箍筋约束圆钢管混凝土柱力学性能研究

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1、硕士学位论文箍筋约束圆钢管混凝土柱力学性能研究RESEARCHONMECHANICALPROPERTIESOFCIRCULARCONCRETE-FILLEDSTEELCOLUMNSCONFINEDBYHOOPSBASEDONNUMERICALSIMULATION杜长锐哈尔滨工业大学2015年12月国内图书分类号：TU375.3学校代码：10213国际图书分类号：624密级：公开工程硕士学位论文箍筋约束圆钢管混凝土柱力学性能研究硕士研究生：杜长锐导师：傅学怡教授申请学位：工程硕士学科：建筑与土木工程所在单位：深圳研究生院答辩日期：2015年12月授予学位

2、单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TU375.3U.D.C:624DissertationfortheMaster’sDegreeofEngineeringRESEARCHONMECHANICALPROPERTIESOFCIRCULARCONCRETE-FILLEDSTEELCOLUMNSCONFINEDBYHOOPSBASEDONNUMERICALSIMULATIONCandidate：DuChangruiSupervisor：Prof.FuXueyiAcademicDegreeAppliedfor：Master’sDegreeof

3、EngineeringSpeciality：ArchitecturalandCivilEngineeringAffiliation：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence：December,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要近年来，钢管混凝土柱构件在高层建筑结构中广泛使用，是因为钢管的存在改善了内部混凝土材料的塑性和韧性，同时钢管在施工中充当了混凝土浇筑的模板，从而大大加快了施工进度；而且由于钢管内混

4、凝土的存在，避免或延缓了钢管局部屈曲的发生，二者共同作用使得构件的承载力获得了大大的提高。但任何事物并非完美无缺，近年来的研究表明，影响钢管混凝土受力性能的因素之一是钢材和混凝土材料泊松比的不一致，影响了钢管和混凝土在弹性阶段的的粘结作用力，从而直接削弱了钢管对内部混凝土的环箍效应，使得钢管混凝土的强度和弹性模量降低，尤其对于那些钢管高强混凝土和钢管超强混凝土使得在弹性阶段初期就发生局部屈曲，其结果导致了承载能力的降低。为充分保证弹性阶段钢管对混凝土的环箍效应，国内外学者对这方面的研究不断深入，最近香港大学的两位学者提出了一种新型的钢管混凝土柱—箍筋约

5、束圆钢管混凝土柱，据已有的实验和理论计算结果分析，该种形式的钢管混凝土柱解决了上述问题，并在很大程度上提升了构件的静力性能，且这种安装方法较为简单，易满足现场的实际施工条件。本文采用三向应力状态下混凝土的破坏准则和钢材的第四强度理论，并引入箍筋对核心混凝土的套箍系数，推导出箍筋约束圆钢管混凝土短柱的轴压承载力计算公式，计算结果较其他的方法更接近实验数据。通过有限元模拟软件ABAQUS分析了在轴压、偏压及压弯荷载作用下箍筋约束圆钢管混凝土柱的静力性能，并分别对轴压柱进行了混凝土强度等级、径厚比、箍筋配箍率的参数影响分析；而压弯柱则考虑了不同偏心距（或压应

6、力比）、长细比对箍筋约束圆钢管混凝土柱的力学性能方面的影响分析。在最后章节通过模拟焊接热源，使用间接耦合法，得出在焊接过程中构件的温度场和应力场的变化情况，最后还考虑了焊接残余应力对构件承载力的影响，结果表明焊接残余应力对构件的承载力影响并不明显。关键词：钢管混凝土；箍筋；受力性能；ABAQUS；焊接残余应力-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractInrecentyears,concretefilledsteeltubehavebeenwidelyusedincolumnconstructionoftallbuildings,duetoit

7、ssuperiorstrengthandductilityperformancecontributedbythecompositeaction.Moreover,thesteeltubecanserveasformworkforconcreting,whichresultsinsavingtheconstructioncostandshorteningtheconstructioncycletime.Also,byconfiningtheconcretewiththesteeltube,localbucklingofsteeltubecanbeprev

8、entedoratleastdelayedbythecoreconcreteandthecor