结构、商业广场、高层或超高层结构以及桥梁结构中，已取得良好的经济效益和建筑效果。
在钢筋混凝土柱中，钢筋与混凝土配合工作，一旦混凝土达到极限压应变，就会立即退出工作，导致构件承载能力迅速降低。
而在钢管混凝土柱受压时，内部混凝土受到外部钢管的约束，可延缓其在压力荷载下裂缝的开展，外部钢管也因为内部混凝土的填充，截面刚度提高，减少了屈曲的发生。
以首次超越破坏与累计损伤破坏的破坏准则建立的地震损伤模型已为地震工程界所认可，越来越多的被研究者应用在基于性能化的抗震设计中。
另一方面，地震损伤模型有助于评估结构或构件震后的损伤状态，为工程加固提供依据。
因此，建立适用于描述钢管混凝土柱损伤状态的合理损伤模型就显得尤为重要。
2 钢管混凝土柱损伤模型研究现状近年来，国内外学者对钢管混凝土柱静力性能、滞回性能以及耐火性能等各个方面进行了充分的研究，但针对钢管混凝土柱损伤模型的研究目前相对较少，现有研究工作有邱法维等，通过8根圆钢管混凝土柱试验数据，在Park-Ang损伤模型的基础上，根据实验研究结果，通过修改耗能因子，使其损伤模型适用于钢管混凝土结构，为进一步深入地研究钢管混凝土的地震损伤提供了十分重要的基础；学者郭蓉通过方钢管混凝土柱的滞回性能特点，分析了构件破坏时的累积滞回耗能，基于双参数Park-Ang损伤模型，通过回归分析给出了适合方钢管混凝土柱的双参数损伤模型。
恢复力模型研究现状及处在问题
恢复力模型研究现状及存在问题摘要：恢复力模型是根据大量从试验中获得的恢复力与变形的关系曲线经适当抽象和简化而得到的实用数学模型，是结构构件的抗震性能在结构弹塑性地震反应分析中的具体体现。
本文对迄今为止国内外关于钢筋、混凝土和钢筋混凝土结构构件的恢复力模型的研究成果进行了汇总和简要评述，分析了现有恢复力模型存在的主要问题，在此基础上提出恢复力模型今后的研究建议。
关键词：钢筋混凝土；恢复力模型；骨架曲线；滞回规则1前言恢复力模型是根据大量的从试验中获得的恢复力与变形关系曲线经适当抽象和简化而得到的实用数学模型，是构件的抗震性能在结构弹塑性地震反应分析中具体体现。
若仅用静力非线性分析，模型一般是指力与变形关系骨架曲线的数学模型；而如果是用于结构动力非线性时程分析，恢复力模型不仅包含骨架曲线，同时也包含各阶段滞回环的数学模型。
就钢筋混凝土结构而言，恢复力模型的研究可以分为两个层次：第一层是材料的恢复力模型，主要用于描述钢筋及混凝土的应力-应变滞回关系，它是钢筋混凝土构件恢复力模型计算的基础；第二层次是构件的恢复力模型，主要用于描述构件截面的Mφ-滞回关系或构件的P∆-滞回关系。
2 钢筋混凝土材料的恢复力模型研究很多学者对钢筋混凝土材料的恢复力做了各种各样的研究，并提出了各自的恢复力模型，以下仅将应用比较多的进行阐述和归纳。
2.1 反复荷载作用下混凝土单轴下滞回本构模型2.1.1朱伯龙模型1980年，朱伯龙在研究反复荷载作用下钢筋混凝土构件截面弯矩-曲率关系和荷载-挠度滞回曲线时，通过试验提出了一个混凝土单轴滞回本构模型。
该模型如图2.1.1所示，模型的骨架曲线、卸载及再加载曲线都采用曲线方程。
该模型除给出混凝土受压区卸载、再加载曲线方程外，还能够考虑混凝土受拉开裂后重新受压的裂面效应，所以是一个比较全面的模型，该模型主要公式如下(该模型规定受压为正，受拉为负)。
图2.1.1朱伯龙模型(1) 骨架曲线 骨架曲线的方程为：)(){}1212122=12000.2c c c c c ck f k k f εεεεεσεεεεεεε+≤⎧⎪⎪⎡⎤--≤<⎨⎣⎦⎪≥⎪⎩c c (2.1.1)① 卸载曲线段方程(图2.1.1中AB 段)：()()un c 0.21.80.2 1.8un unun un un un un εεσεεεεσεεσεεεε-⎧≤⎪-⎪=⎨-⎪>⎪-⎩c (2.1.2)②在加载曲线方程(图2.1.1中BC 段)：c c 21021+02210220con w con un c c con un c un un un un un un c un un un c εσεεεεεεσεεεεεεσεεεσεεεεεεεεεεεεσεεεεεεεεε⎧⎛⎫-≤<⎪ ⎪+⎝⎭⎪⎪⎛⎫⎪-≤> ⎪⎪+⎪⎝⎭⎨⎛⎫⎛⎫⎪-+><≥ ⎪ ⎪⎪++⎝⎭⎝⎭⎪⎛⎫>≥≥ ⎪++⎝⎭⎩w 且 且且 且且⎪⎪⎪ (2.1.3)上式中:c f 为混凝土的单轴抗压强度，c ε为混凝土峰值压应变，k 1为系数，取值范围为 0.8~1.0，un ε、un σ为卸载点的应力、应变，con σ为0ε=时的接触应40.322w c con c w c f εεσεε⎡⎤-=+⎢⎥+⎣⎦。
钢框架梁柱节点恢复力模型的研究
钢框架梁柱节点恢复力模型的研究3陈 宏 李兆凡 石永久 王元清(清华大学土木工程系 北京 100084) 摘 要:为了研究高层钢结构梁柱节点的抗震性能,对钢框架节点在低周反复荷载作用下的性能进行了足尺模型试验研究。
在试验研究的基础上,考虑了节点延性、耗能性能和强度、刚度退化等影响,建立了钢框架梁柱节点的恢复力模型,计算结果与试验结果吻合良好。
建立的模型对高层钢结构的抗震设计具有较好的参考价值。
关键词:钢框架节点 滞回特性 恢复力模型STU DIES ON RESTORING FORCE MODE LS OF BEAM 2COL U MNCONNECTIONS OF STEE L FRAMESChen H ong Li Zhaofan Shi Y ongjiu W ang Y uanqing (Dept.of Civil Engineering ,Tsinghua Univ. Beijing 100084)Abstract :In order to address the seismic performance of beam 2column connections used in high 2rising buildings ,the experiments wereconducted on full 2scale specimens of beam 2column connections subjected to reversed cyclic loading.Based on the test results and analysis ,restoring force m odels of beam 2column connections were established with consideration of the degree of ductility ,the capacity of energy dissipation ,the deterioration of stiffness and strength of the specimens.G ood agreements between analytical results and experimental results were found.The proposed m odels can be applied to seismic analyses and the design of welded flange 2bolted web connections of steel m oment frames.K eyw ords :steel frame connections hysteresis behavior restoring force m odel3国家自然科学基金资助项目(59878026)。
钢筋混凝土受弯构件恢复力模型研究
文章编号:100926825(2009)0120106202钢筋混凝土受弯构件恢复力模型研究收稿日期:2008208218作者简介:吴年超(19832),男,助理工程师,江西赣粤高速公路工程有限责任公司,江西南昌 330013徐一卓(19822),男,助理工程师,西安市市政设施局桥梁维护管理所,陕西西安 710000吴年超 徐一卓摘 要:介绍了各种组成材料的恢复力模型,在此基础之上,对现今的混凝土构件恢复力模型存在的问题进行了阐述,为工程设计人员更好地理解此类构件的本构关系,同时为指导抗震设计工作提供一定的借鉴。
关键词:钢筋混凝土,抗震,恢复力模型,本构关系中图分类号:TU375文献标识码:A0 引言在抗震设计中,对于预应力混凝土构件的塑性铰截面是否具有足够的能量耗散能力是备受关注的问题。
结构或构件在荷载循环往复作用下得到的荷载—变形曲线叫做滞回曲线,滞回曲线的外包络线称为骨架曲线。
滞回曲线与骨架曲线合称恢复力曲线,它表示结构或构件的变形履历过程[1]。
实际的恢复力特性需简化成一定的恢复力模型才能用于结构分析与计算。
恢复力模型是描述结构所受外力与仅由此外力引起的位移之间的函数关系的数学模型。
1 钢筋的应力—应变滞回关系研究早在1887年,德国J ,Bauschinger 通过对钢材的拉压试验,指出当钢材在一个方向加载屈服后,反向加载屈服应力显著降低。
此后这种现象就被称作“包辛格效应”。
钢筋的滞回特性常通过应力、应变的隐式函数来描述,主要有两种方法:1)基于钢筋的应力—应变本构关系;2)基于几何近似的有限单元表达式,如基于位移的考虑几何约束的有限单元和截面模型。
钢筋混凝土构件中考虑钢筋的包辛格效应对构件滞回性能影响的研究始于20世纪60年代。
Singh 等于1965年指出钢筋的包辛格效应会影响钢筋混凝土构件塑性阶段的滞回性能。
此后,Agrawl ,Brown 以及K ent 等开展了钢筋应力—应变滞回特性的研究,提出了许多考虑钢筋硬化和包辛格效应的应力—应变滞回模型。
装配式混凝土梁柱节点抗震性能试验和恢复力模型研究
沈阳建筑大学学报(自然科学版)Journal of Shenyang Jianzhu University (Natural Science)2 02 1年1月第37卷第1期Jan. 2021Vol. 37, No. 1文章编号：2095 -1922(2021)01 -0051 -10 doi ： 1 03 1 7 1 1/j.issn ：2095 -1 922.202 1.31.37装配式混凝土梁柱节点抗震性能试验和恢复力模型研究丁克伟，陈伟(安徽建筑大学土木工程学院，安徽合肥230601 )摘要目的研究由螺栓连接的装配式混凝土梁柱节点的抗震性能，基于试验结果提出一种针对此类节点的恢复力模型骨架曲线，为此类节点的工程实践提供试验依据，也为此类节点的弹塑性反应分析提供参考。
方法对两个由& 8级和5.6级不同 等级螺栓连接的装配式混凝土梁柱节点进行拟静力试验，以不同螺栓等级为变化参 数,研究分析两节点的破坏模式、滞回性能、承载力退化、刚度退化以及延性性能、耗 能能力等抗震性能，并对荷载-位移试验散点数据拟合，建立一种针对此类节点的恢 复力模型骨架曲线。
结果两试件在低周反复荷载作用下均出现梁端弯曲破坏；滞回曲线饱满，有明显的捏缩段;承载力、刚度退化缓慢，抗侧移能力较强；由于5.6级螺 栓参与工作,5.6级螺栓连接的节点延性性能、耗能能力略微高于8 6级螺栓连接节 点；所建立的恢复力模型骨架曲线与试验值较为吻合。
结论基于螺栓连接的装配式 混凝土梁柱节点抗震性能良好，可以用于装配式框架结构体系，建立的恢复力模型骨架曲线也可作为螺栓连接节点的弹塑性反应分析计算模型。
关键词装配式混凝土梁柱节点;拟静力试验;抗震性能;恢复力模型中图分类号TU377. 3 文献标志码AExperimental Study and Restoring ForceModeling on Seismie Performance of PrefabricetedConcreta Benm-celumn JoinOtDING Kewei,CHEN Wei(Sciool of Civil Engineering , Anhut Jianzhu University , Hefei , China , 230661)AbsUect ： Seismic performance of bolt-cennecten prefanricate) cencnte beam-celumn goints wenexperimentally studief. A skeletoo curve oO the restorinn force moOet is pToposef which can proviJe fos tUe analysis i C calcdation oO 6111x )010 analysis nsponse. A Pseudo-test wm carrief oni, using tuo kinds oO specimens with both cennection granes of 8 6 and 5. 6 respectively , to analyzh the seismic resistance performance of beam-celumn jointi , incluUiny failure收稿日期：2022 -09 -16基金项目：十三五”国家重点研发计划重点专项资助项目(2016YPC0701500)；国家自然科学基金项目(11472005)作者简介:丁克伟(1962—),男，教授，博士，主要从事空间数值计算等方面研究。
GFRP套管钢筋混凝土柱恢复力模型的试验研究
GFRP套管钢筋混凝土柱恢复力模型的试验研究关宏波;刘士润;魏晓刚;刘书贤;麻凤海【摘要】GFRP(Glass Fiber Reinforced Polymer)套管钢筋混凝土柱是一种新型的组合结构形式,为研究其抗震性能,对8根GFRP套管钢筋混凝土柱进行低周反复荷载作用下的试验研究.主要研究了轴压力大小、混凝土强度及FRP管与基础的连接方式对GFRP套管钢筋混凝土组合柱的变形能力和滞回特征的影响,根据GFRP 套管钢筋混凝土组合柱在低周反复荷载作用下滞回曲线的特点,采用截面层纤维模型法对试件截面进行全过程分析获得骨架曲线.通过试验数据回归分析确定加卸载规则,提出了适合于GFRP套管钢筋混凝土组合柱的恢复力模型,并与试验结果进行了比较,计算模型与试验结果吻合良好.【期刊名称】《地震研究》【年(卷),期】2015(038)001【总页数】8页(P173-180)【关键词】GFRP套管;钢筋混凝土柱;抗震性能;恢复力模型【作者】关宏波;刘士润;魏晓刚;刘书贤;麻凤海【作者单位】辽宁工程技术大学建筑工程学院,辽宁阜新123000;大连理工现代工程检测有限公司,辽宁大连116024;辽宁工程技术大学建筑工程学院,辽宁阜新123000;辽宁工程技术大学建筑工程学院,辽宁阜新123000;大连大学建筑工程学院,辽宁大连116622【正文语种】中文【中图分类】TV352.1+10 引言国内外学者在过去的40多年中对各种建筑结构构件的恢复力模型开展了大量的理论分析和试验研究，提出了多种恢复力模型 (郭子雄，杨勇，2004)，比较典型的恢复力模型有 Clough模型(Clough，Johnston，1996)、Takeda模型 (Takeda et al.，1970)等。
结构构件的恢复力模型能够反映结构或构件的主要力学特征及结构真实动力特性，是结构分析和设计不可缺少的工具 (郭子雄，吕西林，2004;郭子雄等，2009)。
钢筋混凝土压弯构件恢复力模型的研究
恢复力模型是基于结构或构件的大量反复荷载试验 ,做出结构或构件的力和变形关系曲线 ,在统计回 归的基础上加以简化或拟合 ,并采用数学表达式表达. 根据平面还是空间模型 ,钢筋混凝土构件的恢复力 模型可分为两类 :平面结构恢复力模型和空间恢复力分段线性的折线型模型 ( P HM , polygo nal hysteretic model) 和用数学公式描述的曲线型模型 ( S HM , smoot h hysteretic model) . 1. 1 平面结构恢复力模型
42
青岛理工大学学报
第 29 卷
点导向型) 规则. 此外较有名的模型还有 Aoyama (1971) 考虑捏拢效应及强度退化的三线型模型 , Muto (1973) 考虑刚度退化的三线型模型 ,Ro ufaiel (1987) 考虑捏拢效应及刚度退化的三线型模型等等.
我国对钢筋混凝土构件恢复力模型的研究始于唐山大地震之后 ,朱伯龙 (1978) 首先对国外钢筋混凝 土构件恢复力特性的试验研究进行了评述 ,此后我国对钢筋混凝土构件的恢复力模型进行了大量的试验 研究. 潘士劼和许哲明 (1980) 提出了一种再加载超前指向型的恢复力计算模型 ,滞回环的“非稳态”现象充 分体现了低周疲劳引起的强度退化. 朱伯龙和张锟联 (1981) [6] 在中长柱 (剪跨比为 0. 6) 实验基础上 ,用统 计方法得到 4 折线的骨架曲线和一系列标准滞回环 ,回归出考虑卸载刚度退化的压弯构件水平力 —位移 恢复力模型. 成文山和邹银生 (1983) [7] 在 109 根压弯构件 (剪跨比为 5. 14) 实验基础上提出了考虑再加载 定点指向和强度退化的恢复力模型. 杜修力和欧进萍 (1991) [8] 结合钢筋混凝土构件疲劳曲线提出一种能 够较好模拟结构在强震作用下同时考虑刚度和强度下降且包括负刚度的恢复力模型. 杜宏彪 (1999) [9] 通 过对 14 根框架柱在斜向反复周期荷载作用下的恢复力特性实验 ,将构件斜方向的截面恢复力模型简化为 考虑卸载刚度退化的三折线模型. 刘继明和张连德等 (2002) [10] 通过对 8 根承受双向偏压剪和反复扭矩作 用下构件的模型试验 ,结合特征滞回环的特征点和滞回曲线的形状 ,拟合出在反复扭矩作用下考虑刚度退 化的滑移型双向压弯剪构件的恢复力模型. 郭子雄和吕西林 (2004) [11] 在高轴压比框架柱 (剪跨比为 31 0) 的低周反复荷载试验研究基础上 ,把骨架曲线理想为三线型或两线型模型 ,建立了能够考虑柱轴压比参数 对滞回特性影响的框架柱剪力 —侧移恢复力模型. 耿继国和李力 (2005) [12] 根据截面承载力的方法 ,对钢 筋混凝土构件的恢复力模型进行推导计算 ,确定采用退化刚度的三线型恢复力模型 ,能比较好地反映出不 同轴力作用下构件的破坏过程. 张国军和吕西林等 (2006) [13] 根据收集到的 28 根轴压比超限时框架柱在 固定轴向荷载和水平反复荷载作用下的试验结果 ,分析回归出的三折线骨架曲线作为轴压比超限时框架 柱的恢复力模型. 张国军 、吕西林和刘伯权 (2007) [14] 根据 108 根高强混凝土框架柱在固定轴向荷载和水 平反复荷载作用下的实验结果 ,并考虑轴压比 、配筋特征值 、剪跨比等多种影响因素 ,确定出高强混凝土框 架柱恢复力模型的骨架曲线及滞回曲线. 由于弹塑性地震反应分析一般采用层间模型 ,因而这些恢复力模 型研究主要是钢筋混凝土压弯构件的横向力 —位移恢复力模型 ,虽然这些模型有很大的局限性 ,但对弹塑 性地震反应分析方法的发展及其在我国的推广起了很大的作用.
方钢管混凝土平面框架的恢复力模型研究
方钢管混凝土平面框架的恢复力模型研究近年来，由于支撑结构更加轻型化，节省空间，方钢管混凝土平面框架被越来越多地应用到建筑中。
然而，在实际工程中，这种框架的恢复力常常受到各种因素的影响，如材料疲劳，结构屈曲和损坏等，这很可能会对框架的安全性产生负面影响。
因此，在确保结构正常工作的前提下，研究这种框架的恢复力变得至关重要。
本文旨在研究方钢管混凝土平面框架的恢复力模型，首先介绍了该框架的结构特征及其破坏因素，然后分析了框架的恢复力，重点介绍了框架恢复力的分析过程，提出了恢复模型。
本文还提出了方钢管混凝土平面框架的恢复力表，并结合现实工程举例，从宏观角度分析框架的恢复力。
首先，对方钢管混凝土平面框架的结构特征进行了详细分析。
这种结构主要由许多方钢管和混凝土组成，这种结构具有良好的抗热性能、保温性能、裂缝发展低等优点。
然而，由于材料不断疲劳，在一定的情况下，会出现损坏，从而影响结构的安全性。
接下来介绍框架恢复力的分析过程。
首先，需要确定框架的应力状态，根据实际情况，考虑弹性参数、荷载类型和结构的传力路径等因素，采用有限元法确定框架的应力状态。
其次，需要分析框架在不同温度、重力作用和荷载变化等情况下的恢复力。
对于温度作用，计算框架由于温度变化引起的变形量；对于重力作用，考虑混凝土的沉降量；对于荷载变化，考虑框架在不同荷载作用下的变形量。
最后，需要分析框架在损伤情况下的恢复力。
在损伤情况下，框架的恢复力受到影响，需要考虑框架的残余变形量和材料的疲劳性能等因素，以便准确地分析框架的恢复力。
最后，根据研究结果，提出了方钢管混凝土平面框架的恢复力模型。
在此模型中，针对不同的情况，设置了相应的参数，以确定框架的恢复力。
同时，本文还提出了方钢管混凝土平面框架的恢复力表，便于使用者了解框架恢复力的情况，从宏观角度考虑框架的恢复力。
经过本文的研究，可以看出，方钢管混凝土平面框架的恢复力受到多种因素的影响，在实际工程中应用时，应将所有因素考虑在内，确保结构的安全性。
钢筋混凝土构件变轴力恢复力模型(1)
为考虑混凝土截面受拉区弹塑性系数 , 对于矩形截面近似取
1175。
2 恢复力模型
影响构件滞回曲线的因素很多 ,主要有轴压比 、剪跨比 、 配筋率等 ,因此要在恢复力模型中反映这些特性的影响 。通 常所采用的恢复力模型的作用轴力是特定的 , 然而 , 结构在 地震力作用下受到往复循环荷载的作用 , 其轴力是在不断变 化的 ,因此 ,如果在整个地震力作用下均采用同一轴力下的 特征曲线是非常不合理的 。另外 , 随着有限元的发展以及大 型非线性有限元软件的改进 ,对于结构在地震力作用下考虑 变化轴轴力的影响已经得以实现 ,因而建立了基于截面承载
图 3 钢筋屈服时的应力 - 应变分布
312 混凝土开裂后任意曲率时正截面弯矩的计算
在给定 N 的情况下可采用分层法计算 ,根据混凝土受压
区边缘应变和受拉钢筋应变可得截面的曲率为 :
φ =ε′c +εs h0
(下转第 108页 )
106
四川建筑 第 25 卷 6 期 200 5112
· 工 程 结 构 ·
恒载、二期恒载和跨中中梁处加一集中力 (280 kN)计算的情况。
表 1 荷载计算结果
加固前
加固后
钝角处支反 力最大值
( kN )
跨中最大挠 度 (mm )
钝角处支反 力最大值
( kN )
跨中最大挠 度 (mm )
一期恒载 1991330
101521
1751640
61951
二期恒载 291241
11599
5 结 论
如图 4所示 , A 点之前轴力为 160 kN , B 点之后轴力为 60 kN ,可以看出 ,轴力减小时 ,有较大的卸载段 AB、BC段稍 有上升 ,之后保持为 60 kN的弯矩曲率关系 。由此可见轴力 变化的影响不容忽视 。 通 过 公 式 推 导 ,所得到的恢复 力模型的特征值能 够比较准确地描述 构件的破坏过程 , 采用的退化刚度的 三线 型 恢 复 力 模 型 ,比较能够反映 出 构 件 的 破 坏 过 图 4 变化轴力对截面承载力曲线的影响 程 ,已经为试验所证实 。建立的 M - φ - N 曲线反映了截面 在不同轴力作用下的截面破坏过程 ,比以前所考虑的单一轴 力 N G (轴压比设计值 )下的恢复力模型更适合于截面的破坏 准则 ,为进一步的非线性时程的分析提供了更好的依据 。
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四肢钢管混凝土格构柱恢复力模型研究
钢管混凝土格构柱是指以空钢管、钢板或型钢为缀件与钢管混凝土柱肢互相连接而成的格构式构件。
与普通钢筋混凝土柱相比,钢管混凝土格构柱有很多优势,如承载力高、延性好、施工方便快捷、能充分发挥各材料的优势等等,因而被广泛应用在巨型结构、工业厂房、桥梁及高层建筑等实际工程中。
目前,国内外对钢管混凝土格构柱的研究相对较少,且集中在对构件的轴压和偏压性能进行研究。
针对这种研究现状,近几年有不少学者对钢管混凝土格构柱的抗震性能进行了试验研究,但对构件各参数的分析及构件理论方面的研究都十分有限,因而深入对钢管混凝土格构柱的研究具有十分重要的现实意义。
本文在收集已有四肢钢管混凝土格构柱拟静力试验相关资料的基础上,采用有限元ANSYS软件对四肢钢管混凝土格构柱进行了三维非线性数值模拟,重点研究了轴压比、等效长细比及材料比例系数对构件滞回性能的影响。
通过上述参数分析及结合相关理论,进一步提出了四肢钢管混凝土格构柱恢复力模型的计算公式,并研究了此恢复力模型对不同节点类型及不同加载方式的四肢钢管混凝土格构柱的适用性及精确性。
研究结果表明：四肢钢管混凝土格构柱低周反复加载试验有限元模拟的计算结果与试验结果吻合良好。
通过有限元分析,提出了四肢钢管混凝土格构柱的最适轴压比、等效长细比及材料比例系数的范围；并结合相关理论研究,提出了四肢钢管混凝土格构柱恢复力模型。
该模型对“N”型节点和“K”型节点四肢钢管混凝土格构柱均适用,并且加载方式的不同(位移控制加载、荷载-位移控制加载)对该模型计算结果的影响很小,可忽略不计。