预制钢管混凝土叠合柱与预制部分包裹混凝土组合梁装配式节点受力性能研究

发布时间：2020-06-10 04:04

【摘要】：钢管混凝土叠合柱是一种在钢管外围绑扎钢筋并在管内外浇筑混凝土而形成的组合柱。部分包裹混凝土组合梁是一种在H型钢的翼缘和腹板之间绑扎钢筋并填充混凝土而形成的组合梁。由于它们具有承载力高、延性好、抗火防腐性能优良、节省造价等优点,已经应用在一些超高层建筑、桥梁工程、地下工程等工程领域中。目前国内外学者对于钢管混凝土叠合柱和部分包裹混凝土组合梁构件的基本性能已开展了许多研究,同时也进行了少量钢管混凝土叠合柱刚接节点、部分包裹混凝土组合梁节点的试验和理论分析,然而对于预制钢管混凝土叠合柱与预制部分包裹混凝土组合梁装配式连接节点的受力性能和破坏机理缺乏研究。因此,开展这方面的研究具有重要的理论意义和工程意义。本文主要研究工作如下:(1)通过ABAQUS有限元软件分别建立了单调荷载作用下三类预制钢管混凝土叠合柱与预制部分包裹混凝土组合梁装配式连接节点的有限元分析模型,同时与钢梁连接节点进行了对比,考虑了材料非线性和复杂接触对,确定了混凝土和钢材的本构关系模型,解决了网格划分和求解收敛的合理性,通过相关试验验证了有限元分析模型的准确性。(2)对三类预制钢管混凝土叠合柱与预制部分包裹混凝土组合梁装配式连接节点进行了在单调荷载作用下的受力全过程分析,获取了组合节点关键部位和重要组件的应力分布规律,揭示其受力性能和破坏机理,深入分析其不同组件在极限破坏下的应力状态。(3)通过ABAQUS有限元软件分别从材料参数、几何参数和荷载参数三个方面对三类预制钢管混凝土叠合柱与预制部分包裹混凝土组合梁装配式连接节点的受力性能进行系统的分析,明确了影响节点受力性能的主要参数和影响规律。(4)在有限元分析基础上,依据各类节点的破坏模式,分别提出了三类装配式节点的承载力和初始刚度的建议公式,并给出了合理的构造措施建议,如核心区外包钢板和设置端板加劲肋等,在此基础上给出了弯矩-转角关系模型和设计建议,为实际工程设计提供参考依据。
【图文】：

叠合柱,钢管混凝土,类型,截面

第一章绪论第一章绪论1.1 研究背景1.1.1 钢管混凝土叠合柱钢管混凝土叠合柱是一种在钢管外围绑扎钢筋并在管内外浇筑混凝土而形成的一种新型组合柱，其常见的柱截面形式如图1 .1所示。由于其具有承载力高、延性好、抗火防腐性能优良、节省造价等优点，钢管混凝土叠合柱已经应用在一些超高层建筑、桥梁结构、大跨结构等工程领域中。

截面图,混凝土组合梁,截面,类型

（a）欧洲规范 EC4 截面（b）加拿大规范 CSA-S16-09 截面图 1.2 常用的部分包裹混凝土组合梁截面类型Fig 1.2 Sectional types of commonly used partially wrapped concrete composite beams与其他常用梁形式相比，部分包裹混凝土组合梁的特点见表 1.3。表 1.3 部分包裹混凝土组合梁的特点Tab 1.3 Characteristics of partially wrapped concrete composite beams常用梁形式部分包裹混凝土组合梁优势钢筋混凝土梁相同梁截面面积下，，承载力高，抗弯刚度大梁截面含钢率高，延性大，抗震性能优良，安全性高H 型钢翼缘腹板充当模板，节约模板，工厂预制化钢梁裸露表面少，抗火和防腐性能好，耐久性高混凝土抑制翼缘和腹板局部屈曲，材料利用率高型钢混凝土梁截面简洁，节点设计简单模板需求少，预制化程度高，施工进度快
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU398.9

【参考文献】