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蜂窝组合梁柱节点抗震性能试验研究

发布时间:2019-02-15 05:08
【摘要】:蜂窝梁具有节约钢材、质量轻外形美观等优点,多用于大跨度钢结构和多高层钢框架结构中,可以利用自身孔洞穿越管线,有效的降低了层高,综合经济效益好。钢框架梁柱连接节点通常采用刚性连接,连接方法有全焊型连接和栓焊混合连接。刚性节点具有较高的强度和刚度,受力性能好。但是,如果节点焊接质量不好或连接设计不合理,在大震作用下很容易造成节点焊缝开裂而发生脆性破坏,导致结构失效甚至倒塌。蜂窝梁钢框架结构由于腹板开孔,截面受到削弱,受力性能将发生改变,当梁端第一个孔位置合适时,塑性敏感区域会转移到蜂窝开孔处,可以改善梁端节点的延性,减小焊缝处发生脆性破坏的可能。在多高层建筑结构设计中,混凝土楼板通过抗剪连接件与蜂窝梁连在一起形成蜂窝组合梁,楼板的组合效应对蜂窝梁柱连接节点的承载能力,特别是抗震性能将产生较大的影响。国内外对普通钢与混凝土组合梁柱节点抗震性能的研究成果很多,并有相应设计标准,而对于蜂窝梁与混凝土楼板形成组合梁柱节点的研究很少,限制了蜂窝梁钢框架结构的应用。本文通过对蜂窝组合梁柱节点拟静力试验研究、理论分析和有限元模拟分析,研究蜂窝组合梁柱节点在地震作用下的破坏机理、混凝土楼板的组合效应等影响其抗震性能的各种因素。主要内容包括:通过对2个六边形孔蜂窝梁柱节点、2个六边形孔蜂窝组合梁柱节点和1个实腹钢梁柱节点进行拟静力试验,观察、比较节点的破坏形态,研究节点的破坏机理。在此基础上进行有限元分析,研究参数变化对蜂窝梁柱节点和蜂窝组合梁柱节点的抗震性能的影响,包括延性性能、吸能耗能性能、刚度退化、强度衰减和塑性变形;分析开孔率和不同孔边距对节点抗震性能的影响;分析考虑楼板组合效应对蜂窝梁柱节点抗震性能的影响。研究结果表明,随着开孔率的增大,蜂窝梁和蜂窝组合梁柱节点的承载能力减小,延性和耗能能力均有不同程度的降低;楼板组合效应提高了节点的承载力、延性和耗能性能。同时,梁腹板开孔可以使梁端塑性铰外移,减小焊缝处发生脆性破坏的可能。上述研究成果,为蜂窝组合梁柱节点的抗震设计和工程应用奠定了良好的基础。
[Abstract]:Honeycomb beam has the advantages of saving steel, light shape and beautiful appearance. It can be used in long span steel structure and multi-tall steel frame structure. It can use its own holes to cross the pipeline, effectively reduce the height of the layer, and have good comprehensive economic benefit. Liang Zhu joint of steel frame is usually rigid connection. The connection methods include full welded joint and bolted joint. Rigid joints have high strength and stiffness and good mechanical performance. However, if the welding quality of joints is not good or the design of joints is unreasonable, it is easy to cause joint weld cracking and brittle failure under the action of strong earthquake, which leads to structural failure and even collapse. The behavior of beehive beam-steel frame structure will be changed because the section is weakened because of the web opening. When the first hole is located properly, the plastic sensitive area will be transferred to the honeycomb hole, which can improve the ductility of the beam-end joint. Reduce the possibility of brittle failure at weld. In the design of multi-high-rise building structure, the concrete floor slab is connected with the honeycomb beam through the shear resistance connector to form the honeycomb composite beam, and the combined effect of the floor slab on the bearing capacity of the honeycomb Liang Zhu connection joint. In particular, seismic performance will have a greater impact. There are a lot of researches on seismic behavior of ordinary steel and concrete composite Liang Zhu joints at home and abroad and corresponding design standards. The application of beehive steel frame structure is limited. In this paper, the failure mechanism of the honeycomb combination Liang Zhu joint under earthquake is studied by means of quasi-static test, theoretical analysis and finite element simulation analysis. The combination effect of concrete floor slab and other factors affecting its seismic performance. The main contents are as follows: through quasi-static test on two hexagonal hole honeycomb Liang Zhu nodes, two hexagonal hole honeycomb combination Liang Zhu nodes and a solid steel Liang Zhu joint, the failure patterns of the joints are observed and compared. The failure mechanism of joints is studied. On the basis of the finite element analysis, the influence of parameter change on the seismic performance of the honeycomb Liang Zhu joint and the honeycomb combination Liang Zhu joint is studied, including ductility, energy absorption performance, stiffness degradation, strength attenuation and plastic deformation. The effects of opening ratio and different hole margins on seismic performance of joints are analyzed, and the effect of floor combination effect on seismic performance of honeycomb Liang Zhu joints is analyzed. The results show that with the increase of the opening ratio, the bearing capacity of the joint of honeycomb beam and honeycomb combination Liang Zhu decreases, and the ductility and energy dissipation of the joint are decreased to some extent, while the combined effect of floor slab improves the bearing capacity, ductility and energy dissipation performance of the joint. At the same time, the opening of the beam web can make the plastic hinge of the end of the beam move out, and reduce the possibility of brittle failure at the weld. The above research results lay a good foundation for seismic design and engineering application of honeycomb combined Liang Zhu joint.
【学位授予单位】:沈阳建筑大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TU391;TU352.11

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