钢骨混凝土框架柱强度和延性的试验研究及其数值分析

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随着高层建筑的发展,钢骨混凝土框架柱的结构行为越来越受到人们的重视,其强度和延性的好坏直接关系到建筑物的可靠性。 本文主要包括试验研究和数值分析两部分。 1.试验研究及分析本文以钢骨混凝土框架短柱的强度和延性为研究对象,进行了21根钢骨混凝土框架短柱的试验研究,主要包括以下三个方面: (1)研究了钢骨混凝土框架短柱在一定轴向压力作用下承受反复水平荷载作用时试件的强度和延性的变化规律,分别详细分析了轴压比和配箍率对其结构行为的影响规律和趋势; (2)对试件的破坏形态进行了描述,研究了轴压比和配箍率对试件位移延性系数的影响规律; (3)通过对三根钢骨翼缘焊有短钢筋的钢骨混凝土框架短柱的对比试验,分析了钢骨和混凝土共同工作的机理。 在钢骨混凝土柱的强度计算中,提出了一种合理的轴力分配方法。 2.数值分析在对钢骨混凝土柱的数值分析方法中,主要采用了三种方法: (1)钢骨混凝土框架柱正截面强度计算的条分法,这种方法主要根据平截面假定,将试件截面分成若干水平条带,根据不同位置处材料的应力应变关系,计算截面的内力; (2)将梁拱联合模型和混凝土软化理论结合起来,将钢骨混凝土框架柱划分成五部分,分别采用上述理论,计算各部分的强度,最后叠加得到钢骨混凝土框架短柱的强度。 (3)对于钢骨混凝土框架柱这样的细长构件,采用条带单元对试件进行有限元划分,可以考虑材料和几何非线性问题,编制了有限元程序,用以分析钢骨混凝土框架柱在加载过程中的强度,可以分析和考虑钢骨与钢筋混凝土之间的共同工作情况。同时,提出一个混凝土的五参数破坏准则。 另外,本文详细地阐述了在大型线性方程组的解法中一种降阶解法,该方法提高了大型线性代数方程组求解的灵活性,其精度满足要求,不仅适用于大型方程组的计算机解法,而且适用于小型线性方程组的手算。
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