《圓鋼管活性粉末混凝土柱靜動力性能與設計方法》是依託哈爾濱理工大學，由戎芹擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：圓鋼管活性粉末混凝土柱靜動力性能與設計方法
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：戎芹
- 依託單位：哈爾濱理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
活性粉末混凝土（RPC）可與鋼管共同工作形成新型組合結構，在超高層建築中推廣鋼管RPC是綠色建築的重要發展方向，但關於圓鋼管RPC柱靜動力性能和設計方法的研究尚未見報導。針對此問題，首先進行圓鋼管RPC短柱循環和單調軸壓荷載下試驗，提出循環軸壓荷載下核心區RPC應力-應變骨架曲線計算方法和加卸載規則；其次，進行圓鋼管RPC柱低周反覆水平荷載作用下試驗，研究圓鋼管RPC柱承載力、抗側剛度、延性和耗能能力的變化規律，引入與荷載水平相關的核心區RPC約束效應的考慮方法，建立圓鋼管RPC壓彎構件的截面彎矩-曲率恢復力模型和荷載-位移恢復力模型；最終，基於試驗和數值分析結果，揭示軸壓比、套箍係數、鋼材屈服強度、RPC強度等對鋼管RPC柱滯回性能的影響規律，提出鋼管RPC柱抗震設計方法，為相關規範的編制或修訂提供依據。
結題摘要
活性粉末混凝土（RPC）可與鋼管共同工作形成新型組合結構，在超高層建築中推廣鋼管RPC是綠色建築的重要發展方向，但關於圓鋼管RPC柱靜動力性能和設計方法的研究尚需完善。針對此問題，本項目完成了7根圓鋼管RPC短柱的單調軸壓力學性能試驗和6根圓鋼管RPC短柱循環軸壓荷載作用下試驗，分析了套箍係數、徑厚比等參數對軸壓試件荷載-應變曲線和破壞特徵的影響規律；利用ABAQUS有限元軟體，建立了圓鋼管RPC柱有限元計算模型，揭示了套箍係數、核心RPC軸心抗壓強度和鋼材屈服強度等對鋼管RPC柱力學性能的影響規律，提出了鋼管RPC短柱軸壓承載力計算公式。具體工作如下： 1.完成了7根圓鋼管RPC短柱軸壓性能試驗，考察了截面尺寸、套箍係數對其受力性能的影響，獲得了鋼管RPC短柱的荷載-應變、荷載-位移曲線、破壞形態及極限承載力。結果表明：套箍係數 在0.63~0.88時，試件荷載-位移曲線在到達峰值後出現下降段，呈現為剪下破壞； 時，試件在到達極限荷載後承載力下降幅度明顯減小或出現回升趨勢，呈現為腰鼓形破壞。在達到極限荷載的85%之前，試件處於彈性階段，鋼管縱向應變大於橫向應變；彈塑性階段，鋼管橫向應變增加較快，鋼管橫向受拉屈服先於縱向受壓屈服。隨著軸壓力增加，核心RPC的橫向變形係數超過鋼管的泊松比，致使鋼管對RPC約束力逐漸增加，鋼管屈服後環向應力迅速增大。 2.利用ABAQUS有限元軟體，提出了核心RPC的塑性損傷模型參數的取值建議，實現了對圓鋼管RPC短柱軸壓受力全過程分析。研究了套箍係數、核心RPC軸心抗壓強度和鋼材強度對鋼管RPC力學性能的影響規律：當套箍係數小於0.5時，鋼管RPC柱荷載-位移曲線不存在強化段；當套箍係數大於0.5時，鋼管RPC柱荷載-位移曲線出現強化段；當套箍係數達到1時，強化段極限荷載相對於承載力的提升將超過30%。當截面尺寸相同時，隨核心RPC軸心抗壓強度和鋼材強度的提高，鋼管對核心RPC的約束作用下降。基於試驗和數值分析結果，建立了直徑不大於1020mm的圓鋼管RPC軸壓短柱軸壓承載力的計算公式。 3.完成了6根圓鋼管RPC軸壓短柱滯回性能試驗，得到了循環荷載下鋼管RPC短柱破壞模式和荷載-應變滯回曲線，分析了核心RPC應力-應變關係曲線，建立了有限元計算模型並進行對比分析，提出了預測圓鋼管RPC短柱的極限抗壓強度的計算公式。
