薄壁钢管混凝土短柱力学性能分析.pdf
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1、7 2 低温建筑技术 2 0 1 1 年第 3 期( 总第 1 5 3 期) 薄壁钢管混凝土短柱力学性能分析 赖伶 ( 营1:3 职业技术学院建筑工程系, 辽宁营口1 1 5 0 0 0 ) 【 摘要】 研究薄壁钢管混凝土力学性能, 本文对薄壁钢管混凝土试件进行试验 , 结果表明薄壁钢管混凝土 具有良好承载能力和抗变形能力; a n 劲肋设置有效改善薄壁方钢管混凝土性能 薄壁钢管混凝土在工程中具有 可行性。 【 关键词】 薄壁钢管混凝土; 力学性能 ; 轴压 【 中图分类号】 T U 5 2 8 5 9 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 1
2、) 0 3 0 0 7 2 0 3 0引言 薄壁钢管混凝土柱是薄壁钢管与混凝土组合而 成的一种新型结构, 薄壁钢管混凝土柱能够充分发挥 钢材和混凝土特性 , 具有组合结构优点 本文通过试 验研究对薄壁钢管混凝土柱静力性能进行研究 针对 薄壁板件易发生局部屈曲现象采用增设纵向加劲肋 方法改善, 并分析加肋对结构力学性能影响。 1 试件设计 、 制作及材料特性 1 1 试件设计 首先确定钢管板件宽厚比范围根据当前研究现 状表明宽厚比D t 控制在 8 0 1 0 0间较合理 试件长 度适当, 试件过长影响稳定性, 试件过短端部效应不可 忽略, 根据以上分析试验采用长宽比为 3 。试件尺寸 如表 1
3、 所示。 表 1 试件尺寸 4结语 ( 1 ) 经楼层最大位移和层问最大位移角验算, 除少数构件外, 结构 中布置的型钢混凝土构件均满足 中震不屈服的性能设计 目标, 与连体直接相连的型钢 混凝土构件满足中震弹性要求。 ( 2 ) 在选取的三条中震水平 的地震记录、 三向 作用、 两个输入方 向作用计算完成后 , 塔楼 A结构主 要承重墙肢未出现大面积塑性损伤, 剪力墙损伤主要 发生在连梁、 结构地上一层至地上三层及连体结构上 一 层位置; 塔楼 B结构主要承重墙肢亦未出现大面积 塑性损伤, 剪力墙损伤主要发生在连梁、 结构地上一层 一 地上三层以及相对连体结构的核心筒背部剪力墙 位置 。 参
4、考文献 1 尧国皇, 黄用军, 宋宝东 钢框架一钢筋混凝土核心简结构的 动力弹塑性分析 J 深圳土木与建筑, 2 0 0 7 。 4 ( 4 ) 2 李云贵, 邵弘 多层、 高层建筑结构弹塑性动力、 静力分析 J 建筑结构学报 。 2 0 0 2 , 2 3 ( 5 ) 3 庄茁, 张帆, 岑松 A B A Q U S 非线性有限元分析与实例 M 北京 : 科学出版社, 2 0 0 5 4 G B 5 0 0 1 1 2 0 0 1 , 建筑抗震设计规范( 2 0 0 8 年版) s 收稿日期 2 0 1 0 一 l l 一 1 9 【 作者简介 王英杰( 1 9 6 5一) , 男, 河南禹
5、县人, 工学硕士, 高 级工程师, 从事建筑结构设计和工程技术管理 工作。 赖伶: 薄壁钢管混凝土短柱力学性能分析 7 3 板拼焊采用熔透角焊缝形式保证焊缝质量。试件加工 时按设计要求加工 , 同时保证钢管两端截面平整 带 肋试件将肋焊于成型板件后将钢板拼接; 采用强制式 搅拌机搅拌混凝土 , 浇筑时将钢管竖立, 从顶部分层灌 入混凝土并振捣保证混凝土密实度 , 使混凝土表面与 钢管表面齐平养护 , 养护完成后焊上上端板 , 从端板上 预留小孑 L 中注人环氧找平保证钢管和混凝 土在受荷 初期共同工作。 1 3 材料特性 钢板材料, 测定钢板屈服强度、 极限强度、 伸长率 和弹性模量; 混凝土
6、采用分层浇注振捣 , 管 口混凝土抹 光保持混凝土与钢管 口表面平齐。分别制作 1 5 0 m m 1 5 0 ra m1 5 0 m m标准试块养护 2 8 d进行抗压强度试 验 , 测得平均抗压强度为 4 0 3 MP a 。 2 测试 内容 和测点布置 在试件上布置位移计 , 安装在柱中部位移计、 测量 跨中水平位移, 安装在上、 下柱顶位移计用 以量测上、 下柱段轴向变形。在每一侧面沿柱高四分点及试件中 截面布置应变片。加劲肋分成两个屈曲半波 , 在肋焊 接位置处未发现空鼓现象。对于未加劲试件 , 随着荷 载增加构件呈现屈服状态, 局部屈曲达到最大荷载前 首先出现在柱一块钢板上, 其余
7、钢板开始发生屈曲变 形; 沿柱高度方向, 屈曲发生在不同位置 , 主要发生在 柱中部和端部 ; 钢管各个面上均向外屈曲; 局部屈曲后 变形迅速增加 , 当试件轴向应变相对较大时出现焊缝 撕裂破坏。由于管角部圆弧过渡缘故, 在试件中部及 附近形成向外局部 凸曲, 局部凸曲发展一般较快且沿 l 6 0 o 1 2 o 0 Z 窆8 0 0 4 o 0 O E l a e +A A- 一A一1 0 5 O 0 0 l O O o 0 e It 一 A AA Al l 环向凸曲程度基本相同, 对试件破坏起决定作用。加 劲钢管混凝土局部屈曲发生一般晚于无肋钢管混凝 土且加劲肋刚度越小, 局部屈曲发展越迅
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