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应现代工程结构向大跨、高耸、重载、抗震抗爆发展和承受恶劣条件的需要,具有自身独特工作特征(弹性工作而塑性破坏,承载力高而极限压缩变形又大)的钢管混凝土结构腾空出世,优化和改变了建筑史的章程。
本文是带约束拉杆钢管混凝土柱系列研究的一部分,对带约束拉杆方形截面钢管混凝土柱双向偏心受压结构体系可能的压溃过程采用纤维模型法进行了变参数模拟分析和较完整的理论论证,并研究了其荷载.变形关系。这种以充分考虑组成钢管混凝土的钢管和混凝土之间相互组合作用的分析方法的计算结果较为精确。但是,从实际应用的角度考虑,这种方法比较复杂,不便于应用。如何从上述理论成果出发,搭起必要的桥梁,过渡到便于广大设计人员应用的实用方法,是一项十分有意义的工作,也是本文的重点所在。为实现该目标,对可能的影响参数(包括物理、几何和荷载等参数)进行了较系统的分析,将计算结果进行归纳并考察了力学性能的变化规律,最后从理论高度进行概括,提出在静力荷载作用下的实用设计方法。
本文主要工作如下:
(1).介绍本文研究的基础——针对已有的带约束拉杆方形钢管混凝土的本构关系,为了研究的方便性对其进行简化;介绍纤维模型法运用于方形钢管混凝土柱双向偏心受压的基本原理,提出一些基本分析方法。对提出的分析方法应用大量已完成的带约束拉杆方形钢管混凝土柱轴心受压和单向偏心受压试验结果,无约束拉杆方形钢管混凝土柱的轴心受压、单向偏心受压和双向偏心受压试验结果进行验证。
(2).用自编程序对带约束拉杆方形钢管混凝土柱双向偏心受压进行全方位变参数模拟分析。首先进一步验证程序对目标试件模拟的可行性,然后,从极限承载力、荷载.变形曲线、延性、轴压比等方面分析各主要参数,如加载偏心角、偏心距、拉杆状态(如材料、直径、水平或竖直间距等)、钢管厚度、混凝土柱横截面宽度、钢管材料、核心混凝土强度、柱长度等对构件力学性能的影响及变化规律,归纳该类构件的受力机理及基本性能。
(3).总结数值分析结果,结合现有相关研究成果,提出两种目标试件极限承载力公式。