装配式复合箍筋约束高强混凝土柱恢复力模型研究

型钢高强高性能混凝土柱受力性能研究【摘要】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。

【关键词】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（地震工程模拟开放体系），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。

GFRP-螺旋箍筋复合约束混凝土受压性能试验研究摘要：FRP（Fiber Reinforced Plastics/Polymers）约束混凝土是一种十分有市场发展前景的复合材料，但目前国内外针对FRP约束混凝土受压性能的研究较少。

本文在前人所做关于FRP约束混凝土及FRP-横向钢筋复合约束混凝土在静载作用下的力学性能研究及FRP约束混凝土、钢筋混凝土基本力学性能基础上，采用压力机对GFRP-螺旋箍筋复合约束混凝土的静载力学性能做了试验研究，同时提出了GFRP-螺旋箍筋复合约束混凝土在轴向静载下的理论模型。

关键词：FRP；GFRP套管；螺旋箍筋；复合约束；静载试验；理论模型引言在混凝土横向施加足够的约束，可以大大提高其强度和延性[1]。

对比单一材料约束混凝土，复合约束混凝土往往表现出更高的强度和延性，更优的抗震和抗冲击性能。

目前针对复合约束混凝土进行的试验和理论研究大多采用CFRP进行[2-12]，但因GFRP对比CFRP具有更高的延伸率和更优的绝缘性能，故GFRP与钢材的协同工作要比CFRP更优。

本文提出了一种利用GFRP套管与螺旋箍筋组成的复合约束套管，将复合约束套管作为模板浇筑混凝土，从而得到GFRP-螺旋箍筋复合约束混凝土。

为了研究GFRP-螺旋箍筋复合约束混凝土在轴向静载作用下的受力性能，本文设计了12个圆柱体试件进行轴向静载试验，基于试验结果对GFRP-螺旋箍筋复合约束混凝土在轴向静载作用下的受力性能进行了分析。

1试件设计与参数本试验共设计了12个复合约束混凝土圆柱试件，试验变量包括GFRP套管中GFRP层数（2和3层）和螺旋箍筋体积配筋率（1.5%和3%）。

静载试验的试件编号由两部分组成，第一部分代表GFRP包裹的层数，即P2和P3分别代表包裹2和3层GFRP；第二部分代表螺旋箍筋的体积配筋率，即S1和S2分别代表螺旋箍筋体积配筋率为3%和1.5%。

试件参数详见表1。

2材性试验2.1玻璃纤维布GFRP本文所用GFRP材料产商为上海中材科技有限公司，GFRP布单层厚度为0.436mm，单向布。

双层箍筋约束高强混凝土柱轴心受压力学特性研究
蒋中华;孙林柱;徐颖;李桅
【期刊名称】《混凝土与水泥制品》
【年(卷),期】2015(000)012
【摘要】为了解双层箍筋对混凝土变形性能的影响，对6根双层箍筋约束混凝土
圆形柱与2根普通箍筋圆柱进行了轴心受压试验，研究了其破坏过程和破坏形态。

并基于试件的荷载-应变曲线，分析了箍筋形式、内外层箍筋间距以及配箍特征值
对试件变形性能的影响。

结果表明：双层箍筋比普通箍筋能更有效地提高高强混凝土的延性，从而提高了混凝土柱的变形性能。

【总页数】4页(P40-43)
【作者】蒋中华;孙林柱;徐颖;李桅
【作者单位】安徽理工大学土木建筑学院，淮南232000;温州大学建工学院，325035;安徽理工大学土木建筑学院，淮南232000;温州大学建工学院，325035【正文语种】中文
【中图分类】TU528.79
【相关文献】
1.箍筋约束ECC矩形截面短柱轴心受压试验研究 [J], 李艳;王焕芳;刘泽军;陈卫峰
2.内圆外方双层箍筋约束下的混凝土轴心受压力学试验研究 [J], 沙丽荣;胡家梁
3.双层箍筋约束高强混凝土配合比及强度试验研究 [J], 李书;孙林柱;杨芳;庞建勇
4.高强箍筋约束高强混凝土轴心受压力学性能研究 [J], 杨正民;王旭
5.箍筋约束ECC方形截面短柱轴心受压力学性能试验研究 [J], 褚颜贵;刘泽军;李艳;程格格
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可恢复功能装配式钢框架梁柱节点力学性能研究
王敬贺;罗云标
【期刊名称】《建筑结构》
【年(卷),期】2024(54)3
【摘要】装配式钢结构具有施工快、工期短、污染小的优点。

基于此,提出一种由方钢管柱、H型钢梁、保险丝、高强螺栓和现浇楼板组成的可恢复功能装配式钢
框架梁柱节点,并变换保险丝处梁间缝隙宽度、保险丝长细比和保险丝屈服强度三
个参数,共建立了13个有限元模型进行分析。

研究结果表明:保险丝能够实现损伤
控制,保护主体结构免受损伤;保险丝处梁间缝隙宽度大于5mm时,可以保证梁段不发生碰撞,损伤集中在保险丝处,工程应用中建议采用10mm的缝隙宽度;保险丝长
细比为43时,能够保证可恢复功能装配式钢框架梁柱节点具有足够的承载能力;当
主体结构选用Q345B钢材时,保险丝宜采用Q235B钢材,以实现保险丝的损伤控制。

【总页数】8页(P95-102)
【作者】王敬贺;罗云标
【作者单位】天津大学建筑工程学院;天津大学滨海土木工程结构与安全教育部重
点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TU391
【相关文献】
1.钢框架梁柱节点子结构抗冲击力学性能有限元仿真研究
2.预制装配式框架结构梁柱节点力学性能试验研究
3.可恢复预制装配式RC梁柱节点抗震性能研究
4.装配式钢框架梁柱节点变形及数值模拟研究
5.梁柱螺栓连接节点刚度对装配式斜支撑钢框架结构受力性能影响研究
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箍筋约束高强混凝土应力-应变本构关系模型
宋佳;李振宝;杜修力
【期刊名称】《天津师范大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2012(32)4
【摘要】针对箍筋约束高强混凝土,优选6种典型模型对172根方形截面短柱在轴压作用下的峰值强度和延性进行预测.误差分析结果表明:Nagashima模型与Legeron模型的计算精度相对较高.最后,基于大量试验数据对Nagashima模型及Hong模型进行修正,修正模型精度较高且便于应用.
【总页数】7页(P41-46,70)
【作者】宋佳;李振宝;杜修力
【作者单位】北京工业大学工程抗震与结构诊治北京市重点试验室,北京100022;北京工业大学工程抗震与结构诊治北京市重点试验室,北京100022;北京工业大学工程抗震与结构诊治北京市重点试验室,北京100022
【正文语种】中文
【中图分类】TU375.3
【相关文献】
1.箍筋约束高强混凝土柱应力应变曲线的非线性有限元分析 [J], 章炯;李升才
2.螺旋箍筋约束含砖骨料再生混凝土本构关系模型 [J], 杨聪; 黄靓; 曾令宏; 万梓豪; 李福安; 高琦
3.SRPE套管约束混凝土单轴受压应力-应变本构关系模型 [J], 涂序纪;高剑平;涂帆;曹忠民;刘洪
4.锈蚀箍筋约束混凝土应力-应变本构关系模型 [J], 刘磊;牛荻涛;李强;何真
5.复合箍筋约束高强混凝土应力应变性能 [J], 胡海涛;叶知满
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GFRP-钢复合管约束再生混凝土柱的抗震性能试验研究钢管混凝土由于钢管的存在使得混凝土变形受到钢管的外部约束而处于三向受力状态,其承载能力大大提高,同时钢管的套箍作用也提高了混凝土的塑性能力,随着研究的不断成熟和完善,使钢管混凝土在实际工程应用中得到青睐和推广。

但是在大跨度结构或者海洋环境中,钢管混凝土结构受到环境因素的影响出现锈蚀、耐久性的问题十分严峻。

纤维增强复合材料(FRP)和钢管混凝土的结合,钢管外壁缠绕FRP不仅可防止钢管的局部屈曲提高承载力,大大减轻结构自重使得采用薄壁钢管成为可能;同时可以有效解决钢材的腐蚀问题。

GFRP(玻璃纤维材料)有着较低的弹性模量和较好的极限延伸率,热膨胀系数与钢材和混凝土也较为接近,可以更好地与钢管混凝土协同工作,除此之外,GFRP相对于其他纤维材料来说有更好的电绝缘性,约束钢管后可以在一定程度上防止由于恶劣环境所诱发的钢材电化学腐蚀。

高的极限延伸率,热膨胀系数与钢材和混凝土也更为接近,因此可以更好地与钢管混凝土协同工作,此外GFRP具备较好的电绝缘性,约束钢管后可防止恶劣环境诱发的钢材电化学腐蚀。

同时结合再生骨料混凝土,形成一种新型组合结构—GFRP-钢复合管约束再生混凝土柱,性能优良环保经济,具有良好的工程应用前景。

本试验设计和制作了6根GFRP-钢复合管约束再生混凝土组合柱和1根钢管约束再生混凝土对比柱,以长细比和轴压比为参数,研究试件在定轴力和循环往复水平荷载作用下的破坏形态,滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线,分析试件的延性性能和耗能能力,并计算得出试件的骨架曲线恢复模型。

研究结果表明:GFRP-钢复合管约束再生混凝土组合柱比钢管约束再生混凝土柱具有更好的抗震性能,在轴压比一定时,GFRP-钢复合管约束再生混凝土组合柱随着长细比的减小,初始刚度和水平承载力越大,试件的耗能能力也越好;在长细比一定时,试件随着轴压比的增大,初始刚度和水平承载力越大,且在试件较小轴压比的情况下,轴压比越大,耗能能力越小。

内填料石钢管混凝土组合柱基本力学行为及复合约束机制研究概述说明1. 引言1.1 概述本篇文章旨在研究内填料石钢管混凝土组合柱的基本力学行为及复合约束机制。

通过对该组合柱构造特点、受力机理以及承载能力计算方法的探讨，以及复合约束机制的概念和原理介绍，分析不同类型的复合约束对该组合柱力学行为的影响，并结合实际工程中的应用案例进行分析。

1.2 文章结构本文按照以下顺序展开内容：首先引言部分对研究背景和意义进行简要介绍；接着介绍内填料石钢管混凝土组合柱基本力学行为的研究，包括其构造特点、受力机理和承载能力计算方法；然后探讨复合约束机制的概念和原理，并分析不同类型复合约束对该组合柱力学行为的影响；最后通过实验设计与结果分析来验证前述理论分析，并提出相关结论。

1.3 目的本文的目标是全面了解内填料石钢管混凝土组合柱在不同加载情况下的基本力学行为以及受到不同类型复合约束的影响。

通过深入研究该组合柱的特点和力学机制，为相关工程领域的设计与实践提供理论依据和指导，同时为扩展和发展新型复合约束技术提供科学支持。

通过本文的研究成果，预期能够增加对内填料石钢管混凝土组合柱结构性能的认识，并为其在实际工程中的应用提供更精确和可靠的技术支持。

2. 内填料石钢管混凝土组合柱基本力学行为研究2.1 内填料石钢管混凝土组合柱构造特点内填料石钢管混凝土组合柱是一种结构新颖且具有良好力学性能的复合结构柱。

它由外层轻质骨料混凝土和内层钢管组成，通过填充材料将两者牢固地连接在一起。

其主要特点包括以下几个方面：首先，内填料石钢管混凝土组合柱具有较强的承载能力和优异的受力性能。

由于采用了加固材料，在受压状态下能够有效抵抗外力作用，提供了较高的承载能力。

其次，该组合柱结构中的钢管具有很好的抗弯刚度和抗剪强度。

这使得组合柱在受到水平荷载时表现出良好的变形控制能力，并且可以有效防止局部失稳和破坏。

此外，内填料石钢管混凝土组合柱还具备较好的耐火性能和抗震性能。