空间钢构架加强圆形钢管混凝土组合柱偏心受力性能的试验研究.doc

近些年来,随着社会经济的飞速发展,体型复杂、综合用途的多功能高层建筑越来越多,建筑结构对柱的承载力和变形性能的要求也越来越高。钢—混凝土组合结构已被广泛运用到现代建筑结构中来。不少学者提出了钢管-混凝土柱这样的新型组合柱结构。本文则提出一种通过将空间钢构架与圆钢管组合而形成的一种新型组合柱——空间钢构架加强圆形钢管混凝土组合柱。通过将由角钢和缀条焊接而成的空间钢构架埋至于圆钢管柱的核心区域,从而形成的一种双约束组合柱。本文通过对9个空间钢构架圆形钢管混凝土组合柱的偏心受压试验研究,并结合ABAQUS非线性有限元分析,对这种组合柱的偏压力学性能进行了深入和全面分析,并推导得出了偏压承载力的公式。本文设计并加工了9个空间钢构架加强圆形钢管混凝土组合柱,其中研究参数包括偏心距、外侧钢管径厚比、内部空间钢构架缀条间距,对组合柱进行了偏心受压试验研究。根据试验结果分析可得,偏心受压组合柱的变形性能较好,径厚比与缀条间距是影响承载力的两个重要因素,双向弯矩会影响试件承载力和延性。本文采用ABAQUS有限元软件,建立了第二章中九个试件的有限元分析模型并将模拟结果与试验结果对比,验证ABAQUS模型建立的准确性。再以偏心距、外侧钢管径厚比、角钢的肢长与厚度、缀条的间距与宽度为参数,分析试件在不同偏心距下轴向力Nu与截面弯矩Mu的关系,分析Nu-Mu的相关性曲线,以及各参数对组合柱偏心受力性能的影响。根据结果可得,钢管的套箍系数?,以及内部空间钢构架的约束效应系数?是影响承载力的两个重要因素。在试验与有限元分析的基础上,探究了空间钢构架加强圆形钢管混凝土组合柱的约束机理,并推导得出了组合柱的偏压承载力公式。利用承载力公式对各个试件进行了承载力计算,并将计算值与试验值相比较,验证了推导得出的空间钢构架加强圆形钢管混凝土组合柱偏心受压承载力公式的准确性和合理性。