四肢钢管混凝土格构柱恢复力模型研究

摘要

钢管混凝土格构柱是指以空钢管、钢板或型钢为缀件与钢管混凝土柱肢互相连接而成的格构式构件。与普通钢筋混凝土柱相比，钢管混凝土格构柱有很多优势，如承载力高、延性好、施工方便快捷、能充分发挥各材料的优势等等，因而被广泛应用在巨型结构、工业厂房、桥梁及高层建筑等实际工程中。目前，国内外对钢管混凝土格构柱的研究相对较少，且集中在对构件的轴压和偏压性能进行研究。针对这种研究现状，近几年有不少学者对钢管混凝土格构柱的抗震性能进行了试验研究，但对构件各参数的分析及构件理论方面的研究都十分有限，因而深入对钢管混凝土格构柱的研究具有十分重要的现实意义。
　　本文在收集已有四肢钢管混凝土格构柱拟静力试验相关资料的基础上，采用有限元ANSYS软件对四肢钢管混凝土格构柱进行了三维非线性数值模拟，重点研究了轴压比、等效长细比及材料比例系数对构件滞回性能的影响。通过上述参数分析及结合相关理论，进一步提出了四肢钢管混凝土格构柱恢复力模型的计算公式，并研究了此恢复力模型对不同节点类型及不同加载方式的四肢钢管混凝土格构柱的适用性及精确性。
　　研究结果表明:四肢钢管混凝土格构柱低周反复加载试验有限元模拟的计算结果与试验结果吻合良好。通过有限元分析，提出了四肢钢管混凝土格构柱的最适轴压比、等效长细比及材料比例系数的范围;并结合相关理论研究，提出了四肢钢管混凝土格构柱恢复力模型。该模型对“N”型节点和“K”型节点四肢钢管混凝土格构柱均适用，并且加载方式的不同（位移控制加载、荷载-位移控制加载）对该模型计算结果的影响很小，可忽略不计。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 钢管混凝土格构柱的研究背景

1．1．1 地震的影响

1．1．2 结构材料的发展情况

1．1．3 实际应用情况

1．2 钢管混凝土格构柱研究现状

1．2．1 极限承载力研究

1．2．2 抗震性能研究

1．2．3 应用实例研究

1．2．4 恢复力模型研究

1．2．5 研究中存在的问题

1．3 本文研究意义及主要内容

1．3．1 研究意义

1．3．2 研究内容

2 四肢钢管混凝土格构柱有限元分析

2．1 既有四肢钢管混凝土格构柱抗震性能试验概况

2．1．1 试验1

2．1．2 试验2

2．2 四肢钢管混凝土格构柱试件设计

2．2．1 基本试件设计

2．2．2 系列试件设计

2．3 四肢钢管混凝土格构柱数值模拟

2．3．1 材料本构关系

2．3．2 单元类型

2．3．3 网格划分

2．3．4 加载和求解

2．4 四肢钢管混凝土格构柱有限元分析结果

2．4．1 基本试件有限元分析结果

2．4．2 系列试件有限元分析结果

2．5 本章小结

3 四肢钢管混凝土格构柱恢复力模型的建立

3．1 恢复力模型简介

3．2 常见构件恢复力模型的基本类型

3．2．1 双折线性恢复力模型

3．2．2 三折线恢复力模型

3．2．3 其他非线性恢复力模型

3．3 四肢钢管混凝土格构柱荷载-位移恢复力模型

3．3．1 基本假定

3．3．2 骨架曲线

3．3．3 滞回规则

3．4 四肢钢管混凝土格构柱恢复力模型的验证

3．4．1 基本试件的对比分析

3．4．2 系列试件的对比分析

3．5 本章小结

4 结论与展望

4．1 主要结论

4．2 展望

参考文献

附录A 攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢