钢筋混凝土框架柱延性分析
钢管混凝土柱

4. 4 框架抗震性能分析
• 4. 4. 1 屈服及破坏荷载的确定 • 由于钢管混凝土柱-钢梁框架的其荷载-位移曲线没有明显的屈服 点, 目前对该类结构屈服和破坏的确定尚无统一的准则 。本文采 用文献[ 19] 确定钢管混凝土柱屈服点的方法来确定钢管混凝土框 架的屈服点和屈服荷载 ,
屈服位移 Δy 极限荷载Pmax 极限位移 Δmax Pu =0. 85Pmax 为破坏荷载
主要测试仪器及测试指标
• 为了跟踪梁柱构件在试验过程中的应力分布及塑性铰位置,在框架 柱底部和上部截面处均设置了应变片 ,底部截面在荷载作用平面 内和平面外的四个面上均布置了互成 90° 的双向应变片 ,以测试 框架柱底部截面荷载平面内及平面外的轴向及横向应变 ,而柱上 部截面只在荷载作用平面内的两侧布置了双向应变片。在框架梁 两端截面上下翼缘均布置了沿轴线方向的单向应变片, 腹板上布 置了双向应变片 。分别在框架梁两端及每个框架柱底截面附近布 置了测试曲率的装置。
• 为了系统地研究更大参数范围内钢管混凝土框架的抗震性能, 以 柱截面形状、柱截面含钢率、柱轴压比、梁柱线刚度比等为主要参 数, 本文进行了 4 组共计 12 个单层单跨圆形和方形截面钢管混凝土 柱-钢梁平面框架的低周反复荷载试验研究 。
试件设计与制作
• 框架试件的跨度和高度基本上是实际工程框架的1/3 尺寸,在梁 的刚度选取中已考虑了组合梁及楼板的刚度贡献,这样即使本文试 件中只有钢梁 ,但其刚度已考虑了楼盖的贡献,使得本文试验中选 用的梁柱线刚度比数值更具工程代表意义 。 • 柱采用冷弯薄壁钢管 ,钢梁由钢板焊接而成, 加强环板及钢梁腹板 均与钢管焊接 , 并保证焊缝质量。
4. 3 水平荷载与梁端及柱端曲率关系
• 可以看出 ,在弹性阶段梁端及柱脚的曲率很小 ; 当梁端进入屈服发 生屈曲以后, 梁端曲率才发展较快 。 • 柱脚曲率的发展过程类似 ,但由于柱内有混凝土, 框架柱的弯曲变 形并没有钢梁显著 ,因此柱脚的曲率在加载位移后期的发展较钢 梁缓慢, 直到柱钢管鼓曲非常严重并有局部断裂时曲率发展到最 大,而且其最大曲率数值也较梁端最大曲率小 。
房屋建筑框架结构抗震设计要点

房屋建筑框架结构抗震设计要点摘要:钢筋混凝土框架结构具有良好抗震性能,结构抗震的本质就是延性,提高延性可增加结构抗震潜力,增强结构抗倒塌能力。
结构主要靠延性来抵抗较大地震作用下非弹性变形。
本文分析了结构延性在抗震设计中的重要性及其作用,影响结构延性的主要因素以及结构延性的抗震设计。
关键词:房屋建筑;框架结构;抗震设计前言地震是一种能对人类的生产和生活带来极大破坏的自然灾害,为了预防地震灾害,减轻地震损失,我国加强了地震预报、工程抗震和地震控制方面研究工作,其中工程抗震是一项有效的措施,其目的是寻求最合理的抗震设计,保证建筑物的安全。
工程中结构抗震的设计是依据抗震设防烈度通过地震作用的取值和抗震措施的采取来实现结构抗震设防目标。
一、框架结构延性的作用对于受弯构件来说,随着荷载增加,首先受拉区混凝土出现裂缝,表现出非弹性变形。
然后受拉钢筋屈服,受压区高度减小,受压区混凝土压碎,构件最终破坏。
从受拉钢筋屈服到压区混凝土压碎,是构件的破坏过程。
在这过程中,构件的承载能力没有多大变化,但其变形的大小却决定了破坏的性质。
当结构设计成为延性结构时,由于塑性变形可以耗散地震能量,结构变形虽然会加大,但结构承受的地震作用不会很快上升,内力也不会再加大,因此具有延性的结构可降低对结构的承载力要求,也可以说,延性结构是用它的变形能力来抵抗罕遇地震作用;反之,如果结构的延性不好,则必须有足够大的承载力来抵抗地震作用。
结构或构件的延性具有以下作用:1、防止脆性破坏脆性破坏是突然的、无明显征兆的破坏,因此破坏的后果较严重。
工程设计中应避免脆性破坏,应按塑性破坏的原则进行设计,使结构或构件具有一定的延性,保证结构或构件在破坏之前有足够的变形能力,防止突然的脆性破坏发生。
2、对脆性构件起稳定作用在实际建筑结构中,延性构件与非延性构件(脆性构件)往往是并存的。
例如框架结构的长柱与短柱。
实验研究说明,在保证延性构件与非延性构件一定比例的条件下,延性构件对脆性构件起稳定作用,使结构有较好的变形能力而不致失效。
影响钢筋混凝土框架柱延性的因素分析

G一1 15 . C 15 一2 . C 3 15 一 . C 4 一4 C 5 一 4 C 4 一6 C 5 ~7 C 5 一8 G一9 5 G一1 7 0 C 1 7 ~ 】 C一1 7 2 C 3 1 ~1 】 C 4 1 ~1 1 G—l 1 5 1 C 1 5 ~ 6 O8 .O O8 .O O 8 .O 0 7 .0 O8 .O O 9 .O O 8 .O O 8 .O 08 .0 OO .9 O】 .4 O 1 .5 O 2 .2 0 2 .2 O 2 .2 O 1 .8 O 2 .7 0 3 。0 2 O .2 3 O .3 3 O .3 1 9 .8 19 .8 1 9 .8 1 3 .2 l 9 _8 1 9 .8 2 3 .2 2 3 。2 2 3 .2 l3 J7 2O .5 27 .3 11 .5 2 3 1 6 . / 4 2 7 1 5 . / 6 3 1 1 4 . / 5 3O 1 4 . / 0 2 8 1 4 . / 2 22 I4 . 1 9 28 1 5 . / 7 29 1 4 . / 5 3 1 14 . 1 2 3 1 13 . / 6 28 l4 . /0 27 14 . /2 18 1 6 . /1 2 5 1 4 . / 0 2 8 13 . /9 2 3 1 4 . / 7
n 、 。 A A- 1、 分别 为 构件 截面 两 方 向 的 。n、 z 。1 、 z
箍 筋根 数 、 根箍 筋 的截 面 面 积和 长 度 ; 。为核 心 单 A。
区混凝 土 面积 ; s为箍筋 间距
钢筋混凝土框排架结构设计中的问题分析 姜小铁

钢筋混凝土框排架结构设计中的问题分析姜小铁摘要:伴随着我国经济的高速发展,工业厂房建筑项目越来愈多。
在我国工业厂房建设中,经常使用的一种结构是钢筋混凝土框排架结构,本文就钢筋混凝土框排架结构设计中应该注意的问题做详细讨论,以供业内人士参考。
关键词:钢筋混凝土;框排架;结构设计;问题分析引言近几年,工业厂房设计中,比较注重排框架结构的应用,目的是满足工业厂房的需求,框排架结构具有稳定的支撑作用,增加了厂房的跨度,工业发展中,根据自身的情况,规划好厂房框排架的结构设计,满足现代化工及环保的基本需求。
1框排架结构设计基本原则(1)计算简图选择要合乎结构实际受力形态的要求在选择框排架结构设计的计算简图时,工程设计者必须从全面分构件受力特点方面入手,对整个结构体系传力路径进行把控,使得计算简图与结构体系实际受力特点,传力路径相一致。
这是结构分析计算结果准确性的基础。
(2)选择合理的结构方案选择合理的结构方案,对整个工程的安全,经济具有重大影响,在进行结构设计的过程中,必须对结构形式、结构体系进行选择,明确结构构件的受力状况,将传力设计简洁化。
在面对单元结构相同的情况时,应该着重保证整体的一致性,另外,还需兼顾施工环境以及现场地质状况、基建施工材料、材料供应等施工及采购因素。
合理的结构方案应是受力明确,传力路径简单;安全经济,便于施工操作。
2框排架结构体系的特点采用框排架结构体系进行设计的厂房具有平面布局灵活、可利用空间多的特点,这种结构对于设备布置限制小,可充分利用空间大,,企业完全可以根据自己生产和经营的需求设计出符合企业要求的平面布局。
这种结构所使用的材料是高强度、高硬度的承重材料,所以整个房屋结构的承载力相当强,具有良好的延展性可以抵抗大部分的强外力所带来的变形。
但是值得注意的是,这种结构的房屋的整体侧向刚度较小,所以如果受到来自水平方向的强外力作用时会出现较大的侧向变形现象,常见的形变类型有剪刀型变形,这种变形会影响到厂房的正常使用,所以在框排架结构下设计的房屋不会太高。
大型火力发电厂高强混凝土框架柱的抗震性能研究

大型火力发电厂高强混凝土框架柱的抗震性能研究大型火力发电厂高强混凝土框架柱的抗震性能研究引言:随着我国经济的快速发展和城市化进程的加快,对电力的需求日益增长。
大型火力发电厂作为国家电网重要的组成部分,起着稳定供电的关键作用。
然而,如何保证大型火力发电厂在地震等自然灾害中的安全性成为一项重要的研究课题。
本文针对大型火力发电厂中的高强混凝土框架柱进行了抗震性能研究。
通过对该类柱子的设计与分析,旨在提高其抗震能力,确保大型火力发电厂在地震条件下的安全运行。
一、高强混凝土框架柱的结构与设计高强混凝土框架柱是指在火力发电厂建筑结构中起承重作用的纵向构件,其设计需要兼顾承载能力和抗震性能。
在设计中,我们将考虑以下几个因素:1. 结构参数:如柱子的高度、截面尺寸、配筋率等。
2. 材料性能:高强混凝土的抗压强度、抗拉强度、抗剪强度等。
3. 抗震设防要求:根据地震带和设计地震烈度等级确定抗震设防参数。
二、高强混凝土框架柱的材料选择与配筋设计1. 高强混凝土材料选择:高强混凝土的使用可以提高柱子的抗震性能。
选取适当的砂、石、水和胶凝材料,经过合理的配比和工艺处理,制备具有一定强度和延性的混凝土材料。
2. 配筋设计:通过合理的配筋设计可以提高柱子的抗震能力。
根据结构荷载和要求的抗震性能,确定适当的纵向钢筋配筋率和箍筋布置间距。
三、高强混凝土框架柱的有限元分析为了研究高强混凝土框架柱的抗震性能,我们进行了有限元分析。
通过建立柱子的数值模型,利用ANSYS或ABAQUS等有限元软件进行模拟计算。
分析包括模态分析、地震响应分析和破坏过程模拟等,以评估柱子在地震荷载下的受力和变形情况。
四、高强混凝土框架柱的抗震性能改进措施根据有限元分析的结果,我们可以针对高强混凝土框架柱的薄弱环节进行改进。
可能的改进措施包括:1. 增加柱子的截面尺寸:通过增加柱子的截面尺寸,提高其抗弯和抗剪能力。
2. 增加纵向钢筋配筋率:适当增加柱子的纵向钢筋配筋率,提高其抗震能力。
框架柱 框架柱就是在框架结构中承受梁和板传来的荷载

框架柱框架柱就是在框架结构中承受梁和板传来的荷载,并将荷载传给基础,是主要的竖向受力构件。
需要通过计算配筋。
框支柱是底框砖混结构(底层为钢砼框架结构,上层为砖混结构)中的底层钢砼框架柱子。
芯柱芯柱就是在框架柱截面中部三分之一左右的核心部位配置附加纵向钢筋及箍筋而形成的内部加强区域。
在周期反复水平荷载作用下,这种柱具有良好的延性和耗能能力,能够有效地改善钢筋混凝土柱在高轴压比情况下的抗震性能。
为了便于梁筋通过,芯柱边长不宜小于柱边长或直径的1/3,且不宜小于250mm。
芯柱的作用:弯矩对核心钢筋的影响小,用周边钢筋抵抗弯矩的作用,即使混凝土保护层开裂剥落后,周边钢筋和混凝土的粘结削弱,而核心钢筋和混凝土之间仍具有良好的粘结,核心钢筋不会发生压曲;即使外围混凝土失效,核心钢筋形成的芯柱仍能抵抗竖向荷载,防止大震情况下结构的倒塌。
对高层建筑大柱网的底部若干层柱的截面尺寸往往由于轴压比限值控制,而纵向钢筋仅为构造配筋;因此,这些柱采用核心配筋形成芯柱后往往能合理地缩小柱的截面尺寸。
芯柱施工技术每层墙体砌筑完毕后,砌筑砂浆必须达到一定强度(强度平均值≥1.0MPa)后,方可浇灌芯柱砼,每一层的芯柱必须在一天内灌注完毕;按芯柱平面图布置芯柱,芯柱截面不小于120xl20mm,芯柱沿房屋上下贯通,并与各层圈梁整体现浇,芯柱内竖向钢筋按设计,一般1Φ16;在灌芯柱前,必须清除砌块孔洞内凸出的砂浆,与砌块底部的毛边,以便于浇灌芯拄砼和避免形成“颈缩”现象;每层砌第一皮时,芯柱位置应采用清扫孔的砌炔(K422D)砌筑。
浇注芯柱砼前,必须清除孔洞内落地灰和其它杂物,用高压风或水冲净孔洞。
校正铜筋位置并绑扎或焊接牢固,封好清扫口;芯柱钢筋应与基础梁或基础的预埋钢筋搭接,上、下楼层的钢筋在圈梁上部搭接,搭接长度为40d;芯柱的砼,必须特别注意级配、和易性及具有微膨胀性。
应掺入适量粉煤灰和外加剂,以提高芯柱混凝土的流动性;塌落度应不小于180mm;芯柱砼应在砌完一个楼层高度后,实行定量连续浇灌、分层捣实。
混凝土柱-钢梁门式刚架结构设计探讨

混凝土柱-钢梁门式刚架结构设计探讨张锐【摘要】钢筋混凝土柱实腹钢梁的结构形式在厂房结构设计中得到了广泛的应用,这种结构形式不同于已有成熟结构体系,兼具轻钢门式刚架跨度大、施工方便和混凝土结构经济性好等特点.本文以实际工程为背景,介绍了此类结构的荷载取值、关键构造、模型建立等问题,并对一些关键控制指标给出具体建议.【期刊名称】《建材与装饰》【年(卷),期】2018(000)037【总页数】2页(P72-73)【关键词】门式刚架;混凝土柱-钢梁;厂房结构;挠度限值【作者】张锐【作者单位】广州博厦建筑设计研究院有限公司合巢分公司安徽合肥 230041【正文语种】中文【中图分类】TU398.9序言近年涌现出大量类似门式刚架的混凝土柱加钢梁的单层厂房,门式刚架一般用于大跨度单层厂房,平面布置灵活多变,外表美观、施工方便、易维护、安装简单。
但由于钢材价格的上扬,且各类防火涂料价格昂贵,导致不少业主要求将门式刚架中用量较多的钢柱改为混凝土柱。
类似门式刚架的混凝土柱加钢梁是一种新型结构,现行国家规范、规程[1~4]均未明确指出其设计方法和构造要求,如变形限值、节点连接构造等,使得设计方案各异,尤其因工程承包价的进一步降低,使得此类结构在使用过程中出现许多问题,如钢梁挠度过大、柱头混凝土松动破坏等,甚至发生厂房倒塌事故。
在相关结构论坛以及实际工程设计中也出现了不少针对混凝土柱加钢梁这种组合结构设计的争议[5~6],表明此类结构形式引起了不少结构设计工程师的关注与讨论。
本文以一实际工程为背景,详细讨论了此类结构的荷载取值、关键构造、建模计算及控制标准等问题,其讨论及分析可为类似工程提供借鉴。
1 工程概况1.1 工程背景某工业园主要由1栋办公楼和10栋工业厂房组成。
厂房均采用框架结构体系,竖向构件采用混凝土柱,屋顶纵向采用变腹板高度连续钢梁,屋顶沿柱网长跨方向为混凝土框架梁。
厂房内布置吊车,吊车梁采用实腹式钢吊车梁。
浅谈结构设计中框架柱破坏形态及注意问题

浅谈结构设计中框架柱破坏形态及注意问题【摘要】在框架设计中我们虽然强调应符合“强柱弱梁”的设计原则,尽可能使柱子处于弹性阶段,但是实际上地震作用具有很大不确定性,同时也不可能绝对防止在柱中出现塑性铰。
为了使柱子具有安全贮备,还是要保证柱子也有一定的延性。
【关键字】破坏形态;延性;短柱;轴压比在国内外历次大地震中,由钢筋混凝土柱破坏造成的震害是很多的,房屋是否能够坏而不倒,很大程度上与柱的延性好坏有关。
近年来国内外对钢筋混凝土柱的抗震性能作了大量试验研究,提出了保证柱子延性的设计方法及一些构造措施。
一、柱子的破坏形态柱子的破坏形态有弯曲破坏、剪切破坏、粘结破坏三种类型,具体有:1、弯曲破坏。
通常发生在柱顶或柱底截面。
破坏时压区混凝土压碎、主筋压屈。
受拉钢筋有时能达到屈服,有时则达不到屈服。
2、剪切受压破坏。
在荷载作用下,水平弯曲裂缝向斜向发展,形成斜裂缝。
当箍筋配置较多时,斜裂缝不会迅速开展,而是剪压区混凝土在弯、剪的共同作用下压碎。
3、剪切受拉破坏。
当剪跨比较小且配箍率较低时,在主筋受拉屈服后,随着反复荷载的作用,会产生一条较宽大的斜裂缝,导致箍筋屈服、柱子剪坏。
4、剪切斜拉破坏。
一般发生在短柱中。
斜裂缝往往沿柱子对角出现,箍筋达到屈服甚至被拉断,柱子被剪坏5、粘结开裂破坏。
粘结破坏有两种类型,一是由于钢筋锚固不足被拔出而破坏;另一种是在柱子弯曲裂缝或剪切裂缝出现后,在反复荷载作用下,沿主筋出现粘结裂缝,使混凝土沿主筋酥裂脱落导致柱子破坏。
以上破坏形式不同,其对应的极限变形能力也不一样。
比较而言,剪切斜拉破坏和剪切受拉破坏属于脆性破坏,设计中应该避免;粘结破坏延性较差,也应当避免;弯曲破坏和剪切受压破坏属于延性破坏,其延性受到许多因素的影响。
在实际工程中,柱子的破坏常常是几种破坏形态的综合反映。
只是有时某一种破坏形态表现的突出一些。
二、影响框架柱延性重要参数1、剪跨比λ剪跨比是影响钢筋混凝土柱破坏形态的最重要的因素。
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20 2 生 1
青 海师 范大学 学 报 ( 自然科 学版 )
J u n l fQig a r lUnv r iy Na u a ce c ) o r a n h i o No ma ie st ( t r lS in e
2O 2 1
第 2期
NO 2 .
钢 筋 混凝 土框 架柱 延 性分 析
1 影 响框 架 柱 延 性 的 主要 因 素
延性 是指 结构 、 构件 或截 面从 屈服 开始 至达 到最 大承 载 力或 达 到 以后 而 承载 力还 没 有 显著 下 降 期 间 的
变形 能力 .
1 1 轴压 比 .
规 范 规定柱 轴 压 比 N/ fA是 指柱 地震 作 用组 合 下 的轴 向压 力设 计 值 与 柱 的全 截 面 面积 和 混凝 土轴 心 抗 压强 度设 计值 乘积 之 比值.
筋可 对结 构混 凝土 形成 横 向约束 , 从而 改善 混凝 土 的受力 性 能 , 高钢 筋混 凝 土柱 的延 性. 提 箍筋 对 混凝 土 的 约束 程度 主要 与箍 筋 的形 式 、 筋 的体 积 配箍 率 、 筋 强度 及混 凝 土强 度有 关. 箍 箍 抗震 规 范用 配箍 特征值 :
小配筋率. 关 键 词 : 架 柱 ; 性 ; 压 比 : 箍 特 征 值 ; 小 配 筋率 框 延 轴 配 最
中 图分 类 号 : TU3 5 7 文献标识码 : A 文 章编 号 : 0 1 5 2 2 1 ) 2 0 3 0 1 0 —7 4 ( 0 2 0 —0 7 — 4
在 钢筋 混凝 土框 架结 构设 计 中 , 为保 证框 架结 构具 有 良好 的整体 抗震 性能 , 遵循 “ 柱弱梁 ” 强 的延 性设 计
1 2 箍 筋 的 形 式 和 配 箍 率 .
混凝 土试 件在 受到 垂直 于受 力方 向 的约束压 力 时 , 混凝 土 受压 应力 一应 变 曲线会 随约 束压 力 的增大 而
改变 : 混凝 土 峰值应 力逐 步 提高 、 混凝 土极 限压 应变 逐步增 大 , 图 1 示. 验证 明 , 如 所 试 随箍筋 用量 的增 多 , 箍
张 红 霞
( 海建筑职业技术学院 , 海 西宁 青 青 摘 8O 1) 10 2
要 : 析 了影 响 钢 筋 混 凝 土 框 架 柱 延 性 的 主要 因 素 , 出框 架 柱 延 性 主 要 与 轴 压 比和 箍 筋 对 混 凝 土 的 约 束 程 度 有 关 , 结 合 分 指 并
《 筑 抗 震 设 计 规 范 》 GB 0 1 —2 1 ) 绍 了保 证 框 架 柱 延 性 的主 要 抗 震 构 造 措 施 : 压 比 限 值 、 小 配 箍 特 征 值 及 纵 向钢 筋 最 建 ( 5 00 0 0 介 轴 最
的 ; 偏心受 压 破坏属 于延 性破 坏 , 大 因此 在抗 震设计 中希望 柱 的破 坏 属 于这 种破 坏 形 态. 了使 框架 柱 实 现 为 延 性好 的大 偏压 破坏 , 就需 要用 大 、 小偏压 破坏 的界 限条 件进 行控 制 , 制柱 的轴压 比 N/ 大致 相 当于控 控 fA 制 梁 的 x h , 目的是 为了保 证柱 端塑 性铰 区具 有必要 的延性 能力 . / 。其 试 验研究 表 明 , 周反 复荷 载作 用下 , 低 当柱 轴压 比较 高 时 , 回环 骨架 曲线 的下 降段较 陡 , 回环 的丰满 滞 滞
收 稿 日期 : 0 2 2 0 2 1 —0 —1
作 者 简 介 : 红 霞 (9 1 , , 肃 秦 安 人 , 级 工 程 师 , 究方 向 ; 凝 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 结 构 受 力 性 能 张 17 一) 女 甘 高 研 混
7 4
青海师 范大 学 学报 ( 自然科 学版 )
21 0 2鱼
Pf f 作指 标来反 应箍 筋 的约束效 果 , 中 P / 其 为柱 箍筋加 密 区的体 积配筋 率 , 试验 表明 , 随着 的增 大 , 混
程度 差 , 在循 环次 数不 多 的情 况 下 , 架柱 丧失 的承 载力 较 大 , 能 能力 较 差嘲. 框 耗 因此 , 框 架 柱 的轴 压 比进 对 行 控制 , 就是 要保 证框 架柱 在大 变形 时 , 能保 持稳 定 的承载 力 , 仍 实现框 架柱 的“ 大震不 倒 ” .
文 献口 指 出 , ] 钢筋 混凝 土框架 柱 在地震 作 用下 主要有 剪 切 、 结 和弯 曲三种 破 坏 形态 , 曲破 坏又 有 小 粘 弯 偏 心受 压 和大偏 心受 压破 坏两 种. 剪切 、 粘结 和小偏 心 受压 破 坏 都属 于脆 性 破 坏 , 抗 震 设计 中是 需要 避 免 在