内埋空间钢构架圆形钢管混凝土轴压短柱受力性能试验研究

发布时间：2020-08-23 14:06

【摘要】：随着高层建筑高度的增加,对柱子承载力及延性的要求越来越高,需要探索新型的组合柱。目前不少学者研究了在钢管中埋入实腹式钢骨后形成的钢骨-钢管混凝土组合柱。而本文则基于空间钢构架和圆钢管对混凝土的约束,提出了一种新型的组合柱——内埋空间钢构架圆形钢管混凝土短柱。这种结构是在圆钢管中内置角钢和缀条焊接形成的空间钢构架并浇筑混凝土而形成的一种双约束组合柱。本文通过对5个内埋空间钢构架圆形钢管混凝土短柱试件和1个圆钢管混凝土短柱对比试件进行轴压性能试验研究,并进行非线性有限元模拟,探索这种新型的组合柱的轴压力学性能,并推导了组合柱的极限承载力公式。以外部钢管径厚比、内部空间钢构架缀条间距为设计参数,设计制作了5个内埋空间钢构架圆形钢管混凝土短柱试件和1个圆钢管混凝土短柱试件,对其进行轴压性能试验研究。试验结果表明,内埋空间钢构架圆形钢管混凝土短柱比普通钢管混凝土短柱有较高的承载能力,荷载-位移曲线有较好的延性。随着钢管径厚比的减小和缀条间距的减小,都可以提高内埋空间钢构架圆形钢管混凝土短柱的极限承载能力。采用ABAQUS非线性有限元软件建立内埋空间钢构架圆形钢管混凝土短柱模型。首先在已有试验的基础上验证模型建立的正确性。然后以钢管径厚比、空间钢构架角钢肢长、角钢厚度、缀条间距、缀条宽度为参数,用同样的方法建立不同参数下的内埋空间钢构架圆形钢管混凝土短柱模型,进行比较分析。结果表明,随着钢管径厚比的减小、角钢肢长的增加、角钢厚度的增加、缀条间距的减小和缀条宽度的增大,试件的承载力和延性都得到了提高。在试验研究和理论分析的基础上,采用叠加法推导了内埋空间钢构架圆形钢管混凝土短柱的极限承载能力,与试验数据吻合较好。
【学位授予单位】：苏州科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU398.9
【图文】：

架圆钢管混凝土短柱，因此有必要研究这种组合柱的轴压性能。图 1-4 内埋空间钢构架圆形钢管混凝土柱截面1.2 混凝土柱的研究现状1.2.1 钢管混凝土柱钢管混凝土柱是将混凝土浇灌进钢管的结构柱，外界施加的荷载是由钢管和混凝土共同承担的[2]。它有很多种截面形式，如圆形、方形、矩形、多边形等（截面形式如图 1-5 所示）。

应力-应变关系，采用 ABAQUS 建立模应变的关系等，研究发现圆钢管的约束]等人研究了钢纤维混凝土钢管柱的轴压行了系统分析，结果表明钢纤维混凝土管径厚比越小的试件有更好的力学性能钢管混凝土柱的研究较多。学者通过对约束比较好，且圆钢管混凝土柱的屈服的试件对混凝土约束作用越强。柱缀条焊接形成，属于一种空腹式的钢骨说，其对核心混凝土有约束作用，提高钢上比方钢管要省。同时在施工工艺方

苏州科技大学硕士论文 第二章 内埋空间钢构架圆形钢管混凝土柱轴压性能试验简2.2.2 试件加工这次试件加工是在苏州科技大学江苏省结构重点实验室进行。试件的加工分为以下几个步骤：①为了定位内埋空间钢构架和圆钢管，在上下两块垫板上按照设计尺寸画上定位轴线。②加工内埋空间钢构架，为了使柱子破坏发生在中间部位，连接角钢的缀条在上下两端用宽度为50mm的尺寸，中间位置用宽度为40mm的尺寸缀条焊接在角钢的外侧。焊接完后根据垫板上的定位轴线焊接在底板上。③里面钢骨焊接完后，将角钢和缀条的应变片贴好。④将圆钢管按照定位轴线焊接在底板上上下用加劲肋连接角钢角点与钢管。⑤将开洞的顶板与钢管和角钢焊接。顶板开洞是为了方便浇筑混凝土，尺寸为边长 100×100mm 的正方形。本次试验的所有焊接均为满焊，其焊缝质量达到《钢结构设计规范》（GB50017-2017）[39]相关标准。试件制作完成后，竖直浇筑混凝土。浇筑过程中边浇筑边分层振捣密实，最后将管口的混凝土抹平，保持混凝土与垫板表面齐平。

【参考文献】

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本文编号：2801613