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高轴压比拉筋圆钢管混凝土柱界面滑移行为与抗震性能研究

廖常斌 丁发兴 刘怡岑 王恩 王莉萍 张亮亮 邓亦南

廖常斌, 丁发兴, 刘怡岑, 王恩, 王莉萍, 张亮亮, 邓亦南. 高轴压比拉筋圆钢管混凝土柱界面滑移行为与抗震性能研究[J]. 钢结构(中英文), 2024, 39(1): 41-52. doi: 10.13206/j.gjgS23083101
引用本文: 廖常斌, 丁发兴, 刘怡岑, 王恩, 王莉萍, 张亮亮, 邓亦南. 高轴压比拉筋圆钢管混凝土柱界面滑移行为与抗震性能研究[J]. 钢结构(中英文), 2024, 39(1): 41-52. doi: 10.13206/j.gjgS23083101
Changbin Liao, Faxing Ding, Yicen Liu, En Wang, Liping Wang, Liangliang Zhang, Yinan Deng. Research on Interface Sliding Behavior and Seismic Performance of Stirrup-Confined Concrete Filled Circular Steel Tubular Columns Under High Axial Compression Ratio[J]. STEEL CONSTRUCTION(Chinese & English), 2024, 39(1): 41-52. doi: 10.13206/j.gjgS23083101
Citation: Changbin Liao, Faxing Ding, Yicen Liu, En Wang, Liping Wang, Liangliang Zhang, Yinan Deng. Research on Interface Sliding Behavior and Seismic Performance of Stirrup-Confined Concrete Filled Circular Steel Tubular Columns Under High Axial Compression Ratio[J]. STEEL CONSTRUCTION(Chinese & English), 2024, 39(1): 41-52. doi: 10.13206/j.gjgS23083101

高轴压比拉筋圆钢管混凝土柱界面滑移行为与抗震性能研究

doi: 10.13206/j.gjgS23083101
基金项目: 

国家自然科学基金面上项目(51978664)。

详细信息
    作者简介:

    廖常斌,博士研究生,主要从事钢管混凝土构件受力性能研究。

    通讯作者:

    王恩,主要从事钢管混凝土构件受力性能研究,wangen718@csu.edu.cn。

Research on Interface Sliding Behavior and Seismic Performance of Stirrup-Confined Concrete Filled Circular Steel Tubular Columns Under High Axial Compression Ratio

  • 摘要: 高轴压比下普通钢管混凝土柱的抗震性能略差,与其他钢管内约束混凝土构造措施相比,横向拉筋构造可高效提升高轴压比下钢管混凝土柱的约束效率和抗震性能。在高轴压比圆形、方形拉筋钢管混凝土抗震性能试验成果的基础上,采用ABAQUS软件建立三维实体有限元精细化计算模型并进行试验验证,随后开展单调加载和滞回加载下拉筋钢管混凝土柱受力性能的参数分析,探讨拉筋对钢管与混凝土界面滑移、应力水平和抗震性能的影响规律。分析结果表明: 1)压弯荷载下钢管和混凝土之间存在界面滑移行为,使得加载过程中钢管和混凝土中性轴高度变化不一致,当滞回加载时混凝土受拉面积大幅度减小,混凝土和钢管中性轴的差异愈发增大,相对滑移更大,最终混凝土全截面受压而钢管抗弯; 2)当钢管用钢量保持不变而端部布置拉筋算例后,钢管和混凝土中性轴的差异减小,钢管和混凝土之间界面滑移减小使得抗弯刚度提升10%,拉筋由于直接约束混凝土,使得钢管纵向拉应力和混凝土纵向压应力水平都得以提升且应力水平更均匀,以及钢管受拉区面积增大而混凝土受压区面积减小,导致钢管截面受压区高度降低从而极限承载力提升20%~50%; 3)滞回加载下拉筋有效提升钢管混凝土柱的抗震性能,当钢管混凝土柱整体用钢量保持不变时,高轴压比钢管混凝土柱的刚度可维持不变,承载力提升10%~20%,耗能能力提升2倍,钢管和拉筋约束混凝土而耗能提升约1倍,使得钢管受压区高度降低导致构件转动能力大幅度提升,钢管塑性耗能能力得以充分发挥,因此钢管耗能提升约3倍。
  • [1] 丁发兴, 许云龙, 王莉萍, 等. 钢-混凝土组合结构抗震性能研究进展[J]. 钢结构(中英文), 2023, 38(12):1-26.
    [2] 杜喜凯. 往复荷载作用下钢管混凝土柱性能试验及理论分析[D]. 天津:天津大学, 2010.
    [3] 黄襄云, 周福霖, 徐忠根. 钢管混凝土结构抗震性能的比较研究[J]. 世界地震工程, 2001(2):86-89.
    [4] 李学平, 吕西林. T、L形钢管混凝土柱的本构模型及非线性分析研究[J]. 建筑钢结构进展, 2008(4):56-62.
    [5] 李学平, 吕西林, 郭少春. 反复荷载下矩形钢管混凝土柱的抗震性能Ⅱ:分析研究[J]. 地震工程与工程振动. 2005, 25(5):104-111.
    [6] 聂瑞锋, 徐培蓁, 阎宇. 方钢管混凝土柱抗震性能试验研究和仿真分析[J]. 同济大学学报(自然科学版), 2012, 40(11):1596-602.
    [7] 王铁成, 张磊, 赵海龙, 等. 钢管混凝土柱抗震性能参数影响分析[J]. 建筑结构学报, 2013, 34(增刊):339-344.
    [8] 杜颜胜, 李佳岐, 陈志华, 等. 矩形截面钢管尾矿砂再生混凝土柱抗震性能研究[J]. 建筑结构学报, 2022, 43(11):63-73.
    [9] 王志滨, 郑一波, 赖志超, 等. 圆端形截面钢管混凝土柱抗震性能研究[J]. 建筑结构学报, 2023, 44(5):183-194.
    [10] 余康康, 王成刚, 袁泉, 等. 高轴压比下圆钢管再生混凝土柱的抗震性能试验分析[J]. 地震工程与工程振动, 2022, 42(5):229-236.
    [11] Wang Y, Cai J, Long Y. Hysteretic behavior of square CFT columns with binding bars[J]. Journal of Constructional Steel Research, 2017, 131:162-175.
    [12] 黄宏, 张安哥, 李毅, 等. 带肋方钢管混凝土轴压短柱试验研究及有限元分析[J]. 建筑结构学报, 2011, 32(2):75-82.
    [13] 毛文婧, 史艳莉, 王文达. 内配型钢圆钢管混凝土轴压短柱在不同含钢率下承载力分析[J]. 工程力学, 2017, 34(增刊1):63-70.
    [14] 王志滨, 郭俊涛, 张万安, 等. 带肋冷弯薄壁方钢管混凝土柱滞回性能研究[J]. 建筑结构学报, 2019, 40(11):172-181.
    [15] 董宏英, 秦嘉, 曹万林, 等. 带肋圆钢管混凝土柱抗震性能研究[J]. 建筑结构学报, 2021, 42(增刊2):278-287.
    [16] 甘丹, 周绪红, 刘界鹏, 等. 圆钢管约束钢筋混凝土短柱往复荷载作用下的组合效应[J]. 建筑结构学报, 2015, 36(增刊1):222-229.
    [17] 郝际平, 黄育琪, 樊春雷, 等. 带约束拉杆壁式钢管混凝土柱拟静力试验研究[J]. 工程力学, 2021, 38(12):39-48.
    [18] 龙跃凌, 蔡健, 王英涛, 等. 带约束拉杆矩形钢管混凝土短柱抗震性能试验研究[J]. 建筑结构学报, 2016, 37(2):133-141.
    [19] 赵立东, 曹万林, 刘亦斌, 等. 不同腔体构造圆钢管混凝土短柱抗震性能试验[J]. 建筑结构学报, 2019, 40(5):96-104.
    [20] Dong H, Qin J, Cao W, et al. Seismic behavior of circular CFST columns with different internal constructions[J/OL]. Engineering Structures. 2022, 260[2022-05-23]. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2022.114262.
    [21] Wang X D, Liu J P, Wang X T, et al. Seismic performance of the thin-walled square CFST columns with lining steel tubes[J]. Steel and Composite Structures, 2022, 44:409-422.
    [22] 丁发兴, 佘露雨, 段林利, 等. 高轴压比方钢管混凝土柱-组合梁加强环节点抗震性能有限元分析[J]. 钢结构(中英文), 2024, 39(1):29-40.
    [23] 丁发兴, 卫心怡, 潘志成, 等. 高轴压比方形钢管混凝土柱-组合梁单边栓连刚接节点抗震性能试验研究[J]. 建筑结构学报, 2023, 44(7):105-115.
    [24] 徐超, 李家富, 丁发兴, 等. 增强约束钢管混凝土框架-核心筒结构抗震性能[J]. 钢结构(中英文), 2023, 38(12):39-47.
    [25] Ding F X, Pan Z, Lai Z, et al. Experimental study on the seismic behavior of tie bar stiffened round-ended concrete-filled steel tube columns[J/OL]. Journal of Bridge Engineering, 2020, 25(10)[2020- 07-17]. https://doi.org/10.1061/(ASCE)BE.1943-5592.0001611.
    [26] 许云龙, 丁发兴, 吕飞, 等. 多维地震下钢管混凝土柱-组合梁框架结构体系抗震性能分析[J]. 钢结构(中英文), 2023, 38(12):27-38.
    [27] 丁发兴, 刘怡岑, 吕飞, 等. 拉筋接触方式对高轴压比钢管混凝土柱抗震性能影响试验研究[J]. 建筑结构学报, 2021, 42(9):62-72.
    [28] 丁发兴, 吴霞, 向平, 等. 多类混凝土和各向同性岩石损伤比强度准则[J]. 土木工程学报, 2021, 54(2):50-64

    , 73.
    [29] 谷利雄, 丁发兴, 张鹏, 等. 钢-混凝土组合简支梁滞回性能非线性有限元分析[J]. 工程力学, 2013, 30(1):301-306.
    [30] 孙浩, 徐庆元, 丁发兴, 等. 循环荷载下钢管混凝土墩柱塑性大变形分析[J]. 铁道科学与工程学报, 2023, 20(3):973-985.
    [31] Luo L, Ding F, Wang L, et al. Plastic hinge and seismic structural measures of terminal stirrup-confined rectangular CFT columns under low-cyclic load[J/OL]. Journal of Building Engineering, 2021, 34[2021-02-09]. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2020.101908.
    [32] Zhang Y, Xu C, Lu X. Experimental study of hysteretic behaviour for concrete-filled square thin-walled steel tubular columns[J]. Journal of Constructional Steel Research, 2007, 63:317-325.
    [33] Nie J, Fan J, Liu X, et al. Comparative study on steel plate shear walls used in a high-rise building[J]. Journal of Structural Engineering, 2013, 139:85-97.
    [34] 温凌燕, 娄宇, 聂建国. 结构大震弹塑性时程分析中的能量反应分析[J]. 土木工程学报, 2014, 47(5):1-8.
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-08-31
  • 网络出版日期:  2024-03-29
  • 刊出日期:  2024-01-25

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