薄壁型钢管混凝土组合柱受力性能分析

论文摘要

薄壁钢管混凝土组合柱在薄壁钢管混凝土的外侧包一层普通钢筋混凝土,既利用了钢管混凝土良好的受力性能,较好地解决了薄壁型钢管防火防锈问题,具有良好的经济价值和工程应用前景。钢管混凝土和型钢混凝土研究比较全面,已有相应的设计或施工规范或规程,而国内外研究薄壁型钢管混凝土外包普通钢筋混凝土组合柱的相关资料较少,缺乏设计依据。本文采用ANSYS有限元软件,通过和试验数据对比,模拟分析了薄壁型钢管混凝土组合柱受力性能。模拟分析了薄壁型钢管厚度和屈服强度、核心混凝土强度等级、外围混凝土体积配箍率对组合柱承载力的影响,推导了组合柱轴压承载力计算公式和在不同长细比下轴心受压稳定系数。讨论了组合柱抗剪承载力的影响因素,研究了组合柱在往复荷载作用下的抗震性能,分析不同轴力比、外围混凝土强度等级、薄壁钢管厚度、核心混凝土所占面积、套箍率、剪跨比等对组合柱抗震性能的影响,并分析对比了各自的延性系数。提出了组合柱节点处理的几种构造和对应的计算公式。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 型钢混凝土结构的应用
• 1.2.1 欧美型钢混凝土结构
• 1.2.2 日本的型钢混凝土结构
• 1.2.3 前苏联的型钢混凝土结构
• 1.2.4 我国的型钢混凝土结构
• 1.3 薄壁型钢管混凝土组合柱研究现状
• 1.3.1 试验研究
• 1.3.2 国内有限元分析
• 1.4 课题研究背景和本文研究内容
• 1.4.1 研究背景与意义
• 1.4.2 本文研究内容和方法
• 第二章 薄壁型钢管混凝土组合柱有限元建模
• 2.1 概述
• 2.2 有限元模型的取用
• 2.2.1 ANSYS 有限元模型
• 2.2.2 本文有限元模型的取用
• 2.3 建模及网格划分
• 2.3.1 建模
• 2.3.2 网格划分
• 2.3.3 有限元建模
• 2.4 求解
• 2.5 结果分析与研究
• 2.6 本章小结
• 第三章 薄壁型钢管混凝土组合柱轴压性能分析
• 3.1 概述
• 3.2 试验研究分析
• 3.3 影响组合柱轴压性能的因素
• 3.3.1 薄壁型钢管厚度
• 3.3.2 核心混凝土强度等级
• 3.3.3 外围混凝土体积配箍率
• 3.4 薄壁型钢管混凝土组合柱承载力公式推导
• 3.5 组合柱轴心受压稳定系数
• 3.6 本章小结
• 第四章 薄壁型钢管混凝土组合柱受剪承载力研究
• 4.1 概述
• 4.1.1 国内有关规范简述
• 4.2 影响组合柱受剪承载力的因素
• 4.2.1 试验研究分析
• 4.2.2 核心混凝土强度等级
• 4.2.3 薄壁型钢厚度
• 4.2.4 配箍率
• 4.2.5 剪跨比
• 4.2.6 轴压力
• 4.3 本章小节
• 第五章 薄壁型钢管混凝土组合柱抗震性能有限元分析
• 5.1 模型简介
• 5.1.1 水平低周往复荷载处理
• 5.1.2 滞回曲线
• 5.1.3 骨架曲线
• 5.1.4 延性系数
• 5.2 延性性能和耗能能力
• 5.2.1 轴力比
• 5.2.2 外围混凝土强度
• 5.2.3 薄壁钢管厚度
• 5.2.4 核心钢管混凝土所占面积
• 5.2.5 套箍率
• 5.2.6 剪跨比
• 5.3 本章小节
• 第六章 薄壁型钢管混凝土组合柱节点设计
• 6.1 概述
• 6.2 加强环式节点
• 6.3 穿心钢牛腿节点
• 6.4 钢筋贯通式节点
• 6.5 本章小节
• 第七章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文