钢骨混凝土复合受力构件受扭行为的研究

钢骨混凝土结构作为一种具有显著技术经济效益和社会效益的结构形式，越来越广泛的应用于大跨、重荷、高层及超高层建筑中。尽管型钢混凝土结构理论已经有了一定的发展，但是目前对承受压弯剪扭复合作用的钢骨混凝土构件的受扭行为的研究尚属空白，因此研究形成相关的统一计算理论和方法具有重要意义。.本项目拟从试验和理论分析多角度出发，研究钢骨普通混凝土、钢骨高性能混凝土复合受力构件的抗扭性能。以轴压比、相对偏心距、含钢量、型钢形式、配箍率等为主要研究参数，揭示钢骨混凝土构件在压、弯、剪、单调扭或反复扭作用下的破坏特征、承载力、刚度、延性、耗能能力等特性，分析影响钢骨混凝土框架柱抗扭承载力的主要因素,揭示钢骨混凝土复合受力构件的受力特点、破坏形态，并通过试验研究提出受力机理模型和构件地震反应分析的基本计算模型-恢复力模型、以及承载能力和变形能力的设计理论和实用的计算方法，为抗震设计方法和规范修订提供依据。

本项目从试验和理论分析等多角度出发，研究了钢骨普通混凝土、钢骨高性能混凝土复合受力构件的抗扭性能：确定了钢骨普通混凝土、钢骨高性能混凝土框架柱的抗扭性能及主要影响因素，揭示钢骨混凝土框架柱的受力变形的本质问题；通过有限元计算得出构件的受扭性能指标，并与所作试验中的纯扭构件进行比对验证，并且开展了对构件裂缝、应力情况以及应变的研究；建立了钢骨混凝土复合受扭构件开裂扭矩的计算公式，钢骨混凝土复合受力构件承载能力和变形能力的设计理论和实用的复合受扭承载力计算方法，得出了与试验接近的结果，为此类结构的抗震设计计算方法和规范修订提供依据。在压、弯、剪、单调扭和反复扭作用下，以13根钢骨混凝土柱和1根钢筋混凝土柱为试验研究对象，通过对试验数据以及非线性有限元软件ANSYS的数值模拟对比分析，探究了轴压比、混凝土强度等级、箍筋间距、钢骨尺寸、剪跨比以及施加扭矩的不同对钢骨混凝土抗扭性能的影响，分析了钢骨混凝土构件的破坏特征、承载力、刚度、延性、耗能能力等特性，揭示了影响钢骨混凝土框架柱抗扭承载力的主要因素,以及钢骨混凝土复合受力构件的受力特点、破坏形态。结合塑性力学原理，对钢骨混凝土框架柱进行充分的理论分析，确定开裂扭矩、极限扭矩、初始刚度、变形刚度、扭矩-扭角滞回曲线等受扭性能指标。在钢骨混凝土框架柱的研究领域属全方位的研究，填补了这一领域试验研究的空白，为项目的理论研究提供了宝贵的试验资料。