圆钢管混凝土轴心受压短柱承载力计算及可靠度分析

发布时间：2020-06-10 14:21

【摘要】：由于钢管和混凝土的相互作用,二者优势互补,圆钢管混凝土(以下简称CCFST)柱具有承载力高、延性好、耐疲劳、耐冲击等优点。国内外学者对CCFST柱进行了大量的研究工作,并取得了丰硕的成果。但是随着建筑物高度的不断增加和跨度的不断增大,柱子承受的压力也越来越大,并且对于抗震的要求也越来越高,因此对于CCFST的研究也日趋深入。本文一共收集了国内外529个CCFST轴压短柱试验的数据,在前人的理论和基础之上,对CCFST轴压短柱承载力计算方法进行了分析,并在此的基础上提出了一个修正公式,最后对典型公式和本文修正公式进行了可靠度对比分析。主要研究内容包括以下几个方面:(1)系统介绍了轴压CCFST短柱承载力计算公式的三大理论体系,以及国内外一些典型的计算公式,包括规范规程以及一些学者提出的比较有影响力的计算公式。收集了国内外一共529个轴压CCFST短柱的试验数据,并对上述公式进行了对比分析。(2)在大量数据的基础上,基于《钢管混凝土结构技术规范》(GB 50936-2014)中的两个计算公式,分析了套箍系数、混凝土强度、钢管强度和钢管直径对计算公式准确性的影响,同时利用收集的数据分析了CCFST短柱的轴压破坏机理。在分析结果的基础上,以钢管强度、混凝土强度和试件的尺寸为基本独立参数,基于叠加原理,提出了一个全新的轴压CCFST短柱承载力计算公式。(3)基于中国规范(GB 50936-2014)、美国规范(AISC)、欧洲规范(EC4)以及本文修正公式,对轴压CCFST短柱进行了可靠度分析,分析了计算模型误差类型、含钢率、钢管强度、混凝土强度、荷载、荷载类型等因素对轴压CCFST短柱可靠指标的影响。
【图文】：

圆钢管混凝土轴心受压短柱承载力计算及可靠度分析出的关于轴压 CCFST 短柱的设计计算方法，并将不同公式的计算结果与 529 个试验数据[12~49]进行了对比分析。利用收集的数据进行统计分析和受力机理分析，在此基础上提出了本文的修正公式。并且按照《建筑结果可靠度设计统一标准》（GB 50086-2001）[11]中的有关规定，运用蒙特卡洛模拟对几个典型的规范计算公式以及本文修正公式进行可靠度分析。1.2 CCFST 短柱轴心受压的机理及特点圆钢管混凝土（简写为CCFST）是指将混凝土填充在钢管内而形成的组合结构，是套箍混凝土的一种特殊形式[12]，钢管混凝土的基本原理有两个：（1）内部混凝土借助钢管的环向约束作用，，处于三向受力状态，因而具有更高的强度和更好的塑性性能；（2）钢管壁借助内部混凝土的支撑作用，几何稳定性得以增强。图 1.1 所示为 CCFST 短柱轴心受压时钢管和混凝土分别受力的模型示意图。

如图3.5 所示，（1）A 式加载，即荷载只作用在核心混凝土上，钢管不直接承担荷载；（2）B 式加载，即钢管与内部混凝土同时受荷；（3）C 式加载，即荷载先单独作用在钢管上，直到钢管被加载到与混凝土同高度后，才与核心混凝土同时受力。图 3.5 加载方式示意图[12]
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU398.9

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本文编号：2706414