T形钢管混凝土组合柱静力性能研究

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随着经济的快速发展高层住宅大量兴起,高层住宅底部柱所受的轴向压力很大,由于受到轴压比的限制,如果仍然采用钢筋混凝土异形柱,将会导致柱截面尺寸非常大。这不仅影响使用功能,而且会出现不利于结构抗震的短柱现象,普通的钢筋混凝土异形柱已经满足不了需求。本文结合混凝土异形柱、钢管混凝土柱、钢管混凝土核心柱的的特点提出了一种新型的钢-混凝土组合柱——T形钢管混凝土组合柱。该种组合柱综合了以上三种柱的优点,大大的拓宽了混凝土异形柱的应用空间,具有重要的研究意义。本课题组制作了3根不同钢管直径的T形钢管混凝土组合柱并进行了轴压试验,来研究钢管直径对该种柱的受力性能的影响。本文详细介绍了试件的制作和加载过程,对试验现象、破坏机理、试验结果进行了详细的描述和分析。课题组又利用了有限元软件ANSYS对三个不同钢管直径的T形钢管混凝土组合柱进行了轴压下的模拟,得到了轴压极限承载力、荷载-纵向位移曲线、钢管和钢管内外混凝土的应力与应变云图。又将模拟的结果和试验结果从轴压极限承载力、荷载-纵向位移曲线、钢管的荷载-应变曲线进行了比较分析。本文又模拟了长细比λ=2、3、4、5、6、7、8、9、10,钢管壁厚t=2mm、3mm、4mm、5mm时T形钢管混凝土组合柱的轴压受力情况和偏心距e=10、20、30、40是的单向小偏压和45°加载角时的双向小偏压时的受力受力情况,来研究长细比、钢管壁厚这两个参数对T形钢管混凝土组合柱轴压受力性能的影响和改变偏心距对它偏压受力性能的影响。得到了极限承载力、荷载-纵向位移曲线、荷载-横向挠度曲线、钢管和内外混凝土的荷载-纵向应变曲线、荷载-环向应变曲线进行了详细的分析。本课题组利用试验和有限元软件ANSYS两种方法验证了使用有限元模拟T行钢管混凝土组合柱轴压受力性能的可行性和准确性;钢管直径越大,极限承载力越大;在一定的研究范围内,轴压极限承载力对长细比的改变很不敏感,但是极限位移随着长细比的增加而明显增加;改变钢管的厚度对T形钢管混凝土组合柱的轴压时的极限位移没有影响,但极限承载力随着壁厚的增加而增大;T形钢管混凝土组合柱小偏压时随着偏心距的增大极限承载力和极限位移降低,但横向挠度随着偏心距的增大而增大。
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