装配式交错桁架与方钢管混凝土柱外环板—端板节点抗震性能试验研究

发布时间：2019-07-25 07:18

【摘要】：随着我国工业化水平的不断提高,建筑工业化的潮流席卷全国,越来越多的建筑结构采用装配式。交错桁架结构作为钢结构中最具装配化潜力的结构形式之一将迎来高速发展的时期。交错桁架结构要实现装配化需要解决桁架与柱连接节点的问题,故本文研究装配式交错桁架与方钢管混凝土柱外环板-端板节点的连接性能具有重要意义。本文根据斜腹杆轴线与上弦杆轴线的交点位置将装配式交错桁架与方钢管混凝土柱外环板-端板节点分为三类形式:第I类交于两个端板接触面,第II类交于柱外皮,第III类交于柱轴线。对第I、II类节点形式的2组共4个试件进行了低周往复荷载作用下的拟静力试验,研究了节点的破坏模式以及滞回性能。初步得到了第I、II类节点的破坏机制。试验结果表明:第I、II类节点当连接柱和端板的短梁较弱时具有很好的抗震性能,节点试件的短梁腹板(即环板竖向加劲板)充分剪切变形,并在该处发生破坏。第I、II类节点当连接短梁较强时,均出现了由于螺栓松弛造成的端板滑移现象,此时对应第I类节点滞回曲线捏缩,最终由于柱子压弯破坏。对于第II类节点连接短梁较强时具有较高的承载力,最终由于桁架腹杆节点板撕裂而发生脆性破坏。采用非线性有限元软件ABAQUS 6.14在考虑几何非线性、材料非线性及接触非线性的基础上,采用壳单元结合三维实体单元建立了I、II、III类节点形式的有限元模型,并模拟了螺栓松弛造成的端板滑移现象。将第I、II类节点的有限元计算结果和试验进行了比较,二者吻合较好。然后深入分析了三种不同节点形式节点的受力状态、破坏模式和抗震性能。分析结果表明,综合考虑承载力、破坏模式、抗震性能以及建筑适用性等方面,第I类节点短梁较弱时综合性能最佳。针对具有优势的第I类节点形式,采用非线性有限元软件系统地分析了混凝土强度、钢管厚度、轴压比、外环板宽度、外环板挑出宽度、外环板厚度及竖向加劲板厚度等因素对第I类节点滞回性能的影响。计算结果表明,轴压比对节点的性能影响显著,外环板挑出宽度、外环板厚度及竖向加劲板厚度通过影响连接短梁的刚度从而影响节点的破坏模式。
【图文】：

）所示（左侧为西，右侧为东），试验装置照片如图 2.5（b）所示。（a）试验装置示意图拉 推门架压梁地栓MTS作动器反力墙试验反力架刚性横梁千斤顶西 东

为了使试验反力架适用于两种不同偏心距的试件，试件 SJ-1、SJ-2 与试件 SJ-3、SJ-4 斜腹杆与悬臂斜梁连接位置略有不同，，图 2.5（a）中所示为试件 SJ1、SJ-2 的连接，虚线圈中为试件 SJ-3、SJ-4 的连接；柱顶和上弦杆加载端采用理想的平面内可动铰约束。侧向约束装置中，柱顶的侧向约束为两侧各一个混轮，约束柱顶平面外位移，允许平面内位移；上弦杆加载端头的侧向约束为两侧各三个滚轮，约束加载端头平面外位移和绕上弦杆轴线的扭转，允许平面内位移。（a）地梁反力装置 （b）侧向约束装置图 2.6 试验反力架示意图悬臂斜梁地梁铰方钢管混凝土柱上弦杆加载端头柱顶约束加载头约束
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TU398.9;TU352.11

【参考文献】

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本文编号：2518927