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空腹式型钢混凝土静力试验及有限元分析

发布于:2017-11-02 21:08
有限元分析

      型钢混凝土(SRC)异形柱结构体系不但具有采用普通钢筋混凝土(RC)异形柱房间使用面积增大,不露出柱楞、墙体美观平整、便于室内设施布置等诸多优点,同时也克服了普通RC异形柱承载力不足、抗震性能差及轴压比限值不易满足要求等缺陷,对异形柱结构在高抗震设防烈度地区的高层及超高层建筑中的应用起到了巨大的推广作用。但目前关于该结构体系的研究主要集中在异形柱构件及梁柱节点方面,而对结构层面的研究较少,仅广西大学于2007年对1棍1 /2比例的由钢筋混凝土梁和T形截面钢骨混凝土异形柱组成的单跨两层框架模型进行了拟静力及拟动力试验,西安建筑科技大学于2011年对一棍实腹式两跨三层的SRC异形柱中框架进行了拟静力试验研究。以上的研究均以试验分析为主,有限元分析还不多见。由于SRC异形柱框架受力性能复杂且试验条件有限,仅仅依靠试验分析不足以全面了解该结构的受力性能。
      为此本研究对一棍1/2.5比例两跨三层的空腹式SRC异形柱中框架进行低周反复荷载下的试验研究,在此基础上利用有限元AppABAQUS对该结构进行非线性有限元分析,并与试验结果进行对比,同时对该结构进行参数分析,研究轴压比、混凝土强度、型钢强度、异形柱肢高肢厚比和h分别表示与框架梁相连的异形柱柱肢,即框架平面内受力肢的截面高度和厚度、框架梁柱线刚度比以及梁柱屈服弯矩比对结构受力性能的影响。
      按照抗震设防烈度8度设计棍1/2.5比例的空腹式SRC异形柱平面中框架,该框架由SRC异形柱和钢筋混凝土梁组成,取两跨框架结构的底层、标准层及顶层作为试件的原型进行分析,模型框架的两边柱为T形柱,中柱为十形柱,柱肢高300 mm,肢厚100 mm,柱肢高肢厚比为3。为了考虑楼板的空间作用,框架梁采用T形截面,梁高280 mm,上部翼缘厚50 mm,宽300 mm。
      异形柱中配置的T形钢析架是由厚度为8 mm,12 mm,14 mm和18 mm厚的钢板经双面焊接形成T形截面,由水平腹杆和斜腹杆连接而成,梁和柱中纵向钢筋的直径分别为10,12和8,箍筋直径为6。试件的几何尺寸及构件的配筋和配钢形式实测混凝土立方体试块的抗压强度平均值为30.35 MPa。试验时,首先在柱顶施加竖向荷载至设计值(边柱的设计轴压比为0.2,中柱为0.4),然后在顶层梁端施加水平低周反复荷载,并逐级增大水平荷载或控制位移,直至试件荷载下降到极限荷载的85%左右结束试验。模型采用的型钢、钢筋与文献为同批材料,材性试验结果见文献框架模型的加载方案与文献相同,采用顶层梁端加载方式。


                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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