圆钢管混凝土短柱受压力学性能试验及有限元研究

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钢管混凝土结构具有强度高、塑性好、施工速度快的优点,能够适应现代工程结构向大跨、高耸、重载方向发展和承受恶劣条件的需要,特别是随着我国高层、超高层建筑的发展,钢管混凝土结构的研究和应用越来越广泛。圆钢管混凝土偏压短柱在工程实践中时有碰到,而目前国内外对于圆钢管混凝土偏压短柱的研究较少且不系统,给这种柱构件的工程设计带来不便,不利于这种构件的应用和发展。本文通过对基于不同参数(长细比、偏心率、混凝土强度等级)的9根圆钢管混凝土短柱的受压力学试验研究和非线性有限元分析,研究了该类构件的受压力学性能,从而为该类构件的设计提供了可靠的理论依据。本文首先通过对9根圆钢管混凝土短柱试件的试验研究,首先对其破坏现象及机理进行了分析;然后分别探讨了混凝土强度、长细比、偏心率三因素对该类构件力学性能的影响规律,指出偏心率是影响该类构件力学性能的主要因素,短柱范畴内的长细比及大偏压中的混凝土强度影响不明显;最后分析了该类构件中钢管对核心混凝土的约束作用。并针对该类构件在实际工程中的应用提出了合理的建议。本文最后在合理选取混凝土和钢管本构关系及破坏准则的基础上,采用ANSYS有限元计算软件,分别对9个试验试件进行了数值模拟,模拟所得结果与试验结果较为一致。
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