侧板连接T形钢管混凝土柱-钢梁节点抗震性能数值分析
发布时间：2021-11-03 03:04
异形钢管混凝土柱在建筑设计中和圆形、矩形钢管混凝土柱相比能够避免柱棱角突出墙体,从而达到对室内面积有效利用的目的。然而目前异形钢管混凝土柱-钢梁组合结构的节点类型较少,难以满足实际工程中的诸多需求。因此本文针对异形钢管混凝土柱-钢梁节点的类型较少、节点力学性能分析不系统和节点承载力的计算方式研究不够深入等问题,对一种侧板连接T形钢管混凝土柱-钢梁节点,采用拟静力试验结合有限元分析以和数值分析的方法对其抗震性能进行分析。首先使用有限元分析软件ABAQUS建立与试验构件尺寸相符的精细化节点模型并对其抗震性能进行分析;其次对节点模型进行参数拓展分析;最后提出此类节点模型承载力的计算建议。具体的研究内容如下:（1）运用ABAQUS建立与试验构件尺寸相符合的7个节点模型,通过分析将节点模型与试验构件的破坏形式进行比较,在此基础上,对比了计算结果和试验装置实测的滞回曲线和骨架曲线,说明节点模型能够准确地反映试验构件的受力性能。最后分析了模型的延性、耗能能力和刚度退化。研究结果表明:侧板的存在使得此类节点破坏在梁柱连接工字钢梁的翼缘处,破坏模式为梁铰破坏,节点模型能够较好的吸收地震作用,模型计算结果...
【文章来源】：中原工学院河南省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
核心混凝土受力示意图
21.1.2异形钢管混凝土柱钢管混凝土柱具有不同的截面形式，目前相关研究主要集中在圆形、方（矩）和异形钢管混凝土柱。而圆形、方（矩）形柱的柱角不能完全的被墙体包裹，突出部分压缩了房屋内部的居住空间，对家具摆设和房间布置产生了影响。异形柱可以在一定程度上解决此类问题，然而异形钢筋混凝土柱需要通过调整截面材料或增大柱截面来满足承载力的要求，因此合理地利用异形钢管混凝土柱，可以弥补异形钢筋混凝土柱承载力低的缺陷[3]。目前已经有越来越多的异形钢管混凝土柱被运用于实际工程中。对于异形钢管混凝土柱，可以细分为T形、L形和十字形柱，如图1.2所示。在建筑设计中，T形钢管混凝土柱可用于边柱，L形钢管混凝土柱可用于角柱，十字形钢管混凝土柱可用于中柱，这种设计方法有效解决了柱棱角突出墙体的问题，使得房屋使用空间得到合理地利用。图1.2异形钢管混凝土柱截面形式目前相关学者对异形钢管混凝土截面形式以及内部构造的研究成果可大致归类如图1.3所示：（1）普通异形钢管混凝土柱，如图1.3（a）所示：此类构件中异形钢管无法做到对核心混凝土的充分约束，会使得部分钢管过早的发生屈曲变形进而影响构件的整体力学性能，因此在工程中无法得到广泛的运用。
3（2）设置约束拉杆的异形钢管混凝土柱，如图1.3（b）所示：此类构件是在普通异形钢管混凝土柱的基础上在柱内设置了约束拉杆，使得核心混凝土受到更加紧密的约束作用，从而增加了钢管柱的抗压强度、稳定性和延性。（3）组合异形钢管混凝土柱，如图1.3（c）所示：此类构件由两个或多个方、矩形钢管通过组合焊接的方式形成，各个钢管的协同性能较好，具有较好的力学性能，但是存在焊接工作量较大和焊接质量无法保证等问题有待解决。（4）多室异形钢管混凝土柱，如图1.3（d）所示：此类构件是在组合异形钢管混凝土柱的基础上经过发展而形成，主要是由一个矩形钢管和一个或多个U型槽钢焊接在一起组成，同样存在焊接质量无法保障的问题。（5）缀板连接异形钢管混凝土柱，如图1.3（e）所示：此类构件通过缀板将多个方钢管混凝土柱连接形成，具有较高的承载力，但是存在连接较为复杂的问题，且目前对于此类构件的抗弯、抗剪承载力仍需深入研究。（6）设置加劲肋的异形钢管混凝土柱，如图1.3（f）所示：此类构件通过在普通异形钢管混凝土柱内部设置钢筋或钢板加劲肋形成，加劲肋的设置在一定程度上增加了柱子的延性，但是对其承载力的影响不大，设置钢板加劲肋的效果要优于设置钢筋加劲肋。图1.3异形钢管混凝土柱的截面和组合方式示意图
【参考文献】：
期刊论文
[1]方钢管混凝土组合异形柱轴压承载力计算方法研究[J]. 周婷,邸超阳,胡建军. 天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2019(S2)
[2]异形钢管混凝土柱研究综述[J]. 张莉. 低温建筑技术. 2018(09)
[3]L-CFST柱-钢梁中节点抗震性能试验和有限元分析[J]. 陈志华,张旺,熊清清,周婷. 天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2018(S1)
[4]方钢管混凝土柱-钢梁外环板式节点抗剪性能[J]. 别雪梦,李召,管文强,杜国锋. 中南大学学报(自然科学版). 2018(01)
[5]复式钢管混凝土柱-钢梁节点受力机理及承载力[J]. 张玉芬,赵均海,张冬芳. 长安大学学报(自然科学版). 2015(05)
[6]空间钢-混凝土组合节点抗震性能试验研究[J]. 樊健生,周慧,聂建国,李全旺. 土木工程学报. 2014(04)
[7]钢管混凝土柱-钢梁刚接节点拉弯受力性能研究及有限元分析[J]. 徐嫚,高山,王玉银,郭兰慧. 建筑结构学报. 2013(S1)
[8]方钢管混凝土柱-H型钢梁组合节点抗震性能试验[J]. 阎石,邵鹿峰,张曰果,綦宝晖,刘福学. 沈阳建筑大学学报(自然科学版). 2013(02)
[9]方钢管混凝土柱隔板贯通节点静力拉伸试验及有限元分析[J]. 荣彬,陈志华,杨楠,苗纪奎. 工业建筑. 2012(10)
[10]矩形钢管混凝土异形柱-钢梁框架节点受剪承载力研究[J]. 薛建阳,陈茜,周鹏,葛鸿鹏,曾凡生. 建筑结构学报. 2012(08)
博士论文
[1]钢管混凝土柱—钢筋混凝土梁框架结构抗震性能研究[D]. 赵毅.武汉大学 2013
[2]高强钢筋混凝土构件裂缝控制试验研究及有限元分析[D]. 戎贤.天津大学 2005
[3]方钢管混凝土柱—钢梁框架节点抗震性能及承载力研究[D]. 周天华.西安建筑科技大学 2004
硕士论文
[1]侧板连接异形钢管混凝土柱-钢梁节点抗震性能研究[D]. 程龙.中原工学院 2017
[2]侧板连接T形钢管混凝土柱—钢梁节点受力性能研究[D]. 王亚楠.中原工学院 2017
[3]方钢管混凝土柱—钢梁T型钢连接节点非线性有限元分析[D]. 封小飞.湖南大学 2014
[4]T形钢管混凝土柱抗震性能非线性有限元分析[D]. 曹兵.武汉理工大学 2013
[5]GFRP管—高强混凝土—钢管组合柱轴压力学性能研究[D]. 温建萍.东北大学 2011
[6]方钢管混凝土异形柱与钢梁节点抗震性能研究及有限元分析[D]. 葛广全.西安建筑科技大学 2011
[7]钢管煤矸石混凝土梁柱节点在低周往复荷载作用下的有限元分析[D]. 姜杰.沈阳建筑大学 2011
[8]钢筋混凝土构件的非线性分析[D]. 佟洪江.大连理工大学 2009
[9]带矩形管翼缘的钢—高性能混凝土组合梁抗弯性能试验研究[D]. 严新江.长安大学 2009
[10]钢管混凝土加强环式节点的有限元分析[D]. 陈涛.武汉理工大学 2007
本文编号：3472915
【文章来源】：中原工学院河南省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
核心混凝土受力示意图
21.1.2异形钢管混凝土柱钢管混凝土柱具有不同的截面形式，目前相关研究主要集中在圆形、方（矩）和异形钢管混凝土柱。而圆形、方（矩）形柱的柱角不能完全的被墙体包裹，突出部分压缩了房屋内部的居住空间，对家具摆设和房间布置产生了影响。异形柱可以在一定程度上解决此类问题，然而异形钢筋混凝土柱需要通过调整截面材料或增大柱截面来满足承载力的要求，因此合理地利用异形钢管混凝土柱，可以弥补异形钢筋混凝土柱承载力低的缺陷[3]。目前已经有越来越多的异形钢管混凝土柱被运用于实际工程中。对于异形钢管混凝土柱，可以细分为T形、L形和十字形柱，如图1.2所示。在建筑设计中，T形钢管混凝土柱可用于边柱，L形钢管混凝土柱可用于角柱，十字形钢管混凝土柱可用于中柱，这种设计方法有效解决了柱棱角突出墙体的问题，使得房屋使用空间得到合理地利用。图1.2异形钢管混凝土柱截面形式目前相关学者对异形钢管混凝土截面形式以及内部构造的研究成果可大致归类如图1.3所示：（1）普通异形钢管混凝土柱，如图1.3（a）所示：此类构件中异形钢管无法做到对核心混凝土的充分约束，会使得部分钢管过早的发生屈曲变形进而影响构件的整体力学性能，因此在工程中无法得到广泛的运用。
3（2）设置约束拉杆的异形钢管混凝土柱，如图1.3（b）所示：此类构件是在普通异形钢管混凝土柱的基础上在柱内设置了约束拉杆，使得核心混凝土受到更加紧密的约束作用，从而增加了钢管柱的抗压强度、稳定性和延性。（3）组合异形钢管混凝土柱，如图1.3（c）所示：此类构件由两个或多个方、矩形钢管通过组合焊接的方式形成，各个钢管的协同性能较好，具有较好的力学性能，但是存在焊接工作量较大和焊接质量无法保证等问题有待解决。（4）多室异形钢管混凝土柱，如图1.3（d）所示：此类构件是在组合异形钢管混凝土柱的基础上经过发展而形成，主要是由一个矩形钢管和一个或多个U型槽钢焊接在一起组成，同样存在焊接质量无法保障的问题。（5）缀板连接异形钢管混凝土柱，如图1.3（e）所示：此类构件通过缀板将多个方钢管混凝土柱连接形成，具有较高的承载力，但是存在连接较为复杂的问题，且目前对于此类构件的抗弯、抗剪承载力仍需深入研究。（6）设置加劲肋的异形钢管混凝土柱，如图1.3（f）所示：此类构件通过在普通异形钢管混凝土柱内部设置钢筋或钢板加劲肋形成，加劲肋的设置在一定程度上增加了柱子的延性，但是对其承载力的影响不大，设置钢板加劲肋的效果要优于设置钢筋加劲肋。图1.3异形钢管混凝土柱的截面和组合方式示意图
【参考文献】：
期刊论文
[1]方钢管混凝土组合异形柱轴压承载力计算方法研究[J]. 周婷,邸超阳,胡建军. 天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2019(S2)
[2]异形钢管混凝土柱研究综述[J]. 张莉. 低温建筑技术. 2018(09)
[3]L-CFST柱-钢梁中节点抗震性能试验和有限元分析[J]. 陈志华,张旺,熊清清,周婷. 天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2018(S1)
[4]方钢管混凝土柱-钢梁外环板式节点抗剪性能[J]. 别雪梦,李召,管文强,杜国锋. 中南大学学报(自然科学版). 2018(01)
[5]复式钢管混凝土柱-钢梁节点受力机理及承载力[J]. 张玉芬,赵均海,张冬芳. 长安大学学报(自然科学版). 2015(05)
[6]空间钢-混凝土组合节点抗震性能试验研究[J]. 樊健生,周慧,聂建国,李全旺. 土木工程学报. 2014(04)
[7]钢管混凝土柱-钢梁刚接节点拉弯受力性能研究及有限元分析[J]. 徐嫚,高山,王玉银,郭兰慧. 建筑结构学报. 2013(S1)
[8]方钢管混凝土柱-H型钢梁组合节点抗震性能试验[J]. 阎石,邵鹿峰,张曰果,綦宝晖,刘福学. 沈阳建筑大学学报(自然科学版). 2013(02)
[9]方钢管混凝土柱隔板贯通节点静力拉伸试验及有限元分析[J]. 荣彬,陈志华,杨楠,苗纪奎. 工业建筑. 2012(10)
[10]矩形钢管混凝土异形柱-钢梁框架节点受剪承载力研究[J]. 薛建阳,陈茜,周鹏,葛鸿鹏,曾凡生. 建筑结构学报. 2012(08)
博士论文
[1]钢管混凝土柱—钢筋混凝土梁框架结构抗震性能研究[D]. 赵毅.武汉大学 2013
[2]高强钢筋混凝土构件裂缝控制试验研究及有限元分析[D]. 戎贤.天津大学 2005
[3]方钢管混凝土柱—钢梁框架节点抗震性能及承载力研究[D]. 周天华.西安建筑科技大学 2004
硕士论文
[1]侧板连接异形钢管混凝土柱-钢梁节点抗震性能研究[D]. 程龙.中原工学院 2017
[2]侧板连接T形钢管混凝土柱—钢梁节点受力性能研究[D]. 王亚楠.中原工学院 2017
[3]方钢管混凝土柱—钢梁T型钢连接节点非线性有限元分析[D]. 封小飞.湖南大学 2014
[4]T形钢管混凝土柱抗震性能非线性有限元分析[D]. 曹兵.武汉理工大学 2013
[5]GFRP管—高强混凝土—钢管组合柱轴压力学性能研究[D]. 温建萍.东北大学 2011
[6]方钢管混凝土异形柱与钢梁节点抗震性能研究及有限元分析[D]. 葛广全.西安建筑科技大学 2011
[7]钢管煤矸石混凝土梁柱节点在低周往复荷载作用下的有限元分析[D]. 姜杰.沈阳建筑大学 2011
[8]钢筋混凝土构件的非线性分析[D]. 佟洪江.大连理工大学 2009
[9]带矩形管翼缘的钢—高性能混凝土组合梁抗弯性能试验研究[D]. 严新江.长安大学 2009
[10]钢管混凝土加强环式节点的有限元分析[D]. 陈涛.武汉理工大学 2007
本文编号：3472915
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