L形连续缀板式钢管混凝土组合柱抗震性能研究

作     者：李金杭 

作者单位：青岛理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：杨晓明

授予年度：2021年

学科分类：081405[工学-防灾减灾工程及防护工程] 08[工学] 081402[工学-结构工程] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：L形 缀板式钢管混凝土组合柱 低周反复荷载试验 有限元模拟 抗震性能 

摘      要：钢管混凝土组合柱可以高度契合建筑的实际需求,避免传统钢筋混凝土柱凸出墙外而造成建筑有效使用面积减少和不美观等问题,而且其本身的特点也决定了它将在日后装配式建筑中的应用前途非常宽广。此外,钢管混凝土组合柱越来越多的被应用到高层建筑当中,而高层建筑下部对柱构件的承载力和抗震性能要求较高,因此,对高性能钢管混凝土组合柱的研究势在必行。在以上背景下,本文提出了一种新型的,采用两块连接缀板连接的连续缀板式钢管混凝土组合柱,进行了抗震性能研究。本文研究内容如下:⑴设计并制作了3个新型的L形连续缀板式钢管混凝土组合柱试件,以钢管连接件即缀板的宽度和试验中的轴压比为试验参数,对试件进行了拟静力试验,得到了对应的滞回曲线和骨架曲线。然后从刚度退化和强度退化等四个方面进行分析,结果表明:连接缀板宽度与水平荷载峰值和刚度呈正相关,与延性和耗能能力呈负相关,且连接缀板宽度的增加会加剧强度退化和刚度退化;竖向恒载与水平荷载峰值、耗能能力呈负相关,对抗震性能影响很大,增大轴压比会导致两者均变小,并且会加剧刚度退化。⑵使用有限元分析软件ABABQUS建立了试验试件所对应的3个L形连续缀板式钢管混凝土组合柱模型,通过比较试验结果的滞回曲线和骨架曲线,验证了使用本软件对L形连续缀板式钢管混凝土组合柱进行模拟分析研究的可行性。⑶通过改变模型的轴压比、连接缀板宽度和厚度、钢管管径、钢管管壁厚度、混凝土强度等级和钢材强度等级,建立并模拟了11个L形连续缀板式钢管混凝土组合柱模型。结果表明:增大钢管管径和管壁厚度可以增加水平承载力,但变形能力变差;提高钢材强度可以增加水平承载力的同时改善延性,对抗震性能影响很大;连接缀板厚度对抗震性能的影响较小;混凝土强度对抗震性能的影响最小。