复合受扭作用下闭合型钢混凝土构件承载力的计算研究

摘要

型钢混凝土结构能够充分发挥型钢与混凝土两种材料的优势，使型钢混凝土结构具有抗震能力强、强度大、防火耐腐蚀性优、良好的延性以及施工简单等优点，所以地震高频区域、大跨度结构、高耸以及超高层等结构越来越广泛的使用型钢混凝土结构。但是，就目前形势而言，国内外对于型钢混凝土的研究与实际工程建设相比仍然处于相对滞后的状态，其中存在许多关键性的科学技术问题亟需解决，比如复合受扭作用下闭合型钢混凝土构件承载力的计算研究。
　　目前为止，我国相关规范《钢骨混凝土结构设计规程》(YB9082-97)、《型钢混凝土组合结构技术规程》(JGJ138-2001)以及国外关于型钢混凝土相关规范均未给出复合受扭作用下闭合型钢混凝土构件受扭承载力的计算方法和相关公式。
　　针对上述问题，论文对复合受扭作用下闭合型钢混凝土构件的受扭性能以及承载力计算公式进行以下几方面的研究:
　　(1)论文采用ABAQUS有限元模拟软件对复合受扭作用下的闭合型钢混凝土构件进行有限元模拟分析。在进行模拟分析的过程中明确了构件单元类型以及材料属性的选取，并且介绍了软件建立模型的详细操作步骤，对以后使用ABAQUS模拟软件模拟闭合型钢混凝土受扭性能提供了一定的参考。
　　(2)通过对闭合型钢混凝土复合受扭构件在压扭以及压弯扭的作用下，以型钢约束范围、纵筋的变化、构件含钢率以及型钢形状等影响因素下的有限元分析，模拟了构件在上述因素影响下受力性能的变化以及裂缝的发展规律，确定了影响构件变形能力以及承载能力的主要因素。
　　(3)依据钢筋、型钢和混凝土的本构关系，在ABAQUS有限元模拟的基础上，结合塑性力学以及混凝土非线性分析等，在假定三者之间变形协调一致的基础上，且忽略三者之间的粘结滑移作用，推导得出闭合型钢混凝土在纯扭、压扭以及压弯扭作用下的开裂扭矩和极限扭矩的计算公式。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 型钢混凝土结构概述

1．1．1 型钢混凝土结构的基本概念

1．1．2 型钢混凝土结构的分类

1．1．3 型钢混凝土结构优缺点

1．2 型钢混凝土结构研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 课题研究意义和本文主要内容

1．3．1 研究意义

1．3．2 论文主要研究内容

第二章 钢筋混凝土构件受扭破坏形态及计算理论

2．1 钢筋混凝土受扭计算理论

2．1．1 Rausch空间桁架计算模型

2．1．2 变角空间桁架计算模型

2．1．3 统一理论

2．1．4 强度叠加原理

2．2 钢筋混凝土构件受扭破坏类型

2．3 钢筋混凝土构件受扭的计算方法

2．3．1 钢筋混凝土开裂扭矩的计算

2．3．2 钢筋混凝土极限扭矩的计算

2．4 本章小结

第三章 ABAQUS有限元模型的建立与分析

3．1 本构关系

3．1．1 混凝土的本构关系

3．1．2 钢材的本构关系

3．2 ABAQUS模型的建立

3．2．1 构件简介

3．2．2 单元类型的选取

3．2．3 材料参数

3．2．4 材料间的相互作用

3．2．5 单元网格划分

3．2．6 荷载及其边界条件

3．3 模型有效性验证

3．3．1 验证模型构件参数

3．3．2 数据分析

3．3．3 结论

3．4 本章小结

第四章 闭合型钢混凝土构件复合受扭作用下有限元模型分析

4．1 压扭作用下构件有限元分析

4．1．1 构件各部分受力分析

4．1．2 压扭作用下构件全过程分析

4．2 压弯扭作用下有限元模拟分析

4．2．1 边界条件及荷载

4．2．2 压弯扭全过程分析

4．3 影响因素分析

4．3．1 约束范围的影响

4．3．2 纵筋的变化的影响

4．3．3 构件含钢率的影响

4．3．4 型钢形状的影响

4．4 本章小结

第五章 闭合型钢混凝土构件在复合受扭作用下承载力计算

5．1 纯扭作用下闭合型钢混凝土构件承载力的计算

5．1．1 开裂扭矩的计算

5．1．2 极限扭矩的计算

5．2 压扭作用下闭合型钢混凝土构件承载力的计算

5．2．1 开裂扭矩的计算

5．2．2 极限扭矩的计算

5．3 压弯扭作用下闭合型钢混凝土构件承载力的计算

5．3．1 开裂扭矩的计算

5．3．2 极限扭矩的计算

5．4 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研工作

致谢