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矩形钢管混凝土短柱的数值试验.doc

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矩形钢管混凝土短柱的数值试验（完整版）实用资料 (可以直接使用，可编辑完整版实用资料，欢迎下载） 哈尔滨工程大学 硕士学位论文 矩形钢管混凝土短柱的数值试验 姓名：张雪冬 申请学位级别：硕士专业：结构工程 指导教师：邹广平 20070101 哈尔滨丁程大学硕十学位论文 捅要 近２０年来，随着建筑材料和技术的发展，钢管混凝土结构逐渐被应用于建筑结构尤其是在高层建筑结构中。钢管混凝土按截面形式不同，可分为圆钢管混凝土，方、矩形钢管混凝土和多边形钢管混凝土等。矩形钢管混凝土相比圆形钢管混凝土有着与梁连接简单；稳定性能好；防火造价低等优势。 矩形钢管混凝土柱在受压时，钢管和混凝土之间的相互作用相当复杂，因此，在受压的过程中，钢管和混凝土的受力和破坏情况都无法通过计算或者分析得出，在试验时，由于不能将钢管破坏掉观察内部情况，只能在试验结束后进行切割观测，在加载中的各个过程中，钢管和混凝土分别是怎么破坏的，钢管和混凝土之间的相互作用也无从判断。 本文采用材料细观单元强度具有ｗｅｉｂｕｌｌ分布的假设，认为细观非均匀性是造成准脆性材料宏观非线性的根本原因，通过使用利用该原理开发的ＲＦＰＡ软件对已经做过的矩形钢管混凝土柱轴压试验进行模拟试验，利用软件的功能，对钢管混凝土柱进行切剖观察，详细分析在整个加载过程中，钢管和混凝土之间的相互作用，以及在加载的各个阶段钢管和混凝土的破坏情况和受力情况。研究结果表明：（１）矩形钢管混凝土轴心受压柱具有良好的承载力和抗变形能力。（２）在Ｎ一￡曲线的第一下降段出现了钢管与混凝土的剥离的现象，下降段的快慢与钢管与混凝土之间的粘结力有关。（３）进入平缓段以后，构件的承载力与钢材的抗压强度有关系。 同时，本文还对一种前人没有研究过的矩形钢管混凝土柱的偏心受载情况，采用适于轴压数值模拟试验的模型参数，进行了数值实验，并对此种受载情况下的钢管混凝土柱的极限荷载、破坏形态、过程、机理等特点进行了详细的分析。（１）刚开始加载时，最大应力集中在搭接面以下的一个三角形区域内。（２）这种情况的极限荷载是发生在钢管在搭接处的“撕裂”的时候。（３）在整个加载过程中混凝土出现了两条主要裂纹。（４）这种偏心受压造成的柱身的变形与偏心率有关。由于在矩形钢管混凝土方面， 哈尔滨下程大学硕十学位论文 对偏心的研究相当少，希望以此来代替或者部分代替真实试验，以对钢管混凝土偏心的研究提出一些参考。关键词：矩形钢管混凝土柱；ＲＦＰＡ．破坏过程；数值试验 哈尔滨＾［程大学硕十学位论文 Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｉｎｒｅｃｅｎｔ２０ｙｅａｒｓ，ａｓｔｈｅａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌｍａｔｅｒｉａｌａｎｄｔｅｃｈｎｉｃａｌｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ，ｔｈｅｃｏｎｃｒｅｔｅ－ｆｉｌｌｅｄｓｔｅｅｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｈａｓｇｒａｄｕａｌｌｙｂｅｅｎａｐｐｌｉｅｄｉｎｔｈｅａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｉｎ ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｃａｌｌ ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ａｓ ｔｏ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｅｃｔｉｏｎｓ， ｃｏｎｃｒｅｔｅ・ｆｉｌｌｅｄ ｓｔｅｅｌｔｕｂｕｌａｒ ｂｅｃｌａｓｓｉｆｉｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ—ｆｉｌｌｅｄｃｉｒｃｕｌａｒ，ｓｑｕａｒｅ． ｃｏｎｃｒｅｔｅ—ｆｉｌｌｅｄ ｒｅｃｔａｎｇｌｅａｎｄｐｏｌｙｇｏｎｓｔｅｅｌｔｕｂｕｌａｒｅｔｃ．Ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｃｉｒｃｕｌａｒｓｔｅｅｌ ｔｕｂｕｌａｒ，ｃｏｎｃｒｅｔｅ—ｆｉｌｌｅｄｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒ ｔｏｃｏｎｎｅｃｔｗｉｔｈ ｓｔｅｅｌｔｕｂｕｌａｒｈａｖｅｓｏｍｅａｄｖａｎｔａｇｅｓ： ｔｈｅｌｏｗ ｃｏｓｔ ｅａｓｉｅｒ ｅｔｃ． ｂｅａｍｓ；ｂｅｔｔｅｒｓｔａｂｉｌｉｔｙ；ａｎｄ ｏｆｆｉｒｅｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ Ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｃｏｎｃｒｅｔｅ－ｆｉｌｌｅｄｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒ ｓｔｅｅｌｔｕｂｕｌａｒ ｉｓｖｅｒｙ ｃｏｌｕｍｎｓａｒｅｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ ｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄｌｙ，ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ， ｃｏｎｃｒｅｔｅｓ ｔｈｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓｂｅｔｗｅｅｎ ｓｔｅｅｌ＃ｐｃ ａｎｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｉｎｔｈｅｌｏａｄｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ，ｔｈｅｓｔｒｅｓｓａｎｄｃｒａｃｋ ｃａｎ＇ｔ ｃｏｍｐｌｅｘｉｏｎ ｏｆｓｔｅｅｌｐｉｐｃａｎｄ ｂｅ ａｔｔａｉｎｅｄｂｙ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｒ ａｎａｌｙｓｉｓ．Ｂｅｃａｕｓｅ ｔｈｅｓｔｅｅｌｐｉｐｅＣａｌｌ’ｔｂｅｂｒｏｋｅｎ ｔｏｏｂｓｅｒｖｅｔｈｅ ｉｎｔｅｒｎａｌｃｉｒｃｕｍｓｔａｎｃｅｄｕｒｉｎｇｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ，ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｎｌｙａｒｅ ｏｂｓｅｒｖｅｂｙｉｎｃｉｓｉｎｇｔｈｅｐｉｐｅｓａｆｔｅｒｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ