型钢混凝土复合受扭构件的抗扭刚度和变形的研究

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型钢混凝土结构作为一种新型的组合结构,以其承载能力高、变形能力强、耐久性、耐火性好等优点逐渐在工程中被广泛应用。在建筑结构中,构件处于受扭的情况并不少见,但是处于扭矩单独作用下的情况却不多,大多都是处于压力、弯矩、剪力和扭矩共同作用下的复合受扭。扭转效应是引起建筑物地震破坏的重要因素之一。目前,我国相关规范《钢骨混凝土结构设计规程》(YB9082-97)和《型钢混凝土组合结构技术规程》(JGJ138-2001)中均未提出型钢混凝土复合受扭构件的相关计算方法和公式。因此,开展对型钢混凝土复合受力构件受扭行为和计算方法的研究已经非常迫切。本文主要从以下几个方面对型钢混凝土构件进行研究:(1)对台湾国立中央大学所作试验中的3根型钢混凝土构件进行了ANSYS有限元的对比验证,构件尺寸、型钢型号及配筋等情况完全相同的条件下,模拟构件加载受力直至破环的全过程,并最终得出混凝土、型钢、钢筋的应力情况及扭矩—扭转角曲线,与试验分析结论进行对比。(2)分析了8根H型钢混凝土构件在压力、弯矩、剪力、扭矩复合受力作用下,众因素(主要包括:轴压比、构件截面尺寸、混凝土强度、配筋率)对构件刚度和变形性能的影响,得出构件的极限扭矩、开裂扭矩和扭矩-扭转角曲线,从而确定其影响规律。(3)分析了8根含中空矩形钢管混凝土构件在复合受扭情况下,轴压比、构件截面尺寸、混凝土强度和配筋率对构件刚度和变形性能的影响,得出构件的极限扭矩、开裂扭矩和扭矩-扭转角曲线,从而确定其影响规律。(4)对两种型钢组成的构件的受力性能进行对比分析,根据计算的数据和结论,结合扭转理论,推导压、弯、剪、扭复合受力情况下,H型钢混凝土构件和含中空矩形钢管混凝土构件的扭转刚度和变形的计算公式。
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