钢骨混凝土复合受扭构件抗震性能的主要影响因素分析及参数优化设计

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钢骨混凝土结构凭借其自身优势已成为当今工程界所广泛应用的结构形式,它结合了钢结构和钢筋混凝土结构的优点,充分发挥出型钢和混凝土两种材料的性能优势。目前对于钢骨混凝土结构在复合受扭状态下抗震性能的分析研究较少。本文主要以钢骨混凝土复合受扭构件为研究对象,使用ANSYS软件进行有限元模拟。首先进行钢骨混凝土柱构件在纯扭状态下的非线性有限元分析,通过分析结果与试验结果的对比验证模型的合理性和精确性。在此基础上,设计了钢骨混凝土柱构件和钢筋混凝土柱构件,对其在复合受扭状态下的低周反复加载进行模拟,分析了所要研究的主要影响因素对抗震性能的影响。最后对参数进行优化设计以此来改善提高钢骨混凝土构件的抗震性能。全文的主要研究内容包括:(1)利用有限元软件ANSYS对钢骨混凝土柱构件进行单调扭矩作用下的非线性有限元分析,将得到的分析结果与试验结果进行对比,发现两者吻合度较高,并且计算结果能够较为准确的反应出构件受扭的力学性能。这表明建立的有限元模型其合理性和精确性较高,进而说明ANSYS有限元软件可以较好的模拟钢骨混凝土构件的受扭行为,为进行钢骨混凝土复合受扭构件的研究奠定基础。(2)对11根钢骨混凝土柱构件和1根钢筋混凝土柱构件进行压、弯、剪、扭复合受力状态下低周反复加载的有限元模拟,分析了施加的扭矩、轴压比、混凝土强度等级、剪跨比、型钢尺寸以及有无型钢这些主要影响因素对荷载—位移滞回曲线、骨架曲线、耗能能力、刚度退化和延性等抗震性能的影响。(3)选取耗能能力、刚度退化和延性作为改善提高的对象进行参数的优化设计,以此来改善并提高钢骨混凝土构件的抗震性能,为将来钢骨混凝土复合受扭构件抗震性能的优化设计提供依据与参考。
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