方鋼管混凝土柱的抗彎剛度研究.pdf

1、鋼管混凝土結構是將混凝土填進鋼管內而形成的一種新型組合結構,它將混凝土與鋼管的優(yōu)點結合在了一起,使混凝土處于三向受壓的狀態(tài),提高了核心混凝土的強度和變形能力。近年來,鋼管混凝土結構在我國得到迅速發(fā)展,特別是近十幾年來被廣泛應用于多地震地區(qū)。在結構的抗震設計和計算過程中,結構的變形能力是一個非常重要的指標,而計算變形能力就必然會涉及到鋼管混凝土的抗彎剛度。近幾十年來,國內外學者對于鋼管混凝土的力學性能進行了大量的研究,但是大部分是關于抗彎

2、承載力的計算,而對于抗彎剛度的研究比較少。
　　 目前各國的抗震規(guī)范中普遍采用的是“小震不壞,中震可修,大震不倒”的設計水準,這種基于強度的抗震設計理念和方法并不能預估出結構屈服后的變形能力以及大震作用時的實際破壞情況。在這樣的背景下,基于性能的抗震設計理念引起了各國的廣泛關注。結構的彈塑性分析方法逐漸成為基于性能的抗震設計中一個不可缺少的組成部分。而在結構的彈塑性分析中,如何確定塑性鉸的位置并研究鋼管混凝土柱的抗彎剛度就顯得尤

3、為重要。本文分析了鋼管混凝土柱的截面抗彎剛度和使用階段構件抗彎剛度的計算方法,為鋼管混凝土結構基于性能的抗震設計及相關研究提供了參考。
　　 為了研究方鋼管混凝土柱的截面出現(xiàn)塑性鉸時的變形和對應的截面抗彎剛度,本文采用數值積分的方法,運用FORTRAN語言編制了方鋼管混凝土柱截面非線性全過程分析程序(M-Ф程序)。并根據已有的試驗數據對程序進行了驗證,試驗實測值與理論計算值的比較表明,兩者吻合較好,說明編制的程序安全可靠,可以用

4、于方鋼管混凝土柱的截面受力分析。由M-Ф曲線計算出的截面等效屈服時對應的抗彎剛度EIff與鋼管混凝土理論剛度EsIs+EcIc的比值作為鋼管混凝土截面抗彎剛度折減系數,在M-Ф程序的基礎之上,采用數值積分法編制了用于方鋼管混凝土柱受力分析的荷載-位移程序(P-A程序)。此外,還在方鋼管混凝土柱非線性全過程分析程序的基礎之上,采用數值積分法編制了計算鋼管混凝土柱抗彎剛度折減系數的程序(m-a程序)。
　　 本文應用編制的M-Ф程序

5、和m-a程序,對三種截面形式的方鋼管混凝土柱截面和構件,在四種混凝土強度等級、三種含鋼率、四種鋼材強度、四種軸壓比、四種長細比下的受力變形性能進行了計算分析,結果表明,方鋼管混凝土柱截面出現(xiàn)塑性鉸時對應的彈性截面抗彎剛度明顯小于截面的初始抗彎剛度,其數值除了與截面形式、材料性能、含鋼率等因素有關外,還與軸壓比有關。最后通過數據擬合給出了截面抗彎剛度EIff的計算公式。另外,研究分析發(fā)現(xiàn),使用階段方鋼管混凝土柱的核心混凝土對柱的抗彎剛度貢