论文端部设肋方钢管混凝土框架柱抗震性能分析是关于本文可作为抗震性能方面的大学硕士与本科毕业论文仪器抗震性能指标论文开题报告范文和职称论文论文写作参考文献下载。
摘 要：提出了一种端部设肋方钢管混凝土框架柱,采取在柱端部区域设置纵向加劲肋的方式避免端部过早地发生局部屈曲,以提高其承载力,改善延性和抗震性能.采用通用非线性有限元软件MSC.Marc建立壳实体精细有限元分析模型对已有试验进行了非线性有限元分析,有限元分析结果和试验结果吻合良好.在验证了有限元模型合理性的基础上,分析了不同参数条件下端部设肋方钢管混凝土框架柱的力学性能.研究表明,端部加劲肋能够延缓钢管壁的鼓曲,提高柱的承载力,显著改善柱的延性和抗震性能.端部加劲肋的设置长度以柱的1～2倍边长为宜,高度和厚度应满足一定的构造要求,可以通过增大加劲肋的厚度或增加每边加劲肋的设置数量来提高柱的承载力,且后者效果更好.
关键词：方钢管混凝土框架柱；端部设肋；有限元；抗震分析；延性
中图分类号：TU398文献标识码：A
Abstract：A square concretefilled steel tube frame column with end ribs was put forward. The end longitudinal rib was used to avoid the premature local buckling of steel tube wall and then to improve the load carrying capacity, ductility and seismic performance of concretefilled steel tube. Refined nonlinear finite element （FE） models were established by using MSC.Marc to study the existing experiments, and the results from the FE models fit well with the test data. Based on the reasonability of the FE models, parametric analyses were carried out to further explore the behavior of the square concretefilled steel tube frame column with end ribs. The analyses have shown that the end ribs can delay the local buckling of the steel tube and improve the load carrying capacity, ductility and seismic performance. The length of the end ribs are to be set at 1～2 times the sectional side length from the column end, and the height and thickness of the end ribs should satisfy certain structural requirements. The increase of the thickness of the end ribs or the number of end ribs on each side can improve the load carrying of the column, and the latter is better.
Key words：square concretefilled steel tube frame column； end ribs； finite element； seismic analysis； ductility
钢管混凝土结构充分发挥了混凝土和钢材的优点,弥补了各自的缺点,具有承载力高、塑性和韧性好、施工方便、耐火性能和经济效果好等优点[1-3].方钢管混凝土结构同时还具有建筑布局灵活、节点形式简单等优点,是发展前景广阔的一种结构形式[4-6].
已有的试验研究发现,方钢管混凝土框架柱中钢管的宽厚比若超过一定的限值时,在荷载的作用下钢管壁端部较易产生向外的局部鼓曲,降低构件的承载能力及延性[7].为了延缓方钢管混凝土框架柱的端部鼓曲,改善构件的延性和抗震性能,国内外学者已展开相关的试验和理论研究.吕西林[8]等进行了9个设置栓钉的方钢管混凝土柱低周反复试验；张耀春[9]等进行了9根带肋薄壁方钢管混凝土柱的滞回性能试验研究；Mao[10]等在方钢管混凝土柱端部设置钢板或钢板条约束钢管的局部屈曲,提高了方钢管混凝土柱的承载力和延性.上述试验中,除Mao仅在端部设置约束外,其他试验均沿钢管壁全长设置栓钉或纵向加劲肋,但由于地震作用下方钢管混凝土框架柱仅在端部发生局部鼓曲,柱中部设置的栓钉或纵向加劲肋并不能完全发挥作用.
本文采用有限元软件MSC.Marc建立了设肋方钢管混凝土框架柱的壳-实体精细非线性有限元分析模型,在验证了有限元模型合理性的基础上,分析了不同参数条件下端部设肋方钢管混凝土框架柱的力学性能,为端部设肋方钢管混凝土框架柱的抗震设计和实际应用提供一定的参考.
1有限元模型
对设肋方钢管混凝土框架柱进行非线性有限元模拟的关键影响因素包括单元类型、单元之间的连接、材料本构关系、边界条件以及求解方法.下面对各影响因素分别进行说明.试验模型如图1所示,有限元模型如图2所示.试件的混凝土、钢管强度及试验结果见文献[9].
1.1单元类型
设肋方钢管混凝土框架柱有限元分析模型包括管内混凝土,钢管壁及纵向加劲肋.管内混凝土采用八节点各向同性六面体单元（7号）模拟,钢管壁及加劲肋采用四节点薄壳单元（139号）模拟.
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参考文献：
1、 柱端弯矩增大系数对PC框架结构抗震性能影响 摘要：根据我国现行《预应力混凝土结构抗震设计规程》JGJ 140-2004，以设防烈度为8度0 2 g 地区的多跨多层预应力混凝土框架结构柱端弯。
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