基于薄壁钢管混凝土柱轴心受压承载性能研究

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1、南昌大学硕士学位论文薄壁钢管混凝土柱轴心受压承载性能研究姓名：占美森申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：熊进刚20070601摘要在钢管混凝土工程中采用薄壁钢管，可以达到节约钢材、降低工程造价的目的。但是对于薄壁钢管混凝土柱而言，由于径厚比(或是宽厚比)较大，钢管壁在极限荷载前可能出现局部屈曲。使得钢管混凝土柱的承载力小于两种材料承载力的叠加。所以必须正确认识薄壁钢管混凝土柱在轴心受压下的工作性能。另外，在工程中尽量采取合理的构造措施，避免或延缓钢管壁的局部屈曲，使得薄壁钢管混凝土在实际工程中能有更广泛的应用．本文提出，在钢管壁外设置环箍，为解决这一问题提

2、供了一种可行的措施。本文以轴心受压的薄壁钢管混凝土柱为研究对象，考察包括径厚比、长细比、材料强度和环箍等因素对其承载力的影响．试件分为圆形钢管混凝土柱和方形钢管混凝土柱两种类型，分析以圆形钢管混凝土为主。对薄壁钢管混凝土柱的试验现象、破坏形态作了阐述，对试件的极限承载力，柱子的整体变形，钢管壁的纵向与横向应变、环箍的应变和核心混凝土的应力—应变关系作了分析。在试验基础上，对带环箍的薄壁钢管混凝土试件作了非线性有限元分析，进一步研究其受力机理。根据所得试验数据，经回归分析推导出薄壁圆形钢管混凝土柱在轴心受压状态下的强度计算公式，并根据相关理论，对薄壁圆形钢管混凝土

3、柱的轴压承载力计算给出较精确的解析法公式。关键词：薄壁钢管混凝土柱；环箍；承载力；局部屈曲；非线性有限元分析AbswaetABSTRACTThethin-walledsteeltubeswhich鼬adoptedintheconcrete-filledsteeltube曲西饿咖吼abletoeconomi跫steelmaterialsandlowerthecostoftheengineering．Butthecapacityofconcrete-filledthin-walledsteeltubularcolumns(CFTSnofwhichtheD／t(a／O

4、ratioisrelativelylargeislessthanthe咖ofcapacityofthetwomaterials，becausethetubularwillbuckleparOybeforetheactionisequaltotheultimatecapacity．SowemustknowrighUythecapabilityofCFTSTsubjectedtoaxialcompressiveforce．Moreover,inordertousewidelyCFTSTintheactualengineering,wemusttakereasonab

5、lemeasRrostoaviodorputoffthebucklingofpartofthetube．Thispaperputforward．thestudyofCFTSTwithannularhoopbarisjustanviablemethodtosolvetheproblem．TIlispaperstudyCFTSTsubjectedtoaxialcompressiveforce．and陀wiewtheinfluenceofitscapacitybecauseofthefactorsincludingD／t(a／t)ratio、L／Dratio、mate

6、rialstrengtllandannularhoopbaretc．11碡specimensincludeconcrete-filledcircularsteeltubul盯columnswhich眦analyzedprimarilyandsquarecolmm塔．弛paperdescribesthephenomenonofexperimentandtheformofcollapseofthespecimens，theningreaterdetailanalysestheultimatecapacityofthespecimens，thestrainofcolu

7、mn,tubularandannularhoopbar,andthestress-swainrelationshipofconcretefilledinthetube．Basedontheexperiment,themechanicalpropertiesofCFTSTa托fI咄efinvestigatedbythenon-linearfiniteelementanalysisprogram．Accordingtothedataoftheexperiment,thestrengthcalc'uhtionformulaofCFTSTsubjectedtoaxial

8、compressioni