鋼骨-鋼管混凝土柱極限承載力研究.pdf

1、隨著我國(guó)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(lái)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(guó)內(nèi)外對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(guò)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(duì)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(guò)對(duì)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(duì)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(wú)相對(duì)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(guò)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(wú)鋼骨）組合試件的破壞形態(tài)的差異性。通過(guò)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(shuō)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