焊接H型钢部分包裹混凝土组合短柱受力性能研究

论文摘要

最近几十年,钢与混凝土组合结构在我国的应用越来越广泛,研究也越来越深入,其优良性能和技术经济指标使它有着更广泛的应用前景。本文描述了一种新型组合柱,称之为部分包裹混凝土组合柱,由焊接H型钢在两翼缘之间浇筑混凝土而形成,同时在两翼缘之间焊接一定数量的横向系杆。这种组合柱具有H型钢在工厂预制、支模和浇筑混凝土方便快速以及良好的防火性能等优点。为了研究这种新型组合柱的受力性能,本文对九个焊接普通H型钢部分包裹混凝土组合短柱进行了轴压试验,试验主要考虑含钢率或翼缘宽厚比、横向系杆间距等因素。试验结果表明,钢与混凝土能够很好的协同工作,这种组合结构短柱最终的破坏模式主要是混凝土压碎,横向系杆间翼缘发生局部屈曲。柱子的极限承载力受含钢率和横向系杆间距的影响,随着含钢率的增大,部分包裹混凝土组合短柱的承载力不断提高,横向系杆的设置加强了对混凝土的约束,系杆间距越小部分包裹混凝土组合短柱的承载力越高,柱子的延性越好。最后,基于叠加原理,建立了部分包裹混凝土组合短柱轴压承载力计算公式,同时编制了部分包裹混凝土组合短柱承载力数值计算程序,数值计算结果与试验结果吻合良好。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 钢与混凝土组合柱的主要形式和特点
• 1.1.1 钢与混凝土组合柱的主要形式
• 1.1.2 部分包裹混凝土组合柱的特点及应用
• 1.2 H 型钢部分包裹混凝土组合柱的研究现状
• 1.2.1 标准H 型钢截面PEC 柱的研究
• 1.2.2 焊接薄壁H 型钢截面PEC 柱的研究
• 1.2.3 国内对H 型钢部分包裹混凝土结构的研究
• 1.3 课题的提出背景及意义
• 1.4 本文研究工作的主要目标
• 2 试验研究方案
• 2.1 试件的设计与制作
• 2.1.1 试件的设计制作
• 2.1.2 测点布置方案
• 2.2 材料的力学性能试验
• 2.3 试验加载装置及数据采集系统
• 2.4 试验加载方式和量测方法
• 3 试验研究结果及分析
• 3.1 试验过程描述及PEC 短柱的破坏模式
• 3.1.1 概述
• 3.1.2 试验过程及破坏模式
• 3.2 PEC 短柱的荷载-变形曲线
• 3.2.1 PEC 轴压短柱工作过程分析
• 3.2.2 PEC 轴压短柱荷载-应变曲线的特点
• 3.2.3 H 型钢翼缘和腹板的变形特点
• 3.2.4 横向系杆与混凝土的变形特点
• 3.3 影响PEC 短柱承载力的因素
• 3.3.1 影响PEC 组合短柱中混凝土强度提高的因素
• 3.3.2 影响PEC 组合短柱极限承载力的因素
• 3.4 PEC 短柱极限承载力计算公式
• 3.4.1 国外有关规范计算公式
• 3.4.2 承载力计算公式的建立
• 4 焊接H 型钢PEC 短柱极限承载力的数值计算
• 4.1 钢与混凝土组合柱数值分析方法
• 4.2 PEC 轴压短柱极限承载力的数值计算
• 4.3 PEC 轴压短柱试验结果与数值计算结果对比
• 5 结论与展望
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢