水平荷载作用下方钢管混凝土板柱结构计算方法的研究

摘要

方钢管混凝土板柱结构作为近年来随着材料及制作技术的发展而发展起来的一种新型板柱结构,正日渐受到结构工程师的青睐。因其既能发挥板柱结构在使用功能上的灵活性,又可利用钢管混凝土柱在承重方面优异的力学性能,从而有着广泛的适用性。但是,至今为止,方钢管混凝土板柱结构体系在水平荷载作用下的受力机理仍不明确,使其在应用方面受到较多设计方面的限制。
　　 本文通过理论分析和有限元分析,对水平荷载作用下方钢管混凝土板柱结构的计算模型、等代空间框架模型以及方钢管混凝土板柱结构的动力特性进行了系统的研究。主要研究工作和成果如下:
　　 1)运用ANSYS有限元分析程序建立了不同几何尺寸的方钢管混凝土板柱结构的节点受力模型,并根据水平荷载作用下方钢管混凝土板柱结构节点和等代梁柱节点两者柱项位移相等的原则,给出了水平荷载作用下方钢管混凝土板柱结构在弹性阶段等代梁计算宽度系数的计算方法。
　　 2)建立方钢管混凝土板柱结构等代空间框架模型,并按规范要求建立等代平面框架模型,以等代平面框架模型的计算结果作为“精确”结果,通过对水平荷载作用下板带弯矩和最大层间位移的分析比较,提出了等代空间框架法中交叉梁系划分的几点设计建议。
　　 3)在相同的柱网尺寸和荷载作用下,在楼盖混凝土用量相等的情况下,运用有限元分析程序建立了方钢管混凝土板柱结构的原型结构、等代平面框架结构和等代空间框架结构的模型,针对每种结构分别进行了模态分析和输入地震波后的弹性动力时程分析,并通过三种结构的位移时程曲线和层间剪力时程曲线的比较分析,说明了本文提出的计算模型的合理性和可行性。