圆中空夹层钢管混凝土受压柱力学性能分析与承载力计算

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1、学校代码10530学号201230131821分类号TU398密级公开硕士学位论文圆中空夹层钢管混凝土受压柱力学性能分析与承载力计算学位申请人王群雄指导教师刘忠教授学院名称土木工程与力学学院学科专业结构工程研究方向结构方向二〇一五年六月湘潭大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研巧所取得的研究成果。除了本文特别加Ｗ标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体。本人完全意识到本，均己在本文Ｗ明确方式标明声明的法律后果由本人承担。

2、＇ｉ日期从心月４■日作者签名：至濟句；／年＾学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湘潭大学可将本学位论文的全部或部分内、缩印或扫描等复制手段保容编入有关数据库进行检索，可ｔｕ采用影印存和汇编本学位论文。．涉密论文按学校规定处理。作者签名：ｉ累尤日期：如年矣月车日ｆ导师签名：日期年矣月４日MechanicalBehaviorandBearingCapacityAnalysisofCon

3、crete-FilledDoubleSkinStellTubularColumnswithCircularSectionCandidateWangQunxiongSupervisorProfessorLiuZhongCollegeCollegeofCivilEngineeringandMechanicsProgramStructuralDesignSpecializationStructuralEngineeringDegreeMasterofEngineeringUniversityXiangtanUniversityDateJune,2015湘潭大学

4、工学硕士论文摘要中空夹层钢管混凝土柱（CFDST），是在同心放置的内、外两层钢管之间灌填混凝土而形成的钢管－混凝土组合柱。构件充分利用了钢管和混凝土在受力过程中的相互作用，承载力高，塑性和韧性好，施工方便，耐火性能好，经济效果好。与传统钢管混凝土柱相比，中空夹层钢管混凝土柱又有其新的特点：截面开展、抗弯刚度大；自重轻、抗震性能好。对外钢管采用方钢管的中空夹层钢管混凝土柱，方钢管对核心混凝土存在部分约束作用，且主要集中在4个角上，在远离屈曲的部位应力比较小，甚至还处于弹性段。为考虑充分发挥材料性能，本文对内、外管均为圆形的构件进行了研究，为论述方便，称之为

5、圆中空夹层钢管混凝土柱。主要工作内容有：首先，针对圆中空夹层钢管混凝土轴心受压柱的力学性能，基于纤维模型法，对轴心受压柱的荷载－变形全过程关系曲线进行了计算，并与试验结果进行对比分析。其次，在前人试验研究基础上，采用有限元分析方法，建立了圆中空夹层钢管混凝土轴心受压柱三维非线性数值分析模型，总结其荷载－变形关系曲线分布规律，通过有限元结果同试验结果的对比，验证了模型的正确性。并利用该模型，对比纤维模型法计算所得荷载－变形关系曲线，分析了轴心受压柱的受力全过程；在模型基础上，探讨了外管径厚比、名义含钢率、空心率及长细比等影响因素，对构件力学性能及承载力的影

6、响。然后，采用与轴心受压柱相同的建模方法，研究了圆中空夹层钢管混凝土偏心受压柱的荷载－挠度曲线、内外钢管与混凝土的应力应变分布规律等；在模型基础上，探讨了核心混凝土强度等级、外钢管壁厚、长细比及偏心率等影响因素，对构件力学性能及承载力的影响。最后，基于统一强度理论，推出圆中空夹层钢管混凝土轴心受压短柱、轴心受压长柱和小偏心受压柱的极限承载力计算公式；并对典型试件进行了承载力的计算。结果表明，推导所得公式能较好的预测其承载能力，且结果偏于安全，为工程设计提供可靠的依据。关键词：圆中空夹层钢管混凝土柱；纤维模型法；轴心受压；偏心受压；有限元分析；统一强度理论

7、；承载力I圆中空夹层钢管混凝土受压柱力学性能分析与承载力计算ABSTRACTConcreteFilledDoubleSkinSteelTubes(CFDST)isbetweenthesteeltubeplacedintwoconcentricfillingconcreteformation.Theinteractionofhollowsandwichsteeltubeconcretecolumnmakesfulluseoftwokindsofmaterialofsteeltubeandconcreteintheprocessofstress,having

8、theadvantagesofhighbearingcapacity,goodp