预制TRC外壳—核心现浇角钢混凝土构件制作及短柱力学性能研究

摘要

本文提出了一种新型装配式结构——预制织物增强混凝土（TRC）外壳—核心现浇角钢混凝土结构，该结构通过在钢构架外侧组装TRC薄板制作成梁、柱的预制模壳，梁、柱预制模壳吊装定位后同时浇筑梁、柱核心区和板面混凝土，形成整体结构；钢构架既作为预制模壳的骨架，在模壳吊装时承受吊装荷载及模壳吊装后承受混凝土浇筑等施工荷载，结构形成后又替代常用的钢筋笼作为梁、柱的受力骨架，承受结构上的设计荷载。该结构形式由于钢构架和TRC薄板均可在工厂里预先加工制作，其质量、精度等容易得到保证；由于核心混凝土部分采用现浇形式，因此跟普通现浇结构一样具有较好的整体性。 本文主要对预制TRC外壳—核心现浇角钢混凝土结构柱的制作及通过试验与有限元模拟分析对其力学性能进一步研究，主要研究内容和结论如下： （1）预制TRC外壳—核心现浇角钢混凝土结构柱的制作工艺。首先将钢构架放置在TRC薄板内侧，然后用对拉螺栓将薄板固定，最后向其内部浇筑核心混凝土，待其硬化成短柱试件。该结构的钢构架制作简便，可在工厂生产，大大提高了施工效率，优化了试件的制作工艺。 （2）预制TRC外壳—核心现浇角钢混凝土短柱轴心抗压性能试验研究。通过4根预制TRC外壳—核心现浇角钢混凝土短柱、4根预制钢板网增强混凝土外壳—核心现浇角钢混凝土短柱、2根整浇角钢混凝土短柱和2根整浇钢筋混凝土短柱的轴压试验，研究了新型结构短柱的荷载-角钢应变、荷载-混凝土薄板应变、承载力等特性，以及短柱试件裂缝开展情况。研究结果最后表明：相比整浇混凝土短柱，新型结构短柱的开裂荷载、极限荷载均有一定幅度的提高，同时裂缝开展比较迟缓。 （3）有限元模拟结果分析。采用ABAQUS对新型结构短柱进行模拟的结果与试验结果基本相符。 （4）预制TRC外壳—核心现浇角钢混凝土短柱轴压承载力计算公式推导。从理论的角度来分析本次试验研究的结果，在现有的规范、计算公式、试验数据及有限元模拟的基础上，推导出适用于预制TRC外壳—核心现浇角钢混凝土短柱轴压承载力计算公式。

目录

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第一章 绪 论

1.1 研究背景与意义

1.2 永久性模板在国内外研究现状

1.3 本文研究目的及其内容

1.4 研究技术路线

第二章 预制外壳及混凝土构件的制作工艺

2.1 预制薄板的发展概况

2.2 短柱试件的制作工艺

2.3 试验柱在加载前的准备工序

2.4 本章小结

第三章 预制TRC外壳—核心现浇角钢混凝土短柱试验研究

3.1 试验材料性能测试

3.2 短柱轴压性能试验

3.3 短柱试验结果分析

3.4 本章小结

第四章 短柱试件的有限元模拟

4.1 材料的本构关系

4.2 约束和边界条件[38]

4.3 单元选取和网格划分[39-40]

4.4 有限元分析结果

4.5 有限元结果分析

4.6 本章小结

第五章 预制TRC外壳—核心现浇角钢混凝土组合短柱承载力计算

5.1 概况

5.2 组合短柱轴心受压承载力计算

5.3 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

图 表 目 录

致谢

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