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型钢混凝土柱在部分框支剪力墙结构中的应用研究

闫园  
【摘要】:基于人们对建筑功能多样化的要求,部分框支剪力墙结构在实际工程中使用较为广泛。在这种结构体系中,框支柱受力十分复杂,因此可以考虑在部分框支剪力墙结构中使用延性和承载力都优于钢筋混凝土柱的型钢混凝土柱作为框支柱。目前,国内对这方面的研究还不够深入 本文分别对使用型钢混凝土框支柱和钢筋混凝土框支柱的框支剪力墙结构进行整体模型和构件模型分析,讨论了型钢混凝土柱的受力性能及其影响因素。主要有以下几方面的内容: 1、利用有限元分析软件MIDAS/GEN分别对采用型钢混凝土框支柱和钢筋混凝土框支柱的部分框支剪力墙结构进行了整体分析,主要结论有:使用型钢混凝土框支柱可以降低柱的轴压比,提高柱的延性;使用型钢混凝土柱可避免使用钢筋混凝土柱超筋的现象,降低柱子的截面尺寸;使用型钢混凝土柱对提高结构的刚度有一定的作用。 2、利用通用有限元分析软件ANSYS分别对采用型钢混凝土框支柱和钢筋混凝土框支柱的框支满跨不开洞剪力墙结构进行了竖向荷载作用下的静力分析,主要结论有:在竖向荷载作用下,框支柱中内设型钢可以提高其对框支梁的约束能力,减小整个结构特别是框支梁的竖向位移,框支梁底部跨中部位表现最为明显;在框支柱中内设型钢降低了框支梁中和轴的位置,提高了框支梁的抗裂能力。 3、利用通用有限元分析软件ANSYS分别对采用型钢混凝土框支柱和钢筋混凝土框支柱的框支满跨不开洞剪力墙结构进行了竖向和水平荷载共同作用下的静力分析,主要结论有:在竖向和水平荷载共同作用下,框支梁梁顶与剪力墙相交部分水平应力较大,远离水平力施加位置的框支柱底处竖向应力较大,梁柱节点内侧剪应力较大;型钢混凝土柱最大水平应力出现在远离水平力施加位置的柱顶以下大概三分之一柱高的位置,柱内型钢部分最大应力也出现在此高度,并且出现在腹板上;型钢混凝土柱最大竖向应力出现在远离水平力的外侧柱底处,型钢部分此位置也出现最大竖向应力;使用型钢混凝土框支柱可以使结构的力-位移曲线存在可观的平台,相比于钢筋混凝土框支柱的模型,提高了结构的延性。 4、利用通用有限元分析软件ANSYS对影响型钢混凝土柱受力性能的三个因素进行分析,主要结论有:型钢混凝土柱的延性随着构件中含钢量的增加、配箍率的增大以及纵向钢筋配筋率的降低而增大;但是构件中的含钢量并不是越大越好。


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