异形钢管混凝土柱—工字钢梁框架节点抗震性能研究

发布时间：2017-07-25 18:32

  本文关键词：异形钢管混凝土柱—工字钢梁框架节点抗震性能研究

  更多相关文章： 异形钢管混凝土 框架节点 有限元 抗震性能 力学机理

【摘要】：本文对4个异形钢管混凝土柱-工字钢梁框架节点进行了抗震性能试验研究。节点试件类型包括十字形柱外环板节点、十字形柱肋板节点和T形柱环板节点。试验的轴压比统一取为0.5。节点包括节点核心区及核心区到梁柱反弯点之间的部分。试验过程中保持恒定的轴压力不变,施加水平低周往复荷载。通过测量柱端位移、各部分应变、节点核心区剪切变形等数据,分析了节点的刚度、承载力、延性和耗能等抗震性能。结果表明十字形柱外环板节点的抗震指标均强于十字形竖向肋版节点。利用ABAQUS有限元软件对4个试件进行了模拟分析。模型中使用塑性损伤模型模拟混凝土的本构,使用线性强化弹塑性模型模拟钢材的本构。考虑了试件的几何非线性、材料非线性。柱端和梁端的边界条件均采用铰接以模拟反弯点。通过有限元结果与试验结果的对比,在梁端荷载-位移曲线、应变等方面基本吻合。然后利用有限元程序对梁翼缘厚度、外环板宽度、竖向肋板形状等参数进行了影响规律分析。基于有限元分析结果,分析了节点中混凝土斜压杆、钢腹板、对拉钢筋等部分的传力机理。将节点区分为混凝土部分和钢管部分并分别给出相应部分的抗剪承载力。对层间水平位移的组成进行了分析,考察了梁塑性铰、柱钢管在梁翼缘处与混凝土脱开、节点核心区剪切变形等对柱端水平位移的影响,结果表明不同梁柱刚度比下,不同类型节点的柱端水平位移组成差异很大。最后对两类节点形式的设计提出一些参考建议。
【关键词】：异形钢管混凝土 框架节点 有限元 抗震性能 力学机理
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU398.9
【目录】：

• 中文摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 混凝土异形柱框架特点及工程应用情况9-10
• 1.2 异形钢管混凝土柱框架节点研究意义10
• 1.3 研究现状10-15
• 1.3.1 混凝土异形柱框架节点11-12
• 1.3.2 方钢管混凝土柱框架节点12-14
• 1.3.3 异形钢管混凝土柱框架节点14-15
• 1.4 研究内容15-17
• 第二章 异形钢管混凝土柱-工字钢梁框架节点抗震性能试验17-47
• 2.1 引言17
• 2.2 试验设计17-28
• 2.2.1 试件设计17-20
• 2.2.2 试验加载装置20-24
• 2.2.3 试验测量方案24-27
• 2.2.4 试验加载制度27-28
• 2.2.5 试件加工过程28
• 2.3 试验过程及破坏特征28-33
• 2.3.1 十字形钢管混凝土柱-工字钢梁外环板节点29-31
• 2.3.2 十字形钢管混凝土柱-工字钢梁肋板节点31-32
• 2.3.3 T形钢管混凝土柱-工字钢梁外环板节点32-33
• 2.4 试验测量数据分析33-40
• 2.4.1 柱端水平荷载-位移滞回曲线33-34
• 2.4.2 梁端荷载-位移曲线34-35
• 2.4.3 梁端、柱端、节点区、节点连接板（外环板、肋板）应变分析35-38
• 2.4.4 核心区变形分析38-40
• 2.5 节点抗震性能评价40-45
• 2.5.1 节点刚度40-41
• 2.5.2 节点屈服与破坏的判定41-43
• 2.5.3 节点延性和耗能情况43-45
• 2.5.4 本试验节点与其他形式节点的对比分析45
• 2.6 小结与建议45-47
• 2.6.1 结论45-46
• 2.6.2 建议46-47
• 第三章 异形钢管混凝土柱-工字钢梁框架节点有限元分析47-59
• 3.1 引言47
• 3.2 有限元模型建立47-51
• 3.2.1 材料本构关系47-49
• 3.2.2 单元49-50
• 3.2.3 模型各部分相互作用50
• 3.2.4 边界条件与加载50-51
• 3.3 有限元模型结果与试验结果对比51-54
• 3.4 节点参数分析54-58
• 3.4.1 梁翼缘（外环板）厚度54-55
• 3.4.2 外环板宽度55-57
• 3.4.3 竖向肋板57-58
• 3.5 小结与建议58-59
• 第四章 节点传力机理与设计建议59-69
• 4.1 节点传力机理59-64
• 4.1.1 节点核心区59-62
• 4.1.2 梁和环板对内力的分配62-63
• 4.1.3 梁和竖向肋板对内力的分配63
• 4.1.4 钢筋加劲肋63-64
• 4.1.5 肋板节点中内隔板的作用64
• 4.1.6 外环板节点和肋板节点传力机理差异分析64
• 4.2 框架层间水平位移分析64-66
• 4.2.1 梁柱弯曲变形的影响64-65
• 4.2.2 梁塑性铰的影响65
• 4.2.3 节点核心区剪切变形的影响65
• 4.2.4 试验节点变形计算65-66
• 4.3 节点构造措施和工程设计建议66-67
• 4.4 小结及建议67-69
• 第五章 结论与展望69-71
• 5.1 结论69
• 5.2 研究展望69-71
• 参考文献71-74
• 在学期间的研究成果74-75
• 致谢75

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