方鋼管混凝土柱的抗彎剛度研究.pdf

1、鋼管混凝土結(jié)構(gòu)是將混凝土填進(jìn)鋼管內(nèi)而形成的一種新型組合結(jié)構(gòu),它將混凝土與鋼管的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合在了一起,使混凝土處于三向受壓的狀態(tài),提高了核心混凝土的強(qiáng)度和變形能力。近年來,鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在我國得到迅速發(fā)展,特別是近十幾年來被廣泛應(yīng)用于多地震地區(qū)。在結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)和計(jì)算過程中,結(jié)構(gòu)的變形能力是一個(gè)非常重要的指標(biāo),而計(jì)算變形能力就必然會(huì)涉及到鋼管混凝土的抗彎剛度。近幾十年來,國內(nèi)外學(xué)者對(duì)于鋼管混凝土的力學(xué)性能進(jìn)行了大量的研究,但是大部分是關(guān)于抗彎

2、承載力的計(jì)算,而對(duì)于抗彎剛度的研究比較少。
　　 目前各國的抗震規(guī)范中普遍采用的是“小震不壞,中震可修,大震不倒”的設(shè)計(jì)水準(zhǔn),這種基于強(qiáng)度的抗震設(shè)計(jì)理念和方法并不能預(yù)估出結(jié)構(gòu)屈服后的變形能力以及大震作用時(shí)的實(shí)際破壞情況。在這樣的背景下,基于性能的抗震設(shè)計(jì)理念引起了各國的廣泛關(guān)注。結(jié)構(gòu)的彈塑性分析方法逐漸成為基于性能的抗震設(shè)計(jì)中一個(gè)不可缺少的組成部分。而在結(jié)構(gòu)的彈塑性分析中,如何確定塑性鉸的位置并研究鋼管混凝土柱的抗彎剛度就顯得尤

3、為重要。本文分析了鋼管混凝土柱的截面抗彎剛度和使用階段構(gòu)件抗彎剛度的計(jì)算方法,為鋼管混凝土結(jié)構(gòu)基于性能的抗震設(shè)計(jì)及相關(guān)研究提供了參考。
　　 為了研究方鋼管混凝土柱的截面出現(xiàn)塑性鉸時(shí)的變形和對(duì)應(yīng)的截面抗彎剛度,本文采用數(shù)值積分的方法,運(yùn)用FORTRAN語言編制了方鋼管混凝土柱截面非線性全過程分析程序(M-Ф程序)。并根據(jù)已有的試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)程序進(jìn)行了驗(yàn)證,試驗(yàn)實(shí)測(cè)值與理論計(jì)算值的比較表明,兩者吻合較好,說明編制的程序安全可靠,可以用

4、于方鋼管混凝土柱的截面受力分析。由M-Ф曲線計(jì)算出的截面等效屈服時(shí)對(duì)應(yīng)的抗彎剛度EIff與鋼管混凝土理論剛度EsIs+EcIc的比值作為鋼管混凝土截面抗彎剛度折減系數(shù),在M-Ф程序的基礎(chǔ)之上,采用數(shù)值積分法編制了用于方鋼管混凝土柱受力分析的荷載-位移程序(P-A程序)。此外,還在方鋼管混凝土柱非線性全過程分析程序的基礎(chǔ)之上,采用數(shù)值積分法編制了計(jì)算鋼管混凝土柱抗彎剛度折減系數(shù)的程序(m-a程序)。
　　 本文應(yīng)用編制的M-Ф程序

5、和m-a程序,對(duì)三種截面形式的方鋼管混凝土柱截面和構(gòu)件,在四種混凝土強(qiáng)度等級(jí)、三種含鋼率、四種鋼材強(qiáng)度、四種軸壓比、四種長細(xì)比下的受力變形性能進(jìn)行了計(jì)算分析,結(jié)果表明,方鋼管混凝土柱截面出現(xiàn)塑性鉸時(shí)對(duì)應(yīng)的彈性截面抗彎剛度明顯小于截面的初始抗彎剛度,其數(shù)值除了與截面形式、材料性能、含鋼率等因素有關(guān)外,還與軸壓比有關(guān)。最后通過數(shù)據(jù)擬合給出了截面抗彎剛度EIff的計(jì)算公式。另外,研究分析發(fā)現(xiàn),使用階段方鋼管混凝土柱的核心混凝土對(duì)柱的抗彎剛度貢