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外包发泡混凝土帽钢龙骨墙柱轴压试验与有限元分析

发布时间:2019-02-16 11:21
【摘要】:传统轻钢龙骨体系在中国已逐渐发展多年,这种体系具备许多优点,然而由于存在自身不足无法在国内得到进一步推广。本文提出一种外包发泡混凝土帽钢龙骨体系,旨在通过帽钢和发泡混凝土的自身优势来弥补传统轻钢龙骨体系的不足,同时通过了解其轴压性能为工程实际应用提供依据。本文取外包发泡混凝土墙体中的墙柱试件作为轴压试验研究对象,并对试验材料帽钢和发泡混凝土进行材料力学性能试验,得到相应强度和本构关系。轴压试验的组合试件包括三种强度的发泡混凝土和六种厚度的帽钢柱共计18个,在加载直至破坏的过程中记录荷载,轴向、水平位移,柱中应变以及破坏形式,得到轴压承载力对比、荷载-位移曲线和荷载应变曲线等。由试验结果可知墙柱在包裹发泡混凝土后承载力提升,刚度增大,受力性能良好。在试验的基础上,本文使用ABAQUS软件对帽钢龙骨发泡混凝土柱进行有限元模拟分析,建立与试验情况相符的帽钢、发泡混凝土以及支座连接件等部件,并模拟实际受力情况将其组装,最终得到模拟结果,包括轴压承载力,结构刚度,帽钢屈曲形态和发泡混凝土裂纹分布。通过有限元计算分析得到的受力性能和破坏模态(包括帽钢和发泡混凝土)结果与试验相似,从而验证了有限元模型的正确性。通过符合实际的有限元模型,本文进而分析发泡混凝土轻钢龙骨墙柱极限承载力的影响因素,包括混凝土强度等级、帽钢厚度、帽钢伸出长度和帽钢腹板开孔。通过有限元分析得到各因素作用下的极限承载力,归纳出每种因素对承载力的影响程度和相互间规律,为本新型轻钢体系应用于工程实际设计与计算奠定基础。
[Abstract]:The traditional light steel keel system has been developed for many years in China. This system has many advantages, but it can not be popularized in China because of its own shortcomings. In this paper, a kind of outer foamed concrete cap steel keel system is proposed, which aims to make up for the deficiency of traditional light steel keel system through the advantages of cap steel and foamed concrete, and to provide the basis for practical engineering application by understanding its axial compression performance. In this paper, the specimen of the wall column in the outer foamed concrete wall is taken as the research object of axial compression test, and the mechanical properties of the test material cap steel and foamed concrete are tested, and the corresponding strength and constitutive relation are obtained. The combined specimens of axial compression test consist of three kinds of strength foamed concrete and six thickness cap steel columns. The load, axial direction, horizontal displacement, strain in column and failure form are recorded during loading to failure. The load-displacement curves, load-strain curves and so on are obtained. The test results show that the bearing capacity of the wall column is increased, the stiffness is increased, and the mechanical performance is good. On the basis of the test, the finite element simulation analysis of cap steel keel foamed concrete column is carried out by using ABAQUS software, and the cap steel, foamed concrete and support connectors are established in accordance with the test results. Finally, the simulation results are obtained, including axial compression capacity, structural stiffness, buckling shape of cap steel and crack distribution of foamed concrete. The results obtained by finite element analysis (including cap steel and foamed concrete) are similar to those obtained from the test, which verifies the correctness of the finite element model. According to the actual finite element model, this paper further analyzes the influence factors of ultimate bearing capacity of foamed concrete light steel keel wall column, including concrete strength grade, cap steel thickness, cap steel extension length and cap steel web opening. Through the finite element analysis, the ultimate bearing capacity under the action of various factors is obtained, and the influence degree and mutual law of each factor on the bearing capacity are summed up, which lays a foundation for the application of the new light steel system in engineering practical design and calculation.
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TU398.9

【参考文献】

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本文编号:2424394

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