型钢混凝土柱复合受扭性能的非线性有限元分析

摘要

型钢混凝土结构是在钢筋混凝土结构中内置了型钢的一种新型组合结构。由于这种组合效应，使得型钢混凝土结构兼具了钢筋混凝土和型钢两者的优点。相对于钢筋混凝土，它在相同承载力情况下使得构件截面更小;相对于型钢，它的刚度大，稳定性好，抗火性能有了很大提高。社会的发展使得人们对于建筑的外形和功能的要求越来越高，高度和跨度的增加、外观的多样性、结构的复杂性都使得受扭问题在工程中日益突显，急需我们去解决。考虑到型钢混凝土结构的种种优势，因此对SRC构件的复合受扭的理论研究变得极为迫切，它将可以推进和完善我国高层建筑和大跨桥梁的发展，确保设计的建筑或者构筑物满足安全性、经济性、实用性。同时也填补了SRC结构设计规范中复合受扭设计方面的空白，推动SRC结构的理论发展。
　　SRC构件的受扭研究比较复杂且研究内容广泛。本文在已完成的试验的基础上，运用ABAQUS对SRC构件在单调荷载作用下的复合受扭性能和设计计算理论进行了初步研究。主要完成以下的工作:
　　1.运用有限元软件ABAQUS对五组型钢混凝土柱建立有限元模型，观察模型在复合受扭作用下破坏过程并与试验现象作对比，提取扭率-扭矩曲线与试验曲线比较，分析模拟的可行性。2.分析轴压比、扭弯比、剪跨比、混凝土强度等级、配箍率、纵筋直径、柱截面大小、配钢率、配钢形式九个试验参数对型钢混凝土构件受扭破坏及其延性的影响。3.根据试验研究及理论分析，提出型钢混凝土复合受扭构件的开裂扭矩和峰值扭矩的计算公式，并结合试验数据提出相应的折减系数。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 型钢混凝土构件的基本类型及特点

1．1．1 型钢混凝土构件的基本类型

1．1．2 型钢混凝土的特点

1．2 国内外对型钢混凝土的理论研究

1．3 国内外对型钢混凝土的应用

1．4 研究的意义

1．5 论文研究内容

第二章 构件受扭的破坏机理

2．1 纯混凝土构件纯扭破坏形态分析

2．2 钢筋混凝土构件纯扭破坏分析

2．2．1 钢筋混凝土纯扭机理

2．2．2 钢筋混凝土纯扭的破坏理论

2．3 纯扭构件的开裂扭矩和破坏扭矩计算

2．3．1 素混凝土纯扭构件的开裂扭矩

2．3．2 钢筋棍凝土纯扭构件的开裂扭矩

2．3．3 钢筋混凝土纯扭构件的破坏扭矩

2．4 钢筋混凝土复合受扭构件的承载力计算

2．4．1 钢筋混凝土复合受扭构件的开裂扭矩

2．4．2 钢筋混凝土复合受扭构件的破坏扭矩

2．5 型钢受扭承载力计算

2．5．1自由扭转

2．5．2 约束扭转

第三章 基于ABAQUS的型钢混凝土柱复合受扭性能数值模拟方法研究

3．1 ABAQUS软件简介

3．2 有限元模拟对象

3．3 型钢混凝土柱的数值模拟

3．3．1 模型单元类型选择

3．3．2 材料属性

3．3．3 模型的建立

第四章 数值模拟的验证与参数分析

4．1 扭率-扭矩曲线对比分析

4．1．1 开裂扭矩、峰值扭矩对比

4．1．2 扭率-扭矩曲线对比

4．2 云图分析

4．2．1 试验中构件破坏过程

4．2．2 混凝土云图分析

4．2．3 型钢云图分析

4．2．4 钢筋云图分析

4．3 影响因素分析

4．4 延性分析

第五章 型钢混凝土柱复合受扭计算理论

5．1 复合受扭作用下SRC构件的开裂扭矩的计算

5．1．1 开裂扭矩计算方法研究

5．1．2 计算值与试验值的比较

5．2 复合受扭作用下SRC构件的峰值扭矩的计算

5．2．1 峰值扭矩计算方法研究

5．2．2 计算值与试验值的比较

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

作者简介

攻读硕士学位期间发表的论文