钢管混凝土构件的等效阻尼比研究

发布时间：2020-03-24 22:03

【摘要】：钢管混凝土结构由于具有强度高、良好的塑性韧性、抗震性能好等一系列突出优点,因而广泛应用于各大领域。目前为止,国内外对于单一材料的阻尼认识较为一致,但钢管混凝土是由两种完全不同材料组成的构件,其等效阻尼比取值会受到两种材料的相对比重等诸多因素的影响。在实际工程中,结构工程师们经常采用规范中的建议值进行计算,若实际阻尼比值大于建议值时,虽能提高结构可靠度,但经济效益差,反之却偏于危险,严重的可能威胁到生命安全,因此能否准确计算阻尼比并掌握其变化规律,将直接影响到实际工程中结构动力响应分析的可靠性。本文通过采用有限元数值模拟方法,对钢管混凝土构件的等效阻尼比进行研究,主要围绕以下几点展开:首先取某一工程项目中的钢管混凝土构件为算例,分别采用有限元分析软件ADINA与MSC.NASTRAN进行计算,并将两者计算结果进行对比分析,验证ADINA软件所采用的数值模拟方法的可行性;接着取不同阻尼比值计算反应谱和等效风荷载,并将计算结果进行对比分析,说明阻尼比取值对结构动力响应分析的影响。其次对钢管混凝土构件的等效阻尼比影响因素进行研究,本文针对影响等效阻尼比取值的六大因素逐个进行两方面的分析——影响规律分析、影响机理分析。其中径厚比、计算长度、轴压比对钢管混凝土构件的等效阻尼比影响显著;核心混凝土强度等级、界面粘结滑移性能对钢管混凝土构件的等效阻尼比有一定的影响,但考虑到使用高强混凝土的经常性、实际工程应用中的可行性与方便性,其影响可以忽略不计;截面形式与长宽比对钢管混凝土构件的等效阻尼比影响很小,可以忽略不计。最后研究了钢管混凝土构件的等效阻尼比随着计算长度、轴压比的变化规律,并进一步针对径厚比(或截面规格)、计算长度、轴压比进行了参数化分析,在此基础上,对每种径厚比(或截面规格)分别拟合出等效阻尼比的计算表达式,为了实际应用更方便,将等效阻尼比的参数化分析结果整理成两个表格,对无缝钢管按截面规格排序,其余截面按径厚比排序。本文研究成果可为实际工程中钢管混凝土构件的等效阻尼比取值提供参考。
【图文】：

钢管混凝土

（a）泉州市邮电中心（b）广州国际金融中心（c）深圳市赛格广场大厦图 1-2 采用钢管混凝土的代表建筑1.4 钢管混凝土等效阻尼比的研究现状国家颁布的关于钢管混凝土结构设计方面的规范也不少[17-19]，但据文献[20]中写道，截止2005年，对于钢管混凝土等效阻尼比的相关研究文献还较为稀缺，只有在柳州市文惠桥中，相关学者对钢管混凝土拱桥整体结构的阻尼比进行了测量，但由于所测得的数据较少，因而不具有普遍性与说服力。我国同济大学楼梦麟教授等人[21]经过推导并成功演算了钢-混凝土组合结构的等效阻尼比，通过实例的验证得出结论：当组合结构选取不同的阻尼模型，其所计算出来的响应偏差会随着结构内部组成体系比例变化的增大而增大，但未得到较为统一的阻尼比取值。田淑明、尚志海[22]通过对高层建筑混合结构阻尼比的取值进行详细地研究探讨，提出了当今混合结构中结构阻尼比的取值存在待商榷之处。

剪切连接,等效阻尼比,钢管混凝土构件,钢管混凝土

结构设计师们经常采用规范中的建议值进行计算[42]，往往或 0.04 等，如 432m 高的采取钢管混凝土构件的广州西塔楼中，阻尼比[43]。实际上其等效阻尼比的取值会受到外部钢管与核心混凝土两种材料诸多因素的影响，当实际的阻尼比值大于建议值时，虽然能提高结构可效益差，反之却偏于危险，严重的可能威胁到生命安全[44]。因此能否正混凝土的等效阻尼比值，将直接影响到实际工程中结构动力分析结果的后，在实际工程中，，不同的组合结构体系所采用钢管混凝土构件的计算高、与横梁之间的边界条件而定，且其径厚比、粘结滑移性能、轴压比的强度等级也不尽相同，但在计算其等效阻尼比时，结构设计师们常常素所带来的影响；其中为消除钢管与核心混凝土之间相对滑移带来的影剪切连接件，如图 1-3 所示，还有相关学者表明[45]：在钢管混凝土的设都应尽量不使用剪切连接件，因为不仅能大大节省施工成本与缩短现场更能反映实际工程状态。
【学位授予单位】：深圳大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU398.9

【参考文献】