空间钢构架混凝土L形柱的抗震性能试验研究和非线性分析.pdf
《空间钢构架混凝土L形柱的抗震性能试验研究和非线性分析.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《空间钢构架混凝土L形柱的抗震性能试验研究和非线性分析.pdf(72页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、苏州科技学院 硕士学位论文 空间钢构架混凝土L形柱的抗震性能试验研究和非线性分析 姓名:刘淑美 申请学位级别:硕士 专业:结构工程 指导教师:唐兴荣 20090501 苏州科技学院硕士学位论文 摘要 摘要 空间钢构架是由横向和斜向缀条与纵向弦杆焊接而成的承重轻钢结构,将空间钢 构架替代传统钢筋混凝土结构中的绑扎钢筋骨架,形成空间钢构架混凝土结构。 为了研究空间钢构架混凝土L 形截面柱的承载力与变形能力、延性等抗震性能指 标及其变形和破坏机制,进行了4 根空间钢构架混凝土L 形截面柱和1 根普通钢筋混 凝土L 形截面柱低周反复荷载作用下的对比试验。试验表明:当沿平行L 形截面柱肢 方向水平加载时
2、,空间钢构架混凝土L 形截面柱的受剪承载力与相同条件的钢筋混凝 土L 形截面柱的受剪承载力基本相同,但其延性要比相同条件的钢筋混凝土L 形截面 柱的延性大。当斜向水平加载时,空间钢构架混凝土L 形截面柱的受剪承载力要比平 行柱肢方向水平加载时的受剪承载力低,且随着加载角度口( 0 。4 5 。) 的增大,其 斜截面受剪承载力降低。 在试验基础上,使用A B A Q U S 对空间钢构架L 形柱进行非线性有限元分析,电算 结果和试验结果吻合。证明A B A Q U S 有限元软件可以模拟空间钢构架L 形柱的非线性 有限元分析。 使用A B A Q U S 有限元分析程序对空间钢构架混凝土L 形柱
3、进行了非线性分析,分 析配筋形式、轴压比、混凝土强度等级以及加载角等参数对空间钢构架混凝土L 形柱 的承载力和变形能力的影响。分析表明:配置空间钢构架可以提高空间钢构架混凝土 L 形柱的承载力和延性。随着轴压比,l 的增加,空间钢构架混凝土L 形柱的极限承载 力相应降低,最大承载力时的位移相应减小。空间钢构架混凝土L 形柱的抗剪承载力 特征值( 圪兀砌) 随混凝土强度的增加而减小。空间钢构架混凝土L 形柱的极限抗 剪承载力随着水平加载角的增加而增加。 关键词:空间钢构架,混凝土L 形柱,低周反复荷载,抗震性能,非线性分析 M 2 L s t e rD i s s e n a t i o no
4、fS u 办o uU n i V e r s i t yo fS c i e n c ea I l dT e c h n o l o g yA b s t r a c t A b s t r a c t 1 kl o a d - b e a r i n gl i 帆i g h ts t e e ls 缸1 J c t u r ei sb u i l tb yw e l d i n g 廿l e 纰咖V e r s e 锄d 硫l m dl a C eb a r So nl o n g i 砌i 枷c h o r d s ,w l l i c hi sc a l l e dt h es p a
5、t i a l 妣e l 妇n e n l e C o n c r e t es t r u 咖托谢t hs p a t i a ls t e e lm 瞄ei sg a i l l e db ys n b s t i t u t i n g mo r d e rt 0 鲫吣yo nm es e i s I I l i cb e h a v i o ro fS p a t i a ls t c e l 觑吼ec o n c r e t eLs h 印e d c o l 硼【l I l ,i I l c l u 曲唱i t Sb e 撕n gc 印a c i 劬d e f o m a t i o
6、 nc 叩a b i l i 劬d u C t i l 姆a sw e l l 弱筋l u m m e c I 搬n i s m ,n l ec o m p a r i s o no fm et e s t so f4t h es p a t i a lS t e e lf b m ec o m 孺e t eLs h 印e d c o l l 肋J 1 S 锄d1r c i I l f 0 r c e dc o n c 鼻e t eLs h 印e dc o l 硼 1 ns u 巧e c t e dt 0 廿l el o wc y c l i c 童e v e r s e d l o a da
7、 c 枷e do u t T h er c S u h so ft l l et e s t sS h o 、e dn l a tt l l es h e a rc 印a c i 锣o ft l l es p a t i a l s t e e l 血m i ec o n c r c t eLs h a p e dc o l u I I l ni sb a s i c a l l yt h es 锄e 嬲m a to f 伧r e i l l f o r c e d c o n c r c t eL S h a p e dc o l u m I l b 眦n l ed u c t i l 时o
8、 fm es p a t i a ls t e e l 丘锄ec o n c :r e t eLs h a p e d c o l u m ni sb c t t c I t l l a nm a to fn l er e i I l f o r c e dc o n c r e t eLs l l 暑畔dc o l u m n ,W h e nh o r i z o n t 础 l o a dd i r e c t i o ni sp a r a l l e lt 0c o l u 如l I ll i n l b n l es h e a rc 印a c 姆o f 也es p a t i a
9、 L ls t e e l 触m e c o n c r c t eLs h a p e dc o l 硼mu 1 1 d e rd i 虢r e n td i r e c t i o n a lc y c l i cl o a d i n gi sl o w e rt l l 觚t 1 1 a to f t h eS p a t i a ls t c e l 触I I l ec o I l c r e t eLs l l a p e dc o l u l I 】mu I l d e rp a r a l l e ld i r e c t i o n a lc y c l i cl o a d
10、 i I l g , B e s i d e s 也eo b l i q u ec r o s & - s e c t i o ns h e 盯c 印a c 毋i sr e d u c e d 、) I ,i 吐1 廿1 el o a da I l 甜e i n c r e a f b m0d e g r e e st 04 5d e g r e e s O nt l l eb 嬲i so f 也ee 碘r i m e m ,t h eS p a t i a ls t e e lf a m ec o n c r e t eL s h a p e dc o l 瑚帆 肌a l y z e db
11、y 坨A B A Q U S ,n l ec a l c u l a t i o nr e s u l t sb yc o m p u t e rc o i n c i d e 、) l ,i t ht 1 1 c e x p e r i I n e n t a lr e s u l t S I t sd e m o 舭m a t m en o l l l 虹l e 盯f i I l i t ee l e 面e n t 删y s i so fs p a t i a l s t c e l 触m ec o n c r e t eL - s h a p e dc o l u mc 肌s i m u
12、 l a t e db yt h eA B A Q U S T h en 0 I l l i n e 盯锄a l y s i so ft l l es p a t i a l 咖e l6 彻地c o n c r e t I oL s h a p e dc o l u I 】mi s 锄a l y z c db yA B A Q U S f i n i t ee l e m e m B e s i d c sm eb e 痂gc a p a c 埘a n dd e f o 姗a b i l i 够o f t h eS p a t i a ls t e e l 盘锄ec o I l c r e t
13、 eL - s h a p e dc o l u 如na r cc 枷e do u tb yt h ee e c t so ft l l e r e i I 】南r c e m e mf o m ,a x i a l 一l o a dr a t i o sa n dt l l ec o n c r e t ei l l t e n s i 吼T h ea n a l y s i sc a l li n d i c a t e m a ta d d i n g 吐1 es p a t i a ls t e e l 丘a m ec a ni m p r o V et h eb e 撕n gc a
14、p a b i l i t ) ra n dt h ed u c t i l i 够T h e b e a r i l l gc a p a b i l i t ) ro fs p a t i a ls t e e l 行锄ec o n c r e t eL s h 印e dc 0 1 u 衄i si n c r e a s i n ga St l l e r e d u c i n go fm ca X i a l l o a dr a t i o s T l l ec h a r a c t e r i S t i cn u I I l b e ro fs h e a rb e 碰n gc
15、 印a b i l 毋i s d e c r e 嬲i n g 嬲m eg r o w i n go fc o t l C r e t ci n t e n s i 吼T h es h e a rb e a r i n gc a p d b i l 埘o fs p a t i a l s t c e l 觑啪ec o n c r e t eL s h a p e dc o l u I n l li sg r o 淅n g 嬲t l l eg r o 咖go fl o a d i n ga I l 西e K e y w o r d s :s p a t i a ls t e e lf r 锄e
16、,c o n c r e t eL - s h a p e dc o l u n m ,l o w _ c y c l er e V e r s e dl o a d , s e i s m i ck I h a V i o r ,n o I d m e a ra l l a l y s i s 苏州科技学院学位论文独创性声明和使用授权书 独创性声明 本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究 工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不含任何其他个人或 集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体, 均已在文中以明确方式标明。本声明的
17、法律结果由本人承担。 论文作者签名: 期啤“畦日 学位论文使用授权书 苏州科技学院、国家图书馆、中国科学技术信息研究所的中国学位论文全文数 据库等国家有关部门或机构有权保留本人所送交论文的复印件和电子文档,允许论 文被查阅和借阅。本人完全了解苏州科技学院关于收集、保存、使用学位论文的规定, 即:按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本;学校有权保存学位论文的印刷 本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其他 复制手段保存汇编学位论文;同意学校在不以赢利为目的的前提下,用不同方式在不 同媒体上公布论文的部分或全部内容。 ( 保密论文在解密后遵守此规定) 论文作者签
18、名:邋日期:旦王年厶月二王日 艚教师虢乡廖买屠嗍参乡月易日 苏州科技学院硕士学位论文 第一章绪论 1 1 异形柱的研究背景 1 1 1 异形柱结构的应用及特点 第一章绪论弟一早珀T 匕 近年来,随着生活水平的不断提高,人们对建筑住宅的要求越来越高。传统的砖 混结构住宅由于房屋分隔单一,开间受到限制,可变性及抗震性均相对较差,已经无 法满足人们对建筑使用功能的不同要求。因此,在普通多层住宅设计中大多采用钢筋 混凝土框架结构体系,但由于普通钢筋混凝土框架结构柱多采用矩形断面形式,突出 墙面的矩形柱给室内装修和家具布置带来了极大的不便,同时也影响平面有效面积的 合理利用。为解决上述问题,在2 0 世
19、纪中、后期,天津市首先提出异形柱框轻节能 结构体系( 即异形柱框架一轻墙结构体系) ,该结构采用异形截面柱来取代普通矩形 柱,柱肢厚度与墙体厚度取齐,避免了矩形柱在室内凸出的缺点,扩大了建筑有效使 用面积,提高了建筑布置的灵活性,改善了室内空间视觉效果;同时可以提供大空间 及住户拆改装修的便利条件,通过结构措施把建筑美观结合起来,为人们提供舒适的 环境。异形柱结构就是在这样的理念指导下产生和发展起来的,在实际使用中受到用 户的欢迎,且符合国家正在大力宣传贯彻的积极推进墙体改革、节约能源及科技创新、 研究探索新型住宅建筑结构体系的方针政策。 与一般钢筋混凝土框架结构房屋相比,异形柱框架结构房屋不
20、仅使用功能好,而 且造价较低【1 1 。其主要优点如下: 1 、边柱为T 形,中柱为十字形,角柱为L 形。柱宽与填充墙同厚,室内不出现外 凸的柱棱,房间美观适用( 图卜1 ) 。 2 、墙薄,可比砖房增加7 1 0 的使用面积。不仅节省上部结构的材料,又可减 少基础的造价并且有利于抗震。 3 、异形柱结构外观好,且分隔灵活,可为底层提供大空间,特别适用于底层带 商铺的住宅,有良好的社会效益。 由此可见,推广应用这种结构体系,具有明显的经济效益和社会效益。但是,异 形柱的抗震性能是人们极为关注的问题,所以,研究异形柱的抗震能力,将有着重要 的理论意义和现实意义。 苏州科技学院硕士学位论文第一章绪
21、论 趱兽趣罐臣 1 1 2 异形柱结构存在的问题 图卜1几种常见的异形柱 ( c ) 目前,普通钢筋混凝土异形柱在实际工程中己经得到推广应用,在山西太原、山 东烟台、江苏南京、天津市、广东省以及广西南宁等地己建成一批异形柱框架住宅。 但是,这些住宅建筑多为低多层建筑。一方面由于钢筋混凝土异形柱受到柱截面配筋 率及混凝土强度等级的限制,其极限承载力有限。另一方面随着层数的增加,为了满 足受力的要求,不得不加大柱肢的长度,不利于门窗洞口的布置。由此可见,在高层 或超高层建筑中,要采用异形柱框架结构形式,必须采用一种新的高强结构材料来代 替普通钢筋混凝土作为异形柱的建筑材料,钢骨混凝土结构就能满足这
22、一要求。 1 1 3 钢骨混凝土异形柱结构的优势 为了使异形柱框架结构体系能够在高层和超高层建筑中进一步推广应用,如何在 不显著增大柱截面的情况下,提高柱的承载力是需要解决的主要问题之一。若单纯从 提高柱承载力来看,可以考虑采用高强混凝土或约束混凝土( 如钢管混凝土) 。高强混 凝土异形柱虽能提高柱的承载力,但在梁柱连接节点处钢筋可能较为密集,尤其是柱 肢厚度与梁宽相同时,梁与柱的主要受力钢筋在同一平面内相交,钢筋位置不易错开, 造成施工十分困难,同时高强混凝土会使构件延性变差、脆性变大,不利于抗震。若 采用约束混凝土柱,异形柱又不具备约束混凝土的特点。由此可见,在高层、超高层 建筑中,要采用
23、异形柱框架结构形式,普通钢筋混凝土异形柱是难以满足承载力要求 以及节点处理等问题,必须考虑采用别的高强材料取代普通钢筋混凝土作为异形柱的 建筑材料。钢骨混凝土结构( s t e e lR e i n f o r c e dC o n c r e t e 简称S R C 结构) 内部包含有较 多的钢材,能大大提高柱承载力,具有较强的耗能能力,与普通钢筋混凝土相比具有 更强的抗震能力,并且在梁柱连接节点处不存在钢筋拥挤、施工布筋困难等问题。传 统的钢骨混凝土柱一般是矩形或方形截面,在高层和超高层建筑中己经得到了大量应 用。若异形柱框架结构中采用钢骨混凝土来取代钢筋混凝土作为异形柱的建筑材料, 2
24、苏州科技学院硕士学位论文 第一章绪论 可以充分发挥钢骨混凝土的材料优势以及异形柱结构的结构优势,能有效地扩大异形 截面柱的应用范围。 1 2 异形柱在国内外的研究与应用 1 2 1 异形柱在国内的研究及应用 目前,对异形柱框架结构整体的试验研究和理论分析主要在我国。这方面,我国 广东省和天津市走在了前面,颁布了关于异形柱框架的地方规程:钢筋混凝土异形 柱设计规程和大开问住宅钢筋混凝土异形柱框轻结构技术规程,安徽省也在2 0 0 1 年颁布了自己的地方标准:安徽省异形柱框架轻质墙结构( 抗震) 设计规程。 在我国,华南理工大学对L 形柱进行了双向偏压试验研究:天津大学对L 形、T 形和 十字形柱
25、进行了一系列试验研究,对钢筋混凝土异形截面柱( 主要是L 形、T 形、十字 形柱) 正截面承载力、延性、受剪承载力及节点承载力做了理论分析:中国建筑科学研 究院对国内外进行过的1 8 根L 形偏心受压柱的强度试验结果进行了统计分析,给出了 实用计算公式,但由于试验数据少,难免有局限性。1 9 9 2 年到1 9 9 4 年间,河北工业大 学先后完成了对L 形、十字形、T 形柱抗震性能的试验研究,在压弯试验中,水平力作 用方向除与异形柱工程轴方向一致外,还采用了与工程轴成4 5 0 的水平力加载方式, 这样为进行不同水平地震作用方向下异形柱的抗震性能研究初步奠定了试验基础。 广东标准钢筋混凝士异
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 空间 构架 混凝土 抗震 性能 试验 研究 非线性 分析
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【caop****ing】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【caop****ing】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。