双空间钢构架混凝土柱抗震性能试验研究

发布时间：2017-10-23 11:12

  本文关键词：双空间钢构架混凝土柱抗震性能试验研究

  更多相关文章： 组合柱 抗震性能 配钢率 空间钢构架混凝土 套箍指标

【摘要】：空间钢构架混凝土结构是一种空腹式钢骨混凝土结构,在课题组已进行了的大量空间钢构架混凝土结构的静力性能和抗震性能试验研究中发现,空间钢构架对核心区混凝土有较好的约束作用,改善了混凝土的力学性能。本文是在课题组研究的基础上,提出了一种新型组合柱——双空间钢构架混凝土柱,即在空间钢构架混凝土柱中内埋空间钢构架混凝土而形成的组合柱。通过进行低周反复荷载的试验研究和有限元模拟,探索双空间钢构架混凝土柱的抗震性能。以配钢率(外侧空间钢构架的弦杆肢长)、轴压比、外侧钢骨架形式、Qg埋钢骨架形式等为设计参数,设计制作了7个双空间钢构架混凝土柱试件,进行了双空间钢构架混凝土柱抗震性能试验研究。试验结果表明,双空间钢构架混凝土柱有很高的承载力,滞回曲线较为饱满,无明显的捏缩现象,表现出良好的延性和耗能能力;随着外侧弦杆(角钢)肢长的增大,双空间钢构架混凝土柱的峰值荷载及变形能力有所提高。通过ABAQUS有限元软件建立了与试验参数相同的双空间钢构架混凝土柱模型,在与试验验证吻合的基础上,本文以内外配钢率、内外配箍率、轴压比和外侧钢骨架形式作为参数,进行了多组模拟分析。模拟结果表明,随着内外弦杆(角钢)肢长、内外横向缀条宽度的增大,轴压比的减小,内外横向缀条的间距减小,双空间钢构架混凝土柱的承载力和延性将得到提高。在试验研究和模拟分析的基础上,本文探索了双空间钢构架对混凝土的约束机理。分析结果表明,双空间钢构架约束混凝土的效果可以用空间钢构架混凝土的套箍指标(ξ)来表示。双空间钢构架混凝土柱在低周往复荷载作用下的承载力与轴压比(n)、内外配钢率(ρ_(cc))、外侧空间钢构架混凝土的套箍指标(ξ_1)和Qg埋空间钢构架混凝土的套箍指标(ξ_2)都大致呈线性关系。
【关键词】：组合柱 抗震性能 配钢率 空间钢构架混凝土 套箍指标
【学位授予单位】：苏州科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU398.9;TU352.11
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第一章 绪论11-22
• 1.1 选题背景及意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-20
• 1.2.1 钢骨混凝土结构12-15
• 1.2.2 钢管混凝土结构15-17
• 1.2.3 钢管混凝土芯柱17-18
• 1.2.4 空间钢构架混凝土柱18-20
• 1.3 课题的主要工作20-22
• 第二章 双空间钢构架混凝土柱抗震性能试验概况22-36
• 2.1 试验目的22
• 2.2 试件设计及制作22-28
• 2.2.1 试件设计22-27
• 2.2.2 试件制作27-28
• 2.3 试件材料28-30
• 2.3.1 混凝土材性指标28-29
• 2.3.2 钢材材性指标29-30
• 2.4 加载装置及加载制度30-33
• 2.4.1 加载装置30-32
• 2.4.2 加载制度32-33
• 2.5 试验量测33-35
• 2.5.1 测量内容33
• 2.5.2 测点布置33-35
• 2.6 本章小结35-36
• 第三章 双空间钢构架混凝土柱抗震性能试验结果分析36-63
• 3.1 试件破坏形态36-40
• 3.1.1 破坏形态描述36-39
• 3.1.2 破坏形态分析39-40
• 3.2 滞回曲线40-42
• 3.3 骨架曲线42-45
• 3.4 耗能能力45-48
• 3.5 刚度退化48-50
• 3.6 承载力退化50-51
• 3.7 延性分析51-53
• 3.7.1 位移延性系数51-52
• 3.7.2 层间弹塑性位移角52-53
• 3.8 应变分析53-62
• 3.8.1 不同试件的钢材应变53-60
• 3.8.2 同一试件的钢材部分应变比较60-62
• 3.9 本章小结62-63
• 第四章 双空间钢构架混凝土柱抗震性能有限元分析63-79
• 4.1 材料本构关系63-65
• 4.1.1 混凝土的本构关系63-64
• 4.1.2 钢材的本构关系64-65
• 4.2 双空间钢构架混凝土柱抗震性能有限元模型的建立65-67
• 4.2.1 创建Part部件和Aseembly装配模型65
• 4.2.2 定义Property属性65-66
• 4.2.3 定义Interaction相互作用66
• 4.2.4 设置Step分析步和Load载荷66
• 4.2.5 单元选择及Mesh网格划分66-67
• 4.2.6 提交Job分析作业和求解方法67
• 4.3 双空间钢构架混凝土柱非线性有限元结果与试验结果对比67-69
• 4.4 双空间钢构架混凝土柱抗震性能有限元非线性分析69-78
• 4.4.1 有限元参数分析的设置69
• 4.4.2 有限元不同参数分析69-78
• 4.5 本章小结78-79
• 第五章 双空间钢构架混凝土柱承载力影响因素分析79-86
• 5.1 机理分析79-83
• 5.1.1 外侧空间钢构架混凝土柱的约束机理80-82
• 5.1.2 Qg埋空间钢构架混凝土柱的约束机理82-83
• 5.2 承载力影响因素分析83-85
• 5.3 本章小结85-86
• 第六章 结论与展望86-88
• 6.1 结论86-87
• 6.2 展望87-88
• 参考文献88-92
• 图表目录92-95
• 致谢95-96
• 作者简介96
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果96

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本文编号：1083093