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钢骨混凝土异形短柱承载力和延性的研究

作　者: 李哲
导　师: 郭增玉；黄松梅
学　校: 西安理工大学
专　业: 岩土工程
关键词: 钢骨混凝土异形短柱轴向受压承载力抗剪承载力抗震性能位移延性 ANSYS
分类号: TU398.9
类　型: 博士论文
年　份: 2007年
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引　用: 8次
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内容摘要

近年来，异形柱框架结构的研究在我国已经取得了不少的研究成果。现有的研究资料表明，异形柱框架结构具有的突出优点，如质轻，使用面积大等，缺点是相对于矩形柱受力性能和延性较差。因此，如何保持在现有截面大小的情况下，同时提高异形柱受力性能及延性具有重要的工程意义。综合钢筋混凝土异形柱和钢骨混凝土矩形柱的特点，本文首次提出在异形柱中加入钢骨，通过试验研究和数值仿真分析对钢骨混凝土异形短柱的承载力和抗震性能进行了研究。本文所做的主要工作有：研究了钢骨混凝土异形短柱的抗震性能。通过钢骨和钢筋混凝土异形短柱的对比试验，分析钢骨混凝土异形短柱的破坏形态和滞回曲线特性，研究了轴压力系数、配箍率、配骨率和剪跨比等因素对钢骨混凝土异形短柱延性的影响，得出了各影响因素与延性系数的关系曲线。本文根据试验结果、在满足一定延性的基础上，提出了钢骨混凝土异形短柱的轴压比限值。研究钢骨混凝土异形柱的轴压承载力。通过对钢筋混凝土与钢骨混凝土异形柱做轴向受压承载力的对比试验，得出在增加少量钢骨的情况下，承载力明显提高的结论，并提出了钢骨L形和T形短柱的轴压承载力计算公式，计算结果和试验值吻合较好。研究钢骨混凝土T形短柱的抗剪承载力。分析了剪跨比、轴压比、配骨率、配箍率等因素对抗翦承载力的影响，得出了基于累加强度法的钢骨混凝土T形短柱的抗剪承载力计算公式，计算结果与试验值吻合较好。运用有限元软件对钢筋和钢骨混凝土异形柱轴向受压和钢骨T形短柱抗剪性能进行数值仿真分析。结果表明，有限元软件计算结果与试验结果吻合较好。由于试验试件数量有限，本文同时运用有限元软件对8根考虑配骨率和剪跨比变化的钢骨混凝土T形短柱进行仿真试验分析。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-11
1 前言  11-25
  1.1 异形柱的产生  11-12
  1.2 钢筋混凝土异形柱结构  12-18
    1.2.1 异形柱结构体系  12-13
    1.2.2 异形柱结构在国内外的研究现状  13-17
    1.2.3 钢筋混凝土异形柱框架结构所面临的问题  17-18
  1.3 钢与混凝土组合结构  18-22
    1.3.1 钢骨混凝土结构  18-19
    1.3.2 钢骨混凝土结构的特点  19-20
    1.3.3 钢骨混凝土结构在国内外的研究现状  20-22
  1.4 本文的研究意义和主要研究内容  22-25
2 钢骨混凝土异形柱轴向受压试验研究  25-39
  2.1 概述  25-30
    2.1.1 试件的设计与制作  25-27
    2.1.2 试验装置与试验步骤  27-29
    2.1.3 量测内容  29-30
  2.2 试验结果及分析  30-38
    2.2.1 破坏形态及试验结果  30
    2.2.2 对柱轴向受压承载力的分析  30-32
    2.2.3 对钢骨混凝土柱与钢筋混凝土柱的荷载—应变曲线的讨论  32-37
    2.2.4 机理分析  37-38
  2.3 本章小结  38-39
3 异形短柱承受水平周期性荷载的对比试验研究  39-69
  3.1 概述  39-40
    3.1.1 框架柱的延性及其影响因素  39-40
    3.1.2 加入钢骨对异形柱的影响  40
  3.2 L形、T形短柱承受水平周期性荷载的对比试验研究  40-45
    3.2.1 试件的设计与制作  40-42
    3.2.2 试验装置与加载制度  42-45
    3.2.3 量测内容  45
  3.3 水平周期性加载试验中荷载—位移关系及破坏形态分析  45-67
    3.3.1 L形短柱荷载—位移关系及试验现象分析  45-56
    3.3.2 T形短柱荷载—位移关系及试验现象分析  56-66
    3.3.3 钢筋混凝土与钢骨混凝土异形短柱破坏试验的对比分析  66-67
  3.4 本章小结  67-69
4 钢骨混凝土T形截面短柱抗剪承载力的试验研究  69-93
  4.1 概述  69-70
  4.2 试验概况  70-76
    4.2.1 试验内容及参数  70-71
    4.2.2 试件的设计与制作  71-74
    4.2.3 试验装置和加载制度及测试方法  74-75
    4.2.4 量测内容  75-76
  4.3 钢骨混凝土T形截面短柱的破坏形态分析  76-78
  4.4 影响钢骨混凝土T形截面短柱抗剪承载力的因素  78-81
    4.4.1 剪跨比的影响  78
    4.4.2 轴压力系数的影响  78-79
    4.4.3 配箍率的影响  79-80
    4.4.4 钢骨含量的影响  80
    4.4.5 其它因素的影响  80-81
  4.5 钢骨混凝土T形截面短柱抗剪承载力的计算方法  81-90
    4.5.1 钢骨混凝土柱抗剪承载力的计算方法  81-88
    4.5.2 混凝土T形截面短柱的抗剪承载力  88
    4.5.3 钢骨构件受剪承载力  88-89
    4.5.4 钢骨混凝土T形截面短柱的抗剪承载力  89-90
  4.6 计算结果与抗剪承载力机理分析  90-92
    4.6.1 计算结果分析  90-92
    4.6.2 钢骨异形短柱抗剪承载力机理分析  92
  4.7 本章小结  92-93
5 钢骨混凝土T形截面短柱抗震性能的试验研究  93-115
  5.1 引言  93
  5.2 试验概况  93-94
    5.2.1 主要试验参数  93-94
    5.2.2 试验装置及加载制度  94
  5.3 试验分析  94-103
    5.3.1 T形截面短柱的破坏形态  94
    5.3.2 滞回曲线性态分析  94-103
  5.4 影响钢骨混凝土T形截面短柱延性的因素  103-112
    5.4.1 延性  103-107
    5.4.3 剪跨比的影响  107-108
    5.4.4 配骨率的影响  108-109
    5.4.5 配箍率的影响  109-111
    5.4.6 试件延性提高的机理分析  111-112
  5.5 轴压力系数限值的研究  112-114
    5.5.1 关于轴压力系数限值  112
    5.5.2 钢骨T形截面短柱的轴压力系数限值  112-114
  5.6 本章小结  114-115
6 异形截面短柱轴向受压的数值仿真分析  115-141
  6.1 土木工程数值模拟方法简介  115-118
    6.1.1 数值模拟方法概述  115
    6.1.2 有限单元法简介  115-116
    6.1.3 大型有限元软件ANSYS简介  116-118
  6.2 试验概述  118-126
    6.2.1 试验概述  118
    6.2.2 有限元分析  118-126
  6.3 钢筋混凝土异形柱轴心受压承载力的数值仿真分析  126-133
    6.3.1 建立模型  126-128
    6.3.2 模型求解  128
    6.3.3 计算结果及分析  128-133
  6.4 钢骨混凝土异形柱轴心受压承载力的数值仿真分析  133-139
    6.4.1 建立模型及求解  133-135
    6.4.2 计算结果及分析  135-139
  6.5 钢骨混凝土与钢筋混凝土异形短柱的比较与分析  139-140
  6.6 本章小结  140-141
7 钢骨混凝土T形短柱抗剪承载力的数值仿真分析  141-149
  7.1 试验概述  141
  7.2 有限元分析  141-145
    7.2.1 单元类型  142
    7.2.2 材料性质  142-143
    7.2.3 弹簧单元实常数的确定  143-144
    7.2.4 模型的建立及求解  144-145
  7.3 计算结果及分析  145-148
    7.3.1 计算结果与试验结果的对比与分析  145-146
    7.3.2 影响钢骨混凝土T形截面短柱抗剪承载力的因素  146-148
  7.4 本章小精  148-149
8 结论与展望  149-151
  8.1 结论  149-150
  8.2 展望  150-151
致谢  151-152
参考文献  152-160
附录1 读博士学位其间发表的论文  160-162
附录2 博士期间获得的国家专利技术  162-163
附录3 博士期间参与的主要项目  163-164
附录4 博士期间参与的主要获奖项目  164

钢骨混凝土异形短柱承载力和延性的研究

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