钢骨混凝土L形截面短柱抗剪承载力试验研究及仿真分析

钢骨混凝土L形截面短柱抗剪承载力试验研究及仿真分析

论文摘要

钢筋混凝土异形柱由于其能够有效增加建筑使用面积的截面形式受到了广泛的关注和研究。目前,在国内部分设防烈度8度以下地区已进行了工程应用,国家亦颁布了相关规程。但是由于异形柱截面形式的特殊性,使得该类型构件的抗剪承载力受到了限制,从而不能充分的发挥该类型柱的长处。因此,如何在不改变截面的情况下提高异形柱的抗剪性能,扩大异形柱的应用范围,成为了研究的热点。而研究表明,给异形柱内加入钢骨可以有效提高异形柱的综合性能,因此针对该类型柱之一的L形构件的抗剪性能研究就具有非常现实的工程意义。本文主要通过试验和数值仿真分析对钢骨混凝土L形截面短柱的抗剪承载能力进行了研究。本文所做的主要工作有:对14根钢骨混凝土L形截面短柱及2根钢筋混凝土L形截面短柱进行了试验设计和施工,并进行了该类型柱的抗剪承载能力的试验,获得了关于该类型柱的抗剪承载力数据及该类型柱的破坏历程和主要破坏形态数据。研究了钢骨混凝土L形截面短柱的抗剪承载能力。分析了该类型柱的主要破坏形态、破坏历程及其原因并通过试验数据的对比研究,分析了不同剪跨比、轴压比、配骨率以及配箍率等因素影响下的钢骨混凝土L形截面短柱的抗剪承载力规律。得出了基于累加强度法的钢骨混凝土L形截面短柱的抗剪承载力公式,且计算结果与试验结果吻合较好。结果表明:钢骨L形柱的抗剪性能较无骨L形柱有了很大提高。运用有限元软件对10根试验柱及增加的9根钢骨L形柱的抗剪承载力进行了初步的仿真分析,计算值与试验值基本吻合。结果表明:轴压力、配骨率及剪跨比是影响L形柱抗剪承载力的主要因素;运用有限元软件对钢骨混凝土L形柱进行仿真模拟是可行的。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 1 绪论
  • 1.1 异形柱结构
  • 1.1.1 异形柱的定义
  • 1.1.2 异形柱的特点
  • 1.1.3 异形柱在结构中的布置原则及布置形式
  • 1.1.4 异形柱的研究与发展
  • 1.2 钢骨混凝土组合结构
  • 1.2.1 型钢组合结构的定义
  • 1.2.2 型钢混凝土组合结构种类
  • 1.2.3 型钢组合结构的特点
  • 1.2.4 钢骨混凝土组合结构的研究与应用
  • 1.3 短柱的研究
  • 1.3.1 短柱的判定问题
  • 1.3.2 提高短柱抗震性能的措施
  • 1.4 型钢混凝土异形柱
  • 1.4.1 型钢混凝土异形柱的定义
  • 1.4.2 型钢混凝土异形柱的特点及应用前景
  • 1.4.3 型钢混凝土异形柱的研究与面临的问题
  • 1.4.4 型钢混凝土异形短柱的研究意义
  • 1.4.5 本文研究的目的和意义
  • 1.5 本文的工作内容
  • 2 试验设计及分析
  • 2.1 结构试验相关理论介绍
  • 2.1.1 相似原理介绍
  • 2.1.2 模型试验中的相似要求和相似常数
  • 2.2 本次结构试验目的
  • 2.3 结构试验设计
  • 2.3.1 试件设计
  • 2.3.2 试验材料力学性能参数
  • 2.3.3 试件加载设计
  • 2.3.4 试验方法及试验加载制度
  • 2.3.5 结构试验准备
  • 2.4 边界条件分析
  • 2.5 本章小结
  • 3 钢骨混凝土L形截面短柱抗剪承载力的试验研究
  • 3.1 引言
  • 3.2 试验概况
  • 3.2.1 试件参数
  • 3.2.2 试验概况
  • 3.2.3 量测内容
  • 3.2.4 钢骨混凝土L形截面短柱破坏形态分析
  • 3.3 钢骨混凝土L形截面短柱抗剪承载力的因素分析
  • 3.3.1 钢骨含量的影响
  • 3.3.2 轴压力系数的影响
  • 3.3.3 配箍率的影响
  • 3.3.4 剪跨比的影响
  • 3.3.5 其他因素的影响
  • 3.4 钢骨混凝土L形截面短柱抗剪承载力的计算方法
  • 3.4.1 钢骨混凝土柱抗剪承载力的计算方法
  • 3.4.2 钢筋混凝土异形柱抗剪承载力计算
  • 3.4.3 钢骨混凝土L形截面短柱抗剪承载力计算公式
  • 3.5 计算结果与抗剪承载力机理分析
  • 3.5.1 计算结果分析及试件破坏形态
  • 3.5.2 钢骨混凝土L形截面短柱抗剪承载力受力机理分析
  • 3.6 本章小结
  • 4 钢骨混凝土L形截面短柱抗剪承载力仿真分析
  • 4.1 土木工程数值仿真分析简介
  • 4.1.1 数值模拟方法概述
  • 4.1.2 有限单元法简介
  • 4.1.3 大型有限元软件ANSYS在土木工程中的应用
  • 4.2 试验概述
  • 4.2.1 ANSYS混凝土仿真分析介绍
  • 4.2.2 钢筋混凝土模型介绍
  • 4.2.3 本构关系和破坏准则介绍
  • 4.3 ANSYS钢骨混凝L形截面短柱抗剪承载力仿真分析
  • 4.3.1 建立模型及求解
  • 4.3.2 计算结果及分析
  • 4.4 钢骨混凝土L形截面柱抗剪承载力因素分析
  • 4.5 本章小结
  • 5 结语
  • 5.1 结论
  • 5.2 存在的问题与展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 附录
  • 相关论文文献

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