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钢管混凝土格构式柱的承载能力分析与研究

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摘要

1 绪论

1.1 研究背景

1.2 钢管混凝土格构柱的研究现状

1.3 本文研究内容及研究方法

1.4 小结

2 钢管混凝土格构柱计算理论

2.1 概述

2.2 三肢轴压钢管混凝土格构柱极限承载力计算方法

2.3 参数分析

2.4 分析结论

2.5 小结

3 有限元模型的建立

3.1 概述

3.2 有限元分析方法简介

3.3 有限元软件的选择

3.4 有限元模拟程序

3.5 小结

4 钢管混凝土格构柱承载能力的理论计算与分析

4.1 概述

4.2 三肢钢管混凝土格构柱基本模型设计

4.3 规程中钢管混凝土格构柱极限承载力计算结果对比分析

4.4 承载力计算结果分析总结

4.5 小结

5 有限元软件模拟值计算与分析

5.1 概述

5.2 建立有限元模型

5.3 ANSYS软件模拟结果分析

5.4 有限元分析结果及准确性验证

5.5 小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢

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摘要

近年来,钢管混凝土格构式结构在工程中应用越来越广泛,国内外学者对拥有对称结构的双肢和四肢钢管混凝土格构柱研究越来越深入,而对三肢圆形实心钢管混凝土格构柱的研究内容相对匮乏。本文结合相应的规范和规程,并且采用非线性有限元方法对三肢实心钢管混凝土格构柱轴心受压情况进行了极限承载力的分析。
  本文对比分析了当前正在推广使用的规范——《钢结构规范》(GB50017-2014)和四本规程——《钢管混凝土结构设计与施工规程》(JCJ01-89)、《钢-混凝土组合结构设计规程》(DL/T5085-1999)、《钢管混凝土结构设计与施工规程》(CECS28:2012)、《实心与空心钢管混凝土技术规程》(CECS254-2012)中有关三肢钢管混凝土格构柱的计算公式的特点。利用有限元软件ANSYS,并结合实际工程、根据相关规范、规程选取了4组共28个模型对三肢实心钢管混凝土格构柱的轴心受压承载力进行了模拟。采用因素分析法逐一分析换算长细比、稳定系数、含钢率、钢材型号和混凝土等级等影响参数,对三肢实心钢管混凝土格构柱的轴心受压承载里的影响。用统计分析的方法以图表的形式展示出分析结果。
  通过分析研究,得出:
  (1)国内正在使用的三肢实心钢管混凝土格构柱轴心受压极限承载力的计算方法主要是根据相关规范和规程确定的。
  (2)稳定系数在计算极限承载力的过程中至关重要,换算长细比越大,稳定系数越小;含钢率对三肢实心钢管混凝土格构柱的极限承载力影响较大;钢材与混凝土材料强度越强,极限承载力越大。
  (3)论文研究结果与现有研究结论相吻合。
  (4)极限承载力的理论计算结果与有限元计算结果吻合良好,通过有限元ANSYS模拟试验,验证了规范和规程计算结果的正确性。
  (5) ANSYS模拟值与《钢管混凝土结构设计与施工规程》(CECS28:2012)计算结果最为相近。
  最后,本文论述了三肢钢管混凝土格构柱的发展前景,对规程承载力计算方法和有限元模拟分析结果进行了综述和总结,为后续的研究奠定基础。

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