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空间钢构架混凝土L形柱的抗震性能试验研究和非线性分析

作　者: 刘淑美
导　师: 唐兴荣
学　校: 苏州科技学院
专　业: 结构工程
关键词: 空间钢构架 混凝土L形柱 低周反复荷载 抗震性能 非线性分析
分类号: TU398.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


空间钢构架是由横向和斜向缀条与纵向弦杆焊接而成的承重轻钢结构,将空间钢构架替代传统钢筋混凝土结构中的绑扎钢筋骨架,形成空间钢构架混凝土结构。为了研究空间钢构架混凝土L形截面柱的承载力与变形能力、延性等抗震性能指标及其变形和破坏机制,进行了4根空间钢构架混凝土L形截面柱和1根普通钢筋混凝土L形截面柱低周反复荷载作用下的对比试验。试验表明:当沿平行L形截面柱肢方向水平加载时,空间钢构架混凝土L形截面柱的受剪承载力与相同条件的钢筋混凝土L形截面柱的受剪承载力基本相同,但其延性要比相同条件的钢筋混凝土L形截面柱的延性大。当斜向水平加载时,空间钢构架混凝土L形截面柱的受剪承载力要比平行柱肢方向水平加载时的受剪承载力低,且随着加载角度α(0o～45o)的增大,其斜截面受剪承载力降低。在试验基础上,使用ABAQUS对空间钢构架L形柱进行非线性有限元分析,电算结果和试验结果吻合。证明ABAQUS有限元软件可以模拟空间钢构架L形柱的非线性有限元分析。使用ABAQUS有限元分析程序对空间钢构架混凝土L形柱进行了非线性分析,分析配筋形式、轴压比、混凝土强度等级以及加载角等参数对空间钢构架混凝土L形柱的承载力和变形能力的影响。分析表明:配置空间钢构架可以提高空间钢构架混凝土L形柱的承载力和延性。随着轴压比n的增加,空间钢构架混凝土L形柱的极限承载力相应降低,最大承载力时的位移相应减小。空间钢构架混凝土L形柱的抗剪承载力特征值( V u / ftbh)随混凝土强度的增加而减小。空间钢构架混凝土L形柱的极限抗剪承载力随着水平加载角的增加而增加。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-10
第一章 绪论  10-20
  1.1 异形柱的研究背景  10-12
    1.1.1 异形柱结构的应用及特点  10-11
    1.1.2 异形柱结构存在的问题  11
    1.1.3 钢骨混凝土异形柱结构的优势  11-12
  1.2 异形柱在国内外的研究与应用  12-16
    1.2.1 异形柱在国内的研究及应用  12-13
    1.2.2 异形柱在国外的研究  13-16
  1.4 型钢混凝土异形柱的研究现状  16-17
  1.5 空间钢构架异形柱的研究现状  17-19
  1.6 本文主要工作  19-20
    1.6.1 试验研究  19
    1.6.2 非线性分析  19-20
第二章 试件设计与试验方法  20-31
  2.1 试件参数  20
  2.2 试件设计  20-26
  2.3 试件应变片布置  26-27
  2.4 加载设备及制度  27-28
    2.4.1 试验加载程序  27
    2.4.2 试验加载设备  27-28
  2.5 试验测试内容  28-29
    2.5.1 荷载  28
    2.5.2 位移  28-29
    2.5.3 钢筋和混凝土应变  29
  2.6 试验材料力学性能指标  29-31
    2.6.1 混凝土  29
    2.6.2 纵筋和钢骨  29-31
第三章 试验全过程及结果分析  31-43
  3.1 试验全过程分析  31-34
  3.2 滞回曲线  34-36
  3.3 骨架曲线  36-39
  3.5 延性  39
  3.6 刚度退化  39-40
  3.7 耗能性能  40-41
  3.8 结论  41-43
第四章 有限元分析理论基础  43-54
  4.1 有限元法理论综述  43-45
  4.2 钢筋混凝土结构有限元分析  45
  4.3 钢筋混凝土结构有限元模型  45-46
  4.4 混凝土本构模型  46-48
  4.5 钢筋本构关系  48-50
  4.6 钢筋与混凝土之间的粘结和滑移  50
  4.7 计算机辅助工程分析  50-54
第五章 空间钢构架混凝土 L 形柱有限元分析  54-71
  5.1 ABAQUS 有限元分析  54-55
    5.1.1 ABAQUS 的主要分析模块  54
    5.1.2 ABAQUS 的分析过程  54-55
  5.2 基本假定  55
  5.3 有限元模形的建立  55-59
    5.3.1 输入数据的内容  55
    5.3.2 几何模型的生成  55-56
    5.3.3 设置分析过程  56-57
    5.3.4 接触模拟  57
    5.3.5 荷载和边界条件  57-58
    5.3.6 模型的网格划分  58-59
    5.3.7 求解  59
  5.4 有限元分析和试验值的比较  59-60
  5.5 空间钢构架混凝土L 形柱性能影响因素分析  60-70
    5.5.1 配筋形式的影响  61-63
    5.5.2 轴压比的影响  63-65
    5.5.3 混凝土强度的影响  65-68
    5.5.4 加载角度的影响  68-70
  5.6 结论  70-71
第六章 结论  71-73
  6.1 本文主要结论  71-72
    6.1.1 试验研究结论  71
    6.1.2 非线性分析研究结论  71-72
  6.2 今后工作展望  72-73
参考文献  73-75
致谢  75-76
作者简介  76
攻读硕士期间主要参与的课题  76
攻读硕士期间发表的论文  76

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑结构 > 组合结构 > 其他组合结构
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