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轻骨料混凝土组合柱有限元分析

发布时间:2018-07-18 08:30
【摘要】:随着我国建筑产业格局不断转变,走一条质轻、高强、耐久性的新型产业化道路,这是建筑产业的发展趋势。然而混凝土的自重大,而且生产的原材料消耗自然资源,这将严重阻碍建筑行业的发展。轻骨料是一种轻质、高强、保温的建筑材料,将它应用在建筑结构中可以有效地改善结构的力学性能。而且轻骨料混凝土的生产是以工业废弃物为原材料,这有利于资源二次利用。起初轻骨料混凝土(LWAC)的研究主要应用在非承重构件中,但它在承重构件方面应用还不多,型钢与轻骨料混凝土两者组合可以很好的互补二者之间的优缺点。型钢嵌入混凝土中不但可以提高其承载力,而且可以提高其变形能力,轻骨料混凝土组合柱充分发挥着二者的优点。本文主要通过有限元软件(ABAQUS)模拟轻骨料混凝土组合柱的受力性能,为轻骨料混凝土在建筑工程中的应用提供参考依据。本文先通过三个截面尺寸不同的组合柱在轴心荷载作用下,研究其对极限承载力的影响,然后把模拟值与理论值对比分析发现轻骨料混凝土应用在组合结构中可以不考虑因截面尺寸对强度的折减。然后通过九个组合柱轴心极限承载力模拟,应用正交分析法研究其含钢率、箍筋配箍率、轻骨料强度等级对组合柱承载力的影响程度。研究表明轻骨料组合柱的配钢率改变对柱承载力影响最小,然而轻骨料混凝土强度的改变对组合柱承载力的影响最大。其次是箍筋配箍率对承载力的影响。本文通过有限元软件对轻骨料混凝土组合柱在低周反复荷载作用下抗震性能进行分析,主要考虑轴压比、剪跨比、体积配箍率对其抗震性能的影响,然后观察模型云图变化,对数据处理得到各模型对应的滞回曲线、骨架曲线、延性变化、刚度变化的特征,通过对柱水平抗剪承载力分析推导出轻骨料组合柱抗剪承载力的简化公式,经对比发现其与模拟值的结果吻合,可以为以后的研究提供参考。
[Abstract]:With the continuous change of construction industry pattern in our country, it is the development trend of construction industry to take a new industrialization road of light weight, high strength and durability. However, the self-importance of concrete and the consumption of natural resources by raw materials will seriously hinder the development of the construction industry. Lightweight aggregate is a kind of lightweight, high strength and thermal insulation building material. Its application in building structure can effectively improve the mechanical properties of the structure. And light aggregate concrete production is based on industrial wastes as raw materials, which is conducive to the secondary utilization of resources. At first the research of lightweight aggregate concrete (LWAC) is mainly used in non-load-bearing members, but it is not much used in load-bearing members. The combination of steel and lightweight aggregate concrete can complement the advantages and disadvantages of the two. Section steel embedded in concrete can not only improve its bearing capacity, but also improve its deformation ability. The light aggregate concrete composite column has the advantages of both. In this paper, finite element software (Abaqus) is used to simulate the mechanical behavior of lightweight aggregate concrete composite columns, which provides a reference for the application of lightweight aggregate concrete in building engineering. In this paper, the influence of three composite columns with different cross section sizes on ultimate bearing capacity is studied under axial load. Then, by comparing the simulated value with the theoretical value, it is found that the light aggregate concrete can be used in the composite structure without considering the reduction of strength due to the cross-section size. Then, through the simulation of axial ultimate bearing capacity of nine composite columns, the influence of steel content ratio, stirrups ratio and light aggregate strength grade on the bearing capacity of composite columns was studied by orthogonal analysis. The results show that the change of steel ratio of lightweight aggregate composite column has the least influence on the bearing capacity of composite column, but the change of strength of lightweight aggregate concrete has the greatest effect on the bearing capacity of composite column. The second is the effect of stirrups ratio on the bearing capacity. In this paper, the seismic behavior of lightweight aggregate concrete composite columns under low cyclic loading is analyzed by finite element software. The effects of axial compression ratio, shear span ratio and volume hoop ratio on the seismic performance of composite columns are mainly considered, and then the changes of model cloud diagram are observed. The hysteretic curve, skeleton curve, ductility change and stiffness change of each model are obtained by data processing. The simplified formula of shearing capacity of light aggregate composite column is derived by analyzing the horizontal shear bearing capacity of column. It is found that the results are in good agreement with the simulated values, which can be used as a reference for future research.
【学位授予单位】:吉林建筑大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TU398.9

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本文编号:2131335

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