新型装配式劲性框撑结构体系及节点抗震性能研究

发布时间：2018-01-30 04:00

本文关键词： 新型装配式劲性框撑结构带钢接头钢筋混凝土梁抗震性能承载力计算方法　出处：《重庆大学》2015年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：与传统的现浇建造方式相比,装配建筑技术具有提高施工质量、缩短施工工期、降低建筑全寿命用能消耗的优势,是国际公认的可持续发展技术。装配式结构所特有的优点是毋庸置疑的,但整体性和抗震性能是由连接的可靠度直接决定的,因此研究其连接在低周往复荷载下的性能对促进装配式结构的发展具有重要意义。本文在目前国内外对装配式钢管混凝土组合结构的研究基础上,提出了一种新型装配式劲性框撑结构体系,并进行了结构体系及节点的抗震性能试验研究。建立了此类节点核心区抗剪受力分析模型和节点梁端抗弯受力分析模型。在通过非线性有限元对节点影响参数进行系统全面分析的基础上,提出了新型装配式劲性框撑结构体系节点弯矩-转角全过程曲线的计算方法。并与试验结果和国内外不同计算方法进行了比较。本文主要研究内容如下:①进行了6个新型装配式钢管混凝土劲性柱-带钢接头连接钢筋混凝土梁节点和1个带斜撑的一榀框架的低周往复加载足尺试验。为了与其抗震性能比较,同时对12个装配式钢管混凝土劲性柱-带套筒连接混凝土梁节点和1个不带斜撑的一榀框架进行低周往复加载足尺试验。观察各试件的破坏形态和受力特点,并分析研究承载能力、荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、强度退化、刚度退化、延性以及耗能能力、塑性铰区的转动、塑性转角等力学性能。并对带钢接头连接和套筒连接节点的抗震性能进行了比较。试验结果表明:新型装配式劲性框撑结构体系及节点的荷载-位移滞回曲线在加载初期都接近梭形,初始强度和刚度退化不明显,后期强度和刚度退化较大,且带钢接头连接的节点各项抗震性能指标明显优于套筒连接节点。此类新型装配式连接节点具有良好的延性和耗能能力,连接构造安全可靠,满足现有抗震设计规范要求。②采用有限元分析软件ABAQUS对新型装配式劲性框撑结构体系连接节点模型进行非线性有限元分析。数值分析得到的骨架曲线及节点破坏模态与试验结果吻合良好,证明了有限元模型在选取单元类型、材料本构及破坏准则方面的合理性。在此基础上,考察了柱钢管壁厚和节点核心区十字板厚度、钢接头长度、钢筋强度和混凝土强度、梁配筋率以及柱轴压比对节点抗震性能的影响。得出了各组参数下节点的弯矩-转角曲线及对应的节点初始刚度函数;采用三参数幂模型建立了新型装配式劲性框撑结构体系连接节点的弯矩-转角设计计算方法;根据节点弯矩-转角建议计算式所得结果与试验、数值模拟结果进行对比。结果表明:该计算方法具有一定的适用性。新型装配式劲性框撑结构体系连接节点弯矩-转角全过程计算方法可评价各个设计参数对节点承载力的贡献程度,为此类新型节点的设计提供依据。③研究此类新型装配式劲性框撑结构体系连接节点受力性能。考虑梁柱组合体在竖向轴力和梁端往复荷载作用下,钢管柱壁的环向拉应力对节点核心区抗剪承载力的削弱作用;节点核心区的钢材采用抗剪三折线模型,内外层混凝土采用上升段和水平段抗剪模型。考虑材料非线性基础上,建立了此类新型节点核心区的抗剪承载力计算式;将节点核心区抗剪承载力和节点梁端抗弯承载力计算结果与试验结果和国内外不同计算方法进行了比较,进一步验证了此类新型节点受力机理的有效性和合理性。
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【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU352.11;TU37

【参考文献】