水平力作用下方钢管混凝土板柱结构受力行为的研究

【摘要】：本文提出把钢管混凝土柱和板柱结构结合起来,这样既能发挥板柱结构在使用功能上的灵活性,又可利用钢管混凝土柱在承重方面优异的力学性能,从而有着广泛的适用性。但是,至今为止,方钢管混凝土板柱结构在水平力作用下的受力机理和计算理论尚不明确,使其在工程应用特别是抗震设计方面受到较大限制。本文借助于ANSYS大型通用有限元软件,通过理论分析和有限元分析,对水平力作用下方钢管混凝土板柱结构的等代梁计算宽度、抗侧刚度和弹性动力特性进行了系统研究。主要研究工作和成果如下： (1)建立了六组不同几何参数的方钢管混凝土板柱结构的独立节点模型,根据实际板柱节点和等代梁柱节点柱顶位移相等的原则,着重分析了计算模型几何参数与等代梁计算宽度的关系,并给出了弹性阶段方钢管混凝土板柱结构等代梁宽度系数的合理计算公式。 (2)为了验证引入钢管柱对板柱结构抗侧性能的改善情况,建立了四组不同几何尺寸的钢筋混凝土和方钢管混凝土板柱结构进行对比分析,通过施加水平惯性力作用,得出相同荷载和几何尺寸下两种板柱结构抗侧刚度之间的关系,并研究了板柱结构几何参数中影响其抗侧刚度的主要因素,以及随之变化的规律。 (3)结合工程实例建立了相同条件下的方钢管混凝土板柱原型结构和等代框架结构模型,针对这两种模型分别进行了模态分析、谱响应分析和输入地震波后的弹性动力时程分析,并通过这两种模型的自振特性(频率和振型)、楼层最大位移和层间剪力、顶底层加速度、绝对位移和层间剪力时程曲线的对比分析,说明了本文提出的等代框架模型的合理性和可行性。