钢骨—钢管高强混凝土组合柱力学性能的研究
【摘要】：
大量的震害表明，建筑物会否倒塌在很大程度上取决于柱的设计，特别是随着建筑物高度和跨度的不断增加，柱承受的荷载越来越大，这就要求柱不但应具有很高的承载力而且还要有较好的延性以防止建筑物在大震情况下倒塌。本文在总结国内外对钢骨混凝土柱和钢管混凝土柱研究成果的基础上，提出了一种重载柱设计的新模式，即钢骨-钢管混凝土组合柱，这种组合柱是在钢管混凝土柱中埋设钢骨。本文通过试验和理论分析，着重研究了内置十字形钢骨的钢骨-钢管高强混凝土组合柱的力学性能，完成了以下工作：
1、通过钢骨-钢管混凝土组合短柱的轴心受压试验，研究了其工作过程、承载能力和延性，讨论了影响这种新型钢-混凝土组合短柱轴压力学性能的主要因素，并根据试验结果，给出了组合短柱轴压承载力的计算公式，公式计算结果与试验结果吻合良好。
2、基于对钢骨-钢管高强混凝土组合短柱以及有关钢管高强混凝土短柱轴心受压试验结果的分析，给出了组合柱核芯高强混凝土的受压应力-应变关系，并由平衡条件和变形协调条件采用合成法模拟计算了轴心受压钢骨-钢管高强混凝土组合短柱的荷载-变形关系曲线，计算结果与试验结果符合较好。在此基础上分析了轴压组合短柱的工作机理。
3、通过试验和计算分析，研究了钢骨-钢管高强混凝土组合长柱的轴压力学性能，推导了组合长柱轴压承载力的计算公式，由公式计算的结果与试验结果和数值计算结果均相吻合。
4、通过数值计算分析，研究了钢骨-钢管高强混凝土构件的受弯力学性能，计算分析结果亦得到了试验的验证。基于试验研究和数值分析的结果，给出了钢骨-钢管高强混凝土构件抗弯承载力的计算公式。
5、通过试验和数值计算分析，研究了钢骨-钢管高强混凝土组合柱的压弯力学性能，分析了影响其压弯力学性能的主要因素，并建立了组合柱的轴力-弯矩相关方程。在此基础上进行了组合柱的试设计，试设计结果显示，与钢筋混凝土柱相比，采用钢骨-钢管高强混凝土柱，可有效缩减柱截面尺寸，增大建筑物的使用空间，获得良好的经济指标。
6、进行了低周反复荷载作用下钢骨-钢管混凝土组合柱力学性能的试验研究，研究结果表明该种组合柱不但具有很好的延性，而且在破坏后仍具有较高的竖向残余承载力，可
大连理工大学博士学位论文
避免结构倒塌，因此该种形式的组合柱适何在高地震烈度区的结构中应用。
【关键词】：组合柱 承载力 延性 套箍指标 配骨指标 高强混凝土 轴压比 【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：TU398.9
【DOI】：CNKI:CDMD:1.2003.110435
【目录】：
- 第一章 绪论10-28
- 1.1 研究背景10-11
- 1.2 各形式重载柱的特性与应用研究综述11-17
- 1.3 钢-混凝土组合柱力学性能分析现状17-23
- 1.4 本文所作的工作23-28
- 第二章 钢骨-钢管混凝土组合短柱轴压力学性能的试验研究28-44
- 2.1 前言28
- 2.2 试验概况28-32
- 2.3 试验结果与分析32-39
- 2.4 组合短柱轴压承载力的计算39-42
- 2.5 小结42-44
- 第三章 轴心受压钢骨-钢管高强混凝土组合短柱荷载-变形过程的数值分析44-56
- 3.1 前言44
- 3.2 钢材和混凝土的应力-应变关系模型44-48
- 3.3 数值模型的建立48-51
- 3.4 数值计算结果的分析51-54
- 3.5 小结54-56
- 第四章 钢骨-钢管高强混凝土组合长柱轴压力学性能的研究56-70
- 4.1 前言56
- 4.2 试验概况56-57
- 4.3 试验结果与分析57-61
- 4.4 轴压组合柱稳定性的数值分析61-66
- 4.5 组合长柱轴压承载力的计算66-68
- 4.6 小结68-70
- 第五章 钢骨-钢管高强混凝土构件受弯力学性能的研究70-76
- 5.1 前言70
- 5.2 受弯构件荷载-变形过程的数值分析70-71
- 5.3 受弯构件的试验研究71-73
- 5.4 抗弯承载力的计算73-75
- 5.5 小结75-76
- 第六章 钢骨-钢管高强混凝土组合柱压弯力学性能的研究76-89
- 6.1 前言76
- 6.2 试验概况76-78
- 6.3 试验结果与分析78-80
- 6.4 影响组合柱压弯力学性能因素的计算分析80-82
- 6.5 组合柱压弯承载力的计算82-86
- 6.6 算例分析86-87
- 6.7 小结87-89
- 第七章 低周反复荷载作用下钢骨-钢管混凝土组合柱力学性能的试验研究89-108
- 7.1 前言89
- 7.2 试验概况89-91
- 7.3 试验结果与分析91-102
- 7.4 轴压比对组合柱力学性能影响的原因及其限值的讨论102-105
- 7.5 小结105-108
- 第八章 结论与展望108-111
- 8.1 结论108-109
- 8.2 展望109-111
- 创新点摘要111-112
- 攻读博士学位期间已发表的论文情况112-113
- 致谢113
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