型钢混凝土短柱剪切承载力评价及数值模拟研究

摘要

随着现代高层结构向多功能、大跨度、大柱网的形式发展，型钢混凝土（SRC）结构在实际工程中的应用更为普遍。自上世纪90年代以来，我国已经积累了大量型钢混凝土柱在低周反复荷载作用下的试验数据，这些数据对型钢混凝土短柱的抗震性能研究有着极为重要的意义；有必要对其进行一定的归纳总结。目前，我国尚没有统一的型钢混凝土柱剪切承载力的计算规范，关于型钢混凝土短柱的数值分析也相对较少，有必要对其进行进一步研究。
　　基于此，本文归纳总结了近30年我国型钢混凝土柱的试验数据，并通过弯矩-曲率分析法，选择出102根型钢混凝土短柱数据，并建立了试验数据信息库；对型钢混凝土短柱的破坏形态、影响其剪切承载能力的各项因素进行了归纳总结，得出剪跨比、混凝土强度和轴压力系数对受剪承载能力影响最为显著，而配箍率对其基本没有影响的结论。从现有短柱试验特点来看，我国采用双弯曲构件和较大截面尺寸的试验柱较少，采用高强箍筋和型钢的试验柱较少，目前仍缺少采用足尺和国产H型钢的型钢混凝土试验短柱。
　　本文基于该试验信息库，对比了中、美、日三国主要的型钢混凝土柱的设计计算方法。其中在高强箍筋及型钢的使用上，我国规范与美日规范仍有较大的差距，并得出了日本规范的预测结果较为保守而美国规范在高强材料评价中较为准确的结论。中国的“YB9082-2006”规范对于普通的型钢混凝土柱可能是偏于不安全的，“JGJ138”规范对于普通型钢混凝土柱的评价总体较为合理，不过对于高强型钢混凝土（SHRC）以及超高强型钢混凝土（SSHRC）短柱的评价可能偏于保守。
　　本文基于 OpenSees提出了两种对型钢混凝土短柱的宏观有限元建模方法，基于 Abaqus提出了一种型钢混凝土短柱精细化建模分析的方法，均对型钢混凝土短柱取得了较不错的模拟效果。并提出在模拟过程中，型钢与混凝土之间的粘结滑移对其模拟效果无太大影响的结论。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 引言

1.2 研究目的及意义

1.3 研究背景及现状

1.4 本文的主要研究内容及结构

1.5 本章小结

第2章 型钢混凝土短柱的试验研究

2.1 引言

2.2 弯矩-曲率分析

2.3 试验信息库的建立

2.4 影响型钢混凝土短柱剪切承载力的因素

2.5 本章小结

第3章 各国规范剪切强度计算方法的评价

3.1 引言

3.2 各规范中材料规格及构造要求说明

3.3 型钢混凝土柱受剪承载力计算公式

3.4 规范值与试验值对比

3.5 本章小结

第4章 基于OpenSees的型钢混凝土短柱的数值分析

4.1 引言

4.2 OpenSees平台简介

4.3 基于剪切弹簧的宏观有限元型钢混凝土短柱模型

4.4 基于位移的弯剪型梁柱单元模型

4.5 两种单元分析结果与试验对比

4.6 本章小结

第5章 基于Abaqus的型钢混凝土短柱数值分析

5.1 引言

5.2 Abaqus简介

5.3 基于Abaqus的型钢混凝土短柱模型

5.4 分析结果比较

5.5 本章小结

第6章 总结与展望

参考文献

致谢