圆钢管柱滞回性能分析

摘要

随着钢结构在实际工程中的应用越来越多，圆钢管由于材料利用合理、刚度大、抗扭性能好而应用范围不断扩大，除了空间结构大量应用圆钢管外，高层建筑钢结构中也越来越多地采用圆钢管柱或钢管混凝土柱。 我国是一个地震较多的国家，有抗震设防要求的地区较多，圆钢管构件作为柱子使用时，对其抗震性能的研究就具有重要的技术经济意义。虽然目前关于钢构件的滞回性能的研究已有很多成果，但关于圆钢管柱滞回性能的研究却很少，远不能满足工程抗震分析的需要。 关于构件滞回性能的研究，试验研究是非常必要的，但试验研究存在一定的局限性且费用昂贵。随着现代有限元理论、计算方法和计算机技术的飞速发展，构件滞回性能的有限元分析已成为节省试验费用、进行复杂条件下构件滞回性能计算的重要手段。 本文根据平安金融大厦高层钢结构抗震分析的需要，应用有限元数值方法对工程中所采用的空心圆钢管柱在循环荷载作用下的滞回性能进行数值模拟计算。分析国内外的研究成果，确定了适于圆钢管柱滞回曲线理论计算的合理加卸载模式；通过数值计算结果，获得了不同长细比、不同轴压比、不同径厚比条件下空心圆钢管柱的一系列滞回曲线；通过对计算曲线的分析，得出了循环荷载作用下构件长细比、轴压比和径厚比对圆钢管柱滞回特性的影响规律；最后，根据本文的研究结果，对空心圆钢管柱的抗震设计提出了建议。

目录

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第1章绪论

1.1 圆钢管结构的特点及发展

1.1.1圆钢管结构的特点

1.1.2圆钢管结构的发展

1.2 循环荷载下钢构件国内外研究现状

1.2.1钢构件在循环荷载作用下的研究

1.2.2圆钢管构件的研究现状和进展

1.3 本文主要工作

第2章钢材本构关系模型

2.1 引言

2.2 钢材应力—应变关系模型

2.2.1屈服条件

2.2.2流动法则

2.2.3强化准则

2.2.4双线性本构模型

2.2.5构件材料特性

第3章有限元分析及构件参数确定

3.1引言

3.2 ANSYS有限元分析

3.2.1ANSYS有限元软件介绍

3.2.2壳单元选择

3.2.3非线性问题

3.2.4强化准则

3.2.5求解方法

3.2.6收敛判断准则

3.3 圆钢管构件的设计

3.3.1圆钢管柱的几何尺寸

3.3.2加载方式的选择

3.3.3初始缺陷的影响

3.3.4残余应力的影响

3.4 有限元软件分析的正确性验证

第4章圆钢管柱滞回性能分析

4.1 圆钢管柱有限元模型

4.2 圆钢管柱屈服位移的确定

4.3 循环荷载作用下滞回曲线的规律与特征

4.3.1滞回曲线

4.3.2滞回曲线包络线

4.3.3单调加载曲线

4.4 抗震设计对策和建议

4.4.1圆钢管压弯构件轴压比

4.4.2圆钢管压弯构件径厚比

4.4.3圆钢管压弯构件长细比

4.5 小结

第5章结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

致谢

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果