椭圆形钢管混凝土短柱轴压及偏压力学性能研究

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1、硕士学位论文椭圆形钢管混凝土短柱轴压及偏压力学性能研究BEHAVIORSOFAXIALLYLOADEDANDECCENTRICALLYLOADEDCONCRETEFILLEDELLIPTICALHOLLOWSECTIONS郭晓松哈尔滨工业大学2015年7月国内图书分类号：TU398.9学校代码：10213国际图书分类号：624.07密级：公开工学硕士学位论文椭圆形钢管混凝土短柱轴压及偏压力学性能研究硕士研究生：郭晓松导师：杨华教授申请学位：工学硕士学科：结构工程所在单位：土木工程学院答辩日期：2015年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TU398.9U.D.C:6

2、24.07DissertationfortheDegreeofMasterinEngineeringBEHAVIORSOFAXIALLYLOADEDANDECCENTRICALLYLOADEDCONCRETEFILLEDELLIPTICALHOLLOWSECTIONSCandidate：GuoXiaosongSupervisor：Prof.YangHuaAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：StructuralEngineeringAffiliation：SchoolofCivilEngineeringDateofDefe

3、nce：July,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要钢管混凝土具有承载力高、施工速度快、抗震性能好等优点，目前应用已经非常广泛。椭圆形钢管混凝土除具有钢管混凝土的优点外，由于椭圆形钢管混凝土截面为流线形且截面长短轴比可根据需要进行适当调整，使该类构件具有流阻较小而抗弯能力相对较强等特点。本文针对椭圆形钢管混凝土短柱的轴压和偏压力学性能展开试验研究和有限元分析，主要内容如下：（1）试验研究了18个椭圆形钢管混凝土轴压短柱试件、4个椭圆形钢管混凝土偏压短柱试件以及3个椭圆形空钢管轴压试件。试验中考虑了截

4、面长短轴之比、含钢率及荷载偏心对试件承载力的影响。试验结果表明：截面长短轴之比对承载力影响显著，截面长短轴之比a/b越大，试件承载力和延性越低；含钢率对试件承载力影响显著，含钢率越大，试件承载力越高，且延性越好；偏心距越大，试件承载力越低；对于钢管混凝土试件，在达到峰值荷载的90%以前，钢管一般不会出现局部屈曲，对于空钢管试件则为峰值荷载的70%。（2）基于ABAQUS软件建立了椭圆形钢管混凝土短柱在轴压荷载和偏压荷载作用下的有限元分析模型。首先确定了适用于椭圆形钢管混凝土中钢管与核心混凝土的本构关系，考虑了单元类型、网格划分、钢管与混凝土的界面接触及钢管对核心混凝土的约束效应等关键问题，并利

5、用本文试验及收集到的相关试验数据对所建立的有限元模型进行了验证。在此基础上，进行参数影响分析，重点研究了截面长短轴之比、含钢率、偏心率等参数对椭圆形钢管混凝土短柱基本静力性能的影响规律。研究表明，截面长短轴之比对构件的承载力影响显著，在设计公式中应加以考虑。（3）利用中国规范GB50936、欧洲规范EC4和学者Kojiro建议的方法计算了椭圆形钢管混凝土短柱的承载力，并与相关试验结果进行了对比。结果表明，GB50936规范可较好的预测椭圆形钢管混凝土轴压短柱的承载力，而EC4规范中的简单叠加法对试件承载力预测较低，EC4规范中针对圆钢管混凝土柱的方法和Kojiro建议的方法显著偏高。GB509

6、36规范建议的压弯承载力计算方法对承载力预测偏低，基于试验结果，提出了修正的压弯承载力计算公式。关键词：轴压；偏压；椭圆形钢管混凝土；短柱；承载力-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractTheconcrete-filledsteeltubularcolumn(CFST)hasbeenwidelyusedinpracticebecauseofthehighloadbearingcapacity,high-speedconstructionandgoodseismicperformance.Besidesofthis,theellipticalCFSTcolumnsalsoposses

7、slowflowresistanceandhighflexuralcapacity,owingtothestreamlinedappearanceandthepresenceofmajorandminoraxes.TheaxiallyloadedandeccentricallyloadedellipticalCFSTcolumnswerestudiedexperimentallyandnumeri