桁架式型钢混凝土异形柱—不等肢L形截面极限承载力研究
|
摘要
型钢混凝土结构中,型钢与混凝土的协同工作能力,型钢的配钢形式、配钢率,混凝土强度等级及荷载形式是影响型钢混凝土结构承载力的关键。
本文利用ANSYS有限元分析软件,对桁架式不等肢L形截面的型钢混凝土异形柱进行研究,将ANSYS有限元分析结果与试验结果进行对比,验证了不等肢L形截面的桁架式型钢混凝土异形柱中型钢与混凝土的协同工作能力。在此基础上,运用ANSYS有限元模型,分析混凝土强度等级、偏心距、加载角、配钢率及配钢形式等对桁架式不等肢L形截面的型钢混凝土异形柱极限承载力的影响,从中找出各类影响因素对桁架式不等肢L形截面的型钢混凝土异形柱极限承载力的影响规律,并得出合理配钢形式与最佳配钢率。最后,将桁架式不等肢L形截面的型钢混凝土异形柱与不等肢L形截面的钢筋混凝土异形柱的极限承载力进行比较,发现在异形柱中配置型钢能使其极限承载力有较大提高,并且在大偏心情况下,异形柱极限承载力的提高更明显。
In steel reinforced concrete structure, the synergistic effect of shaped-steel and concrete, shaped-steel layout and ratio, concrete strength grade and loading form are the keys to influence ultimate bearing capacity.
Unsymmetrical L-cross section trussed special-shaped steel reinforced concrete column is analyzed by ANSYS. The results of numerical simulation and examination are compared to validate the synergistic effect of shaped-steel and concrete. Based numerical simulation, using finite element model, influence of concrete strength grade, loading eccentricity, loading angle, shaped-steel layout and ratio on ultimate bearing capacity is analyzed in order to find out discipline of ultimate bearing capacity, rational shaped-steel layout and ratio. Finally, the ultimate bearing capacity of special-shaped steel reinforced concrete column and special-shaped reinforced concrete column is compared. Analyzed the comparison, shaped-steel configuration can improve he ultimate bearing capacity, especially in large eccentricity condition.
本文利用ANSYS有限元分析软件,对桁架式不等肢L形截面的型钢混凝土异形柱进行研究,将ANSYS有限元分析结果与试验结果进行对比,验证了不等肢L形截面的桁架式型钢混凝土异形柱中型钢与混凝土的协同工作能力。在此基础上,运用ANSYS有限元模型,分析混凝土强度等级、偏心距、加载角、配钢率及配钢形式等对桁架式不等肢L形截面的型钢混凝土异形柱极限承载力的影响,从中找出各类影响因素对桁架式不等肢L形截面的型钢混凝土异形柱极限承载力的影响规律,并得出合理配钢形式与最佳配钢率。最后,将桁架式不等肢L形截面的型钢混凝土异形柱与不等肢L形截面的钢筋混凝土异形柱的极限承载力进行比较,发现在异形柱中配置型钢能使其极限承载力有较大提高,并且在大偏心情况下,异形柱极限承载力的提高更明显。
In steel reinforced concrete structure, the synergistic effect of shaped-steel and concrete, shaped-steel layout and ratio, concrete strength grade and loading form are the keys to influence ultimate bearing capacity.
Unsymmetrical L-cross section trussed special-shaped steel reinforced concrete column is analyzed by ANSYS. The results of numerical simulation and examination are compared to validate the synergistic effect of shaped-steel and concrete. Based numerical simulation, using finite element model, influence of concrete strength grade, loading eccentricity, loading angle, shaped-steel layout and ratio on ultimate bearing capacity is analyzed in order to find out discipline of ultimate bearing capacity, rational shaped-steel layout and ratio. Finally, the ultimate bearing capacity of special-shaped steel reinforced concrete column and special-shaped reinforced concrete column is compared. Analyzed the comparison, shaped-steel configuration can improve he ultimate bearing capacity, especially in large eccentricity condition.
引文
[1]李九宏,张泽武,彭洛郑.水平荷载作用下异形截面柱框架结构内力分析[J].中州建筑.1998,(2):65-69.
[2]DB29.16-98,大开间住宅钢筋混凝土异形柱框架结构技术规程[S].天津市标准,1998.
[3]DBJ/T15-15-95,钢筋混凝土异形柱设计规程[S].广东省标准,1995.
[4]严士超,康谷贻,王依群等.混凝土异形柱结构技术规程理解和应用.2006:8.
[5]《规程》编制组.天津市异形柱框架结构的研究及技术规程编制.建筑结构,1999,(1)
[6]夏念涛.异形柱框架结构的应用[J].浙江建筑,2004,4:17-21.
[7]董亮,刘海涛.异形柱在高层住宅中的应用[J].建筑视角:B版,2007.6:149
[8]洪颂,葛磊.混凝土异形柱结构在结构设计中若干问题的探讨[J].建筑与文化,2007.10,44:97
[9]混凝土异形柱结构技术规程(征求意见稿)[S].2003,12
[10]王依群.混凝土异形柱结构理论及应用[M].2006:4-7.
[11]梅村魁.劲性钢筋混凝土结构的抗震设计[J].中国建筑科学研究院,1998.
[12]周起劲,姜维山,潘泰华.钢与混凝土组合结构设计施工手册[M].北京:中国工业建筑出版社,1992.
[13]叶列平.钢骨混凝土柱的设计方法[J].建筑结构1997,(5):8.12.
[14]F.Moran.Design of Reinforced Concrete Sections under Normal Loads and Stresses in the ultimate limited State.Bulletind information No.83,Comite Europeen du Beton,Paris,April 1972.
[15]Boris Bresler.Design Criteria for Reinforced Concrete Columns under Axial Load and Biaxial Bending.Journal of the Concrete Institute,Nov.1960.
[16]A.L.Parrne,J.M.Nieves,A.Gouwens.Capacity of Reinforced Rectangular Columns Subject to Biaxial Bending.Journal ACI,Vol.63,No.9,September 1966:911-923.
[17]王玉朋.钢筋混凝土双向偏压正截面承载力的实用计算方法[J].建筑结构,1992.2.
[18]Cheng-Tzu Thomas Hsu.Biaxially Loaded L-Shaped Reinforced Concrete Columns.Journal of structure Engineering.1985,111(12).
[19]Cheng-Tzu Thomas Hsu.T-Shaped Reinforced Concrete Members under Biaxial Bending And Axial Compression.ACI Structural Journal,1989(4).
[20]L.N.Ramamurthy,T.A.Hafeez Khan.L-Shaped Column Design For Biaxial Eccentricity.Structure Engineering,1983,109(8):1903-1917.
[21]Mallikarjunal.Computer Aided Analysis of Reinforced Concrete Columns Subjected to Axial Compression and Bending-I L-Shaped Sections.Computer And Structures,1992,44(5).
[22]Mallikarjunal.Computer Aided Analysis of Reinforced Concrete Columns Subjected to Axial Compression and Bending-I T-Shaped Sections.Computer and Structures,1993,52(6).
[23]C.Y.Yau.Biaxial Bending Design of Arbitrarily Shaped Reinforced Concrete Column.ACI Structural Journal,1993,90(3).
[24]WH.Tsao.A nonlinear computer analysis of biaxially loaded L-shaped slender reinforced concrete colunms.Computers and structures,1993,49(4).
[25]C.Dundar.Arbitrarily-Shaped Reinforced Concrete Members Subjected to Biaxial Bending and Axial Load.Computers and Structures,1993,49(4).
[26]Sinha S.N.Design of Cross(t-) Section of Column.The Indian Concrete Journal,1996,70(3):153-158.
[27]K.V.G.D.Balaji.Reliability analysis of RC T-shaped column sections,Indian Concrete Journal,2001,75(3).
[28]异形柱框架结构研究鉴定材料之五-钢筋混凝土异形柱框架节点性能试验研究[J].大连理工大学,1993.
[29]异形柱框架结构研究材料之三-钢筋混凝土异形柱双向偏压性能的试验研究 [J].大连理工大学,1991.
[30]崔博.钢筋混凝土异形柱极限承载力分析[D].大连理工大学硕士论文.1996.
[31]高政维.钢筋混凝土异形柱的试验研究[D].大连理工大学硕士论文,1993.
[32]翁维素.高强约束混凝土T形截面双向压弯构件的研究[D].天津大学硕士论文,2002.
[33]赵艳静.钢筋混凝土异形截面双向压弯柱延性性能的理论研究[D].天津大学硕士论文,1999.
[34]王振武.钢筋混凝土十字形截面双向压弯构件正截面承载力和延性的试验研究及纵向弯曲变形的理论研究[D].天津大学硕士论文,1999.
[35]张玉秋.钢筋混凝土异形截面双向偏心受压柱正截面承载力及纵向弯曲变形的理论研究[D].天津大学硕士论文,1999.
[36]中冬建,陈云霞.钢筋混凝土等肢L形截面双向偏心受压柱的设计方法[J].建筑结构,1997(2):36-40.
[37]王玉朋.钢筋混凝土双向偏压L形柱正截面承载力实用计算方法[J].建筑结构,1992(4):9-15.
[38]冯建平,陈谦,卫园等.L形和T形截面柱正截面承载力的研究[J].华南理工大学学报,1995(1):54-61.
[39]陈谦,冯建平.双向偏心受压L形截面柱的计算[J].华南理工大学学报,1995(1):62-67.
[40]李九宏.异形截面钢筋混凝土偏心受压构件正截面受压承载能力计算[J].建筑结构,1994(10):14-20.
[41]卢伟煌.钢筋混凝土双向偏心受力异形柱的计算研究[J].福建建筑,1997(4):15-17.
[42]姚俊淦,江见鲸.异形柱双向偏心受压正截面承载力分析及程序设计[J].力学与实践,2001(2):20-23.
[43]王依群,赵艳静,周克民等.异形截面钢筋混凝土柱正截面承载力简化计算[J].建筑结构,2001(1):46-50.
[44]赵鸿铁.钢筋混凝土组合结构[M].北京:科学出版社,2001.
[45]宋怀金,桁架式钢骨混凝土不等肢L形截面异形柱正截面承载力研究[D].南宁:广西大学,2005.
[46]陆新征,江见鲸.利用ANSYS Solid65单元分析复杂应力条件下的混凝土结构[J].建筑结构,2003,33(6):15-24.
[47]ANSYS.ANSYS,Inc.Theory Reference[M]
[48]国家规范:混凝土结构设计规范GB50010-2002[S].北京:中国建筑工业出版社.
[49]江见鲸.钢筋混凝土非线性有限元分析[J].陕西科学技术出版社,1994.
[50]马怀忠,王天贤.钢-混凝土组合结构[M].北京:中国建材工业出版社,2006.
[51]程文滚,高仲学,苏毅等.钢骨混凝土柱框架节点的试验研究[J].建筑结构学报,2002,23(2),36-40.
[52]薛建阳,赵鸿铁.型钢混凝土框架模型的弹塑性地震反应分析[J].建筑结构学报,2000,21(4),28-33.
[2]DB29.16-98,大开间住宅钢筋混凝土异形柱框架结构技术规程[S].天津市标准,1998.
[3]DBJ/T15-15-95,钢筋混凝土异形柱设计规程[S].广东省标准,1995.
[4]严士超,康谷贻,王依群等.混凝土异形柱结构技术规程理解和应用.2006:8.
[5]《规程》编制组.天津市异形柱框架结构的研究及技术规程编制.建筑结构,1999,(1)
[6]夏念涛.异形柱框架结构的应用[J].浙江建筑,2004,4:17-21.
[7]董亮,刘海涛.异形柱在高层住宅中的应用[J].建筑视角:B版,2007.6:149
[8]洪颂,葛磊.混凝土异形柱结构在结构设计中若干问题的探讨[J].建筑与文化,2007.10,44:97
[9]混凝土异形柱结构技术规程(征求意见稿)[S].2003,12
[10]王依群.混凝土异形柱结构理论及应用[M].2006:4-7.
[11]梅村魁.劲性钢筋混凝土结构的抗震设计[J].中国建筑科学研究院,1998.
[12]周起劲,姜维山,潘泰华.钢与混凝土组合结构设计施工手册[M].北京:中国工业建筑出版社,1992.
[13]叶列平.钢骨混凝土柱的设计方法[J].建筑结构1997,(5):8.12.
[14]F.Moran.Design of Reinforced Concrete Sections under Normal Loads and Stresses in the ultimate limited State.Bulletind information No.83,Comite Europeen du Beton,Paris,April 1972.
[15]Boris Bresler.Design Criteria for Reinforced Concrete Columns under Axial Load and Biaxial Bending.Journal of the Concrete Institute,Nov.1960.
[16]A.L.Parrne,J.M.Nieves,A.Gouwens.Capacity of Reinforced Rectangular Columns Subject to Biaxial Bending.Journal ACI,Vol.63,No.9,September 1966:911-923.
[17]王玉朋.钢筋混凝土双向偏压正截面承载力的实用计算方法[J].建筑结构,1992.2.
[18]Cheng-Tzu Thomas Hsu.Biaxially Loaded L-Shaped Reinforced Concrete Columns.Journal of structure Engineering.1985,111(12).
[19]Cheng-Tzu Thomas Hsu.T-Shaped Reinforced Concrete Members under Biaxial Bending And Axial Compression.ACI Structural Journal,1989(4).
[20]L.N.Ramamurthy,T.A.Hafeez Khan.L-Shaped Column Design For Biaxial Eccentricity.Structure Engineering,1983,109(8):1903-1917.
[21]Mallikarjunal.Computer Aided Analysis of Reinforced Concrete Columns Subjected to Axial Compression and Bending-I L-Shaped Sections.Computer And Structures,1992,44(5).
[22]Mallikarjunal.Computer Aided Analysis of Reinforced Concrete Columns Subjected to Axial Compression and Bending-I T-Shaped Sections.Computer and Structures,1993,52(6).
[23]C.Y.Yau.Biaxial Bending Design of Arbitrarily Shaped Reinforced Concrete Column.ACI Structural Journal,1993,90(3).
[24]WH.Tsao.A nonlinear computer analysis of biaxially loaded L-shaped slender reinforced concrete colunms.Computers and structures,1993,49(4).
[25]C.Dundar.Arbitrarily-Shaped Reinforced Concrete Members Subjected to Biaxial Bending and Axial Load.Computers and Structures,1993,49(4).
[26]Sinha S.N.Design of Cross(t-) Section of Column.The Indian Concrete Journal,1996,70(3):153-158.
[27]K.V.G.D.Balaji.Reliability analysis of RC T-shaped column sections,Indian Concrete Journal,2001,75(3).
[28]异形柱框架结构研究鉴定材料之五-钢筋混凝土异形柱框架节点性能试验研究[J].大连理工大学,1993.
[29]异形柱框架结构研究材料之三-钢筋混凝土异形柱双向偏压性能的试验研究 [J].大连理工大学,1991.
[30]崔博.钢筋混凝土异形柱极限承载力分析[D].大连理工大学硕士论文.1996.
[31]高政维.钢筋混凝土异形柱的试验研究[D].大连理工大学硕士论文,1993.
[32]翁维素.高强约束混凝土T形截面双向压弯构件的研究[D].天津大学硕士论文,2002.
[33]赵艳静.钢筋混凝土异形截面双向压弯柱延性性能的理论研究[D].天津大学硕士论文,1999.
[34]王振武.钢筋混凝土十字形截面双向压弯构件正截面承载力和延性的试验研究及纵向弯曲变形的理论研究[D].天津大学硕士论文,1999.
[35]张玉秋.钢筋混凝土异形截面双向偏心受压柱正截面承载力及纵向弯曲变形的理论研究[D].天津大学硕士论文,1999.
[36]中冬建,陈云霞.钢筋混凝土等肢L形截面双向偏心受压柱的设计方法[J].建筑结构,1997(2):36-40.
[37]王玉朋.钢筋混凝土双向偏压L形柱正截面承载力实用计算方法[J].建筑结构,1992(4):9-15.
[38]冯建平,陈谦,卫园等.L形和T形截面柱正截面承载力的研究[J].华南理工大学学报,1995(1):54-61.
[39]陈谦,冯建平.双向偏心受压L形截面柱的计算[J].华南理工大学学报,1995(1):62-67.
[40]李九宏.异形截面钢筋混凝土偏心受压构件正截面受压承载能力计算[J].建筑结构,1994(10):14-20.
[41]卢伟煌.钢筋混凝土双向偏心受力异形柱的计算研究[J].福建建筑,1997(4):15-17.
[42]姚俊淦,江见鲸.异形柱双向偏心受压正截面承载力分析及程序设计[J].力学与实践,2001(2):20-23.
[43]王依群,赵艳静,周克民等.异形截面钢筋混凝土柱正截面承载力简化计算[J].建筑结构,2001(1):46-50.
[44]赵鸿铁.钢筋混凝土组合结构[M].北京:科学出版社,2001.
[45]宋怀金,桁架式钢骨混凝土不等肢L形截面异形柱正截面承载力研究[D].南宁:广西大学,2005.
[46]陆新征,江见鲸.利用ANSYS Solid65单元分析复杂应力条件下的混凝土结构[J].建筑结构,2003,33(6):15-24.
[47]ANSYS.ANSYS,Inc.Theory Reference[M]
[48]国家规范:混凝土结构设计规范GB50010-2002[S].北京:中国建筑工业出版社.
[49]江见鲸.钢筋混凝土非线性有限元分析[J].陕西科学技术出版社,1994.
[50]马怀忠,王天贤.钢-混凝土组合结构[M].北京:中国建材工业出版社,2006.
[51]程文滚,高仲学,苏毅等.钢骨混凝土柱框架节点的试验研究[J].建筑结构学报,2002,23(2),36-40.
[52]薛建阳,赵鸿铁.型钢混凝土框架模型的弹塑性地震反应分析[J].建筑结构学报,2000,21(4),28-33.