双向偏压H型钢部分包裹混凝土组合短柱的受力性能研究

论文摘要

H型钢部分包裹混凝土组合柱是在焊接H型钢的翼缘板之间加设横向系杆并内填混凝土组合成的一种结构构件。内填混凝土能有效提高板件的抗局部屈曲能力,规则间距的横向系杆对混凝土起到了约束作用,从而提高了构件的延性。本文中把这种H型钢部分包裹混凝土组合柱简称为PEC柱。本文对H型钢部分包裹混凝土组合柱中型钢翼缘板的局部屈曲性能进行了理论分析。把在H型钢翼缘板件中内填的混凝土看作刚性材料,当翼缘板与刚性材料并置时,翼缘板的屈曲只发生外凸。根据小挠度理论,采用瑞利-里兹法计算出在均匀压力作用下具有刚性支撑的翼缘板的局部屈曲应力,得到了H型钢部分包裹混凝土组合柱翼缘板的局部屈曲系数。在H型钢部分包裹混凝土组合短柱双向偏心受压的试验研究中,设计了以翼缘宽厚比、偏心角、偏心距为主要参数的12个试件,揭示在这几种参数变化的情况下H型钢部分包裹混凝土组合柱的破坏模式、破坏特点及极限承载力;验证了H型钢部分包裹混凝土组合柱中型钢翼缘板的屈曲模式。试验结果表明:影响PEC短柱双向偏压极限承载力的最主要的因素是翼缘宽厚比和荷载的偏心距。试件的翼缘宽厚比越小,承载能力越高;荷载的偏心距越大,承载能力越低。通过试验和理论分析,提出了比较实用的双向偏压H型钢部分包裹混凝土组合短柱极限承载力的近似计算方法,计算结果与试验结果比较吻合。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 概述
• 1.1.1 型钢混凝土结构的特点
• 1.1.2 H 型钢部分包裹混凝土组合柱的特点
• 1.1.3 国内外H 型钢部分包裹混凝土组合柱的应用
• 1.2 双向偏压柱的研究概况
• 1.2.1 国内的主要研究概况
• 1.2.2 国外的主要研究概况
• 1.3 课题的提出、主要研究内容及创新点
• 1.3.1 课题的提出
• 1.3.2 主要研究内容
• 1.3.3 本文的创新点
• 2 H 型钢部分包裹混凝土组合柱翼缘板的局部屈曲性能
• 2.1 板屈曲的理论分析
• 2.2 边界条件和板的屈曲模式
• 2.3 板件宽厚比的引进
• 2.4 H 型钢部分包裹混凝土组合柱翼缘板的屈曲模式
• 2.5 H 型钢部分包裹混凝土组合柱翼缘板的宽厚比限值
• 3 双向偏压H 型钢部分包裹混凝土组合短柱的试验研究
• 3.1 试验目的
• 3.2 试件的设计及制作
• 3.2.1 试件的设计及制作
• 3.2.2 材料的力学性能试验
• 3.3 试验加载装置及测试
• 3.3.1 测试内容
• 3.3.2 试验加载装置的设计
• 3.3.3 试验加载方案
• 3.3.4 测点布置及位移计的布置
• 3.4 试验结果与分析
• 3.4.1 试验过程描述
• 3.4.2 破坏形态
• 3.4.3 承载力及变形结果
• 3.4.4 应变分析
• 3.4.5 挠度分析
• 3.4.6 纵向位移分析
• 3.5 本章小结
• 4 双向偏压PEC 短柱极限承载力的计算
• 4.1 材料的力学模型
• 4.1.1 混凝土的力学模型
• 4.1.2 型钢的力学模型
• 4.2 基本假定
• 4.3 双向偏压PEC 短柱极限承载力的近似计算方法
• 4.3.1 双向偏压构件计算方法简介
• 4.3.2 双向偏压PEC 短柱极限承载力的近似计算方法
• 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢