核心钢管外包钢骨混凝土短柱轴心受压性能分析

论文摘要

核心钢管外包钢骨混凝土柱是一种新型的钢-混凝土组合构件,是在空腹式钢骨混凝土柱和近年来兴起的钢管混凝土核心柱的基础上演变和发展而来的。核心钢管和外包角钢格构架对钢管内外混凝土不同程度产生横向约束作用,特别是外置钢骨架在截面中的构造位置,与核心钢管混凝土柱比较,该构件的抗剪、抗弯、抗扭性能及抗拉压承载力得到较大提高,延性和韧性性能得到较大改善,具有更好的力学性能。本文利用ANSYS有限元软件,对该新型组合短柱建立了有效的有限元模型,并在轴心受压下进行了力学性能全过程数值模拟。针对主要影响参数:混凝土强度、角钢强度、角钢含钢率、钢管强度、钢管含钢率、位置系数等,进行了全过程非线性有限元数值模拟,分析了该组合构件在轴压作用下的力学性能以及破坏形态。提出核心钢管外包钢骨混凝土短柱轴心受压正截面承载力计算的基本假定,针对钢骨的两种不同拉筋:箍筋和缀板,给出了两种约束情况下的组合短柱计算公式。根据该组合柱的受力特点,提出该组合柱轴压复合刚度计算的基本假定,在此基础之上分别计算外包钢骨混凝土部分的轴压复合刚度和核心钢管混凝土部分的轴压复合刚度,进行叠加得到核心钢管外包钢骨混凝土短柱的轴压复合刚度。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 核心钢管外包钢骨混凝土柱的研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状分析
• 1.2.1 钢管混凝土研究概况
• 1.2.2 钢骨混凝土研究概况
• 1.2.3 钢管混凝土核心柱研究概况
• 1.3 本文的主要研究内容
• 第2章 非线性有限元建模及有效性验证
• 2.1 非线性有限元模型的建立
• 2.1.1 材料模型选取
• 2.1.2 破坏准则
• 2.1.3 单元选取
• 2.1.4 混凝土与钢材的接触问题
• 2.2 有限元分析有效性验证
• 2.2.1 圆钢管混凝土轴心受压模拟
• 2.2.2 核心钢管外包钢骨混凝土短柱轴压模拟
• 2.3 本章小结
• 第3章 核心钢管外包钢骨混凝土短柱轴压性能影响因素分析
• 3.1 箍筋约束组合柱截面参数分析
• 3.1.1 混凝土强度的影响
• 3.1.2 角钢指标的影响
• 3.1.3 钢管指标的影响
• 3.2 缀板约束组合柱截面参数分析
• 3.2.1 缀板宽度的影响
• 3.2.2 缀板厚度的影响
• 3.2.3 缀板屈服强度的影响
• 3.3 本章小结
• 第4章 核心钢管外包钢骨混凝土短柱轴压极限承载力分析
• 4.1 受力机理分析
• 4.2 组合短柱轴心受压正截面承载力计算
• 4.2.1 基本假定
• 4.2.2 计算公式的一般形式
• 4.2.3 提高系数
• 4.2.4 组合短柱轴心受压正截面承载力计算公式及试验验证
• 4.3 本章小结
• 第5章 核心钢管外包钢骨混凝土短柱轴压复合刚度分析
• 5.1 基本假定
• 5.2 组合柱轴心受压复合刚度计算理论
• 5.3 外包钢骨混凝土轴压复合弹性模量
• 5.4 核心钢管混凝土轴压复合弹性模量
• 5.4.1 钢管受压弹性模量
• 5.4.2 核心混凝土受压弹性模量
• 5.4.3 组合柱的轴压复合弹性模量
• 5.5 轴压组合刚度理论值与试验值的对比
• 5.5.1 组合柱轴压复合刚度试验值
• 5.5.2 组合柱轴压复合刚度理论值与试验值对比
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介