【摘要】：現(xiàn)代建筑工程不斷向超高、重載、大跨和巨型方向發(fā)展,常規(guī)的建筑材料和結(jié)構(gòu)形式已經(jīng)不能完全適應(yīng)這種發(fā)展的需要。本文充分利用“組合”這一概念,在型鋼混凝土結(jié)構(gòu)(Steel Reinforced Concrete Structures)和鋼管混凝土結(jié)構(gòu)(Concrete Filled Steel Tubular Structures)的基礎(chǔ)上構(gòu)建了一種配鋼管高強混凝土芯柱的異強組合柱(Strength-gradient Composite Columns with Built-in High-strength Concrete Filled Steel Tube,SGCC),該組合柱是以鋼管高強混凝土柱為核心,外包鋼筋混凝土而成。配鋼管高強混凝土芯柱的異強組合柱不僅繼承了傳統(tǒng)鋼管混凝土柱的優(yōu)點,還由于外包鋼筋混凝土使其在承載能力、變形能力、抗火性能、耐久性和經(jīng)濟性等方面得到進一步提升。近年來,國內(nèi)外學(xué)者對鋼管混凝土疊合柱(Steel Tube-reinforced Concrete Columns)這一新型構(gòu)件的力學(xué)性能開展了一定的試驗研究和理論分析,但針對本文提出的異強組合形式構(gòu)件的軸壓性能和抗震性能的研究相對較少。本文采用試驗研究、仿真分析和理論分析相結(jié)合的方式,深入研究了該組合柱的軸壓力學(xué)性能和抗震性能,主要開展了以下四個方面的工作:(1)首先對國內(nèi)外相關(guān)的研究現(xiàn)狀進行了較為系統(tǒng)的查閱和全面的了解,為開展課題的研究奠定基礎(chǔ)。(2)以剪跨比、組合柱內(nèi)鋼管高強混凝土芯柱的套箍指標和鋼管外圍混凝土配箍率為主要研究參數(shù),進行了10根剪跨比均小于2的配鋼管高強混凝土芯柱的異強組合短柱的軸心受壓試驗。通過試驗獲得了該類組合柱在軸心受壓狀態(tài)下的破壞形式、荷載—位移全過程曲線和同一截面內(nèi)混凝土、鋼管和鋼筋應(yīng)變的發(fā)展情況,考察了不同控制參數(shù)對組合柱承載能力和延性性能的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明,試件整體呈現(xiàn)出以中部裂縫迅速開展,并與端部裂縫貫通為標志的破壞現(xiàn)象;剪跨比和鋼管外圍混凝土配箍率是影響組合柱軸壓承載力和延性的重要因素。(3)基于有限元軟件ABAQUS建立組合柱的有限元模型,通過比較分析,選取了較為合適的材料本構(gòu)模型和合理的建模方法,然后將仿真分析結(jié)果與本文試驗數(shù)據(jù)進行對比,驗證了有限元模型建立的合理性;在此基礎(chǔ)上,進行了36根不同參數(shù)控制下的組合柱軸壓性能仿真分析,主要對其破壞形態(tài)、應(yīng)力和應(yīng)變分布規(guī)律和內(nèi)部工作機理進行深入分析。最后,根據(jù)分析結(jié)果,并結(jié)合相關(guān)研究結(jié)論,提出了適用于該類組合柱的軸壓承載力簡化計算公式。(4)以鋼管內(nèi)外混凝土強度等級、套箍指標、配箍特征值、軸壓比和截面含鋼管混凝土率為主要研究參數(shù),開展了13根配鋼管高強混凝土芯柱的異強組合柱的擬靜力仿真分析。獲得了各試件的荷載—位移滯回曲線,考察了不同參數(shù)對組合柱耗能性能、剛度退化、抗力衰減、骨架曲線和延性的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明,試件能量耗散系數(shù)均在1.5以上,組合柱試件的耗能能力介于鋼筋混凝土柱和鋼骨混凝土柱之間;試件延性系數(shù)均在4以上;在軸壓比不變的情況下,在一定范圍內(nèi)提高試件的配箍特征值,可以有效提高試件的耗能能力,降低強度、剛度的退化速率,同時改善試件的延性,提高其變形能力。
【圖文】：

第一章 緒論革，我國的建筑行業(yè)已從混凝土疊合柱(Steel Tube施工方便、抗火性能良好在疊合柱概念的基礎(chǔ)上，nt Composite Columns 截面形式如圖 1.1 所示。。組合柱因高強芯柱的存小，避免在實際工程中形定性得到增強[1]。該組合跨的房屋新建工程。縱筋

結(jié)構(gòu)在歐美各國的研究和應(yīng)用情況與日本并不相同。在英國，最初是將混凝土外包于鋼構(gòu)件上作為防火層，直到 20 年代 50 年代后才考慮到混凝土對構(gòu)件整體剛度和承載力的貢獻；1969 年 Basu 和 Somervil[4]發(fā)表了以伯理一邏伯特遜的屈曲曲線為基礎(chǔ)的設(shè)計方法，這種方法成為現(xiàn)行設(shè)計方法的基礎(chǔ)[2]；1981 年由 CEB、FIP、ECCS 和 IABSE 四個國際組織成立的組合結(jié)構(gòu)委員會出版了《組合結(jié)構(gòu)》模式規(guī)程[5]，對型鋼混凝土結(jié)構(gòu)給出了較詳細的規(guī)定和設(shè)計方法。20世紀50年代，我國從前蘇聯(lián)引進了型鋼混凝土結(jié)構(gòu)，對其較為系統(tǒng)和深入的研究是從20世紀70年代后開始的；我國第一部《型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ-138-2001)于2001年頒布執(zhí)行。型鋼混凝土結(jié)構(gòu)在我國實際工程中的應(yīng)用是從20世紀50年代開始的，主要應(yīng)用于工業(yè)廠房，如包頭電廠主廠房和鞍山鋼鐵公司的混鐵爐基礎(chǔ)，直到80年代后才開始將型鋼混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用到高層、超高層建筑中[6]，，如河南省鄭州裕達國際貿(mào)易中心大廈(1997)，地上45層，地下4層，高201.6m，兩座塔樓共采用32根型鋼鋼筋混凝土柱；上海環(huán)球金融中心(2014)，地上101層，地下3層，高492m，其結(jié)構(gòu)外圍采用了巨型型鋼混凝土柱。
【學(xué)位授予單位】：東北石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TU398.9

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 劉陽;郭子雄;許鵬紅;賈磊鵬;;核心型鋼混凝土柱軸壓性能試驗研究[J];建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報;2015年04期

2 史慶軒;王朋;李坤;郭智峰;王南;田建勃;;加載制度對新型型鋼混凝土柱的抗震性能影響[J];工程力學(xué);2014年03期

3 聶建國;王宇航;樊健生;;鋼管混凝土柱在純扭和壓扭荷載下的抗震性能研究[J];土木工程學(xué)報;2014年01期

4 王秋維;史慶軒;姜維山;張興虎;侯煒;田園;;新型截面型鋼混凝土柱抗震性能試驗研究[J];建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報;2013年11期

5 王鐵成;張磊;趙海龍;杜闖;;鋼管混凝土柱抗震性能參數(shù)影響分析[J];建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報;2013年S1期

6 殷小n

本文編號：2693589