论文部分内容阅读
钢管混凝土以其良好的力学性能,经济节约性,耐火、抗震性能较好等优点在建筑行业中得到广泛应用,广大学者也进行了深入的研究,而利用高强冷弯型钢替换普通Q235热轧钢材制作钢管混凝土构件也体现了建筑行业对材料更高的需求。高强冷弯钢管混凝土与普通钢管混凝土相比,钢管冷弯一次成型焊缝较少,可以保证焊接质量,并且节省施工工期,冷弯钢管在生产过程中产生的残余应力和残余变形较小,对结构的长期正常使用影响较小,高强冷弯型钢与高强核心混凝土相互配合协同受力,充分发挥两者优势,大大提高了自身承载力和使用寿命。目前,国内外对高强冷弯钢管混凝土的抗震性能研究较少,因此对高强冷弯矩形钢管混凝土柱抗震性能的研究有一定的意义。钢管混凝土柱作为承重构件,是结构在低周反复荷载作用下强有力的支撑部位,本文主要针对高强冷弯矩形钢管混凝土柱在常轴力低周往复荷载作用下的力学性能进行了以下相关研究并得到一定的研究成果:(1)采用正交组合设计制作了9根高强冷弯矩形钢管混凝土柱,分别对其进行拟静力试验,考虑了截面长宽比、钢管的宽厚比、轴压比三个试验参数对其抗震性能的影响,得到试件在低周往复荷载作用下的滞回曲线、骨架曲线,结合试验结果分析钢管混凝土柱的破坏形态、变形能力、承载能力、延性与耗能性能、刚度与强度退化。(2)对于长宽比相同的构件,长宽比在一定范围内,轴压比越大,构件承载力越好,延性越差,宽厚比的影响相对较小;对于宽厚比相同的构件,长宽比越大,承载力越低,轴压比的影响相对较小;对于轴压比相同的构件,在一定范围内,长宽比越小,承载力越大;长宽比和宽厚比对试件的屈服位移影响显著;长宽比、宽厚比和轴压比对位移延性系数没有显著影响,但各因素对位移延性系数的影响主次关系为钢管宽厚比>截面长宽比>轴压比。试件的最佳水平组合:长宽比为2,宽厚比为50,轴压比为0.4,在此组合下试件的延性最好。(3)在试验研究的基础上,基于纤维模型理论,利用OpenSEES有限元程序,模拟高强冷弯钢管混凝土柱水平荷载-位移滞回曲线,其结果与试验结果吻合良好,表明本文建立的数值模型能够很好的模拟该类构件在地震作用下的受力性能。(4)采用该数值模型模拟更大参数范围内各参数对钢管混凝土柱抗震性能的影响,结果表明:在一定范围内,高强冷弯矩形钢管混凝土柱的截面长宽比越小,其水平承载力和刚度越大;钢管宽厚比减小可有效提高高强冷弯矩形钢管混凝土柱的水平承载力和刚度;轴压比越小其水平承载力越高且延性越好。