【摘要】：鋼管混凝土結(jié)構(gòu)由于具有強(qiáng)度高、良好的塑性韌性、抗震性能好等一系列突出優(yōu)點(diǎn),因而廣泛應(yīng)用于各大領(lǐng)域。目前為止,國(guó)內(nèi)外對(duì)于單一材料的阻尼認(rèn)識(shí)較為一致,但鋼管混凝土是由兩種完全不同材料組成的構(gòu)件,其等效阻尼比取值會(huì)受到兩種材料的相對(duì)比重等諸多因素的影響。在實(shí)際工程中,結(jié)構(gòu)工程師們經(jīng)常采用規(guī)范中的建議值進(jìn)行計(jì)算,若實(shí)際阻尼比值大于建議值時(shí),雖能提高結(jié)構(gòu)可靠度,但經(jīng)濟(jì)效益差,反之卻偏于危險(xiǎn),嚴(yán)重的可能威脅到生命安全,因此能否準(zhǔn)確計(jì)算阻尼比并掌握其變化規(guī)律,將直接影響到實(shí)際工程中結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)分析的可靠性。本文通過(guò)采用有限元數(shù)值模擬方法,對(duì)鋼管混凝土構(gòu)件的等效阻尼比進(jìn)行研究,主要圍繞以下幾點(diǎn)展開(kāi):首先取某一工程項(xiàng)目中的鋼管混凝土構(gòu)件為算例,分別采用有限元分析軟件ADINA與MSC.NASTRAN進(jìn)行計(jì)算,并將兩者計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,驗(yàn)證ADINA軟件所采用的數(shù)值模擬方法的可行性;接著取不同阻尼比值計(jì)算反應(yīng)譜和等效風(fēng)荷載,并將計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,說(shuō)明阻尼比取值對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)分析的影響。其次對(duì)鋼管混凝土構(gòu)件的等效阻尼比影響因素進(jìn)行研究,本文針對(duì)影響等效阻尼比取值的六大因素逐個(gè)進(jìn)行兩方面的分析——影響規(guī)律分析、影響機(jī)理分析。其中徑厚比、計(jì)算長(zhǎng)度、軸壓比對(duì)鋼管混凝土構(gòu)件的等效阻尼比影響顯著;核心混凝土強(qiáng)度等級(jí)、界面粘結(jié)滑移性能對(duì)鋼管混凝土構(gòu)件的等效阻尼比有一定的影響,但考慮到使用高強(qiáng)混凝土的經(jīng)常性、實(shí)際工程應(yīng)用中的可行性與方便性,其影響可以忽略不計(jì);截面形式與長(zhǎng)寬比對(duì)鋼管混凝土構(gòu)件的等效阻尼比影響很小,可以忽略不計(jì)。最后研究了鋼管混凝土構(gòu)件的等效阻尼比隨著計(jì)算長(zhǎng)度、軸壓比的變化規(guī)律,并進(jìn)一步針對(duì)徑厚比(或截面規(guī)格)、計(jì)算長(zhǎng)度、軸壓比進(jìn)行了參數(shù)化分析,在此基礎(chǔ)上,對(duì)每種徑厚比(或截面規(guī)格)分別擬合出等效阻尼比的計(jì)算表達(dá)式,為了實(shí)際應(yīng)用更方便,將等效阻尼比的參數(shù)化分析結(jié)果整理成兩個(gè)表格,對(duì)無(wú)縫鋼管按截面規(guī)格排序,其余截面按徑厚比排序。本文研究成果可為實(shí)際工程中鋼管混凝土構(gòu)件的等效阻尼比取值提供參考。
【圖文】：

（a）泉州市郵電中心 （b）廣州國(guó)際金融中心 （c）深圳市賽格廣場(chǎng)大廈圖 1-2 采用鋼管混凝土的代表建筑1.4 鋼管混凝土等效阻尼比的研究現(xiàn)狀國(guó)家頒布的關(guān)于鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的規(guī)范也不少[17-19]，但據(jù)文獻(xiàn)[20]中寫(xiě)道，截止2005年，對(duì)于鋼管混凝土等效阻尼比的相關(guān)研究文獻(xiàn)還較為稀缺，只有在柳州市文惠橋中，相關(guān)學(xué)者對(duì)鋼管混凝土拱橋整體結(jié)構(gòu)的阻尼比進(jìn)行了測(cè)量，但由于所測(cè)得的數(shù)據(jù)較少，因而不具有普遍性與說(shuō)服力。我國(guó)同濟(jì)大學(xué)樓夢(mèng)麟教授等人[21]經(jīng)過(guò)推導(dǎo)并成功演算了鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)的等效阻尼比，通過(guò)實(shí)例的驗(yàn)證得出結(jié)論：當(dāng)組合結(jié)構(gòu)選取不同的阻尼模型，其所計(jì)算出來(lái)的響應(yīng)偏差會(huì)隨著結(jié)構(gòu)內(nèi)部組成體系比例變化的增大而增大，但未得到較為統(tǒng)一的阻尼比取值。田淑明、尚志海[22]通過(guò)對(duì)高層建筑混合結(jié)構(gòu)阻尼比的取值進(jìn)行詳細(xì)地研究探討，提出了當(dāng)今混合結(jié)構(gòu)中結(jié)構(gòu)阻尼比的取值存在待商榷之處。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師們經(jīng)常采用規(guī)范中的建議值進(jìn)行計(jì)算[42]，往往或 0.04 等，如 432m 高的采取鋼管混凝土構(gòu)件的廣州西塔樓中，阻尼比[43]。實(shí)際上其等效阻尼比的取值會(huì)受到外部鋼管與核心混凝土兩種材料諸多因素的影響，當(dāng)實(shí)際的阻尼比值大于建議值時(shí)，雖然能提高結(jié)構(gòu)可效益差，反之卻偏于危險(xiǎn)，嚴(yán)重的可能威脅到生命安全[44]。因此能否正混凝土的等效阻尼比值，將直接影響到實(shí)際工程中結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析結(jié)果的后，在實(shí)際工程中，，不同的組合結(jié)構(gòu)體系所采用鋼管混凝土構(gòu)件的計(jì)算高、與橫梁之間的邊界條件而定，且其徑厚比、粘結(jié)滑移性能、軸壓比的強(qiáng)度等級(jí)也不盡相同，但在計(jì)算其等效阻尼比時(shí)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師們常常素所帶來(lái)的影響；其中為消除鋼管與核心混凝土之間相對(duì)滑移帶來(lái)的影剪切連接件，如圖 1-3 所示，還有相關(guān)學(xué)者表明[45]：在鋼管混凝土的設(shè)都應(yīng)盡量不使用剪切連接件，因?yàn)椴粌H能大大節(jié)省施工成本與縮短現(xiàn)場(chǎng)更能反映實(shí)際工程狀態(tài)。
【學(xué)位授予單位】：深圳大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TU398.9

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2598924