方形設(shè)肋薄壁鋼管混凝土柱抗震和抗火性能研究.pdf

1、薄鋼－混凝土組合結(jié)構(gòu)是一種由薄壁板材、冷彎薄壁型鋼(包括薄壁鋼管)與混凝土組合而成的新型結(jié)構(gòu)?；炷恋拇嬖?，提高了薄壁構(gòu)件的局部屈曲承載力和抗火及防腐蝕性能；薄壁型鋼的存在，可兼做梁、柱模板，還起到部分受力縱筋或約束箍筋的作用。由于該結(jié)構(gòu)形式同時具備了薄鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，近年來在國內(nèi)外受到了越來越多學(xué)者的關(guān)注。目前對薄壁鋼管混凝土柱的研究主要集中在靜力性能方面，對抗震性能和抗火性能的研究較少。針對這些問題，本文采用擬靜力的方法對

2、薄壁鋼管混凝土柱的抗震性能開展了試驗研究，同時采用有限元分析方法，對其滯回性能和在不同面受火情況下的抗火性能開展了研究。
　　進(jìn)行了9根方形設(shè)肋薄壁鋼管混凝土柱的滯回性能試驗，其中6根在鋼管四個內(nèi)表面各設(shè)1條縱向加勁肋(四邊設(shè)肋)，3根在鋼管兩個相對的內(nèi)表面各設(shè)1條縱向加勁肋(對邊設(shè)肋)，試驗中的主要參數(shù)為軸壓比和加勁肋的布置。通過試驗研究了試件的破壞形態(tài)、滯回特性和耗能能力等重要抗震性能指標(biāo)。結(jié)果表明：軸壓比對試件的滯回性能影響

3、很大，當(dāng)軸壓比小于0.5時，四邊設(shè)肋試件的滯回曲線較飽滿，具有較好的延性和耗能能力；而對邊設(shè)肋試件的滯回曲線出現(xiàn)了輕微的捏縮現(xiàn)象；當(dāng)軸壓比大于0.5時，試件的延性較差。在相同軸壓比下兩種設(shè)肋形式試件的極限承載力較接近，但是四邊設(shè)肋試件的延性好于對邊設(shè)肋的試件，滯回曲線更豐滿。
　　采用有限元程序ABAQUS6.5對9根薄壁鋼管混凝土柱的滯回性能試驗進(jìn)行了全過程模擬，在大量試算的基礎(chǔ)上確定了混凝土本構(gòu)關(guān)系中的若干關(guān)鍵參數(shù)，有限元計算

4、結(jié)果與試驗結(jié)果總體上吻合較好。在試驗研究基礎(chǔ)上，對四邊設(shè)肋薄壁鋼管混凝土柱的滯回性能進(jìn)行了大量的參數(shù)分析，考察了軸壓比、混凝土強(qiáng)度、鋼板強(qiáng)度、鋼板厚度、長細(xì)比、肋寬度等因素的影響。共計算了384根試件，并對計算結(jié)果進(jìn)行了統(tǒng)計分析，采用非線性回歸方法得出了薄壁鋼管混凝土柱的恢復(fù)力模型，模型的計算結(jié)果與試驗和有限元結(jié)果總體上吻合較好，并基于恢復(fù)力模型的結(jié)果推導(dǎo)了構(gòu)件延性系數(shù)的計算公式，可為結(jié)構(gòu)的彈塑性動力分析提供參考。
　　采用ABA

5、QUS提供的交替熱－應(yīng)力連續(xù)分析方法對不同受火條件下方形設(shè)肋薄壁鋼管混凝土軸壓柱的抗火性能進(jìn)行了分析。研究了受火條件、軸力大小、鋼板厚度對構(gòu)件耐火極限的影響，同時給出了耐火極限時刻的溫度場分布。計算結(jié)果表明，在分析參數(shù)范圍內(nèi)，軸心受壓構(gòu)件的耐火極限隨著受火面的增加而降低，四面受火為最危險情況。在相同受火條件下軸力越大的試件耐火極限越低；相同軸壓比下，隨著鋼管縱向加勁肋寬度的增加，構(gòu)件的耐火極限有增大的趨勢。
　　探討了四面受火下薄