薄壁H形钢PEC短柱轴心受压承载力试验研究

发布时间：2020-11-15 10:49

　　 随着新时代绿色建筑的不断推广与使用,PEC组合结构得到越来越多的关注,工程应用前景也越来越可观。PEC装配式结构不仅具有较高的承载力、抗火性能和延性性能,还具有良好的预制装配性,可节省模板,减少建筑垃圾排放等。我国目前对PEC薄壁结构的研究还不够深入且未能建立完善的相关规范,因此,本文旨在通过薄壁H形钢PEC短柱试验研究和有限元模拟分析,为此类PEC构件在实际工程中的应用提供参考。本文设计了6个薄壁H形钢PEC短柱试件,并对其进行轴心受压承载力试验,试验参数为翼缘宽厚比和混凝土强度等级。研究了薄壁H形钢部分包裹混凝土组合短柱的变形特征和极限承载力,分析了混凝土强度等级和翼缘宽厚比对试件极限承载力的影响。根据叠加原理,建立了薄壁H形钢PEC短柱极限承载力的计算公式。利用有限元软件ABAQUS建立分析模型,对模拟结果与试验结果进行对比,对不同翼缘宽厚比和不同强度混凝土的轴心受压试件进行了拓展研究,并提出了PEC柱翼缘宽厚比的限值。研究结果表明:当薄壁PEC短柱进入弹塑性阶段后,混凝土裂缝延伸并逐渐变宽,达到最大承载力后,翼缘产生较为明显的局部屈曲现象,同时混凝土脱落,水平拉结筋断开。试件的翼缘宽厚比由18.4增大到36.8时,试件的极限承载力减小了12.26%～21.35%,混凝土强度等级由C20增加到C35时,试件的极限承载力增加了7.33%～9.64%,因此减小翼缘宽厚比,增大混凝土强度等级,可以有效提高PEC短柱的极限承载力。含钢率由4.613%增大到7.227%时,型钢对混凝土的约束增强,可以提高柱子延性。
【学位单位】：内蒙古科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2020
【中图分类】：TU398.9
【部分图文】：

PECC1-1试件破坏现象

内蒙古科技大学硕士学位论文-18-(a)翼缘与混凝土脱开(b)混凝土开裂(c)最终破坏形态图2.8PECC1-2试件破坏现象（3）PECC1-3的试验现象随着荷载的增加，试件没有明显变化。当荷载加载到3160kN时，试件（北侧）出现一条贯穿柱子中部的斜向裂缝，见图2.9（a）；当荷载下降到3125kN时，试件一侧翼缘与混凝土脱开；当荷载下降到3122kN时，试件另一侧翼缘与下部混凝土脱开；当荷载下降到3113kN时，试件（南侧）翼缘与中部混凝土脱开，见图2.9（b）；当荷载下降到3082kN时，试件（北侧）混凝土大量掉落且两侧翼缘有明显鼓曲现象，试件（南侧）下部混凝土开始产生竖向裂缝；当荷载下降到3032kN时，试件（南侧）中部产生新的裂缝；当荷载下降到2800kN时，试件（南侧）中部产生了数条裂缝且柱子底部掉落了大量的混凝土块，试件（北侧）混凝土的脱落现象也变得更加明显了；当荷载下降到2091kN时，试件（南侧）另一侧翼缘也与中部混凝土脱开。PECC1-3短柱试件的最终破坏情况如图2.9（c）。

内蒙古科技大学硕士学位论文-19-（4）PECC1-4的试验现象当荷载增加到2568kN时，试件（北侧）底部出现一条长度约为20cm的竖向裂缝；当荷载增加到3000kN时，试件（南侧）底部出现10cm左右长的竖向裂缝，距柱子底部25cm处出现了大约10cm长的竖向裂缝；当外载增加到3206kN时，试件（北侧）底部混凝土出现数条较为明显的裂缝，见图2.10（a）；当外载增加到最大荷载3208kN时，柱子（北侧）中部出现横向裂缝，与此同时型钢翼缘也出现了较为明显的鼓曲现象，见图2.10（b）；当荷载下降到3033kN时，试件（南侧）混凝土上部大范围脱落，西侧翼缘出现鼓曲现象，试件（北侧）中部混凝土开裂。PECC1-4短柱试件的最终破坏情况如图2.10（c）。(a)斜向裂缝(b)翼缘鼓曲(c)最终破坏形态图2.9PECC1-3试件破坏现象(a)混凝土开裂(b)翼缘鼓曲(c)最终破坏形态图2.10PECC1-4试件破坏现象
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本文编号：2884672