型钢混凝土柱在低周反复荷载作用下的受扭性能试验及其抗震性能研究

摘要

实腹式型钢混凝土结构因承载力大、延性性能和耗能能力强等诸多优点，已经在高层建筑、特别是抗震设防地区的高层建筑结构中得到广泛应用。近年来，型钢混凝土结构或构件的受扭问题日益突出，然而国内外规范却很少给出受扭承载力计算和相应的设计方法。
　　本文对5个十字型钢混凝土柱和1个钢筋混凝土柱对比试件进行低周反复加载试验，研究型钢混凝土结构构件在压弯剪扭复合受力状态下的受扭性能和抗震性能。本文首先描述了试件在整个受力过程中裂缝的开展情况和破坏特征，对比分析了各试件的扭矩-扭率滞回曲线、骨架曲线、延性系数和耗能能力等力学特性，并探讨了轴压比、扭弯比、混凝土强度和配箍率等参数对型钢混凝土压弯剪扭构件受扭承载力及抗震性能的影响。其次，在钢筋混凝土受扭理论研究的基础上提出了十字型钢混凝土构件纯扭及复合受扭开裂扭矩的计算方法，并给出了十字型钢混凝土复合受扭构件两种不同形式的受扭承载力计算公式，一种基于薄壁构件受扭计算理论并结合现行规范采用叠加法得到，另一种为钢筋混凝土部分以变角度空间桁架模型得到其压弯剪扭强度相关方程，与型钢部分按比例叠加得到。之后，利用 ABAQUS有限元分析软件对试件进行了数值模拟，计算结果与试验结果基本符合。最后，根据试验研究、试验结果分析和理论分析，提出了型钢混凝土复合受扭构件的研究展望。
　　试验结果表明：与普通钢筋混凝土柱相比，十字型钢混凝土柱的扭矩-扭率滞回曲线更加饱满，下降段更为平缓，其他各项抗震性能指标均较优异，总体上表现出更为良好的抗震性能；随着轴压比和混凝土强度的提高，构件的受扭承载力增大，但是延性和耗能能力下降，抗震性能变差；配箍率的提高可以显著的提高试件的受扭承载力和抗震性能。扭弯比的增大同样可以提高构件的受扭承载力，但是延性性能下降，对抗震是不利的。试验结果可为规范修订和工程设计提供参考。

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第一章 绪论

1.1 型钢混凝土结构的概念和特点概述

1.2 结构或构件受扭研究概况

1.3 本文的研究意义及内容

第二章 型钢混凝土柱复合受扭的试验设计

2.1 引言

2.2 试验概况

2.3 加载方案

2.4本章小结

第三章 型钢混凝土柱抗震性能试验结果分析

3.1裂缝发展规律及破坏特征

3.2 钢筋应变特征

3.3混凝土及型钢应变分析

3.4 抗震性能分析

3.5 本章小结

第四章 型钢混凝土柱复合受扭承载力的理论分析

4.1 引言

4.2 型钢混凝土受扭构件开裂扭矩计算方法

4.3 型钢混凝土复合受扭构件的极限扭矩计算

4.4本章小结

第五章 型钢混凝土复合受扭构件的有限元分析

5.1 有限元研究对象

5.2 有限元模型的建立

5.3 计算结果分析

5.4 本章小结

第六章 结论与展望

6.1结论

6.2 有待进一步研究的问题

参考文献

致谢

作 者 简 介

攻读硕士学位期间主要参与的课题