方钢管超高性能混凝土柱抗震性能试验及数值模拟
Seismic Performance Test and Numerical Simulation of Square Steel Tube UHPC Columns
- 防灾减灾工程学报 2024年44卷第5期 页码：1084-1093
- 作者机构：
1.天津市土木建筑结构防护与加固重点实验室,天津 300384
2.天津城建大学 计算中心,天津 300384
3.广州大学土木工程学院,广东 广州 510006
4.长治职业技术学院 土木工程系,山西 长治 046000
- 作者简介：
李慧玮（1995—），女，硕士研究生。主要从事混凝土抗震性能领域研究。E-mail:361631762@qq.com
仵鹏涛（1989—），男，博士研究生。主要从事超高性能混凝土结构抗爆抗冲击领域研究。E-mail:wupengtao0228＠tcu.edu.cn
- 基金信息：国家自然科学基金项目(52308518);天津市企业科技特派员项目(23YDTPJC00100)
DOI：10.13409/j.cnki.jdpme.20230918001
中图分类号： TU398+.9收稿：2023-09-18，
修回：2024-06-28，
纸质出版：2024-10-15
- 稿件说明：
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李慧玮,仵鹏涛,刘中宪等.方钢管超高性能混凝土柱抗震性能试验及数值模拟[J].防灾减灾工程学报,2024,44(05):1084-1093.
LI Huiwei,WU Pengtao,LIU Zhongxian,et al.Seismic Performance Test and Numerical Simulation of Square Steel Tube UHPC Columns[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2024,44(05):1084-1093.
李慧玮,仵鹏涛,刘中宪等.方钢管超高性能混凝土柱抗震性能试验及数值模拟[J].防灾减灾工程学报,2024,44(05):1084-1093. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20230918001.
LI Huiwei,WU Pengtao,LIU Zhongxian,et al.Seismic Performance Test and Numerical Simulation of Square Steel Tube UHPC Columns[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2024,44(05):1084-1093. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20230918001.
摘要
钢管混凝土柱因其承载力高、抗震性能良好且施工方便等特点成为建筑结构发展方向之一，但目前对于钢管超高性能混凝土柱抗震性能研究较少。对不同类型方钢管混凝土柱抗震性能（4根方钢管超高性能混凝土柱、1根方钢管高强混凝土、1根方钢管普通混凝土）进行对比分析研究。结合6根方钢管混凝土柱的低周往复试验数据，建立纤维有限元模型进行参数分析。主要研究了在低周往复荷载作用下的破坏形式、滞回曲线、骨架曲线、延性以及耗能能力等，分析了轴压比、含钢率和混凝土种类等主要设计参数的影响规律。结果表明：（1）纤维有限元模型能够有效分析方钢管超高性能混凝土柱滞回特性；（2）与方钢管普通混凝土柱和高强混凝土柱相比，方钢管超高性能混凝土柱抗震性能更为优异；（3）方钢管超高性能混凝土柱随着轴压比的提高，试件水平承载力及刚度增大，但延性降低；随着含钢率的增加，试件水平承载力、刚度、延性及耗能能力均提高；随着钢纤维体积率的增加，试件延性、耗能能力提高。
Abstract
Concrete-filled steel tubular (CFST) columns have become a key development direction in building structures due to their high bearing capacity
good seismic performance
and convenient construction. However
there is currently limited research on the seismic performance of ultra-high performance concrete (UHPC) CFST columns
making further investigation necessary. This paper conducted a comparative analysis of the seismic performance of different types of square CFST columns (4 UHPC square CFST columns
1 high-strength square CFST column
and 1 ordinary square CFST column). Using low-cyclic loading test data from 6 square CFST columns
a fiber finite element model was established to perform a parametric analysis. The study mainly investigated failure modes
hysteresis curves
skeleton curves
ductility and energy dissipation capacity under low-cyclic loading test
and analyzed the influence of main design parameters such as axial compression ratio
steel ratio and concrete type. The results showed that: (1) The fiber finite element model could effectively analyze the hysteretic characteristics of UHPC square CFST columns. (2) Compared to ordinary and high-strength square CFST columns
UHPC square CFST columns exhibited better seismic performance. (3) As the axial compression ratio increased
the horizontal bearing capacity and stiffness of the test specimens increased
but ductility decreased. As the steel content increased
the horizontal load-bearing capacity
stiffness
ductility
and energy dissipation capacity of the specimens all improved. As the volume fraction of steel fiber increased
the ductility and energy dissipation capacity of the specimens were improved.
关键词
Keywords
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