装配式型钢混凝土柱连接处抗震性能研究与应用

发布时间：2017-09-16 13:27

  本文关键词：装配式型钢混凝土柱连接处抗震性能研究与应用

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【摘要】：鉴于国家最近十几年都在大力倡导节约能源、节约土地、保护环境和鼓励住宅产业化发展,这些政策必将引起更多学者深入研究装配式型钢混凝土结构的相关技术难题。而装配式型钢混凝土框架支撑结构作为一种新型的工业化建筑方式的结构形式,就是将装配式型钢混凝土结构中的梁、柱、板及支撑等主要受力构件在工厂预制加工,经运输吊装之后,这些预制构件按照框架支撑结构原理在施工现场进行拼接组装形成的结构体系。该结构体系能很好的共同工作并可以充分发挥两者各自的优势,比如施工周期短、关键节点质量较好、承载力高、居住空间较大、节地环保低耗、经济效益可嘉等优点,被公认为中国建筑事业发展史上的一种可持续生产技术,因此越来越受到投资者和设计师的青睐。目前,国内对预制装配式型钢混凝土框架支撑结构体系的相关节点拼接技术的研究尚处于初期探索阶段,不仅仅表现在实际抗震性能的试验研究不够完善,还表现为有限元模拟分析方面的成果也比较匮乏,这对装配式型钢混凝土框架支撑结构的推广及使用提出更加严峻的挑战。因此有必要更加全面的更加细致的研究预制装配式型钢混凝土构件的预留位置及湿作业处理节点的力学性能,为后期的工程节点抗震设计提供必要的理论依据。本文基于现有的国内装配式型钢混凝土柱与柱连接的试验数据为对比参数,同时考虑实际施工现场条件等因素。从而提出一种优化的受力位置更合理的便于施工的预制装配式型钢混凝土柱与柱的连接方式,并利用非线性有限元ABAQUS软件分别建立现浇型钢混凝土的和预制装配式型钢混凝土的相关节点连接区的两种不同实体模型,然后对这两种模型相应的梁柱节点处及优化位置处的柱-柱连接区进行数值分析。第一研究工作内容主要建立装配式SRC结构的有限元模型并分析螺栓连接。首先,对现有SRC结构的规范和科研成果进行整理收集;其次,分别对预制SRC结构中各个单元类型、材料本构关系、各个接触面有限元处理简化方式的研究;最后,进行局部螺栓抗震性能设计的合理性进行有限元分析,完成预制和现浇SRC结构有限元模型的参数设置。结果表明:两种结构所采用的有限元建模处理方式具有一定的实际意义,并对实际工程或科学实验都具有较好的参考价值。第二研究工作内容重点分析装配式SRC结构和现浇SRC结构相应节点处位置的破坏变形、滞回曲线、骨架曲线及抗震性能等;之后依据参数分析法的原理,分别对预制SRC和现浇SRC两种结构进行不同轴压比和不同混凝土强度下的力学性能等抗震参数分析。结果表明:有限元模拟的两种SRC模型在相应位置的破坏变形总体上具有相似性,对应的抗震能力相关指标的分析结果也基本上维持一致性,得出预制装配式SRC可以按现有的现浇SRC规范进行设计施工的结论。同时,本文提出的优化装配式SRC柱-柱节点区位置,通过有限元模型分析的结果可知其相应位置节点区力学性能和全现浇SRC结构同一位置处在一定误差允许范围内吻合程度较高,基本等同于现浇SRC的同一位置柱的抗震性能,故该预制构件连接施工位置方便且力学性能较好。最后,本文提出对于装配式型钢混凝土结构节点预留位置选择的一些设计建议及本文研究有待完善之处。
【关键词】：装配式型钢混凝土 SRC柱-柱连接区 有限元分析 抗震性能
【学位授予单位】：安徽建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU398.9
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-16
• 第一章 绪论16-32
• 1.1 引言16-18
• 1.2 型钢混凝土结构简介18-20
• 1.2.1 SRC结构的主要分类18-19
• 1.2.2 型钢混凝土结构特点19-20
• 1.3 装配式型钢混凝土结构连接节点的研究及发展状况20-27
• 1.3.1 装配式型钢混凝土结构的简介20-22
• 1.3.2 装配式型钢混凝土连接节点国内外研究进展22-27
• 1.3.3 装配式型钢混凝土目前尚存在的问题27
• 1.4 本文研究意义及主要内容27-32
• 1.4.1 研究目的及意义27-28
• 1.4.2 研究主要内容28-32
• 第二章 装配式型钢混凝土结构柱节点计算理论及有限元分析理论32-48
• 2.1 预制型钢混凝土柱计算理论32-39
• 2.1.1 装配式型钢混凝土柱正截面承载力分析33-34
• 2.1.2 相关曲线法计算SRC柱承压范围34-39
• 2.2 有限元法综述39-42
• 2.2.1 有限元基本理论39-40
• 2.2.2 ABAQUS非线性分析的基本问题40-42
• 2.3 塑性理论简介42-47
• 2.3.1 塑性理论42-44
• 2.3.2 几个相关定义及基本假定44-46
• 2.3.3 Mises模式简介46-47
• 2.4 国内有关型钢混凝土规范的现状47
• 2.5 本章小结47-48
• 第三章 装配式SRC结构模型建立及螺栓连接有限元分析48-69
• 3.1 装配式型钢混凝土柱-柱连接处的单元类型48-52
• 3.1.1 钢筋单元48-50
• 3.1.2 型钢和混凝土单元50-52
• 3.2 装配式型钢混凝土材料的本构模型52-59
• 3.2.1 混凝土本构模型52-56
• 3.2.2 型钢和钢筋本构模型56-59
• 3.3 几何模型中接触面的处理方案59-68
• 3.3.1 装配式型钢混凝土中型钢与混凝土接触面59-60
• 3.3.2 装配式型钢混凝土中上下预留型钢螺栓ABAQUS分析60-67
• 3.3.3 装配式型钢混凝土后浇筑区段简化处理67-68
• 3.4 本章小结68-69
• 第四章 低周反复荷载作用下柱连接处有限元分析69-81
• 4.1 模型边界条件及加载设计方案69-71
• 4.1.1 模型边界条件设置69-70
• 4.1.2 加载设计方案70-71
• 4.2 预制装配式SRC与现浇SRC节点处的力学性能对比71-75
• 4.2.1 装配式SRC柱的变形云图71-72
• 4.2.2 两种SRC柱-柱连接处的滞回曲线72-73
• 4.2.3 两种SRC柱-柱连接处的骨架曲线73
• 4.2.4 两种SRC柱-柱连接处的极限荷载对比73-74
• 4.2.5 两种SRC柱-柱连接处的强度与刚度退化74-75
• 4.3 SRC柱连接处参数分析对比75-80
• 4.3.1 不同轴压比的影响75-78
• 4.3.2 不同混凝土强度等级的影响78-80
• 4.4 本章小结80-81
• 第五章 结论与展望81-83
• 5.1 结论81-82
• 5.2 展望82-83
• 参考文献83-86
• 致谢86-87
• 读研期间主要科研成果87

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本文编号：863331