鋼骨-鋼管混凝土柱極限承載力研究.pdf

1、隨著我國高層、超高層建筑結(jié)構(gòu)的發(fā)展，鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)的研究和應(yīng)用越來越廣泛。鋼骨-鋼管混凝土組合柱作為鋼-混凝土組合柱的一種，由于具有良好的力學(xué)性能，在高層、超高層建筑中的應(yīng)用前景良好。但國內(nèi)外對鋼骨-鋼管混凝土柱這一新型組合柱的研究較少且不系統(tǒng)，阻礙了該新型構(gòu)件的應(yīng)用和發(fā)展。本文對鋼骨-方鋼管自密實(shí)高強(qiáng)混凝土柱和圓鋼管鋼骨混凝土柱，基于厚壁圓筒彈塑性極限分析研究了鋼骨-鋼管混凝土柱的軸壓承載力，并將理論分析結(jié)果同文獻(xiàn)的試驗(yàn)結(jié)果相比較

2、，取得了良好的研究成果。主要成果包括以下幾個(gè)方面。
　　 利用厚壁圓筒彈塑性極限分析對鋼骨-鋼管混凝土的軸壓承載力進(jìn)行了理論分析，得出了鋼骨-鋼管混凝土柱軸壓承載力的解，并且分析了影響該解的各種因素，將計(jì)算結(jié)果與文獻(xiàn)進(jìn)行對比吻合良好，從而驗(yàn)證了理論公式的正確性和可行性。通過本文的計(jì)算結(jié)果可以看出采用統(tǒng)一強(qiáng)度理論和厚壁圓筒彈塑性極限分析對鋼骨-鋼管混凝土柱的計(jì)算合理；在本文研究的鋼骨-鋼管混凝土柱承載力計(jì)算公式中影響其承載力的主要

3、因素是材料的拉壓比、中間主切應(yīng)力和配骨指標(biāo)等。承載力隨鋼材的拉壓比的增大而增大，中間主切應(yīng)力影響系數(shù)b增大，鋼骨-鋼管混凝土柱的承載力增大，承載力還隨著配骨指標(biāo)的增大而增大；通過對配有圓鋼管的鋼骨混凝土柱的分析，還得出了合理的縱筋配筋率、合理的箍筋體積配箍率和合理的鋼管配骨率；采用大型有限元分析軟件ANSYS對鋼骨-方鋼管自密實(shí)高強(qiáng)混凝土軸壓短柱的荷載-變形關(guān)系曲線和應(yīng)力云圖進(jìn)行了數(shù)值分析。在假定鋼管、鋼骨與核心混凝土之間無相對滑移的前

4、提下，模擬了該組合柱極限承載力，與試驗(yàn)結(jié)果吻合良好。通過ANSYS后處理功能，還得到不同截面形式的鋼骨（工字形、十字形和無鋼骨）組合試件的破壞形態(tài)的差異性。通過鋼骨和鋼管的VonMises應(yīng)力云圖可知，在極限狀態(tài)時(shí)，鋼骨和鋼管壁的受力狀態(tài)比較均勻，都已經(jīng)達(dá)到了屈服強(qiáng)度，在鋼管的翼緣部分形成了強(qiáng)度最高的部位。說明由于鋼管壁和核心鋼骨的約束使得核心混凝土處于三軸受壓狀態(tài)，其強(qiáng)度得到提高。
　　 這些工作為進(jìn)一步研究鋼骨-鋼管混凝土柱