鋼管混凝土疊合柱有限元數(shù)值模擬及分析.pdf

1、鋼管混凝土疊合柱是我國自主開發(fā)的一種結構體系，是由截面中部鋼管混凝土和鋼管外側(cè)鋼筋混凝土疊合而成的柱?；炷猎阡摴芗s束的情況下，對于自身抗壓強度的提升具有很好的效果，管內(nèi)高強混凝土的彈性模量高，構件的承載能力更高，從而減小柱的截面尺寸、鋼管外的混凝土可起抗火作用，技術成熟先進，施工便捷。這種結構體系從1995年首次應用至今，已經(jīng)取得了較好的社會和經(jīng)濟效益。關于鋼管混凝土疊合柱的研究在國內(nèi)開展的較為廣泛，試驗研究及理論研究方面都取得不少成

2、果；但是在施工方面，此類柱的鋼管內(nèi)外混凝土由于標號不同或施工需要等原因可能會采用不同期澆筑的施工工序，這種施工方法較為少見，管內(nèi)外不同期澆筑的結構能否實現(xiàn)共同受力尚需研究。為了充分掌握鋼管混凝土疊合柱施工期共同受力問題，本文依托廣州某大廈項目，通過對鋼管混凝土疊合柱的現(xiàn)場監(jiān)測、理論計算、數(shù)值模擬分析，分析該類結構型式受力的協(xié)調(diào)性，以及鋼管內(nèi)外混凝土結構不同期施工方式的合理性，防止出現(xiàn)管外混凝土的脆性破壞的情況。主要內(nèi)容包括以下幾方面：<

3、br>　?。?）疊合柱共同受力監(jiān)測。通過分別監(jiān)測鋼管混凝土外壁和后澆混凝土、鋼筋的軸向應變的變化，分析鋼管混凝土柱與后澆外包混凝土結構之間的共同作用。
　?。?）疊合柱共同受力理論分析?；诒O(jiān)測結果，根據(jù)結構計算的基本理論及《鋼管混凝土疊合柱結構技術規(guī)程》（CECS188:2005），主要進行如下四個方面的分析：a）計算鋼管混凝土鋼管的應力值，后澆筑混凝土及外部鋼筋的應力值，分析鋼管與鋼管外混凝土受力的協(xié)調(diào)性，分析疊合柱是否實現(xiàn)共

4、同受力；b）對比不同樓層、不同施工質(zhì)量的疊合柱的鋼管與鋼管外混凝土的受力協(xié)調(diào)性，分析這些因素對結構承載力的影響；c）根據(jù)疊合柱的鋼管外混凝土、鋼管內(nèi)混凝土及鋼管的軸向剛度，分析剛度比與實測應力比的關系；d）分析拆模前鋼管的應力值，根據(jù)監(jiān)測結果分析施工期疊合柱的實際疊合比，得到結構實際疊合比。
　　（3）疊合柱有限元分析及理論計算。采用ABAQUS等軟件對疊合柱進行有限元建模分析，建立管內(nèi)混凝土、鋼筋、鋼管及管外混凝土的模型，采用粘

5、結-滑移單元建立鋼筋與混凝土、鋼管與混凝土之間的連接，對疊合柱進行荷載作用下的受力計算分析，比較鋼管、混凝土及鋼筋的應力計算結果與監(jiān)測結果，驗證并互相校核數(shù)值模擬及實測數(shù)據(jù)的正確性及有效性，為該類結構設計與分析提供參考。
　?。?）提出疊合柱設計、施工改進建議及措施。根據(jù)監(jiān)測結果、理論分析及數(shù)值計算的結果，在對不同期施工的疊合柱的受力合理性、施工質(zhì)量對結果的影響、結構受力的協(xié)調(diào)性進行分析的基礎上，提出相關建議。
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