大尺寸钢筋混凝土管柱抗震性能试验研究与有限元分析

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本文是对大型火力发电厂空气冷却设备—空冷岛中冷凝器支架结构系统在环境与工作条件下的结构性能试验研究的一部分,研究其下部结构—大尺寸钢筋混凝土管柱的抗震性能。通过试验研究,获取构件的反应指标和参数,掌握构件在地震作用下的基本受力性能和规律,建立空冷支架结构中管柱的抗震设计理论,并提出抗震构造措施,为国产化设计提供依据和基础资料。本文以国内已建空冷设备工程实际管柱为基础设计试件,通过现有工程资料确定试件参数(壁径比、轴压比、纵筋配筋率),研究参数变化对构件抗震性能的影响。试验结果表明:大尺寸钢筋混凝土管柱,当其轴压比取值小于0.3,配筋率在1.66%左右,壁径比根据轴压比在0.1—0.2之间合理取值,箍筋在管柱核心受力区(模型在柱底端0.5m高范围内)进行加密时,在水平低周反复荷载作用下,具有较好的抗震性能。管柱可采用《混凝土结构设计规范》中环形截面偏心受压构件的公式进行设计和验算。 使用ANSYS程序对大尺寸钢筋混凝土管柱试件进行了有限元受力分析,以了解管柱的内部受力机理。改变模型的壁径比、轴压比、纵筋配筋率,考察各因素对构件抗震性能和承载能力的影响。模拟分析表明:当其他条件相同时,壁径比、配筋率对极限荷载的影响相对较大,轴压比相对较小,有限元分析结果与试验结果基本吻合,表明程序分析可用于这类结构的抗震性能分析与设计。
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