某钢管混凝土柱工程分析与设计

论文摘要

钢管混凝土构件是将混凝土注入封闭的薄壁钢管内而形成的组合构件。近几年来,随着钢管混凝土构件逐渐被广泛应用于建筑工程中,其所表现出的优点和发挥的作用越来越受到重视。钢管混凝土构件承载力高,具有很好的塑性和韧性,耐火极限比钢结构长,施工简单易行,并具有优越的抗震性能。钢管混凝土在单层、多层工业厂房、各种支架和超高层建筑以及桥梁等结构中也得到了广泛的应用。钢管混凝土的研究进一步成为热门话题。本论文结合咸阳国际机场二期扩建工程实例运用有限元计算程序Midas Gen,分别建立钢筋混凝土柱、钢管混凝土柱的空间模型。对比了三种模型的结构分析结果以及三种结构方案对结构内力和变形的影响,得出一些有价值的结论,以供工程设计人员参考。主要进行了以下几方面的工作：1.对钢管混凝土的概念、特点、研究现状进行了总结归纳。2.论述了钢管混凝土结构的力学性能和计算理论。3.总结了钢管混凝土结构抗震设计的方法。4.结合具体的工程实例—咸阳国际机场二期扩建工程主楼一(HZ1)作为模型一(CFST);将支撑屋盖的全部钢管混凝土柱等效抗弯刚度替换为钢筋混凝土柱,其它构件不变,作为模型二(RC1(D=2.3m))；以使顶层柱子的侧移满足规范限值来确定钢筋混凝土柱的截面,用该截面建立该工程的实际模型,作为模型三(RC2(D=2.8m));对三种结构模型分别采用SATWE和Midas Gen软件进行计算分析,对比钢管混凝土结构体系与两种钢筋混凝土结构体系在结构位移和结构受力方面的异同之处,探讨三种结构形式的工作性能,验证了钢管混凝土柱在框架结构中的优势。5.对钢管混凝土柱和钢筋混凝土梁的连接形式进行了总结归纳,介绍了咸阳机场二期扩建工程中选用的节点形式及采用这种形式的原因。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 钢管混凝土基本概念与发展状况
• 1.2.1 钢管混凝土基本概念
• 1.2.2 钢管混凝土的特点
• 1.2.3 钢管混凝土的应用实例
• 1.2.4 钢管混凝土的研究现状
• 1.3 问题的提出
• 1.4 本文的主要内容
• 第二章 钢管混凝土构件的力学性能
• 2.1 混凝土圆柱体三向受压时的破坏机理
• 2.2 钢管混凝土的几个指标
• 2.3 材料的本构关系
• 2.3.1 钢材在三向应力状态下的本构关系
• 2.3.2 核心混凝土在三向应力状态的本构关系
• 2.4 基于统一理论的钢管混凝土本构关系
• 2.4.1 统一理论概述
• 2.4.2 组合设计指标
• 2.4.3 钢管混凝土轴心受压时的σ-ε关系曲线
• max关系曲线'>2.4.4 钢管混凝土构件偏心受压时的σ-ε_max关系曲线
• 2.5 本章小结
• 第三章 结构抗震设计的理论和方法
• 3.1 现行规范对结构抗震设计的要求
• 3.2 结构地震响应分析理论
• 3.2.1 静力理论
• 3.2.2 反应谱理论
• 3.2.3 动力计算理论
• 3.2.4 减震控制理论
• 3.3 软件介绍
• 3.4 本章小结
• 第四章 咸阳机场二期扩建工程结构分析与设计
• 4.1 工程概况
• 4.2 主楼方案的确定
• 4.2.1 轴压比问题
• 4.2.2 短柱问题
• 4.3 钢管混凝土刚度
• 4.3.1 钢管混凝土构件刚度计算方法的比较
• 4.4 SATWE模型的建立与分析
• 4.4.1 模型的简化
• 4.4.2 阻尼比的选取
• 4.4.3 SATWE计算得出的结构楼层最大位移
• 4.5 Midas Gen模型的建立与分析结果
• 4.5.1 模型的简化
• 4.5.2. 阻尼比的取值
• 4.5.3 Midas Gen弹性反应谱分析计算结果
• 4.5.4 Midas Gen与SATWE两种软件中三模型楼层最大位移比较
• 4.5.5 结构受力分析
• 4.6 节点设计
• 4.6.1 几种常用的节点
• 4.6.2 本工程的节点设计
• 4.7 本章小节
• 第五章 结论展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢