钢骨-钢管混凝土偏压组合长柱承载力性能研究

摘要

随着建筑物高度的增加和跨度的增大，以及人们对建筑物抗震性能要求的不断提高，建筑物中柱的设计成为结构设计的重点。而钢骨-钢管混凝土柱承载能力高、抗震延性好，具有很好的发展前途。本文在现有的钢骨-钢管混凝土柱的承载力性能研究基础上，在钢骨-钢管混凝土长柱的偏压承载力性能方面作了进一步的研究，主要内容如下： (1)对国内外钢与混凝土组合柱的研究历史和现状进行了综合评述，特别对以往关于钢骨-钢管混凝土组合柱承载力性能的研究成果作了较详细的介绍。 (2)进行了钢骨-钢管混凝土偏压长柱承载力试验研究，提出了钢骨-钢管混凝土组合柱轴力-弯矩相关曲线公式，并用本文试验验算了该公式的正确性；同时利用有限元软件ANSYS，建立合理的计算模型，得到钢骨-钢管混凝土长柱的偏压极限承载力，并将其与相关文献试验结果进行比较，表明利用该有限元模型进行极限承载力分析是合理而有效的。 (3)总结了计算非标准单元柱的方法，利用等效弯矩法，得到钢骨-钢管混凝土非标准单元柱压弯承载力计算公式。将该公式计算结果与试验数据进行比较，分析表明：若由于试验误差而引起单元柱两端弯矩不相等，则该非平衡弯矩不需特别考虑，抗弯承载力的计算采用标准单元柱的计算公式即可。 (4)采用数值分析法得到钢骨-钢管混凝土组合柱截面的弯矩-曲率曲线和钢骨-钢管混凝土长柱构件的弯矩-轴力相关曲线，并采用此程序计算本文试验试件极限承载力，计算结果与试验结果对比吻合较好。并用该数值分析方法对一算例进行了设计复核，结果表明：本文编制的数值计算程序是正确的，计算结果是可行的。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1前言

1.2钢管混凝土结构和钢骨混凝土结构的应用与研究现状

1.2.1钢管混凝土柱

1.2.2钢骨混凝土柱

1.3钢骨-钢管混凝土组合柱研究现状

1.4本文的主要工作

第2章钢骨-钢管混凝土偏压长柱承载力研究及分析

2.1引言

2.2试验介绍

2.2.1试件设计

2.2.2试件的制作

2.2.3试验装置及试验步骤

2.3试验结果

2.3.1破坏形态

2.3.2组合柱截面应变的分布

2.3.3荷载-挠度关系曲线

2.3.4荷载-轴向应变关系曲线

2.3.5极限承载力试验结果

2.4钢骨-钢管混凝土正截面承载力计算

2.4.1钢骨-钢管混凝土轴压柱承载力公式

2.4.2钢骨-钢管混凝土柱压弯承载力的计算方法

2.5钢骨-钢管混凝土偏压组合长柱承载力有限元分析

2.5.1 ANSYS软件介绍

2.5.2钢骨-钢管混凝土组合长柱建模及结果分析

2.6本章小结

第3章非标准单元柱的性能分析

3.1引言

3.2等效长度法

3.3等效弯矩法

3.3.1等效弯矩的概念

3.3.2等效弯矩的计算方法

3.3.3 Cm系数的近似表达式

3.3.4非线性Cm系数

3.5本章小结

第4章钢骨-钢管混凝土偏压长柱非线性分析

4.1概述

4.2材料本构关系

4.2.1已有组合柱本构关系

4.2.2本文采用的本构关系

4.3数值分析

4.3.1轴力-弯矩-曲率曲线数值分析

4.3.2弯矩-轴力关系曲线数值分析

4.4算例分析

4.4.1组合柱截面尺寸的选定

4.4.2利用数值分析进行承载力验算

4.5本章小结

结论与展望

参考文献

致 谢