钢骨—钢管混凝土受压构件力学特性数值分析研究

论文摘要

钢骨—钢管混凝土组合柱作为一种新型的钢—混组合结构,其强大的承载能力和良好的延性性能,得到了国内外学者和工程界越来越多的关注,具有良好的工程应用前景。本文所研究的钢骨—钢管混凝土组合柱是在空腹式钢骨混凝土柱和钢管混凝土组合柱(或核心柱)的基础上演变和发展起来的一种新型结构形式。通过有限元分析软件ANSYS,主要对配钢骨率不同的3根钢骨—钢管混凝土组合短柱进行了轴心受压和偏心受压的力学性能研究。从极限荷载、荷载—位移关系、荷载—应变关系、应力图、混凝土裂缝开展等方面分别对钢骨—钢管混凝土组合柱的轴心受压和偏心受压情况进行了分析和比较,并得出了试验值、ANSYS计算值和理论值三者之间的相对误差。文章最后分析了不同几何参数对钢骨—钢管混凝土组合柱承载力的影响,并对钢骨—钢管混凝土组合短柱的工作机理进行了简要分析。本文所得结论,对了解钢骨—钢管混凝土组合柱的受力性能和工作机理有一定的指导意义,能为工程设计提供一定的科学依据和技术支持。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 本课题研究背景
• 1.2.1 钢骨混凝土结构的研究现状及应用
• 1.2.2 钢管混凝土结构的研究现状及应用
• 1.2.3 钢管混凝土组合柱的研究现状及应用
• 1.2.4 钢骨—钢管混凝土组合柱的提出
• 1.3 选题的依据及本文的主要研究工作
• 1.3.1 选题依据
• 1.3.2 本文的主要研究工作
• 第二章 有限元方法基本理论和ANSYS计算程序简介
• 2.1 有限元法介绍
• 2.1.1 概述
• 2.1.2 有限元的常用术语
• 2.1.3 有限元法分析问题的基本步骤
• 2.2 大型有限元程序ANSYS介绍
• 2.2.1 ANSYS程序的特点
• 2.2.2 ANSYS程序中分析问题的基本过程
• 2.2.3 ANSYS程序中的非线性问题
• 2.2.4 ANSYS程序中非线性方程组的求解方法
• 2.3 小结
• 第三章 钢骨—钢管混凝土组合柱有限元模型的建立
• 3.1 概述
• 3.2 单元类型的选取和各材料的模拟
• 3.2.1 单元类型的选取
• 3.2.2 混凝土材料的模拟
• 3.2.3 箍筋、钢骨、钢管和盖板的模拟
• 3.3 单元相关参数的确定
• 3.3.1 混凝土单元的相关参数
• 3.3.2 箍筋、钢骨、钢管和盖板单元的相关参数
• 3.4 模型的建立
• 3.5 小结
• 第四章 钢骨—钢管混凝土组合柱轴心受压力学性能的数值仿真分析
• 4.1 试验概述
• 4.2 钢骨—钢管混凝土组合柱正截面承载力的理论计算
• 4.2.1 钢管混凝土轴心受压承载力的计算公式
• 4.2.2 钢骨—钢管混凝土组合柱轴心受压承载力计算公式
• 4.2.3 叠加法计算钢骨—钢管混凝土组合柱轴压承载力的算例
• 4.3 钢骨—钢管混凝土组合柱的数值仿真分析
• 4.3.1 极限承载力分析
• 4.3.2 荷载与位移关系分析
• 4.3.3 荷载与应变关系分析
• 4.3.4 应力分析
• 4.4 钢骨—钢管混凝土组合柱几何参数对其承载力的影响
• 4.4.1 箍筋间距对组合柱轴心受压承载力的影响
• 4.4.2 钢管直径对组合柱轴心受压承载力的影响
• 4.5 小结
• 第五章 钢骨—钢管混凝土组合柱偏心受压力学性能的数值仿真分析
• 5.1 试验概述
• 5.2 钢骨—钢管混凝土组合柱正截面承载力的理论计算
• 5.2.1 SRC构件正截面承载力设计方法
• 5.2.2 钢骨—钢管混凝土组合柱正截面承载力计算方法
• 5.3 钢骨—钢管混凝土组合柱的数值仿真分析
• 5.3.1 极限承载力分析
• 5.3.2 荷载与位移关系分析
• 5.3.3 荷载与应变关系分析
• 5.3.4 应力分析
• 5.4 钢骨—钢管混凝土组合柱几何参数对其承载力的影响
• 5.4.1 箍筋间距对组合柱偏心受压承载力的影响
• 5.4.2 钢管直径对组合柱偏心受压承载力的影响
• 5.5 小结
• 第六章 轴压和偏压力学性能的比较以及组合柱工作机理的分析
• 6.1 轴心受压和偏心受压力学性能的比较
• 6.1.1 极限承载力的比较
• 6.1.2 荷载—位移曲线比较
• 6.1.3 应力分布比较
• 6.2 钢骨—钢管混凝土组合短柱的工作机理浅析
• 第七章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢