装配式复合箍筋约束高强混凝土柱恢复力模型研究
李升才;白巨巨;朱永甫
【期刊名称】《振动与冲击》
【年(卷),期】2022(41)10
【摘要】对6个装配式复合箍筋约束高强混凝土柱及1个现浇对比柱进行循环往复加载试验,主要研究了轴压比、配箍率对装配柱的骨架曲线及滞回特性的影响。试验结果表明:装配柱在骨架曲线及滞回特性上与现浇柱有着较为明显的特征差异;当轴压比减小或配箍率增大时,装配柱的滞回环变得丰满,初始刚度增加,承载力衰减速率减小,卸载刚度退化速率变慢。根据试验结果和现有恢复力模型理论,提出了考虑轴压比和配箍率影响的适用于装配柱的三折线恢复力模型。通过对骨架曲线特征参数的计算并与试验骨架曲线对比,两者吻合较好;在此基础上提出相应的滞回规则,计算得到的恢复力模型与装配柱滞回曲线较为一致,这表明所建议的恢复力模型可较好地反映轴压比和配箍率对其滞回特性的影响,可为该装配柱的结构弹塑性分析及工程应用提供参考。
【总页数】10页(P205-214)
【作者】李升才;白巨巨;朱永甫
【作者单位】莆田学院土木工程学院东南沿海工程结构防灾减灾福建省高校工程研究中心;华侨大学土木工程学院;闽南理工学院绿色建筑施工与管理福建省高校工程研究中心
【正文语种】中文
【中图分类】TU375.3;TU317.1
【相关文献】
1.高强复合螺旋箍筋约束混凝土柱的偏压试验研究
2.密置焊接高强复合箍筋约束高强混凝土柱的试验
3.高强连续螺旋箍筋约束混凝土装配式柱恢复力模型的试验
4.高强连续螺旋箍筋约束混凝土装配式柱恢复力模型的试验
5.高轴压比下密置焊接环式高强复合箍筋约束高强混凝土柱恢复力模型研究
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4.2 矩形箍筋约束混凝土 1．约束作用机理 （1）受力破坏过程 小配箍率时（3.0≤t λ）的破坏过程及特征 ● 应力接近素混凝土单轴抗压强度前，应力——应变曲线和素混凝土的应 力——应变曲线基本相同。其中c c f 4.0<σ时，应力——应变关系为直线， c c f 4.0≥σ后，应力——应变曲线开始微凸。 ● 应力接近单轴抗压强度时（()6101700~1500,-?≈→p c c f εσ），箍筋应 变较小（()610600~400-?≈st ε），约束效果不明显，混凝土抗压强度提高不多。 ● 混凝土纵向应力达到峰值（p pc c εεε>=）时，箍筋应力有所增长但仍未 屈服（()6101200~900-?≈st ε）；混凝土应力较单轴抗压强度有所提高（c cc c f f >=σ），但增长不大。 ● 混凝土纵向应变在峰值应变前后（()pc c εε11.1~85.0=），试件出现沿纵 筋外缘的竖向裂缝，约束混凝土进入软化段。 ● 混凝土应变超过峰值应变后（pc c εε>），随着混凝土纵向压应变的增加， 裂缝不断出现、发展、贯通，混凝土膨胀急剧发展（泊松比增大），箍筋开始屈服，混凝土的应变达到()6104500~3000-?=c ε。此时箍筋的约束效应最大，混凝土尚未达到三轴抗压强度。 ● 接近破坏时，保护层混凝土开始剥落，钢筋全部外露。箍筋全部屈服甚 至个别拉断，约束区混凝土的破坏大多为斜剪破坏，由于箍筋未被全部拉断，混凝土存在残余抗压强度。此时混凝土的纵向压应变远远高于素 混凝土的极限压应变，达到()6106000~4000-?=c ε。 较高配箍率时（85.0~36.0=t λ）的破坏过程及特征 ● 上升段应力——应变曲线的斜率（约束混凝土的弹性模量）可能小于素 混凝土的弹性模量，原因是箍筋较多，保护层混凝土密实度难以保证、且箍筋内外混凝土的整体性不好。 ● 混凝土纵向裂缝出现后，混凝土的膨胀加大，箍筋对混凝土的约束效应 出现且很大。 ● 约束混凝土的应力——应变曲线没有明显的峰值。 ● 混凝土出现第一条纵向裂缝和箍筋开始屈服时的纵向应变值接近小配
OpenSees 材料模型库中的Concrete02 Material 。 它基于Scott 、Park 等修正后的Kent-Park 单轴混凝土本构模型。该模型通过考虑混凝土受压段的峰值应力、峰值应变、下降段的软化曲率等来反应箍筋的约束情况，并可考虑混凝土剩余强度。总体来说，Concrete02 混凝土模型是一个既简便又有相当精确性的混凝土模型。其卸载的应力-应变关系由Karsan-Jirsa 卸载规则确定。其受压段应力-应变关系如图所示。 Kent-Park 混凝土模型 混凝土的极限应力出现在应变为0.002K 的时候，应力-应变表达式为： 上升段，即0.002C K ε≤时 22[ ()]0.0020.002c c c c f Kf K K εε'=- (1) 下降段，即0.002C K ε>时 [1(0.002)]c c m c f Kf Z K ε'=-- (2) 且0.2c c f Kf '≥。 其中： 1s yh c f K f ρ=+ ' (3) 30.290.750.0021451000m c s c h Z f h K f S ρ= ''' ++-'- (4) 上述公式中： K —— 考虑箍筋约束所引起的混凝土强度增强系数； m Z —— 应变软化段斜率；
c f'——混凝土圆柱体抗压强度（MPa）； yh f——箍筋的屈服强度（MPa）； s ρ——试件的体积配箍率； h''——从箍筋外边缘算起的核心混凝土宽度。 Scott等将核心混凝土的极限压应变相对保守的取为首根约束箍筋断裂时的混凝土应变，将保护层混凝土脱落失效时的应变取为0.004，约束混凝土的极限压应变按下式确定： max 0.0040.9() 300 yh s f ερ =+(5) 其中， yh f的单位取为MPa。
2.3.2 塑性本构模型 模型要以良好的本构材料性能为基础。Karabinis and Kiousis 成功模拟了不同箍筋布置的混凝土柱的性能。Rochette and Labossiere 最早进行了复合材料约束的尝试并利用关联性DP 破坏准则进行了增量计算。自此，众多学者通过本构模型对FRP 约束混凝土柱的性能进行了研究（Lan 等）。Deniaud and Neale 通过比较素混凝土和FRP 包裹的大尺寸钢筋混凝土柱的试验数据，对FRP 约束混凝土的非线性弹性模型和DP 弹塑性模型进行了评估。他们得出结论，弹塑性本构模型最适合于数值分析。在不同的塑性模型中，DP 塑性模型可以相当准确的模拟混凝土受压时的应力—应变性能（Aboussalah and Chen ）。一些研究者认为DP 模型在颗粒状材料中的适用性和材料参数的相对简单是其最主要的优势。在近十年里，研究者主要研究了FRP 约束混凝土的三个主要参数，即塑性膨胀率（塑性膨胀角），摩擦角和粘聚力。综述将按照文献中三大参数出现的顺序来展开。 2.3.2.1 塑性膨胀率（塑性膨胀角） 塑性膨胀率α描述的是在应变空间里塑性应变的发展情况。表达式如下 α=1p′d √J 2p′=−√3(dεc p +2dεl p )(dεc p −dεl p ) 式中，I 1p′、J 2p′分别是塑性应变张量第一不变量和塑性偏应变第二不变量。在均匀约束的情况下，塑性膨胀率决定了横向塑性应变εl p 与轴向塑性应变εc p 的比值。早期研究始于钢筋约束混凝土。Karabinis and Kiousis 建立的膨胀率模型为渐进线型，也就是说，将塑性应变作为独立变量的单调函数。他们也发现对于未约束混凝土或钢筋约束圆柱，在一定的合理的变形范围内，膨胀率可大致认为是常数。Oh 也从主动约束的经验模型中得到数据，并进而回归出膨胀率的单调函数。膨胀率进而从以下几个方面延伸至FRP 约束混凝土中。 渐近线模型 Karabinis and Kiousis （1996）提出了描述钢筋约束混凝土塑性膨胀率变化规律的渐进关系。模型之后也被Karabinis and Kiousis （2002）拓展用于FRP 约束混凝土。 α=α0−ε̂ 1K α−ε̂αu −α0 ε̂=∫√dεp T dεp 式中，α0、αu 分别为α的初始值和极限值。K α为α的初始切线模量。变量ε̂为塑性应变轨迹。Karabinis and Kiousis （2002）根据FRP 的泊松比，从横向塑性应变与轴向塑性应变为-0.28中
恢复力是指结构或构件在外荷载去除后恢复原来形状的能力。恢复力模型建立在3个层次上：材料恢复力模型、构件恢复力模型和结构恢复力模型。恢复力模型包括骨架曲线和滞回规则两个部分。骨架曲线应确定关键参数，且能反映开裂、屈服、破坏等主要特征；滞回规则一般要确定正负向加、卸载过程中的行走路线及强度退化、刚度退化和滑移等特征。确定恢复力模型的方法有试验拟合法、系统识别法、理论计算法。恢复力模型分曲线型和折线型，折线型因应用简便而被普遍采用，目前提出的折线型恢复力模型主要有双线型、三线型、四线型、退化双线型、退化三线型、定点指向型和滑移型等。 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。 1887 年，德国Bauschinger 通过对钢材的拉压试验，指出当钢材在一个方向加荷超过其弹性极限后，对其进行反向加荷的弹性极限将显著降低。此后钢材的这种现象就称作“包辛格效应”。Penizen （1962）提出了一种适用于钢材的双线性恢复力模型，考虑了钢材的包辛格效应和应变硬化。 混凝土在重复循环荷载作用下的应力- 应变滞回关系，是钢筋混凝土结构抗震研究中的一个最基本的课题。在钢筋混凝土结构中，混凝土主要是承受压力，因此混凝土的应力- 应变滞回关系的研究主要是针对混凝土在重复压力作用下的性能。八十年代以来，考虑到地震作用下混凝土受到较高的应变速率的影响，混凝土本构关系的研究重点主要是对约束混凝土在不同应变速率下的应力-应变全过程进行试验研究，并致力于建立考虑应变速率影响的约束混凝土的应力- 应变关系的数学模型。 在结构的弹塑性地震反应分析中应用最为广泛的是双线性（Bi - linear）模型。该模型首次由Penizen（1962）根据钢材的试验结果提出，考虑了钢材的包辛格效应和应变硬化。由于其简单实用，因而也广泛用于钢筋混凝土结构的弹塑性分析。实际应用中，双线性模型又可进一步分为正双线性、理想弹塑性和负双线性三种情况。 为了反映钢筋混凝土框架在反复荷载作用下非线性阶段刚度退化的影响，Clough 和Johnston（1966）考虑再加载时刚度退化对双线性模型进行了改进，提出了退化双线性模型（Clough 模型）。考虑到Clough 模型在模拟某些钢筋混凝土构件的滞回性能上存在的极限性，Takeda、Sozen 和Nielson （1970）根据大量钢筋混凝土构件的滞回特性，利用一条考虑开裂、屈服的三折线骨架曲线和一系列较为复杂的滞回环规则对Clough 模型进行了改进。Takeda 模型最大的特点是考虑了卸载刚度的退化。 结构或构件在受外界干扰产生变形时企图恢复原有状态的抗力，即恢复力与变形之间的关系曲线称为恢复力特性曲线。恢复力特性曲线充分反映了构件强度、刚度、延性等力学特征，根据滞回环面积的大小可以衡量构件吸收能量的能力，它是分析结构抗震性能的重要依据。 在地震反应分析中常常将实际的恢复力特性曲线模型化，即恢复力模型。最常用的恢复力模型有双线型模型和三线型刚度退化模型。双线型模型是最简单的恢复力模型，其正向加载骨架曲线采用两根直线，其形状由构件的屈服强度、弹性刚度和屈服后刚度确定，反向加载的骨架曲线同正向加载的骨架曲线，加载与卸载刚度保持不变，等于弹性刚度。同三线型刚度退化模型相比较，双线型模型非常简单。在此，具体介绍复杂的三线型刚度退化模型。为真实地反映钢筋混凝土结构受反复荷载时在弹塑性区域的工作状态，克拉夫、武腾青等提出了三线型刚度退化模型，其恢复力特性曲线如图8．1所示。点1是开裂点，相应的力和变形为Fc和xc，点2和点5代表屈服点，相应的力和变形为Fy和xy；屈服以后的卸载直线3—4和9—10与割线0-2平行，A4为割线刚度。经过一次循环加载后，考虑钢筋混凝土构件的刚度退化性质，该模型认为：①在前一次循环之后再加载时，刚度的降低与前一次循环的最大变形有关，②反向加载时的直线指向前一次循环的最大变形点，⑧屈服以后的卸载刚度与屈服时的割线刚度相等。 图中：第一次加载循环后构件处于7点状态，再正向加载时，点7指向上次循环的最大变形点3点，卸载时沿9—10线，在点10反向加载，则指向最大变形点6。三线型刚度退化模型一般由五个参数确定，即开裂点力Fc、屈服点力Fy、弹性刚度k1，开裂后刚度k2和屈服后刚度k3。
1 横向配筋的作用 混凝土结构中的配筋有两种：直接钢筋和间接钢筋。直接配筋即沿构件轴力或主应力方向设置的纵向钢筋，直接承担拉力或者压力，钢筋的应力与轴力方向一致；间接配筋又称横向配筋，沿与压应力与最大主压应力垂直的方向设置，通过约束混凝土的横向变形，提高轴向抗压承载力。 横向配筋有多种，比如螺旋（圆形）箍筋、矩形箍筋、钢管、焊接网片等。其主要作用是约束其内部混凝土的横向变形，使之处于三轴受压应力状态，从而提高了其强度和变形能力。 下面就箍筋对混凝土的约束作用做以简单分析。 箍筋的作用有许多种， •抗剪。除了直接承受剪力外，还间接限制了斜裂缝的开展宽度，增强了腹部混凝土的骨料咬合力；还约束了纵筋对混凝土保护层的撕脱，增大了 钢筋的销栓力；同时，纵筋与腹筋形成的骨架使内部混凝土受到约束， 这也有利于抗剪； •通过减小纵筋的自由长度，防止纵筋受力后压屈，充分发挥其抗压强度，同时也起到固定纵筋位置的作用； •对于密排箍筋，通过约束核心区混凝土，提高了混凝土的抗压强度及延性（极限变形能力）； •长期荷载作用下，可以承受因混凝土收缩和环境湿度变化等产生的横向应力，以防止或减少纵向裂缝； 其中，通过约束核心区混凝土，提高受压混凝土的抗压强度及延性，对于地震区的混凝土结构尤为重要。适当地增加箍筋和改进构造形式成为提高结构抗震性能的最简单、经济和有效的措施之一。 2 影响箍筋约束作用的因素 箍筋对约束混凝土的增强作用，除了受被约束混凝土自身强度的影响外，主要取决于它能够施加在核心区混凝土表面的约束力的大小。约束力越大，对混凝土的增强就越多。约束力主要受以下几个因素影响： •体积配箍率。体积配箍率隐含反应了四个因素：箍筋强度、直径、间距及（计算配箍方向的）核心区宽度（对于螺旋或圆形配箍的圆形截面，指 核心区直径）。箍筋的强度和直径直接决定了箍筋所能提供的约束力的 大小，箍筋间距及核心区宽度则影响约束力在相邻箍筋间的分布。对于 矩形截面，通常两个方向上的尺寸和配箍形式不一样，因此提供的约束 力也不一样，所以应分别计算两个方向的配箍率。
OpenSees中Mander模型用于模拟钢筋混凝土柱滞回性能 的适用性 赵金钢;杜斌;占玉林 【摘要】对OpenSeS软件提供的Concrete04和Concrete07两种基于Mander模型开发的混凝土本构模型的计算原理和参数取值进行详细的归纳;并建立有限元模型,对钢筋混凝土柱进行滞回性能分析.同时选取不同的塑性铰长度和等效刚度计算公式,分析其对钢筋混凝土柱滞回性能计算结果的影响.研究表明:采用Concrete07模型和中国规范给出的塑性铰长度计算公式,对钢筋混凝土柱滞回性能模拟的稳定性较好;不同的等效刚度取值对钢筋混凝土柱滞回性能计算结果的影响较小.%The calculation principle and parameter valuation for two concrete constitutive models Concrete04 and Concrete07 provided by software OpenSees and developed on the basis of Mander model were summed up in detail,and finite element models were established to analyze the hysteretic behavior of reinforced concrete columns.Meantime,the influence of several computational formulas selected for calculation of plastic hinge length and effective stiffness on the computation result of hysteretic behavior of reinforced concrete columns was analyzed,also.The research shows that the stability of simulation for hysteretic behavior of reinforced concrete columns by using the Concrete07 model and the computation formula of plastic hinge length stipulated by Chinese norm will be better and the valuation of different effective stiffness will have little effect on the computation result of hysteretic behavior of reinforced concrete columns.
传统木结构关键部件恢复力模型与结构抗震分析研究 传统木结构关键部件恢复力模型与结构抗震分析研究 摘要：近年来，传统木结构建筑得到了广泛的关注和保护，因其具有丰富的文化和历史价值。然而，在地震等自然灾害下，传统木结构建筑往往容易发生倒塌和破坏。为了提高传统木结构建筑的抗震能力，本文通过研究传统木结构关键部件的恢复力模型，并结合结构抗震分析，为传统木结构的保护和修复提供了理论指导和技术支持。 关键词：传统木结构，关键部件，恢复力模型，结构抗震分析 一、引言 传统木结构建筑作为我国古老文化的重要组成部分，代表着丰富的历史和文化价值。然而，受限于传统建筑材料和建筑技术的局限性，传统木结构建筑往往存在较大的自然灾害风险，特别是在地震等灾害发生时容易发生倒塌和破坏。因此，研究传统木结构建筑的抗震性能和保护方法具有重要的理论和实践意义。 二、传统木结构关键部件的恢复力模型 传统木结构建筑的关键部件包括主梁、次梁、柱子等。这些部件的破坏与否直接影响到整个建筑的抗震性能。本文通过研究这些关键部件在地震作用下的破坏机理和恢复力模型，探讨了提高传统木结构建筑抗震能力的方法。 1. 主梁的恢复力模型 主梁是传统木结构建筑的主要承重构件，其在地震作用下容易发生破坏。为了研究主梁的恢复力模型，本文考虑了主梁的材料强度、连接方式和支撑情况等因素。通过对主梁的强度
计算和有限元分析，得到了主梁在地震作用下的破坏模式和恢复力模型。 2. 次梁的恢复力模型 次梁作为传统木结构建筑的次要承重构件，其破坏也会对整个建筑的抗震性能产生重要影响。为了研究次梁的恢复力模型，本文考虑了次梁的材料性质、连接方式和支撑情况等因素。通过对次梁的强度计算和有限元分析，得到了次梁在地震作用下的破坏模式和恢复力模型。 3. 柱子的恢复力模型 柱子是传统木结构建筑的支撑构件，其稳定性对整个建筑的抗震性能起着重要作用。为了研究柱子的恢复力模型，本文考虑了柱子的几何形状、材料性质和连接方式等因素。通过对柱子的强度计算和有限元分析，得到了柱子在地震作用下的破坏模式和恢复力模型。 三、结构抗震分析 结构抗震分析是通过计算和模拟地震荷载对传统木结构建筑的影响，评估建筑物的抗震性能。本文针对传统木结构建筑的特点和恢复力模型，提出了结构抗震分析的方法和步骤。通过有限元分析和地震动力计算，得到了传统木结构建筑在地震作用下的响应和破坏机制。 四、结论 通过研究传统木结构建筑的关键部件恢复力模型和结构抗震分析，本文提出了一种提高传统木结构抗震能力的方法。该方法可以为传统木结构建筑的保护和修复提供理论指导和技术支持。然而，由于本文没有
箍筋约束超高性能混凝土本构模型 祁婷; 马恺泽; 刘房添 【期刊名称】《《科学技术与工程》》 【年(卷),期】2019(019)029 【总页数】6页(P213-218) 【关键词】超高性能混凝土; 应力-应变曲线; 峰值应力; 峰值应变; 综合约束系数【作者】祁婷; 马恺泽; 刘房添 【作者单位】长安大学建筑工程学院西安710000 【正文语种】中文 【中图分类】TU375.3 超高性能混凝土(ultra-high performance concrete, UHPC)是一种超高强、高韧性、高耐久性的新型水泥基复合材料[1]。与普通混凝土相比具有抗压强度高、延性好、耐久性能优异等特点，适用于各类重载高层结构，在土木工程领域中具有广阔的应用前景。 约束混凝土是指利用外部约束，使核心混凝土处于三向受压状态，改善其自身原有的受力性能，以提高其抗压强度和变形能力[2]。许多学者对箍筋约束混凝土的力学性能及变形能力进行了大量的研究试验，并提出本构模型。过镇海等[3]提出箍筋约束混凝土本构模型，但其忽略了混凝土受拉和箍筋布置形式对约束混凝土的影响。赵作周等[4]收集国内外箍筋约束高强混凝土的试验数据共44组，通过分析拟
合，提出特征点计算方法及本构模型，最后通过试验验证了其准确性。Ali等[5]通过收集多组试验数据，总结分析了现有模型的局限性，并在此基础上，提出基于尺寸效应影响的应力-应变关系曲线模型。此外，文献[6—10]也对约束混凝土的本构关系进行了深入研究。 然而，关于箍筋约束UHPC的应力-应变关系曲线模型却研究较少。UHPC作为一种新型的混凝土材料，内含钢纤维，可以对UHPC产生有效的约束作用，明显改善其力学性能和抗震性[11,12]，具有广阔的应用前景，对其力学性能及应力-应变本构关系的研究无疑将推动其进一步发展。Milad等[13]通过对6个UHPC 柱进行轴心受压试验，分别研究了箍筋间距、配箍形式对UHPC柱力学性能的影响，并指出考虑钢纤维影响的约束高强度混凝土约束模型可适用于约束UHPC模型。Hyun-Oh[14]为研究箍筋及钢纤维对约束UHPC性能的影响，对9个箍筋约束UHPC柱进行轴压试验，并对现有约束混凝土本构模型进行修正，提出考虑钢纤维效应影响的约束UHPC应力-应变关系曲线模型。 本文在收集已有超高性能混凝土柱试验数据的基础上，通过回归分析、理论推导，提出箍筋约束UHPC的特征点计算方法及应力-应变本构关系模型，并与赵作周模型、Hyun模型进行了对比分析。 1 试件的选取 综合考虑箍筋形式、箍筋间距、体积配箍率、钢纤维掺量等因素的影响，收集31个超高性能混凝土柱轴压性能试验研究[13—16]如表1所示(n表示试件个数；s 表示箍筋间距；ρv表示体积配箍率；Vf表示钢纤维掺量)。试件的配筋图如图1所示。 表1 试件基本信息Table 1 The basic information of specimens文献截面尺寸n箍筋形式s/mmρv/%Vf/%[13]250mm×1000mm6C/D40～1201.4～ 4.52.5[14]220mm×900mm8A/B40～1650.9～
型钢高强高性能混凝土柱受力性能研究 针对施工过程中遇到的型钢高强高性能混凝土结构，采用开源结构非线性分析软件OpenSEES，基于Kent-Scott- Park混凝土本构关系和Giuffre-Mengegotto -Pinto钢材本构关系，建立型钢高强高性能混凝土柱的有限元模型，对试件的受力性能进行非线性数值模拟。结果表明：该模型能较好的体现型钢高强高性能混凝土柱受力性能。可为型钢高强高性能混凝土的设计和优化提供参考。 标签：型钢高强高性能混凝土；OpenSEES；非线性；数值模拟 1 引言 型钢高强高性能混凝土(Steel Reinfor ced High Strength and High Performance Concr ete) 结构是新型混凝土高技术在型钢混凝土结构中的应用。作为钢与混凝土相组合的新型结构形式，其具有高强度、抗震性能好等特点。目前已广泛应用于大跨、大空间的工业厂房中。实践证明型钢高强高性能混凝土结构能有效的提高结构的受力性能，大幅度地减小构件截面尺寸，从而减轻结构重量，增加使用面积。本文将采用数值模拟的方法分析其受力性能，模拟结果表明其具有相当好的非线性模拟精度。该有限元分析的结果可用于指导实际工程。 2 型钢高强高性能混凝土柱的有限元模拟研究 2.1 OpenSEES程序简介 OpenSEES全称为Open Systems for Earthquake Engineering Simulation（地震工程模擬开放体系），该软件是由加州大学伯克利分校所研究开发的。程序可进行结构工程及岩土工程领域的静力弹性和非线性分析、pushover拟动力分析、模态分析、动力线弹性分析与非线性分析等。经证明，在以上各个分析中均能具有较好的数值模拟精度。此外，OpenSEES具有便于改进和协同开发，能保持国际同步等特点。目前，该程序日益引起各国土木工程领域研究人员的高度关注。 2.2 单元选择 本文拟采用的分析单元为非线性梁柱单元模型(Nonlinear Beam-Column Eleme nt)，此单元模型是基于纤维模型法的非线性单元。可应用于杆系结构的非线性分析，并能充分考虑构件的P-Delta效应。其运用高斯数值积分法来求解构件柔度矩阵，故比目前多数程序采用的线性差值法计算结果更为精确。 2.3 材料本构关系 构件的荷载位移关系可以通过对截面纤维材料的单轴本构模型积分求得。故材料的单轴本构模型是影响数值模拟结果的重要因素。总体上讲型钢混凝土柱复合截面包括三种材料：混凝土、型钢和纵向钢筋。在建模前，需对各种材料采用
方钢管混凝土平面框架的恢复力模型研究近些年来，由于普遍的城市化和人口增长，建筑建设需求不断上升，因此，在结构设计中涉及到框架这一关键概念，以实现建筑物的抗震设计，有效控制建筑体积和抗震动力。而方钢混凝土框架作为一种特殊抗震结构，其在许多建筑建设工程中也被广泛使用。为了捍卫结构安全，该框架的恢复力模型研究成为研究的焦点问题，从而推动该领域的发展。 框架结构是由支撑、悬挑和分解有机组成的，它是结构力学的重要类型，通常用于支撑大型建筑的结构支撑，如高楼大厦、路桥等，它的结构简洁稳定，可以有效控制自重载荷和非重力载荷，抵御地震力和台风力，具有经济、实用和节能等优势。方钢混凝土框架结构，其特点是采用钢筋和混凝土结合的结构，将混凝土用于支撑的部分，而钢筋用于缠绕的部分，以期达到节能的效果。而当混凝土和钢筋组合在一起时，它们之间的力学关系是非常复杂的，所以研究方钢混凝土框架结构的恢复力模型也就成为了必不可少的。 本文旨在解决方钢混凝土框架结构恢复力模型研究。首先，根据现行设计规范，研究方钢混凝土框架结构的设计原理，以及框架承载力的洗练方法；其次，研究该框架的恢复力模型，确定其参数来模拟不同的荷载状态，以评估其设计参数；最后，根据力学，结合新研发的混凝土材料，研究非线性恢复力模型的数值计算和实验研究，以优化该框架的设计。 本研究以实验为主，采用纵向加载和入射角度变化等因素，分析
不同框架结构、不同材料和不同混凝土配合比比例下，方钢/混凝土框架的抗侧移和抗压性能，计算出其力学参数，并研究其变形性能、构件要求以及准确恢复力模型，以及混凝土抗压强度和抗侧移强度。 方钢混凝土框架的恢复力模型研究为提高框架的抗震能力提供 了重要的基础。本研究以实验测试和数值模拟相结合的方式，验证了该框架的恢复力模型，研究了混凝土抗压强度和抗侧移强度，从而为下一步针对不同材料和结构设计提出可行的方案。 总之，本研究为推动方钢混凝土框架的发展提供了重要的理论基础，并为框架设计提供了重要的参考依据。未来，将继续深入研究方钢混凝土框架的构件组合以及恢复力模型的变化，以更好地满足建筑设计需要。
装配式混凝土柱建造技术规程 一、前言 装配式混凝土柱作为一种先进、高效、环保的建筑结构形式已经逐渐 得到广泛的应用。因此，本文将从设计、材料、施工等方面，对装配 式混凝土柱的建造技术规程进行详细的介绍。 二、设计要求 1、混凝土强度等级应不低于C30。 2、柱子的截面尺寸应根据受力情况进行合理设计，尺寸不应小于 200mm×200mm。 3、柱子的高度应根据设计要求进行合理设计，高度不应超过9m。 4、柱子的纵向钢筋应按照设计要求布置，钢筋的直径不应小于 12mm，钢筋的间距不应大于150mm。 5、柱子的横向钢筋应按照设计要求布置，钢筋的直径不应小于8mm，钢筋的间距不应大于150mm。
三、材料要求 1、水泥：应选用普通硅酸盐水泥。 2、砂：应选用细砂。 3、石子：应选用直径小于20mm的碎石。 4、钢筋：应选用HRB400级别的螺纹钢筋。 5、混凝土外加剂：应选用聚羧酸系高效减水剂。 四、施工工艺 1、制作模板：根据设计要求制作模板，模板应采用优质的防潮板材料，并应在模板内涂上模板脱离剂。 2、搭设模板：在基础上搭设好模板，并进行调整和检查，确保模板的准确度和平整度。 3、打钢筋：按照设计要求，在模板内放置好纵向和横向的钢筋，并进行固定。
4、浇筑混凝土：在模板内放置好钢筋后，即可进行混凝土的浇筑工作。混凝土浇筑时，应采用自流坍落度不大于150mm的混凝土，并应采 用振捣器进行振捣。振捣应均匀进行，直到混凝土表面出现气泡为止。 5、拆模：混凝土浇筑后，应在规定的时间内进行拆模。拆模时间应根据混凝土的强度、环境温度等因素进行合理的控制，一般应在3-4天 后进行拆模。 6、养护：混凝土拆模后，应进行养护，养护时间应根据混凝土的强度、环境温度等因素进行合理的控制，一般应在7天左右。 五、安装要求 1、柱子安装前，应对其进行检查，确认柱子的尺寸、强度等是否符合设计要求。 2、柱子的安装应采用专业的起重设备进行，安装时应注意控制起吊速度和角度，保证柱子安装的垂直度和水平度。 3、柱子的安装位置应符合设计要求，并应进行固定，固定方式应以膨胀螺栓为主。
装配式混凝土框架结构梁柱节点抗震性 能试验研究 摘要：建筑行业是我国的支柱型产业，然而，随着社会的发展，传统的建筑 行业难以为继，近年来，国家开始大力推广建筑工业化和住宅产业化，不断升级 调整住宅产业结构，预制装配式建筑产业应运而生。与传统的建筑行业相比，预 制装配式建筑具有预制构件工业化生产、结构施工周期短、节能环保减排、有利 于可持续发展、具有显著的经济效益等优势，是未来建筑发展方向。国内装配式 建筑的典型结构体系为装配整体式框架结构，改进的法国世构体系与欧洲“DoubleWall”装配整体式剪力墙体系也在国内得到一定程度的应用。众所周知，框架梁柱之间的可靠连接是框架结构整体性的关键。混凝土现浇的传统混凝土结 构一般不会出现构件之间连接破坏，但装配式结构不同，预制结构其薄弱部位是 连接节点，节点区域对整体结构的安全具有重要意义，因此推广预制装配结构体 系的关键是研究预制框架节点连接方式。基于此，本篇文章对装配式混凝土框架 结构梁柱节点抗震性能试验进行研究，以供参考。 关键词：装配式混凝土；框架结构；梁柱节点；抗震性能试验 引言 随着经济结构的调整及供给侧结构的改革，我国经济将持续稳步健康发展。 在政策及市场的推动下，以装配式混凝土结构快速发展为代表的新型建筑工业化 进入了新一轮的高速发展期。这个时期是我国住宅产业真正进入全面推进的时期，工业化进程也在逐渐加快推进，在新建工程中的占比越来越大。发展装配式建筑 真正意义上实现建筑从“建造”向“制造”的转变。目前国内对装配式建筑的研 究主要集中在结构体系、设计技术和检测技术等方面，对于施工组织研究较少。 一个科学、有效的施工组织设计对施工项目来说是非常有必要的，其能从全局出发，优化配置生产要素、提高管理水平。研究梁-柱连接节点处，预制框架梁端 面与柱侧面之间预留10-20mm的缝隙，浇筑高强水泥基灌浆材料形成接触面，框
型钢混凝土柱骨架曲线特征点计算方法研究 李克杰;陶清林 【摘要】收集国内近年来关于型钢混凝土(SRC)柱低周循环加载下的84组试验数据,回归分析峰值位移和屈服位移之比、强化刚度、软化刚度与SRC柱构件主要设计参数(轴压比、配箍特征值、剪跨比、体积配箍率和混凝土强度)之间的关系,提出型钢混凝土柱骨架曲线特征点的计算方法.结果表明:峰值位移和屈服位移之比与体 积配箍率、混凝土强度成正比,与轴压比、配箍特征值及剪跨比均成反比；强化刚 度系数与配箍特征值、剪跨比成正比,与轴压比、体积配箍率及混凝土强度成反比；软化刚度系数与配箍特征值、剪跨比及混凝土强度成正比,与轴压比、体积配箍率 成反比.该结果可为型钢混凝土组合结构的地震反应分析提供参考.%The regressive analysis of the collection of 84-group domestic test data of SRC from cyclic loading experiments shows the relationship between the ratio of maximum displacement & yield displacement, strengthened stiffness, degenerated stiffness and the main design parameters of SRC column, such as axial compression ratio, stirrup characteristic value, shear span ratio, stirrup volumetric percentage and concrete strength, and proposes the calculation method for the characteristic points of SRC column skeleton curve. The study arrives at following conclusions: the ratio of maximum displacement & yield displacement is rising with the increase of stirrup volumetric percentage and concrete strength, and has an inverse relationship with axial compression ratio, stirrup characteristic value and shear span ratio; strengthened stiffness coefficient is in proportion to stirrup characteristic value and shear span ratio, while in inverse proportion
钢筋混凝土斜柱 在现代建筑中，钢筋混凝土斜柱扮演着重要的角色。作为一种独特的建筑结构，它结合了钢筋的强度和混凝土的耐久性，形成了高效且实用的建筑元素。斜柱在许多大型建筑和高层建筑中都能找到，它们是实现建筑设计理念和提升建筑物结构性能的关键。 一、钢筋混凝土斜柱的基本概念 钢筋混凝土斜柱是一种混凝土结构，其形状和方向与重力作用下的直柱不同。斜柱通常与垂直支撑或墙体连接，以提供额外的支撑或平衡斜向荷载。这种结构元素的主要优点是它可以有效地利用空间，并能够提供更大的自由度，使建筑师能够实现更为复杂和创新的设计。二、钢筋混凝土斜柱的设计 设计钢筋混凝土斜柱时，需要考虑多种因素。必须确定斜柱的形状和大小，以确保其能够承受预期的荷载。这可能需要复杂的计算和分析，以确定最佳的设计方案。设计师还需要考虑斜柱与其周围结构元素的相互作用，以及如何将其与其他结构元素进行连接。 三、钢筋混凝土斜柱的施工
钢筋混凝土斜柱的施工过程可能比传统的垂直柱更复杂。在浇筑混凝土之前，必须正确放置钢筋，以确保其形状和定位准确。在施工过程中，还需要采取额外的支撑措施，以防止斜柱在浇筑过程中发生移位。施工完成后，应进行详细的检查和测试，以确保斜柱能够满足所有的设计和安全要求。 四、钢筋混凝土斜柱的优点和未来趋势 钢筋混凝土斜柱具有多种优点。它们可以提供更大的空间利用率，使建筑设计师能够实现更为创新和复杂的设计。斜柱能够提供更好的地震防护，因为它们能够更有效地分散地震荷载。斜柱还提供了更大的设计灵活性，可以适应各种不同的建筑环境和要求。 随着科技的进步和建筑技术的不断发展，钢筋混凝土斜柱在未来可能会得到更广泛的应用。新的施工技术和设计方法可能会进一步增强这种结构元素的性能和实用性。同时，随着3D打印技术的发展，我们可能会看到更多的创新设计和构造方法出现，这将进一步推动建筑行业的发展。 五、结论 钢筋混凝土斜柱是一种强大的建筑结构元素，它提供了高效的空间利
第四章拟静力试验 4.1概述 4丄1含义 拟静力实验方法是目前硏究结构或构件性能中应用广泛的一种实验方法。采用一立的荷载控制或变形控制对试件进行低周反复加载，使试件从弹性阶段直至破坏的一种实验方法。是使结构或结构构件在正反两个方向重复加载和卸载的过程，用以模拟地震时结构在往复振动中的受力特点和变形特点。这种方法是用静力方法求得结构振动时的效果，因此称为拟静力试验，或伪静力试验。 4.1.2实验目的 进行结构拟静力实验的主要目的主要为以下三部分 ♦恢复力模型（如图4・1）:通过实验所得的滞回曲线和曲线所包围的面积求得结构的等效阻尼比，衡量结构的耗能能力，同时还可得到件架曲线，结构的初始刚度及刚度退化等参数，相当于结构的物理方程； ♦抗震性能判怎：从强度、刚度、变形、延性、耗能等方而判断和鉴定结构的抗震性能； ♦破坏机制研究：通过实验研究结构构件的破坏机制，为改进现行结构抗震设计方法及改进结构设汁的构造措施提供方法和依据。 4-1 结构恢复力模型 4.1.3拟静力实验特点 拟静力试验的优点：该实验的加载速率很低，因此由于加载速率而引起的应力、应变速率对实验结果的影响可以忽略，更重要的是这种实验可以最大限度的的利用试件提供各种基本信息，例如：承载力、刚度、变形能力、耗能能力和损伤特征等，但不能模拟结构的地震反应过程。
拟静力实验方法可用于获取构件的数学模型，为结构的计算机分析提供构件模型，并通过地丧模拟振动台实验对结构模型参数做进一步的修正。可以在试验过程中随时停下来观察结构的开裂的破坏状态：便于检验校核试验数据和仪器的工作情况：并可按试验需要修正和改变加载历程。 存在的不足：试验的加载历程是事先由研究者主观确泄的，与地震记录不发生矢系；由于荷载是按力或位移对称反复施加，因此与任一次确定性的非线性地震反应相差很远,不能反映出应变速率对结构的影响；拟静力实验控制软件还比较欠缺，大多数还是人工控制或半自动控制，与设备的发展不相适应。原因之一是拟静力实验比较复杂，实验软件与结构静力模型、结构类型、试件特征、作动器的位置安排、测量传感器的布置等均有密切尖系。目前应用的控制软件TUST, 实现了力与位移控制模式的实时平滑转换。 4.2拟静力实验的加载装置及加载制度和控制方法 421加载装置 试验装置是使被试验结构或构件处于预期受力状态的各种装置的总称。 ♦加载装程的作用是将加载设备施加的荷载分配到实验结构； ♦支座装宜准确地模拟被试验结构或构件的实际受力条件或边界条件： ♦观测装置包括用于安装各种传感器的仪表架和观测平台： ♦安全装程用来防止试件破坏时发生的安全事故或损坏设备。 试验加载装置多采用反力墙或专用抗侧力构架。过去主要采用机械式千斤顶或液压式千斤顶进行加载，这类加载设备主要是手动加载，实脸加载过程不容易控制，往往适成数据测量不稳左、不准确、实验结果分析困难。目前许多结构实验室主要采用电液伺服结构试验系统装巻，并用il •算机进行试验控制和数据采集。
型钢混凝土梁柱节点抗震性能的试验研究 摘要 近年来，我国经济总量迅速增长，建筑技术水平不断提高。随着城市人口数量剧增，为了缓解城市建设用地紧张，大量城市均已建成或正在建设数百米高的建筑。混合结构体系在这一背景下应运而生。混合结构兼具钢结构与混凝土结构的优点，能够充分发挥型钢与混凝土两种材料的特性，在抗震性能及建筑适用性方面具有无可比拟的优势。 混合结构作为一种新兴的建筑结构体系，虽然已经被国内外大量高层建筑采用，但是在实际应用过程中仍然存在一些问题，这些问题的存在限制了混合结构体系的推广应用。目前的研究主要集中在型钢混凝土柱-钢(钢筋混凝土)梁节点抗震性能上，对于能够简化型钢混凝土梁柱节点施工工序的新型梁柱节点构造形式研究较少。梁柱节点是结构的关键部位，受力复杂，其性能直接关系到整体结构的抗震性能。我国现有规范及实际工程中，梁柱节点均采用节点核心区水平箍筋穿过梁型钢腹板孔洞的构造形式，但是在实际施工过程中，水平箍筋弯钩难以穿过梁型钢腹板孔洞，这给施工工序及质量保证带来了难题及隐患。 本文通过改进现有型钢混凝土梁柱节点构造形式，在规范规定的节点构造形式的基础上，提出了两种梁柱正交及一种梁柱斜交的改进型节点构造形式。将一种普通节点形式(SRCJ-01)、三种新型的节点形式(SRCJ-02，SRCJ-03，SRCJ-04)以及同尺寸、同配筋的钢筋混凝土梁柱节点(RCJ)制作试件，进行低周反复荷载作用下的拟静力试验，研究其抗震性能。根据试验现象及量测的数据，对比了各节点形式在低周反复荷载作用下的破坏形态、极限承载力、强度退化规律、滞回特性、耗能性能及关键部位应变分布等。对比结果表明：各试件均发生了梁端塑性铰破坏，节点核心区保持完好，证明了“强柱弱梁强节点”的设计原则的正确性；型钢混凝土梁柱节点的承载力、延性、耗能能力等方面均明显优于钢筋混凝土节点；采用U形箍筋的SRCJ-02的极限承载力和抗震性能均优于SRCJ-01，这证明了使用U形箍筋替代闭合箍筋的构造形式是合理可行的；腹板开矩形孔的SRCJ-03在承载力方面略有不足，但是其等效粘滞阻尼比系数均大于其他试件，证明了其具有良好的耗能性能；梁柱斜交的SRCJ-04的极限承载力优于其他试件，延性处于其他试件之间，证明了该梁柱斜交节点构造形式是合理的。 在试验完成后，采用ABAQUS有限元软件对试验进行了有限元模拟计算。有限元计算结果与试验结果较吻合，验证了有限元分析型钢混凝土梁柱节点的可行性与可靠性。通过变换SRCJ-02和SRCJ-03的梁型钢翼缘宽厚比、腹板高厚比等参数，建立有限元模型，进行模拟计算。通过对模拟结果的分析后得出，增加梁型钢翼缘的宽度、厚度可提升节点的极限承载力，在抗震性能上有所提高。 最后得出结论：（1）采用U形箍筋的SRCJ-02具有良好的抗震性能，U形箍筋替代闭合箍筋是可行的；（2）SRCJ-03加以改进也是一种比较好的节点构造形式；（3）梁柱斜交的SRCJ-04构造合理，可以对其应用于工程实际起到指导作用；（4）增加梁型钢翼缘、腹