空间钢构架-钢管混凝土组合柱抗震性能试验研究

摘要

空间钢构架-钢管混凝土组合柱是一种新型的组合柱。在以往的研究中，通常将钢管外侧的混凝土看成是普通混凝土，没有考虑空间钢构架对混凝土的约束作用。但在大量试验及分析的结果上看，空间钢构架对混凝土的约束作用是十分明显的，可以提高被约束混凝土的强度和变形能力，改善组合柱的抗震性能。本文主要研究空间钢构架-钢管混凝土组合柱的抗震性能和受力性能。
　　本课题以轴压比、空间钢构架含钢率、外侧钢骨形式以及内埋钢骨形式为参数设计了六个空间钢构架-钢管混凝土组合柱和一个双空间钢构架混凝土柱，主要通过对试件的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、耗能性能、延性、以及刚度和承载力退化等方面进行对比研究。试验结果表明，当其他参数不变，随着轴压比的降低或空间钢构架含钢率的增大，试件的滞回曲线变得饱满，延性和耗能性能提高，承载力和刚度退化也变得缓慢。
　　本文采用ABAQUS有限元软件对空间钢构架-钢管混凝土组合柱的试验进行了验证，并设计了多组对比参数对空间钢构架-钢管混凝土组合柱的抗震性能和受力性能进行研究，参数主要包括轴压比、内埋钢管径厚比、空间钢构架的含钢率、空间钢构架缀条的间距和宽度等。分析表明，上述参数均可以影响空间钢构架-钢管混凝土组合柱的抗震性能，进一步分析表明，轴压比、内埋钢管混凝土的套箍指标和空间钢构架的套箍系数是影响空间钢构架-钢管混凝土组合柱承载力的主要因素。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 选题背景及意义

1．2 钢管混凝土柱

1．3 钢管混凝土核心柱

1．4 空间钢构架混凝土柱

1．5 空间钢构架-钢管混凝土组合柱

1．6 本文研究的主要内容

第二章 空间钢构架-钢管混凝土组合柱试验研究

2．1 试件的设计与制作

2．1．1 试件的设计

2．1．2 试件加工

2．2 试件材料力学性能

2．2．1 混凝土材料力学性能

2．2．2 钢材材料力学性能

2．3 试验测量内容

2．3．1 加载设备及加载制度

2．3．2 试验测量内容

2．3．3 试件应变测试方法

2．4 本章小结

第三章 空间钢构架-钢管混凝土组合柱抗震性能分析

3．1 概述

3．2 试件破坏形态

3．3 滞回曲线

3．4 骨架曲线

3．5 耗能性能

3．6 位移延性

3．7 刚度退化

3．8 承载力退化

3．9 本章小结

第四章 空间钢构架-钢管混凝土组合柱非线性有限元分析

4．1 ABAOUS有限元软件

4．2 材料本构关系

4．2．1 ABAQUS中的混凝土本构模型选择

4．2．2 混凝土的本构关系

4．2．3 钢材的本构关系

4．3 有限元模型的建立

4．3．1 创建部件(Part)

4．3．2 定义材料和截面属性(Property)

4．3．3 装配模型(Assembly)

4．3．4 定义分析步(Step)

4．3．5 定义相互作用(interaction)

4．3．6 定义荷载条件(Load)

4．3．7 划分网格(mesh)

4．3．8 提交分析Job

4．3．9 后处理VisuaI ization

4．4 有限元模型的验证

4．5 有限元模拟参数分析

4．5．1 轴压比的影响

4．5．2 空间钢构架含钢率(角钢肢长)的影响

4．5．3 空间钢构架缀条间距的影响

4．5．4 空间钢构架缀条宽度的影响

4．5．5 内埋钢管的影响

4．5．6 内埋钢管径厚比的影响

4．5．7 外侧钢骨形式的影响

4．6 影响空间钢构架-钢管混凝土组合柱承载力的综合参数

4．6．1 轴压比(n)的影响

4．6．2 钢管混凝土套箍指标(（s）)的影响

4．6．3 空间钢构架混凝土套箍系数(λs)的影响

4．7 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 本文主要结论

5．2 展望

参考文献

图表目录

致谢

作者简历