型钢混凝土构件抗扭分析与研究

论文摘要

型钢混凝土结构由于其具有承载力高、刚度大及抗震性能好等优点,在实际工程中得到了越来越广泛的应用。在我国,构件的抗扭研究是一个发展较晚的课题,目前对型钢混凝土构件的抗扭的研究非常少,因此,对型钢混凝土构件在纯扭、弯扭和弯剪扭作用下的抗扭性能进行理论分析有着重要的现实意义和广阔的工程应用前景。本文首先介绍了混凝土纯扭构件的破坏机理和计算方法。利用大型通用有限元软件ANSYS对8根H型型钢混凝土和含矩形钢管中空型钢混凝土纯扭构件进行了数值模拟并与已有试验进行了对比,分析结果表明通过选择合理有限元模型可以较好的预测型钢混凝土构件在纯扭作用下的受力性能。通过ANSYS后处理得到了型钢混凝土纯扭构件在各典型荷载步下混凝土、钢筋、型钢的应力和应变的分布规律以及裂缝的形成和发展过程并进行了分析,同时考虑了H型钢截面尺寸对构件抗扭性能的影响。此外还对不同扭弯比作用下的型钢混凝土构件进行了数值分析,结果表明扭矩存在会影响构件抗弯承载力,扭矩与弯矩之间存在相关性。对纯扭作用下具有相同截面尺寸和配筋的钢筋混凝土,H型型钢混凝土和含矩形钢管中空型钢混凝土构件进行了有限元分析,比较了三种截面形式构件的抗扭性能和受力机理,分析表明含矩形钢管中空型钢混凝土构件的抗扭性能最好。在薄壁构件与钢筋混凝土构件受扭计算理论的基础上,结合已有的试验结论与前述有限元分析结果,提出了H型型钢混凝土与含矩形钢管中空型钢混凝土构件在纯扭作用下开裂扭矩和极限扭矩的简化计算方法并与试验结果进行了比较。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 型钢混凝土的概念和特点
• 1.1.1 型钢混凝土结构的概念
• 1.1.2 型钢混凝土结构的特点
• 1.2 型钢混凝土结构国内外的研究与应用
• 1.2.1 型钢混凝土结构在国外的研究现状与应用
• 1.2.2 型钢混凝土结构在国内的研究与应用
• 1.3 混凝土结构受扭研究概况
• 1.4 型钢混凝土构件受扭分析的意义和研究现状
• 1.4.1 型钢混凝土构件受扭分析的意义
• 1.4.2 型钢混凝土构件抗扭研究概况
• 1.5 本文的研究内容
• 第2章 混凝土纯扭构件的破坏机理及计算方法
• 2.1 纯扭构件的受力性能及其破坏形态
• 2.1.1 素混凝土纯扭构件的受力性能和破坏形态
• 2.1.2 钢筋混凝土纯扭构件的受力性能和破坏形态
• 2.2 钢筋混凝土纯扭构件的计算方法
• 2.2.1 钢筋混凝土构件开裂扭矩的计算
• 2.2.2 钢筋混凝土构件极限扭矩的计算
• 第3章 型钢混凝土受扭构件有限元数值分析
• 3.1 型钢混凝土构件有限元模型
• 3.1.1 分离式模型
• 3.1.2 组合式模型
• 3.1.3 整体式模型
• 3.1.4 混凝土裂缝的处理方式
• 3.2 H 型型钢混凝土受扭构件的数值分析
• 3.2.1 有限元分析对象
• 3.2.2 分析模型的建立
• 3.2.3 计算结果及分析
• 3.2.4 H 型钢尺寸对型钢混凝土纯扭构件的影响
• 3.2.5 H 型型钢混凝土弯扭构件的数值分析
• 3.3 含矩形钢管中空型钢混凝土受扭构件的数值分析
• 3.3.1 有限元分析对象
• 3.3.2 分析模型的建立
• 3.3.3 计算结果及分析
• 3.3.4 含矩形钢管中空型钢混凝土弯扭构件的数值分析
• 3.4 三种类型构件受扭性能比较
• 3.4.1 构件设计
• 3.4.2 三种构件的抗扭性能比较
• 第4章 型钢混凝土纯扭构件计算方法研究
• 4.1 薄壁型钢构件的受扭分析
• 4.1.1 自由扭转
• 4.1.2 约束扭转
• 4.2 纯扭作用下H 型型钢混凝土构件的计算方法
• 4.2.1 纯扭下H 型型钢混凝土开裂扭矩的计算
• 4.2.2 纯扭下H 型型钢混凝土极限扭矩的计算
• 4.3 纯扭作用下含矩形钢管中空型钢混凝土的计算方法
• 4.3.1 含矩形钢管中空型钢混凝土开裂扭矩的计算
• 4.3.2 含矩形钢管中空型钢混凝土极限扭矩的计算
• 4.3.3 极限扭矩的一种近似计算方法
• 结论
• 参考文献
• 致谢