方形設肋薄壁鋼管混凝土柱抗震和抗火性能研究.pdf

1、薄鋼－混凝土組合結(jié)構(gòu)是一種由薄壁板材、冷彎薄壁型鋼(包括薄壁鋼管)與混凝土組合而成的新型結(jié)構(gòu)?；炷恋拇嬖?，提高了薄壁構(gòu)件的局部屈曲承載力和抗火及防腐蝕性能；薄壁型鋼的存在，可兼做梁、柱模板，還起到部分受力縱筋或約束箍筋的作用。由于該結(jié)構(gòu)形式同時具備了薄鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，近年來在國內(nèi)外受到了越來越多學者的關(guān)注。目前對薄壁鋼管混凝土柱的研究主要集中在靜力性能方面，對抗震性能和抗火性能的研究較少。針對這些問題，本文采用擬靜力的方法對

2、薄壁鋼管混凝土柱的抗震性能開展了試驗研究，同時采用有限元分析方法，對其滯回性能和在不同面受火情況下的抗火性能開展了研究。
　　進行了9根方形設肋薄壁鋼管混凝土柱的滯回性能試驗，其中6根在鋼管四個內(nèi)表面各設1條縱向加勁肋(四邊設肋)，3根在鋼管兩個相對的內(nèi)表面各設1條縱向加勁肋(對邊設肋)，試驗中的主要參數(shù)為軸壓比和加勁肋的布置。通過試驗研究了試件的破壞形態(tài)、滯回特性和耗能能力等重要抗震性能指標。結(jié)果表明：軸壓比對試件的滯回性能影響

3、很大，當軸壓比小于0.5時，四邊設肋試件的滯回曲線較飽滿，具有較好的延性和耗能能力；而對邊設肋試件的滯回曲線出現(xiàn)了輕微的捏縮現(xiàn)象；當軸壓比大于0.5時，試件的延性較差。在相同軸壓比下兩種設肋形式試件的極限承載力較接近，但是四邊設肋試件的延性好于對邊設肋的試件，滯回曲線更豐滿。
　　采用有限元程序ABAQUS6.5對9根薄壁鋼管混凝土柱的滯回性能試驗進行了全過程模擬，在大量試算的基礎上確定了混凝土本構(gòu)關(guān)系中的若干關(guān)鍵參數(shù)，有限元計算

4、結(jié)果與試驗結(jié)果總體上吻合較好。在試驗研究基礎上，對四邊設肋薄壁鋼管混凝土柱的滯回性能進行了大量的參數(shù)分析，考察了軸壓比、混凝土強度、鋼板強度、鋼板厚度、長細比、肋寬度等因素的影響。共計算了384根試件，并對計算結(jié)果進行了統(tǒng)計分析，采用非線性回歸方法得出了薄壁鋼管混凝土柱的恢復力模型，模型的計算結(jié)果與試驗和有限元結(jié)果總體上吻合較好，并基于恢復力模型的結(jié)果推導了構(gòu)件延性系數(shù)的計算公式，可為結(jié)構(gòu)的彈塑性動力分析提供參考。
　　采用ABA

5、QUS提供的交替熱－應力連續(xù)分析方法對不同受火條件下方形設肋薄壁鋼管混凝土軸壓柱的抗火性能進行了分析。研究了受火條件、軸力大小、鋼板厚度對構(gòu)件耐火極限的影響，同時給出了耐火極限時刻的溫度場分布。計算結(jié)果表明，在分析參數(shù)范圍內(nèi)，軸心受壓構(gòu)件的耐火極限隨著受火面的增加而降低，四面受火為最危險情況。在相同受火條件下軸力越大的試件耐火極限越低；相同軸壓比下，隨著鋼管縱向加勁肋寬度的增加，構(gòu)件的耐火極限有增大的趨勢。
　　探討了四面受火下薄