论文题目: 钢管高强混凝土核心柱受压性能试验与理论研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 结构工程
作者: 李鹏
导师: 楼文娟,陈勇
关键词: 钢管高强混凝土核心柱,钢骨混凝土,轴心受压,小偏心受压,轴压复合刚度,非线性有限元分析
文献来源: 浙江大学
发表年度: 2005
论文摘要: 随着我国高层、超高层建筑的发展，钢骨混凝土结构研究和应用越来越广泛。作为钢骨混凝土柱的一种，钢管高强混凝土核心柱由于核心钢管对于核心混凝土约束作用较普通钢骨强，因而较普通的钢骨混凝土具有更好的力学性能，在高层、超高层建筑中应用前景良好。但目前国内外对于钢管高强混凝土核心柱的研究较少且不系统，给这种核心柱构件的工程设计带来了不便，不利于这种构件的应用和发展。 本论文通过对10根不同配钢率、不同配筋率的钢管高强混凝土核心柱、1根钢管混凝土柱、1根钢筋混凝土柱受压力学试验和非线性有限元分析，研究了核心柱构件的受压力学性能。 本文首先通过对12根柱试件在弹性阶段的轴压复合刚度的试验研究，探讨了核心柱轴压复合刚度受钢管位置系数、体积配箍率、钢骨含钢率、核心混凝土膨胀剂掺量等因素的影响。在参考大量文献、规程的基础上，分别计算核心钢管混凝土和外围钢筋混凝土复合刚度，进行叠加得到钢管高强混凝土核心柱复合刚度，所得结果与试验结果较为一致。 然后对10根核心柱试件进行了小偏心受压试验，对破坏机理进行了分析，指出了钢管高强混凝土核心柱，在小偏心受压过程中，存在一个整体屈服点。该点处的纵向应变会出现转折。非线性有限元计算的结果也出现了这个现象。小偏心受压试验中还对位置系数、钢骨含钢率和体积配箍率的影响进行了分析。 本文最后采用Ansys有限元计算软件，对8个试件进行了数值模拟，分别研究在轴压和小偏心受压情况下的钢管高强混凝土核心柱的力学特性。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1．1 钢骨混凝土柱结构特点和发展概况
1．1．1 钢骨混凝土柱结构特点
1．1．2 钢骨混凝土的工程应用
1．1．3 钢骨混凝土的理论发展
1．1．3 钢管高强混凝土核心柱介绍
1．2 本文的研究目的与内容
第二章 钢管高强混凝土核心柱受压试验准备、概况及材性试验
2．1 概述
2．2 试件概况
2．2．1 试件设计
2．2．2 试件制作
2．2．3 测试系统及数据采集系统
2．3 材性试验
2．4 本章小结
第三章 钢管高强混凝土核心柱轴心受压复合刚度试验研究
3．1 概述
3．2 轴压复合刚度计算理论
3．2．1 钢管混凝土
3．2．2 钢骨混凝土
3．2．3 钢管高强混凝土核心柱
3．3 试验过程及结果分析
3．3．1 纵向应变比较分析
3．3．2 FZ11、FZ12轴压破坏现象分析
3．4 轴压复合刚度计算
3．4．1 核心柱轴压复合刚度试验值
3．4．2 核心柱轴压复合刚度理论与试验值对比
3．5 各种参数对轴压复合刚度的影响
3．5．1 位置系数变化对复合刚度的影响
3．5．2 钢骨含钢率变化对复合刚度的影响
3．5．3 体积配箍率变化对复合刚度的影响
3．5．4 核心混凝土膨胀剂掺量变化对复合刚度的影响
3．6 本章小结
第四章 钢管高强混凝土核心柱小偏心受压试验研究
4．1 概述
4．2 试验过程
4．3 试验数据分析
4．3．1 试验现象简述及分析
4．3．2 小偏心验证
4．3．3 纵向应变分析
4．3．4 环向应变分析
4．3．5 核心柱小偏心受压截面应变分布
4．3．6 截面形式对于核心柱偏压受力的影响
4．3．6．1 位置系数对于核心柱偏压受力的影响
4．3．6．2 钢骨含钢率对于核心柱偏压受力的影响
4．3．6．3 体积配箍率对于核心柱偏压受力的影响
4．4 本章小结
第五章 钢管高强混凝土核心柱受压理论研究
5．1 概述
5．2 混凝土材料模拟综述
5．2．1 混凝土强度准则
5．2．2 混凝土的本构关系模型
5．2．2．1 保护层素混凝土本构关系
5．2．2．2 箍筋约束混凝土本构关系
5．2．2．3 钢管约束混凝土本构关系
5．3 钢筋混凝土有限元模型
5．4 有限元模型的建立及求解
5．4．1 混凝土材料的模拟
5．4．2 钢管的模拟
5．4．3 钢筋的模拟
5．4．4 钢筋、钢管与混凝土之间的粘结
5．4．5 有限元模型的建立及求解
5．4．5．1 模型的建立
5．4．5．2 模型的求解
5．5 核心柱轴压有限元模拟结果分析
5．5．1 数值模拟与试验数据对照
5．5．2 荷载—位移曲线分析
5．5．2．1 位置系数不同试件比较
5．5．2．2 核心柱、钢管混凝土柱及钢筋混凝土柱比较
5．5．3 FZ4轴压数值模拟结果分析
5．5．4 正截面承载力计算结果与数值模拟结果比较
5．6 核心柱偏压有限元模拟结果分析
5．6．1 FZ4偏压数值模拟结果分析
5．6．2 体积配箍率对于核心柱偏心受压影响的数值分析
5．6．3 正截面极限承载力比较
5．7 本章小结
第六章 结论与展望
6．1 主要工作及结论
6．2 展望
参考文献
致谢
发布时间: 2005-04-18
参考文献
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