設(shè)置傳力構(gòu)件的大截面矩形鋼管混凝土柱靜力性能研究.pdf

1、復(fù)雜超高層建筑已廣泛采用大截面矩形鋼管混凝土柱（LRCFT柱），它對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)的安全至關(guān)重要。共同工作是 LRCFT柱應(yīng)用的基本問(wèn)題，對(duì)構(gòu)件及結(jié)構(gòu)的工作性能有著重要的影響。針對(duì)LRCFT柱的共同工作問(wèn)題，本文提出了一種新型的傳力機(jī)制，即在矩形鋼管混凝土柱樓層節(jié)點(diǎn)區(qū)鋼管內(nèi)設(shè)傳力構(gòu)件——分配梁和內(nèi)環(huán)肋，來(lái)協(xié)調(diào)鋼管壁與核心混凝土的變形，迫使組成矩形鋼管混凝土柱的鋼管和核心混凝土共同工作。主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面：
　?。?）基于 LR

2、CFT柱的共同工作性能，提出了一種新型的傳力機(jī)制，給出了傳力構(gòu)件的具體構(gòu)造和布置形式，分析了設(shè)傳力構(gòu)件的矩形鋼管混凝土柱的受力原理。對(duì)比分析了軸壓作用下不設(shè)傳力構(gòu)件﹑設(shè)環(huán)向加勁肋﹑設(shè)環(huán)向加勁肋及栓釘、設(shè)傳力構(gòu)件的矩形鋼管混凝土柱的共同工作性能，揭示了設(shè)傳力構(gòu)件對(duì)保證 LRCFT柱共同工作性能的重要性和必要性。進(jìn)行了矩形鋼管混凝土柱的軸壓試驗(yàn)研究和相關(guān)的數(shù)值分析，試驗(yàn)結(jié)果與有限元結(jié)果吻合較好，進(jìn)一步驗(yàn)證了利用摩擦粘結(jié)作用來(lái)保證 LRCFT

3、柱的共同工作可靠性不夠，設(shè)傳力構(gòu)件有效地改善了矩形鋼管混凝土柱的受力性能，充分地保證了LRCFT柱的共同工作。
　?。?）基于設(shè)傳力構(gòu)件的LRCFT柱受力原理的分析，提出了共同工作的理論模型，用彈性地基梁溫克爾假定來(lái)模擬分配梁沿梁長(zhǎng)傳遞外荷載于核心混凝土的共同工作性能。將分配梁與混凝土的相互作用視作彈性地基梁，作為分配梁支座的鋼管壁提供彈簧剛度，核心混凝土簡(jiǎn)化為彈性地基，分配梁簡(jiǎn)化為梁，建立了混凝土工作承擔(dān)系數(shù)的計(jì)算方程。結(jié)合設(shè)分

4、配梁的矩形鋼管混凝土柱的實(shí)際邊界條件，給出了混凝土工作承擔(dān)系數(shù)的解析計(jì)算方法。在真實(shí)的模擬分配梁與鋼管壁及核心混凝土之間的力學(xué)行為基礎(chǔ)上，給出了LRCFT柱各組成部分剛度的求解方法和公式，保證了混凝土工作承擔(dān)系數(shù)的順利求解。研究了分配梁的力學(xué)行為，給出了分配梁的設(shè)計(jì)方法，指導(dǎo)工程設(shè)計(jì)。進(jìn)行了具體算例的分析，驗(yàn)證了本文給出的理論解析方法的有效性和較好的實(shí)用性。
　?。?）基于共同工作的理論模型，研究了混凝土工作承擔(dān)系數(shù)與LRCFT柱

5、各組成部分剛度的關(guān)系，得出了分配梁尺寸的選取范圍。從剛度的控制方程出發(fā)，考慮因素間的兩兩耦合，采用非線性回歸方法，得到了各剛度系數(shù)的簡(jiǎn)化計(jì)算公式。討論了計(jì)算公式的誤差，驗(yàn)證了簡(jiǎn)化計(jì)算公式的合理性。通過(guò)簡(jiǎn)單的計(jì)算公式能夠快速計(jì)算出 LRCFT柱各組成部分剛度值，從而求得混凝土工作承擔(dān)系數(shù)來(lái)指導(dǎo)分配梁的設(shè)計(jì)。
　?。?）研究了設(shè)傳力構(gòu)件的LRCFT柱在軸壓﹑純彎及偏壓作用下的共同工作性能?；凇毒匦武摴芑炷两Y(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（CECS1

6、59：2004），得出了設(shè)傳力構(gòu)件的矩形鋼管混凝土柱軸壓﹑純彎及偏壓承載力的設(shè)計(jì)方法，提出了規(guī)程中大偏壓承載力設(shè)計(jì)方法可做適當(dāng)完善修改的建議，并給出了計(jì)算公式。建立了30層的框架模型，研究了傳力構(gòu)件的數(shù)量設(shè)計(jì)。從彈性控制設(shè)計(jì)和塑性控制設(shè)計(jì)兩個(gè)角度，研究了設(shè)傳力構(gòu)件的LRCFT柱的共同工作性能。結(jié)果表明，應(yīng)用設(shè)傳力構(gòu)件的矩形鋼管混凝土柱，過(guò)多或過(guò)少設(shè)分配梁均不能達(dá)到最優(yōu)的分配效果，合適的數(shù)量﹑合理的位置能夠使矩形鋼管混凝土柱表現(xiàn)出較好的共