新型轻钢组合墙体受压承载力研究

论文摘要

钢-混凝土组合结构及轻型钢结构在国内外的实际工程中均有较为广泛的市场,但有关将混凝土与轻型钢结构组合到一起投入实际工程中的研究与应用却很少见,特别是关于将绿色环保的秸秆混凝土与轻型钢骨架直接浇筑为一体作为承重构件尚未见报道。本课题的结构体系为轻型钢结构骨架与现浇秸秆混凝土形成。该结构有效地将轻钢结构体系与钢-混凝土组合结构体系的优点结合到一起,具有自重轻、强度高、抗震性能好、施工方便快捷、建设工期短、隔音保温性能好、秸秆混凝土可就地取材、经济方便且绿色环保等优点,并解决了轻型钢结构的防火性和耐腐蚀性差等缺点。本课题通过试验及理论分析,重点对以下内容进行了研究:1.通过试配方法进行秸秆轻质混凝土的配合比研究,探寻能够适合轻钢组合结构墙体要求的秸秆混凝土材料配合比。2.建立新型墙体的有限元模型,并通过ANSYS有限元软件进行对比分析:①将新型轻钢组合墙体与轻型钢骨架、配筋混凝土墙体的受压极限承载力进行对比,研究其受压承载能力及变形规律;②不同含钢率对新型轻钢组合墙体受压承载能力的影响;③混凝土强度等级的变化对新型轻钢组合墙体受压承载能力的影响;④型钢两侧保护层厚度变化对新型轻钢组合墙体受压承载能力的影响;⑤横向板带间距变化对新型轻钢组合墙体受压承载能力的影响;3.通过新型墙体的模型试验,并结合ANSYS有限元分析提出极限状态下轻钢组合结构墙体承载力的计算方法。4.与传统钢结构体系墙体的受压承载力、变形以及用钢量进行比较分析,得出具体结论。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 轻钢结构体系及钢-混凝土组合结构体系概述
• 1.2.1 轻钢结构体系在国内外发展现状
• 1.2.2 钢-混凝土组合结构体系在国内外发展现状
• 1.3 国内外对新型混凝土材料的研究现状
• 1.4 本课题所选结构体系概述
• 1.5 课题研究的目的及意义
• 1.5.1 研究目的
• 1.5.2 研究意义
• 1.6 课题研究内容
• 1.7 创新点
• 第2章 秸秆混凝土配合比设计
• 2.1 材料选用
• 2.2 配合比设计及调整
• 2.3 结果分析
• 2.3.1 粉煤灰掺量对秸秆混凝土力学性能的影响
• 2.3.2 秸秆掺量对秸秆混凝土力学性能的影响
• 2.4 硫铝酸盐秸秆混凝土在生产实践中应用的可行性
• 2.5 本章小结
• 第3章 新型轻钢组合墙体试验研究
• 3.1 新型轻钢组合墙体受压试验研究的目的
• 3.2 试验内容及试件制作
• 3.2.1 试验内容
• 3.2.2 材料性能
• 3.2.3 试件制作
• 3.2.4 加载及测试方法
• 3.3 试验测试结果及破坏情况
• 3.3.1 测试结果
• 3.4 破坏情况
• 3.4.1 应变分析
• 3.4.2 位移分析
• 3.5 影响新型轻钢组合墙体受压承载能力的因素
• 3.5.1 秸秆混凝土的强度
• 3.5.2 墙体高宽比
• 3.5.3 钢骨架承载能力
• 3.6 本章小结
• 第4章 组合墙体的有限元分析
• 4.1 有限单元法概述及有限元软件的选择
• 4.1.1 有限单元法基本概念
• 4.1.2 有限单元法的基本思想
• 4.1.3 有限单元法的分析过程
• 4.1.4 有限元分析软件选择
• 4.2 材料本构关系和破坏准则
• 4.2.1 钢材的本构关系
• 4.2.2 混凝土的本构关系
• 4.2.3 破坏准则
• 4.3 有限元模型的建立
• 4.3.1 模型材料选择
• 4.3.2 单元选择
• 4.4 模型的简化
• 4.4.1 关于模型简化的几点说明
• 4.4.2 模型网格的划分
• 4.5 模型加载控制
• 4.6 求解、分析
• 4.6.1 秸秆混凝土组合墙体ANSYS 结果分析
• 4.6.2 新型轻钢组合墙体极限状态计算简图
• 4.7 有限元模拟分析
• 4.7.1 新型轻钢组合墙体同轻钢骨架、普通配筋混凝土墙体受压承载力及变形的比较
• 4.7.2 含钢率对新型轻钢组合墙体受压承载力的影响
• 4.7.3 混凝土强度对墙体受压承载力的影响
• 4.7.4 型钢两侧保护层厚度对墙体受压承载力的影响
• 4.7.5 横向板带间距对墙体受压承载力的影响
• 4.8 新型组合墙体承载力计算公式
• 4.9 ANSYS 有限元计算结果与试验结果的对比分析
• 4.10 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录1 各种情况极限承载力及各方向位移
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢