中空型钢混凝土柱偏心受压性能研究

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本文所研究的新型中空型钢混凝土柱是一种型钢混凝土柱-钢梁混合框架结构的竖向承重构件,中空截面可降低结构的重量,方便吊装。为开展研究预制中空型钢混凝土柱-钢梁混合框架结构,必须对中空型钢混凝土柱的受力性能和工作机理进行研究分析。从已有的文献资料来看,对中空型钢混凝土偏压柱的研究很少。首先,利用有限元软件ANSYS对普通型钢混凝土偏压柱进行了非线性有限元分析,探讨了型钢混凝土粘结滑移在有限元分析中的模拟方法,并根据已有试验数据,对有限元模拟技术进行了验证。结果表明,本文采用的数值模拟技术正确、可行。在此基础上,对中空型钢混凝土偏压柱受力全过程进行非线性有限元分析,得出荷载-位移曲线以及混凝土、型钢受力全过程的应变、应力。分析结果显示,有限元模拟的型钢与混凝土的粘结滑移符合试验的基本规律,在达到85%左右极限承载力时,混凝土与型钢发生滑移,对于偏心距较大的构件,此时横截面上的应变不再符合平截面假定。同时分析了不同参数(长细比、含钢率、偏心距)条件下,中空型钢混凝土偏压柱的受力性能,讨论了承载力随各因素的变化规律。分析了我国有关规程关于中空型钢混凝土偏压柱的计算方法,指出《型钢混凝土组合结构技术规程》承载力计算公式不能直接应用于本文所研究截面形式的构件。基于极限状态设计法推导出适用于中空型钢混凝土偏压柱的承载力计算公式。然后分别采用本文推导的公式和新版《钢骨混凝土结构设计规程》的叠加法对中空型钢混凝土偏压柱进行承载力计算,并将计算结果与有限元计算值进行对比,表明极限状态设计法和叠加法皆能较好地预测中空型钢混凝土偏压柱的承载力,但本文推导的公式精度更好,且对于偏心率较小的构件,叠加法过于保守。
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