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钢梁—连续复合螺旋箍砼柱组合框架结构非线性力学性能及参数影响研究

杨超  
【摘要】:钢梁-连续复合螺旋箍混凝土柱组合框架结构(S-CCSHRC结构)具有承载力高、节点连接简单、耐火性能好、耐腐蚀性强、施工方便、传力可靠、经济性好等特点。因此,高层建筑、国防工程和大型结构等领域的建设对S-CCSHRC结构提出了迫切要求,S-CCSHRC结构也成为当前研究的热点。目前,国内外专家学者利用实验和有限元计算等研究方法对这种结构构件和节点的力学性能进行了大量研究,取得了较多的成果,但对这种新型的框架体系整体性能的研究还很少。为了在我们这样一个正在发展的国家合理、安全地应用和推广这类结构,对这种结构体系的静力性能的研究显得尤为关键。 本文探讨了结构静力非线性分析方法的基本理论及发展现状,探讨了有限元方法的理论基础及其应用方法,基于大型分析软件ANSYS平台,对新型组合框架结构的非线性力学性能及参数影响规律进行了分析研究。 考虑钢梁、加劲板与混凝土柱表面的接触作用、混凝土与钢筋之间的相互作用,让它们共同作用以及考虑钢筋、钢材、混凝土等不同材料的非线性特性,选取合理的单元形式,优化网格划分,建立新型组合框架结构的分析模型; 利用柱顶端施加恒定轴压力,在钢梁左端加载侧向荷载,对结构进行了数值模拟分析;将计算结果与实验结果进行对比,两者数据基本吻合,说明在ANSYS下的建模方法和所选取的材料本构关系是合理、可行的; 在此基础上对S-CCSHRC组合框架结构进行了整体建模计算,分析了结构的受力模式、应力分布以及混凝土的开裂状态和破坏形式;研究了混凝土强度、钢梁加劲板强度、钢筋配筋率、钢筋强度、轴压比等设计参数对结构整体静力性能、体系承载力的影响量值及规律;提出了相应的设计建议。 最后,总结了本文进行的研究工作,而且给出研究中的一些结论和展望。由于钢梁和混凝土的协同作用问题十分复杂,因此,在全面总结本文工作的基础上,提出该课题尚待深入研究的若干问题。


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