钢骨—钢管混凝土组合短柱偏压承载力试验的研究

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1、中文摘要摘要随着现代工程结构向大跨、高耸、重载方向发展，结构底部竖向构件承受的轴向荷载越来越大，按照传统设计思路，即使采用轴向抗压承载力较高的高强混凝土、钢管混凝土或钢骨混凝土柱仍不足以完全满足工程应用的需求，因此以承担重载为目的，研究新型的组合柱设计方法成为一项有意义的工作。在近期提出的重载组合柱形式中，钢骨—钢管混凝土组合柱受到了人们的较多关注。该新型组合柱以钢管混凝土柱为基础，通过在截面中部增设钢骨提高构件的轴向承载力和改善延性。从概念上这是一种理想的重载组合柱形式，但由于针对钢骨一钢管混凝土柱的研究工作尚处于初期阶段，试验研究及理论分析均不充分，在承载力计算、延性性

2、能及节点连接等诸多方面尚有待进一步开展研究工作。本论文依托“新型钢一混凝土组合构件的受力机理及设计方法研究"项目，主要针对钢骨一钢管混凝土短柱的偏压承载力进行试验研究和数值模拟分析，以研究完善该新型组合柱的设计方法。本文进行的主要研究工作如下：①基于试验的钢骨一钢管混凝土短柱偏压极限承载力研究。针对不同的混凝土的强度、配骨指标P和套箍指标口，设计了6个钢骨—钢管混凝土短柱试件，通过单调静力加载，研究了混凝土强度、配骨指标P和套箍指标p对钢骨—钢管混凝土短柱极限承载力的影响规律。试验结果表明：在受压区钢管纵向应变达到受压屈服前，平截面假定成立；钢管局部屈曲是导致构件丧失偏压承

3、载力的关键因素。②基于有限元数值分析的钢骨一钢管混凝土短柱偏压极限承载力影响因素分析。首先采用ANSYS分析软件，建立了与试验试件相对应的有限元数值模拟模型，通过对实验试件的数值模拟，调校了有限元分析中参数取值及分析方法；通过改变混凝土强度、配骨指标P、套箍指标9以及偏心率等参数，对钢骨一钢管混凝土短柱偏压极限承载力的影响因素显著性进行了检验。主要结论为：偏压承载力随着混凝土强度增大而增大，但其变形能力将下降；增大配骨指标P或套箍指标0，均可有效地提高偏压承载力和延性；套箍指标口对承载力影响最显著；③钢骨—钢管混凝土短柱偏压承载力计算公式的初步探讨。对相关文献中基于数值模拟

4、的偏压承载力公式进行了分析，通过与实验数据校核，初步探讨了采用叠加理论(钢管混凝土与钢骨的规范公式进行叠加)并考虑钢材塑性区折减系数的简化计算公式，该方法对估计钢骨一钢管混凝土柱的偏压承载力具有足够工程精度；同时探讨了基于条带分析的数值模拟分析方法可行性。关键词：钢骨一钢管混凝土柱，试验，偏压，承载力，叠加理论公式英摘要ABSTRACTWiththedevelopmentofmodemengineeringstructurestothelonger-span，taller，heavier-loadway，theverticalcomponentattheboaomofstr

5、ucturesbearmoreandmoreaxialload．Inaccordancewiththetraditionaldesignideas，evenifthehigh—strengthconcretewithahigheraxialcompressivebearingcapacity,concrete．filledsteeltubeorsteelreinforeedconcretecolumnsisstillnotsufficienttofullymeettheneedsofengineeringapplications，andthereforeforthepurp

6、oseofbearingtheheavyloading，thestudyondesigningmethodsfornewcompositecolumnsbecomeameaningfultask．Amongtheformsofheavy-loadingcompositecolumnsproposedinthenearfuture，peopleraisemoreandmoreconcernaboutthestudyonthecircularsteeltubecompositecolumnfilledwithsteelreinforcedconcrete．Basingoncon

7、cretefilledsteeltubularcolumnthenewcompositecolumnsimprovetheaxialbearingcapacityandductilitybysettingthesteel-reinforcedinthecentralofsectionofcolumns．Conceptually，thecircularsteeltubecompositecolumnfilledwithsteelreinforcedconcreteisanidealformofheavy·loadin