钢管混凝土柱与组合梁节点的抗震性能研究

发布时间：2017-09-11 11:30

  本文关键词：钢管混凝土柱与组合梁节点的抗震性能研究

  更多相关文章： 方钢管混凝土柱 组合梁 抗震性能 非线性有限元分析 ABAQUS

【摘要】：节点是影响整体框架结构体系安全性能的重要部位,并且其构造与受力复杂,是研究框架结构抗震性能的重点之一。方钢管混凝土结构由于具有较多优点,在高层结构、大跨结构中的应用越来越广泛。目前国内外对方钢管混凝土柱-组合梁节点的抗震性能研究主要集中在外隔板式节点和内隔板式节点。基于此背景,本文提出了穿心钢板方钢管混凝土柱-组合梁节点,利用通用有限元软件ABAQUS对该新型节点在单调荷载作用下以及循环荷载作用下进行了非线性有限元分析,讨论不同厚度穿心钢板对新型节点抗震性能的影响,并与传统节点的抗震性能进行比较分析,具体研究内容如下:第一,选择合适的材料本构关系,利用ABAQUS有限元软件,建立五组穿心钢板方钢管混凝土柱-组合梁节点的三维有限元分析模型,在梁端施加单调位移荷载,考察不同厚度的穿心钢板对节点区的受力性能和破坏形态的影响,结果显示随着穿心钢板板厚的增加,新型节点在正、负加载方向上的极限承载能力呈先上升后下降的变化趋势,说明不是穿心钢板越厚,节点承载力越强。第二,在低周反复荷载作用下对新型组合节点进行分析,对比不同厚度穿心钢板对新型组合节点的滞回曲线、骨架曲线、延性性能、刚度退化以及耗能能力的影响。第三,使用ABAQUS有限元软件建立方钢管混凝土柱-组合梁传统节点的三维有限元分析模型,并在低周反复荷载作用下对传统组合节点就抗震性能与新型节点进行对比分析,结果显示新型节点滞回曲线较传统节点饱满,新型节点的延性系数、耗能系数和等效粘滞阻尼系数大于传统节点,说明在地震作用下新型节点比传统节点能够吸收和耗散掉更多的能量。通过以上研究得到,新型节点在单调荷载作用下的受力性能和在循环荷载作用下的抗震性能均要优于传统节点。
【关键词】：方钢管混凝土柱 组合梁 抗震性能 非线性有限元分析 ABAQUS
【学位授予单位】：辽宁工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU398.9
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 1 绪论9-18
• 1.1 前言9
• 1.2 钢管混凝土结构在国内外的研究概况9-12
• 1.2.1 钢管混凝土结构在国外的发展9-10
• 1.2.2 钢管混凝土结构在国内的发展与应用10-12
• 1.3 方钢管混凝土结构的优点12-14
• 1.4 方钢管混凝土柱常用节点形式14-16
• 1.5 新型节点的提出16
• 1.6 本文研究的主要内容16-18
• 2 组合节点有限元模型的建立18-32
• 2.1 引言18
• 2.2 有限元基本理论18-22
• 2.2.1 几何非线性有限元理论19-20
• 2.2.2 弹塑性有限元理论20-22
• 2.3 组合节点有限元模型的建立22-31
• 2.3.1 几何模型22-23
• 2.3.2 单元类型23-24
• 2.3.3 网格划分24-25
• 2.3.4 材料本构关系25-28
• 2.3.5 模型内各部件接触设置28-29
• 2.3.6 荷载及边界条件设置29-31
• 2.3.7 简化及计算假设31
• 2.3.8 求解方法31
• 2.4 本章小结31-32
• 3 新型方钢管混凝土柱-组合梁节点抗震性能有限元分析32-61
• 3.1 引言32
• 3.2 模型介绍及加载方式确定32-36
• 3.2.1 模型介绍32-34
• 3.2.2 加载方式及边界条件的确定34-36
• 3.3 单调加载作用下非线性有限元分析36-50
• 3.3.1 单调加载时的荷载位移（P-△）曲线36-43
• 3.3.2 钢材屈服时节点的应力云图及变形情况43-50
• 3.4 循环加载作用下非线性有限元分析50-60
• 3.4.1 滞回曲线的分析50-52
• 3.4.2 骨架曲线的分析52-54
• 3.4.3 延性性能的分析54-55
• 3.4.4 刚度退化的分析55-56
• 3.4.5 耗能能力的分析56-60
• 3.5 本章小结60-61
• 4 新型节点与传统节点抗震性能对比分析61-70
• 4.1 传统节点和新型节点在单调荷载作用下的受力性能对比分析62-65
• 4.1.1 单调加载时的荷载位移（P-△）曲线的对比分析62-63
• 4.1.2 钢材屈服时节点应力云图及变形情况的对比分析63-65
• 4.2 传统节点和新型节点在低周循环荷载作用下的抗震性能对比分析65-68
• 4.2.1 滞回曲线的对比分析65-66
• 4.2.2 骨架曲线的对比分析66-67
• 4.2.3 延性性能的对比分析67
• 4.2.4 刚度退化的对比分析67-68
• 4.2.5 耗能能力的对比分析68
• 4.3 本章小结68-70
• 5 结论与展望70-72
• 5.1 结论70
• 5.2 展望70-72
• 参考文献72-74
• 攻读硕士期间发表学术论文及获奖情况74-75
• 致谢75

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本文编号：830500