带隔板型钢混凝土柱的抗剪性能有限元分析

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1、带隔板型钢混凝土柱的抗剪性能有限元分析FiniteElementAnalysisonShearPerformanceofSteelReinforcedConcreteColumnwithDiaphragm研究生：温青培指导教师：陈勇教授级高级工程师贾连光教授学科专业：结构工程二〇一五年十二月分类号：学校代码：10153UDC：密级：公开硕士学位论文带隔板型钢混凝土柱的抗剪性能有限元分析作者姓名：温青培入学年份：2013年9月指导教师：陈勇教授级高工学科专业：结构工程贾连光教授申请学位：工学硕士所在单位：土

2、木工程学院论文提交日期：2015年11月论文答辩日期：2015年12月学位授予日期：2016年01月答辩委员会主席：梁力答辩委员会组成：任庆新王庆利张曰果王春刚张壮南隋伟宁论文评阅人：王连广任庆新硕士研究生学位论文摘要I摘要近年来，随着高层和超高层的逐渐增加，型钢混凝土结构得到了广泛的工程应用。震害研究表明，建筑物的倒塌往往由于柱子尤其是短柱的抗剪承载力不足而发生脆性破坏造成，因此提高柱的抗剪承载力是保证结构抗震安全的关键，具有重要的意义。型钢混凝土结构由于内部型钢的存在，需在型钢腹板开洞来穿过箍筋。这不

3、仅对腹板造成削弱，而且增加了施工难度。为了简化施工，提出了一种新的型钢混凝土柱截面形式，通过用隔板等强度代替内部井字箍筋的构造做法，避免了在型钢腹板开洞造成的对腹板的削弱，降低了施工难度。为验证这种构造做法的有效性和可行性，对型钢混凝土柱进行拟静力试验研究、理论分析和有限元模拟分析，主要内容包括：首先对λ=1和λ=1.5两种剪跨比下的四种不同截面形式的八组(每组3个)共24个试件进行低周往复荷载下的试验研究，分析了试件重点部位在不同加载时刻的应变情况。利用ABAQUS建立了普通型钢混凝土柱和带隔板型钢混凝

4、土柱的有限元模型，对其抗剪性能进行非线性分析。通过模拟计算结果与相关试验结果的比较，检验所建立的有限元模型的正确性。有限元模拟分析得到的承载力、滞回曲线、骨架曲线以及试件的破坏形态与试验基本吻合，说明建立的有限元模型准确可靠。之后，利用所建立的有限元模型以剪跨比、配箍率、隔板厚度、隔板间距、隔板形状与面积为参数进行有限元模拟分析。研究结果表明：带隔板试件和其他构件的滞回曲线均趋于饱满的梭形，各组试件的耗能性能基本相同，带隔板试件的截面形式可以满足结构延性和耗能能力的要求；配箍率不变时，随着剪跨比的增大，试

5、件的抗剪承载力降低，剪跨比增大到一定程度，抗剪承载力几乎不受其影响；剪跨比不变时，带有井字形箍筋的试件和带隔板试件的抗剪承载力明显高于只有外圈箍筋的试件，随着配箍率的增大，试件的抗剪承载力增加；从有限元模拟的云图看出，隔板可以把力传递到相邻的型钢翼缘和腹板，使得型钢均匀受力，提高整体性，保证承载力；增大隔板厚度和减小隔板间距对其抗剪承载力有一定影响，但影响不大；增大隔板面积，改变隔板形状将提高峰值荷载，但耗能能力和延性较原有形状变差；规范《钢骨混凝土结构技术规程》(YB9082-2006)的计算算法均偏于

6、安全，与之相比，《型钢混凝土组合结构技术规程》(JGJ138-2001)的计算值与模拟值更为接近。本文在《型钢混凝土组合结构技术规程》的基础上，提出带隔板的型钢混凝土柱的抗剪承载力实用计算公式。用隔板等强度代替内部井字箍筋的构造做法不仅可以避免在型钢腹板开洞带来的对腹板的削弱，简化施工，且能满足构件承载力和延性等性能要求，可为以后设计提供重要参考。关键词：型钢混凝土柱；隔板；有限元模拟；抗剪承载力II摘要硕士研究生学位论文硕士研究生学位论文AbstractIAbstractInrecentyeas,hig

7、h-storeyedbuildingsandoverhigh-storeyedbuildingsincreasedgradually,steelreinforcedconcretestructurehasbeenwidelyused.Earthquakedamageinvestigationindicatedthatthecollapseofbuildingsduedtothebrittlefractureofcolumnbecauseoftheinsufficientshearbearingcapaci

8、tyespeciallyoftheshortcolumn.Thereforetheshearbearingcapacityofthecolumnsisthekeytoensurethesafetyofstructureundertheearthquake.Duetotheexistenceofsteel,openingholesinsteelwebtothroughthestirrupincreasedthedifficult