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方钢管约束高纵筋率钢筋混凝土短柱静力性能研究

作　者: 蔺媛媛
导　师: 张素梅
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 结构工程
关键词: 约束混凝土方钢管短柱偏压高纵筋率
分类号: TU398.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

钢管约束高纵筋率钢筋混凝土是指在薄壁钢管中填充混凝土，外包钢管在节点区断开，钢管只对核心混凝土提供环向约束，不直接承担纵向荷载，形成纵筋率较高的一种新型组合柱。钢管约束高纵筋率钢筋混凝土柱能在底部大空间结构中发挥优势，减少截面提供较高的承载力，满足建筑使用要求。本文针对方钢管约束高纵筋率钢筋混凝土短柱的静力性能进行了试验研究和相应的理论分析。论文主要完成了以下工作：（1）进行了5个方钢管约束高纵筋率钢筋混凝土轴压短柱的试验，在距试件上下端板30mm处分别将钢管切开两条10mm的环状带，使得钢管不直接承担纵向荷载。以钢管宽厚比为参数，将试件分为2组进行对比试验。方钢管约束高纵筋率钢筋混凝土轴压短柱呈现出剪切型破坏模式，破坏剪切角约在50°-65°之间。钢管在屈服前出现屈曲，方钢管对核心钢筋混凝土构件的约束不均匀，角部约束效应较大，钢管对核心钢筋混凝土构件的约束作用，明显改善了钢筋混凝土构件的延性。（2）进行了4组共11个方钢管约束高纵筋率钢筋混凝土偏压短柱的试验研究，研究了偏心率、钢管宽厚比对构件受力性能的影响。方钢管约束高纵筋率钢筋混凝土压弯短柱呈现典型的压弯构件破坏模式，受压侧混凝土被压溃，对应部位钢管出现局部屈曲；在下降段，钢管以承受环向应力为主，钢管对核心混凝土的约束作用显著提高，在本文研究的参数范围内，截面宽厚比从133变化到160，构件的延性略有降低，但整体影响不大。（3）采用有限元分析软件ABAQUS分析方钢管约束高纵筋率钢筋混凝土短柱的偏压受力性能，有限元分析结果和试验结果拟合良好。在此基础上，选择合理的参数，分析了钢材屈服强度、混凝土强度、偏心率、截面宽厚比等参数对构件力学性能的影响。在本文分析的参数范围内，提高构件的含钢率，构件的承载力逐渐提高，但对延性的提高幅度不明显；随着混凝土强度的提高，压弯构件的承载力显著增加，但延性略有降低。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第1章绪论  8-16
  1.1 课题背景及意义  8-10
    1.1.1 课题背景  8-10
  1.2 研究现状  10-15
    1.2.1 国内外应用  10-12
    1.2.2 研究现状  12-15
  1.3 本文主要研究内容  15-16
第2章方钢管约束高纵筋率钢筋混凝土轴压短柱试验研究  16-33
  2.1 引言  16
  2.2 试验方案与设计  16-21
    2.2.1 试件设计与制作  16-18
    2.2.2 材性试验  18-19
    2.2.3 试验装置  19-20
    2.2.4 荷载施加方案  20-21
  2.3 试验现象  21-24
    2.3.1 边长为 200mm 的试件试验现象  21-22
    2.3.2 边长为 240mm 的试件试验现象  22-24
  2.4 试验结果分析  24-31
    2.4.1 荷载-变形曲线分析  24-26
    2.4.2 荷载-应变曲线  26-29
    2.4.3 荷载-钢管应力曲线  29-31
  2.5 本章小结  31-33
第3章方钢管约束高纵筋率钢筋混凝土偏压短柱试验研究  33-58
  3.1 试验方案与设计  33-36
    3.1.1 试件设计与制作  33-34
    3.1.2 测量方案  34-35
    3.1.3 荷载施加方案  35-36
  3.2 试验现象  36-42
    3.2.1 偏心距为 25mm 的试件试验现象  36-39
    3.2.2 偏心距为 50mm 的试件试验现象  39-42
  3.3 试验结果分析  42-57
    3.3.1 荷载-变形曲线  42-44
    3.3.2 承载力对比分析  44-47
    3.3.3 荷载-应变曲线  47-52
    3.3.4 荷载-应力曲线  52-57
  3.4 本章小结  57-58
第4章方钢管约束高纵筋率钢筋混凝土短柱的有限元分析  58-76
  4.1 引言  58
  4.2 有限元模型的建立与验证  58-71
    4.2.1 单向压弯构件截面上的荷载施加路径  58-59
    4.2.2 材料属性与参数的选取  59-63
    4.2.3 单元类型选取  63
    4.2.4 分析步设置  63-64
    4.2.5 定义边界条件  64
    4.2.6 单元界面的接触  64-66
    4.2.7 网格划分验证  66
    4.2.8 有限元模型的验证  66-71
  4.3 STRC 偏压短柱的参数分析  71-75
    4.3.1 参数的选取  71-72
    4.3.2 混凝土抗压强度的影响  72-73
    4.3.3 含钢率的影响  73
    4.3.4 偏心率的影响  73-74
    4.3.5 钢管屈服强度的影响  74-75
  4.4 本章小结  75-76
结论  76-77
参考文献  77-82
致谢  82

方钢管约束高纵筋率钢筋混凝土短柱静力性能研究

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