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(jié)構(gòu)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。混凝土在鋼管約束的情況下，對于自身抗壓強(qiáng)度的提升具有很好的效果，管內(nèi)高強(qiáng)混凝土的彈性模量高，構(gòu)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(shù)成熟先進(jìn)，施工便捷。這種結(jié)構(gòu)體系從1995年首次應(yīng)用至今，已經(jīng)取得了較好的社會和經(jīng)濟(jì)效益。關(guān)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(biāo)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(jié)構(gòu)能否實(shí)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(jié)構(gòu)型式受力的協(xié)調(diào)性，以及鋼管內(nèi)外混凝土結(jié)構(gòu)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(yīng)變的變化，分析鋼管混凝土柱與后澆外包混凝土結(jié)構(gòu)之間的共同作用。
　?。?）疊合柱共同受力理論分析?；诒O(jiān)測結(jié)果，根據(jù)結(jié)構(gòu)計算的基本理論及《鋼管混凝土疊合柱結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（CECS188:2005），主要進(jìn)行如下四個方面的分析：a）計算鋼管混凝土鋼管的應(yīng)力值，后澆筑混凝土及外部鋼筋的應(yīng)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(shí)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(jié)構(gòu)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(shí)測應(yīng)力比的關(guān)系；d）分析拆模前鋼管的應(yīng)力值，根據(jù)監(jiān)測結(jié)果分析施工期疊合柱的實(shí)際疊合比，得到結(jié)構(gòu)實(shí)際疊合比。
　?。?）疊合柱有限元分析及理論計算。采用ABAQUS等軟件對疊合柱進(jìn)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(jié)-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(jìn)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(yīng)力計算結(jié)果與監(jiān)測結(jié)果，驗證并互相校核數(shù)值模擬及實(shí)測數(shù)據(jù)的正確性及有效性，為該類結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析提供參考。
　　（4）提出疊合柱設(shè)計、施工改進(jìn)建議及措施。根據(jù)監(jiān)測結(jié)果、理論分析及數(shù)值計算的結(jié)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(jié)果的影響、結(jié)構(gòu)受力的協(xié)調(diào)性進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，提出相關(guān)建議。
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