贯通式钢梁—钢筋混凝土柱组合节点抗剪性能的研究

发布时间：2017-10-03 10:39

  本文关键词：贯通式钢梁—钢筋混凝土柱组合节点抗剪性能的研究

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【摘要】：近年来,随着我国经济快速发展,组合结构体系在土木工程领域的应用日趋广泛,它将充分发挥自己的优点,扬长避短,共同为整个结构工作。钢梁-钢筋混凝土柱组合结构(RCS组合结构),既能充分发挥作为压弯构件的钢筋混凝土柱优良的抗压性能,为结构提供足够的刚度;又能充分发挥主要承受弯矩和剪力的钢梁良好的抗弯性能,使结构具有很好的能量耗散能力。但由于钢梁-钢筋混凝土柱组合节点构造方式和传力的复杂多样性,我国对钢梁-钢筋混凝土柱组合节点的抗剪性能和抗剪承载力公式尚无统一标准。所以本文对钢梁-钢筋混凝土柱组合节点的抗剪性能和抗剪承载力公式做了分析研究。本文通过对大量国内外相关文献的阅读分析,归纳总结了RCS组合节点的典型构造形式、破坏模型和受力机理,重点分析了不同节点构造形式对节点受力性能的影响途径,并通过对典型节点破坏模型及受力机理的分析,提出了钢梁腹板贯通式(钢梁翼缘焊接于柱面承板,钢梁腹板连续穿过钢筋混凝土柱)节点的受力形式假设,并通过第四章RCS组合节点的有限元结果分析验证了它的合理性。经分析得出梁腹板贯通型RCS组合节点可能发生的破坏形式除发生常见的四种破坏形式外,还可能发生焊缝处应力集中所导致的节点破坏;同时本文又结合节点核心区力的平衡原则推导出了已知柱端荷载时节点核心区剪力值的计算公式。选取试验中钢梁腹板贯通型RCS组合节点为原型,通过ANSYS有限元分析软件建立了RCSJ1~RCSJ8八个RCS组合节点,经分析可知,有限元结果与试验结果吻合良好;通过分析几个节点在低周反复循环荷载下的承载能力、延性、骨架曲线等有限元结果,研究并分析得到楼板混凝土强度和配筋率对整个腹板贯通型节点抗剪性能的影响以及腹板贯通型节点与全梁贯通式节点抗剪性能的优劣。搜集了几组典型的RCS组合节点的抗剪承载力计算公式,通过分析其形成依据以及组成,结合RCSJ5~RCSJ8节点的有限元分析结果,提出了适用于高强钢筋和混凝土材料钢梁腹板贯通式RCS组合节点的改进抗剪承载力公式,并验证了它的适用性,并验证了它的适用性,为我国RCS结构规范的制定提供参考。
【关键词】：组合结构 钢梁-钢筋混凝土柱 RCS节点 抗剪性能 抗剪公式
【学位授予单位】：石家庄铁道大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU398.9
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-22
• 1.1 引言10-11
• 1.2 国内外研究现状11-18
• 1.2.1 国外研究现状11-15
• 1.2.2 国内研究现状15-18
• 1.3 RCS组合结构的特点及应用18
• 1.4 RCS组合结构节点研究所存在的问题与本文研究内容及意义18-22
• 1.4.1 RCS组合结构节点研究所存在的问题18-20
• 1.4.2 本文研究主要内容20
• 1.4.3 研究意义20-22
• 第二章 RCS框架组合节点主要构造形式、破坏模型以及受力机理分析22-37
• 2.1 RCS组合节点主要构造方式22-25
• 2.1.1 美国钢梁贯通式节点主要构造形式22-23
• 2.1.2 日本钢筋混凝土柱贯通式节点主要构造23-24
• 2.1.3 我国新型RCS组合框架节点形式24-25
• 2.2 RCS组合节点主要破坏模型分析25-27
• 2.2.1 钢梁腹板剪切型破坏模型25-26
• 2.2.2 混凝土局部承压破坏模型26
• 2.2.3 部分剪切破坏和梁-节点混合破坏26-27
• 2.3 RCS节点受力机理27-34
• 2.3.1 钢桁架模型机理27-30
• 2.3.2 压杆-拉杆模型机理30-32
• 2.3.3 节点区域支撑-连接作用机理32-33
• 2.3.4 核心区外部混凝土桁架机理33-34
• 2.3.5 钢梁腹板贯通式RCS组合节点传力机理分析34
• 2.4 节点剪力计算公式34-36
• 2.5 本章小结36-37
• 第三章 有限元基础理论与ANSYS应用简介37-45
• 3.1 引言37
• 3.2 ANSYS相关塑性理论37-41
• 3.2.1 屈服准则38-39
• 3.2.2 流动法则39
• 3.2.3 强化准则39-40
• 3.2.4 ANSYS中有关塑性材料模型40-41
• 3.3 ANSYS中有限元分析方法41-43
• 3.3.1 ANSYS中位移有限元法分析步骤41-42
• 3.3.2 有限元非线性问题求解方法42-43
• 3.4 本章小结43-45
• 第四章 钢梁-钢筋混凝土柱组合框架节点的有限元分析45-115
• 4.1 钢梁-钢筋混凝土柱组合框架结构力学模型的建立45-47
• 4.2 钢梁-钢筋混凝土柱框架组合节点有限元模型的建立47-55
• 4.2.1 混凝土、钢筋和型钢单元类型的选取47-48
• 4.2.2 材料本构关系以及破坏模型的选取48-51
• 4.2.3 RCS组合节点的试验概述51-54
• 4.2.4 单元主要参数54
• 4.2.5 几何模型的建立以及网格的划分54-55
• 4.2.6 边界条件和荷载的施加55
• 4.3 有限元结果与试验结果的对比分析55-58
• 4.4 带钢筋混凝土楼板的RCS组合节点的有限元分析58-113
• 4.4.1 带钢筋混凝土板的RCS组合节点有限元模型的建立58-60
• 4.4.2 RCS组合节点有限元结果分析60-113
• 4.5 本章小结113-115
• 第五章 钢梁腹板贯通式RCS组合节点抗剪承载力改进公式的提出115-137
• 5.1 腹板贯通式节点与全梁贯通式节点抗剪性能分析115-124
• 5.2 几组典型RCS组合节点受剪承载力公式分析124-131
• 5.3 高强材料腹板贯通式RCS组合节点抗剪承载力的改进公式131-135
• 5.3.1 混凝土部分的贡献131
• 5.3.2 钢梁腹板部分的贡献131-132
• 5.3.3 箍筋部分贡献132-133
• 5.3.4 腹板贯通式RCS组合节点改进抗剪公式133-135
• 5.4 本章小结135-137
• 第六章 结论与建议137-139
• 6.1 结论137-138
• 6.2 建议138-139
• 参考文献139-143
• 致谢143-144
• 个人简历144

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本文编号：964738