高强方钢管高强混凝土轴压短柱力学性能非线性有限元分析

发布时间：2018-01-08 12:11

  本文关键词：高强方钢管高强混凝土轴压短柱力学性能非线性有限元分析　出处：《沈阳建筑大学》2014年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：在新世纪的社会中,各个学科齐头并进,越来越多的新想法,新思路被广大的研究者们所提出,结构工程学科也是其中之一。钢管混凝土组合结构在土木工程结构中算是新军,但其凭借着自身的特点颇受广大学者们的青睐。目前各个国家对于钢管混凝土结构的研究不尽相同,发达国家和地区已经有了比较完善的关于普通材料、多种形式的钢管混凝土结构的理论和规范,而且陆续的将新材料、新形式的钢管混凝土添加到规范中来,另外他们己将现有的结构形式广泛的应用到现实的工程中来如大跨度桥梁、高层、超高层等建筑中。而我国也从上世纪80年代开始对于钢管混凝土结构展开初步研究,目前也己将符合我国相应标准的钢管混凝土结构编入了规范中,并在此基础上学者们提出了“钢管混凝土统一”理论,但这些比较成熟的理论与规范还不足以让钢管混凝土结构在我国更广泛的应用,仅有少部分比较前卫、尖端的建筑结构中才应用得到,为此我国的广大学者们还需要勇于探索。方钢管混凝土是众多钢管混凝土结构形式中的一员,其虽没有圆钢管对于核心混凝土约束力强,承载力没有钢骨混凝土高,但是它以其自身节点构造简单等特点受到广大学者喜欢。随着现代科技的发展,材料的更新,为了应对现今建筑对于高承载力,高经济效益和高面积利用率等的挑战,广大研究者们对于方钢管混凝土也进行了深入的研究,逐渐增加结构形式的复杂程度,逐步提高材料强度是相关研究课题的方向。基于以上所述,本文将高强方钢管高强混凝土柱的相关国内外发展现状进行了总结,并且对于钢管混凝土结构进行了创新,即将混凝土与钢材两种材料均换为了高强材料。本文对于二十几根高强方钢管高强混凝土轴压短柱进行了非线性有限元分析,分析了典型算例的应力-应变曲线,对于高强方钢管高强混凝土轴压短柱的工作机理做了分析,研究了在加载的各个阶段高强钢管与高强混凝土分别承担纵向荷载的比例,对比了核心高强混凝土与素混凝土的应力-应变曲线,同时对高强方钢管高强混凝土轴压短柱的中截面的应力、应变分布进行了分析。另外对核心混凝土强度,钢管屈服强度,截面尺寸和含钢率等因素的改变对于高强方钢管高强混凝土短柱力学性能的影响规律进行分析。最后对于我国,欧洲和日本提出的方形钢管混凝土的计算公式进行验算,对比其误差范围,为以后高强方钢管高强混凝土轴压短柱承载力计算提供参考建议。采用非线性有限元分析软件ABAQUS对高强方钢管高强混凝土轴心受压短柱的应力-应变曲线进行了分析,分析了各个因素对试件的力学性能的影响。并且分析了高强方钢管与核心高强混凝土之间的相互作用关系,得到构件在达到极限状态之前,混凝土为承担竖向荷载的主要部分,在此之后二者承担竖向荷载的比例接近为1：1。另外对于核心混凝土与方钢管在受力过程中的应力变化情况进行对比,并得出高强方钢管高强混凝土短柱充分利用了高强混凝土抗压与高强钢材抗拉的材性特点,同时其极限承载力有了显著的提高,另外高强钢管高强混凝土轴压短柱后期延性较差,而含钢率在合理的范围之内越大,其后期残余承载力越大。最后对方钢管混凝土相关承载力计算公式计算结果与模拟结果进行对比分析,为以后新型组合结构的进一步的研究工作提供了参考。
[Abstract]:In the society of the new century , there are more and more new ideas , more and more new ideas and new ideas have been put forward by the vast majority of researchers . The concrete is the main part to bear the vertical load , after which the proportion of the two bears the vertical load is close to 1 : 1 . In addition , the high strength concrete steel tube high strength concrete short column makes full use of the material characteristics of the high - strength concrete compressive strength and high - strength steel . Meanwhile , the ultimate bearing capacity of the high - strength concrete steel tube high - strength concrete shaft is poor , and the later residual bearing capacity of the high - strength concrete - filled steel tube high - strength concrete shaft is larger .

【学位授予单位】：沈阳建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TU398.9

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本文编号：1397052