矩形钢管混凝土柱—钢梁节点的受力性能研究

发布时间：2020-06-25 00:27

【摘要】：随着近些年工程建设的不断发展,钢管混凝土组合结构的应用越来越广泛,而节点对结构的安全性和整体性起着至关重要的作用,因此,深入研究结构节点的力学性能,对推广应用钢管混凝土结构有着重要价值和意义。本文通过数值模拟对三种类型的矩形钢管混凝土柱-钢梁节点在单调荷载和低周往复荷载作用下的力学性能进行了研究,并分析了节点域的受剪承载力。具体如下:(1)使用ABAQUS软件建立了节点有限元模型,将骨架曲线和破坏形式与已有试验进行了对比分析,结果验证了本文有限元建模方法的正确性。(2)在正确的有限元建模方法基础上,建立了三种类型的钢管混凝土柱-钢梁节点(内隔板式节点,隔板贯通式节点,外加强环式节点)有限元模型,比较了这三种不同类型节点的受力性能,结果表明:贯通隔板式节点的承载力更高,耗能能力较好,而内隔板式节点和外加强环式节点具有更好的延性、刚度退化和强度退化。深入研究了混凝土强度、钢材等级和轴压比对三种类型节点的骨架曲线的影响,结果表明钢材等级的影响最为明显,轴压比的影响较小。(3)使用有限元软件ABAQUS建立节点域有限元模型,利用数值模拟结果和虚功原理求出不同类型节点核心混凝土抗剪承载力,并考虑节点各部分对抗剪承载力的贡献,最终得到节点域的抗剪承载力公式。本文公式与有限元模拟结果和试验结果相吻合,可以给实际工程提供参考。
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU398.9
【图文】：

钢管混凝土结构

第 1 章绪论研究背景近年来，钢管混凝土组合结构得到了广泛的应用[1]。众所周知，混凝土的抗压强度拉强度相差很大，抗压强度较高；而混凝土和钢材的抗拉强度的表现并不相同，的抗拉强度高，但可能产生局部弯曲、压缩变形。针对这种情形，钢管混凝土FST）结构能够取长补短，吸取二者的优点，钢管内核心混凝土的存在可以使钢管部屈曲得到改善，同时钢管也限制了混凝土的变形，使混凝土的抗压强度得到增具有强度高、自重轻、吸收能量大、耐火性能好[2]等优点。因为 CFST 和传统结构具有明显的优势，钢管混凝土结构正被广泛应用于多高层建筑、地铁站台柱、高线杆、桩、大跨度拱桥和大型商业广场等结构中,获得了较高的综合效益。图 1管混凝土结构在建筑结构中的一些应用。

圆钢管混凝土,节点形式,钢梁,节点

4j 栓钉锚固式 k 铰接节点(I) l 铰接节点(II)图 1.2 常见的圆钢管混凝土柱-钢梁节点形式Fig. 1.2 Common concrete-filled circular steel tube column-beam node typeElremaily A 等（2001）[15]对圆钢管混凝土柱-穿心式钢梁节点进行静力试验，研究、柱、节点区等破坏的情况。Chiew 等（2001）[16]做了钢管混凝土柱-钢梁节点的相关试验，并且通过数值模拟了不同参数对单调荷载作用下的节点受力性能影响。最终推导出了节点承载力的公式。Azizinamini 和 Schneider（2004）[17]用试验结果对钢梁和钢管混凝土柱之间力的传理进行了详细分析，并对节点的设计提出了建议。

【参考文献】