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 ＿ ＼
３ — ３
５
０
图 １ 试 件 几 何 构 造 尺寸 （ 单 位 ：ｌ ｎ ｌ ｌ ｌ Ｊ
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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。