H型钢混凝土柱复合受扭性能试验研究与有限元数值模拟.pdf

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1、分类号：TU375.3密级：公开档案号：2013-06-081402-49-002学号：1011031002硕士学位论文（2013届）H型钢混凝土柱复合受扭性能试验研究与有限元数值模拟研究生姓名曹晓罗指导教师姓名邵永健（教授）专业名称结构工程研究方向混凝土结构与组合结构理论及其应用论文提交日期2013年6月苏州科技学院硕士学位论文H型钢混凝土柱复合受扭性能试验研究与有限元数值模拟硕士研究生：曹晓罗指导教师：邵永健（教授）学科专业：结构工程苏州科技学院土木工程学院二○一三年四月MasterDissertationofSuz

2、houUniversityofScienceandTechnologyExperimentalResearchonTorsionalBehaviorofHSteelReinforcedConcreteColumnsunderCombinedForceandNumericalAnalysisofFiniteElementMasterCandidate:CaoXiaoluoSupervisor:ProfessorShaoYongJianMajor:StructureEngineeringSuzhouUniversityofS

3、cienceandTechnologyCivilEngineeringCollegeJune,2013苏州科技学院学位论文独创性声明和使用授权书独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名：日期：年月日学位论文使用授权书苏州科技学院、国家图书馆等国家有关部门或机构有权保留本人所送交论文的

4、复印件和电子文档，允许论文被查阅和借阅。本人完全了解苏州科技学院关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其他复制手段保存汇编学位论文；同意学校在不以赢利为目的的前提下，用不同方式在不同媒体上公布论文的部分或全部内容。（保密论文在解密后遵守此规定）论文作者签名：日期：年月日指导教师签名：日期：年月日苏州科技学院硕士学位论文摘要摘要型钢混凝土(ReinforcedSteelConcret

5、e,简称SRC)不规则结构中的角柱，在水平地震作用下受到扭转作用，构件往往处于压（或拉）弯剪复合受扭状态，受力机理比较复杂。此类构件的承载力与常规的压（或拉）弯剪构件相比较低，降低了结构整的体可靠度。目前国内两部型钢混凝土结构规程均未给出SRC构件的受扭承载力计算公式及相应设计方法。国外除日本规范按叠加法计算外其余各国规范均很少涉及SRC构件受扭计算，基于上述研究现状，本文采用试验研究、理论分析与有限元数值模拟相结合的研究方法，对H型钢混凝土柱复合受扭展开以下研究工作：1、进行了六根H型钢混凝土柱在低周反复荷载作用下的复

6、合受扭试验，以轴压比、扭弯比、混凝土强度等级、配箍率、配钢率为研究参数，获得了型钢混凝土柱在低周反复扭矩作用下的破坏特征，裂缝发展与分布规律。根据试验现象和试验扭矩-扭率曲线得出开裂扭矩、屈服扭矩、极限扭矩，并分析H型钢混凝土柱的受力机理和变形性能。2、针对试验得出的扭矩-扭率滞回曲线，分析各研究参数对试件复合受扭滞回性能、骨架曲线、延性、同一级位移荷载下的强度衰减、耗能能力及后期刚度退化的影响，分析H型钢混凝土柱在低周反复荷载下的复合受扭抗震性能。3、利用Abaqus有限元分析软件对试验构件进行全过程仿真模拟，数值计算

7、结果与试验结果基本相符，进一步论证了有限元分析方法的可行性。同时，在试验模型原有参数的基础上，通过扩大研究参数的取值范围，分析不同研究参数取值对扭矩-扭率曲线的影响规律，并结合试验现象分析H型钢混凝土柱受扭工作机理。4、在试验研究基础上，依据第一强度理论取柱身中性轴处应力单元分析，根据主拉应力达到混凝土抗拉强度认为试件开裂原则，不考虑弯曲正应力的影响。利用本次试验中扭矩与剪力相关性，推导型钢混凝土复合受扭开裂扭矩。在变角空间桁架模型基础上，采用叠加法计算型钢混凝土复合受扭极限承载力。对比计算值与实测值对比发现，理论计算结

8、果偏于保守。5、对分析成果进行适当总结，并对试验及分析过程中存在的问题及后续研究提出建议。关键词：型钢混凝土柱，复合受扭，ABAQUS，滞回特性，抗震性能基金项目：国家自然科学基金（51078249）、江苏省企业研究生工作站（苏州二建建筑集团有限公司）IMasterDissertationofSuzhouUniver