文档介绍：华侨大学
硕士学位论文
薄壁钢管混凝土短柱基本力学性能研究
姓名:金周
申请学位级别:硕士
专业:结构工程
指导教师:高轩能
20080501
华侨大学硕士学位论文
摘要
在传统的钢管混凝土工程中,经常采用的是管壁较厚的钢管混凝土。
已有的工程经验表明,在钢管混凝土工程中采用薄壁钢管,可以减少钢材
用量,减轻焊接工作量,达到降低造价的目的。但是薄壁钢管在轴向荷载
下容易发生局部屈曲,尤其是截面形状为方形或矩形时。参照钢结构处理
局部屈曲的方法,可沿薄壁钢管混凝土管壁纵向设置加劲肋,利用加劲肋
的抗弯刚度为板件的面外提供约束变形的支撑点,从而提高板件发生局部
屈曲的临界应力。本文主要通过试验和理论分析对设肋和不设肋薄壁矩形
钢管混凝土结构的变形和受力性能进行了研究,主要包括以下几个方面:
(1) 分别以板件宽厚比、加劲肋的抗弯刚度和焊接方式以及加荷方式
为研究对象,进行了 10 根薄壁方钢管混凝土短柱轴压力学性能的试验研
究。以荷载偏心率、截面高宽比、肋的焊接形式为主要变化参数,进行了
11 根带肋和不带肋薄壁矩形钢管混凝土短柱偏压力学性能的试验研究。
考察了薄壁钢管混凝土在轴压和偏压作用下的力学性能,并分析了各参数
对试件力学性能的影响。
(2) 采用有限单元法对轴压、偏压构件的荷载-变形全过程曲线进行
了数值计算,计算结果与试验结果吻合较好,说明了本文有限元分析的可
靠性。在此基础上,通过分析计算,回归了完全加劲时加劲肋所需要的刚
度计算公式,并对带肋、不带肋薄壁钢管混凝土力学性能进行了系统研究。
研究表明,加劲肋的设置能够有效改善薄壁钢管混凝土的局部屈曲性能,
增强钢管对核心混凝土的约束作用,从而提高构件的轴压承载能力,但对
延性的影响很小。
(3) 采用有限单元法对偏压带肋和不带肋构件受力过程中核心混凝土
的应力分布、钢管的破坏模态进行了研究,分析了荷载偏心率、截面套箍
系数和加劲肋的设置对力学性能的影响。
(4) 将本章和已有试验结果与国内外常见的规程计算结果进行了比
较,并在参数分析和试验研究的基础上,建议了带肋和不带肋薄壁钢管
混凝土短柱在轴压和偏压受力状态下的承载力实用计算方法,其计算结
果得到试验结果的验证,可为有关工程实践提供参考。
关键词:薄壁钢管混凝土;加劲肋;轴压;偏压;试验研究;有限元
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华侨大学硕士学位论文
Abstract
Usually, thick steel tubes are used in traditional engineering of
concrete-filled steel tubes (CFST). Engineering experiences show that using
thin-walled steel tubes in CFST engineering can reduce the consumption of
steel, the workload of welding and cost of the project. However, the
thin-walled steel tubes are prone to local buckling under axial pressure,
especially for the square and rectangular cross-section shape. Referencing
steel structure, layouting the longitudinal stiffeners along the thin-walled steel
tubes of CFST can provide restrictions for plate panels, consequently
postpone the occurrence of local buckling. Behavior and mechanism of
Concrete filled thin-walled steel tubular beam-columns were investigated.
Two kinds of section tubes were studied in this paper, that is, the stiffened
concrete-filled thin-walled steel tubes (SCFTST) and the unstiffened
concrete-filled thin-walled s