复合受力型钢混凝土构件的受扭破坏机理及抗震性能研究

摘要

型钢混凝土组合结构是在钢筋混凝土结构中嵌入型钢的一种独立存在的结构形式。由于型钢本身具有很高的强度及很好的延性，再加之型钢、钢筋和混凝土独特的三位一体的组合作用使型钢混凝土组合结构具有了比传统形式上的钢筋混凝土结构承载力高、刚度大、抗震性能好的优势。相对于钢结构，型钢混凝土组合结构的优势主要表现在：很好的抗火性能、结构局部和整体稳定性好、造价低较经济等等。国内外相关试验研究表明，型钢混凝土组合结构能够在低周反复荷载作用下表现出良好的滞回特性及耗能能力。随着我国经济的快速发展，越来越多的高层建筑应运而生，使得型钢混凝土组合结构得到了越来越广泛的应用。而在实际工程结构中，大多数型钢混凝土构件往往处于压弯剪扭的复合应力状态下工作，如框架结构的边梁、托梁、超高层建筑的转换层大梁、水平荷载作用下结构的角柱等。因而，对型钢混凝土构件进行复合受扭性能的研究显得相当重要。
　　本文通过对7根十字形型钢混凝土柱和1根钢筋混凝土柱在低周反复荷载作用下的复合受力的试验研究，观察记录了试件在整个受力过程中裂缝的开展状况，混凝土、型钢及钢筋的变形规律，分析了轴压比、扭弯比、配箍率和有无栓钉等试验参数对型钢混凝土构件受扭破坏及其抗震性能的影响。并通过大型通用有限元软件 ABAQUS对构件进行非线性分析，与试验结果进行对比研究，总结复合受力下型钢混凝土柱的受扭破坏机理及其抗震性能。
　　最后，根据试验研究及理论分析，文章提出了型钢混凝土复合受扭构件的破坏机理及承载力计算公式，总结了其抗震性能并对其影响因素做了简要分析。经过本文的的研究学习，得到了一些有益的结论，也能为以后的分析研究提供一定的理论支持。

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第一章 绪 论

1.1 概述

1.2 型钢混凝土结构的发展概况

1.3本课题的研究意义与主要内容

1.4本章小结

第二章 十字形型钢混凝土柱复合受扭性能试验方案设计

2.1 引言

2.2 试验的方案设计

2.3材料试验

2.4试验测试内容及测点布置

2.5 试验加载方案

2.6 本章小结

第三章 复合受力型钢混凝土柱的试验结果分析

3.1 试件的破坏过程和破坏形态

3.2 主要数据列表

3.3 应变分析

3.4 本章小结

第四章 抗震性能分析

4.1滞回曲线

4.2骨架曲线

4.3耗能性能

4.4强度衰减

4.5刚度退化

4.6延性

4.7本章小结

第五章 破坏机理及承载力计算分析

5.1 引言

5.2试件的破坏机理分析

5.3开裂扭矩的计算推导

5.4极限扭矩的计算推导

5.5本章小结

第六章 复合受扭型钢混凝土构件的有限元分析

6.1 引言

6.2 ABAQUS软件的概述

6.3 型钢混凝土柱复合受扭性能的有限元分析

6.4 计算结果分析

6.5 本章小结

第七章 结论与展望

7.1结论

7.2展望

参考文献

致谢

作 者 简 介

攻读硕士学位期间参与的课题