中国科技核心期刊
RCCSE中国核心学术期刊
JST China收录期刊
中国建筑科学领域高质量科技期刊分级目录

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

碳纤维增强复合材料-方钢管混凝土柱抗震性能研究

邱增美 张涛 李帼昌 李孟鸽

邱增美, 张涛, 李帼昌, 李孟鸽. 碳纤维增强复合材料-方钢管混凝土柱抗震性能研究[J]. 工业建筑, 2024, 54(6): 141-148. doi: 10.3724/j.gyjzG24040701
引用本文: 邱增美, 张涛, 李帼昌, 李孟鸽. 碳纤维增强复合材料-方钢管混凝土柱抗震性能研究[J]. 工业建筑, 2024, 54(6): 141-148. doi: 10.3724/j.gyjzG24040701
QIU Zengmei, ZHANG Tao, LI Guochang, LI Mengge. Research on Seismic Performance of Concrete-Filled Square Steel Tubular Columns with CFRP Profiles[J]. INDUSTRIAL CONSTRUCTION, 2024, 54(6): 141-148. doi: 10.3724/j.gyjzG24040701
Citation: QIU Zengmei, ZHANG Tao, LI Guochang, LI Mengge. Research on Seismic Performance of Concrete-Filled Square Steel Tubular Columns with CFRP Profiles[J]. INDUSTRIAL CONSTRUCTION, 2024, 54(6): 141-148. doi: 10.3724/j.gyjzG24040701

碳纤维增强复合材料-方钢管混凝土柱抗震性能研究

doi: 10.3724/j.gyjzG24040701
基金项目: 

国家自然科学基金项目(52108160)

辽宁省教育厅基本科研项目(LJKZ0566)。

辽宁省博士科研启动基金计划项目(2021-BS-167)

详细信息
    作者简介:

    邱增美,博士,副教授,主要从事钢与混凝土组合结构研究。

    通讯作者:

    张涛,主要从事钢与混凝土组合结构研究,zhangtao991130@163.com。

Research on Seismic Performance of Concrete-Filled Square Steel Tubular Columns with CFRP Profiles

  • 摘要: 为研究碳纤维增强复合材料(CFRP)-方钢管混凝土柱的抗震性能,进行了3根CFRP-方钢管混凝土柱的低周往复荷载试验,以含钢率为变化参数阐述了其加载过程及破坏模式。应用ABAQUS有限元分析软件,在合理选用材料本构关系的基础上,建立数值分析模型,并通过与试验结果进行对比,验证了所建模型及其建模方法的准确性。通过建立大量精细化的数值模型,考虑了不同钢材屈服强度、混凝土抗压强度、含钢率、长细比以及是否内置CFRP型材等参数,研究其对组合柱荷载-位移滞回曲线、荷载-位移骨架曲线、刚度、承载力等性能指标的影响规律。结果表明:新型组合柱的滞回曲线比较饱满,没有出现明显的捏缩现象,表现出良好的抗震性能;与普通方钢管混凝土柱相比,新型组合柱具有较好的延性、承载能力和耗能能力;混凝土抗压强度的改变对组合柱的极限承载力影响较小,其极限承载力会随着钢材屈服强度与含钢率的增大而显著提高,方钢管壁厚每增加1 mm,其极限承载力依次提高14.3%、8.3%,其耗能值依次提高14.3%、10.7%;当长细比由32.33增长至50.81时,其极限承载力与耗能值分别降低了41.2%、60.8%,因此建议应合理控制长细比的取值。
  • [1] 韩林海. 钢管混凝土结构[M]. 北京:科学出版社, 2007.
    [2] PARK J W, HONG Y K, HONG G S. Design formulas of concrete filled circular steel tubes reinforced by carbon fiber reinforced plastic sheets[J]. Procedia Engineering, 2013, 14: 2916-2922.
    [3] 李双蓓,潘星年,陈宇良,等. GFRP管约束钢管混凝土加劲混合柱轴压力学性能试验研究[J]. 混凝土, 2022(5): 31-36.
    [4] 王志滨,陶忠. FRP-混凝土-钢管组合受弯构件力学性能试验研究[J]. 工业建筑, 2009, 39(4): 5-8

    , 27.
    [5] 李帼昌,张春雨,于洪平. 内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土结构研究进展[J]. 工程力学, 2012, 29(增刊2): 57-68.
    [6] YAMAZAKI S, SUSUMU M. Experimental study on inelastic behavior of steel beam-columns subject to varying axial force and cyclic lateral load [J]. Journal of Structural and Construction Engineering (Transactions of AIJ), 1999, 64(519): 95-102.
    [7] YOSHIAKI G, KUMAR G P, KAWANISHI N. Nonlinear finite-element analysis for hysteretic behavior of thin-walled circular steel columns with in-filled concrete[J]. Journal of Structural Engineering, 2010, 136(11): 1413-1422.
    [8] 韩林海,游经团,杨有福,等. 往复荷载作用下矩形钢管混凝土构件力学性能的研究[J]. 土木工程学报, 2004(11): 11-22.
    [9] 王志滨,吴扬杭,王巧艺,等. 带直角六边形钢管混凝土柱的滞回性能研究[J]. 建筑钢结构进展, 2021, 23(9): 19-24.
    [10] FANG C, ZHOU F, WU Z Y, et al. Concrete-filled elliptical hollow section beam-columns under seismic loading[J]. Journal of Structural Engineering, 2020, 146(8),4020144.
    [11] 王庆利,牛献军,冯立明. 圆CFRP-钢管混凝土压弯构件滞回性能的参数分析与恢复力模型[J]. 工程力学, 2017, 34(增刊1): 159-166.
    [12] PARK J W, HONG Y K, CHOI S M. Behaviors of concrete filled square steel tubes confined by carbon fiber sheets (CFS) under compression and cyclic loads[J]. Steel & Composite Structures, 2010, 10(2): 187-205.
    [13] CHEN Z H, DONG S S, DU Y S. Experimental study and numerical analysis on seismic performance of FRP confined high-strength rectangular concrete-filled steel tube columns[J]. Thin-Walled structures, 2021, 162(5), 107560.
    [14] FENG P, CHENG S, YU T. Seismic performance of hybrid columns of concrete-filled square steel tube with frp-confined concrete core[J/OL]. Journal of composites for construction, 2018, 22(4)[2024-01-30]. https://doi.org/10.1061/(ASCE)CC.1943-5614.0000849.
    [15] 李帼昌,朱振华,孙行.内置工字形CFRP型材的方钢管混凝土轴压长柱受力性能研究[J].建筑结构学报,2017,38(增刊1):226-232.
    [16] LI G C, ZHANG R R, YANG Z J, et al. Finite element analysis on mechanical performance of middle long cfst column with inner I-shaped CFRP profile under axial loading[J]. Structures, 2017, 9: 63-69.
    [17] 李帼昌,于潇,李晓. 偏心率对工字型CFRP-高强圆钢管高强混凝土短柱力学性能的影响[J]. 沈阳建筑大学学报(自然科学版), 2023, 39(4): 577-586.
    [18] LI G C, SUN X, YANG Z J, et al. Buckling behavior of slender square concrete filled steel tubular columns strengthened with CFRP profile under combined compression and bending[J]. Journal of Building Engineering, 2022, 53,104563.
    [19] LI G C, ZHANG M G, FANG C, et al. Numerical investigations on flexural behavior of I-shaped CFRP-encased high-strength square concrete filled steel tubes[J]. Structures, 2023, 48: 681-693.
    [20] 刘旭,李帼昌,李晓.内置工字形CFRP型材的圆钢管混凝土柱抗侧向冲击性能研究[J].钢结构(中英文),2023,38(7):12-21.
    [21] HAN L H, YAO G H, TAO Z. Performance of concrete-filled thin-walled steel tubes under pure torsion[J]. Thin-Walled Structures, 2007, 45(1): 24-36.
    [22] TSAI S W, WU E M. A general theory of strength for anisotropic materials[J]. Journal of Composite Materials, 1971, 5(1): 58-80.
    [23] 王玉镯,傅传国. ABAQUS结构工程分析及实例详解[M]. 北京:中国建筑工业出版社, 2010.
    [24] 王文达,陈亚明,纪孙航,等. 双钢管混凝土构件滞回性能试验与分析[J]. 建筑结构学报, 2024, 45(1): 128-138.
    [25] 闫煦,周博. 方CFRP-钢管混凝土(S-CFRP-CFST)压弯构件滞回性能试验研究[J]. 工程力学, 2013, 30(增刊1): 236-240.
    [26] 袁辉辉,程军,吴庆雄,等.钢管混凝土混合柱抗震性能试验研究[J/OL].工程力学,2024 [2024-06-07]. http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.

    2595.O3.20230423.1821.012.html.
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  21
  • HTML全文浏览量:  1
  • PDF下载量:  2
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2024-04-07
  • 网络出版日期:  2024-06-24

目录

    /

    返回文章
    返回