带楼板复式钢管混凝土柱-钢梁节点受力性能研究

《带楼板复式钢管混凝土柱-钢梁节点受力性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号:TU39810710-2015128060硕士学位论文带楼板复式钢管混凝土柱-钢梁节点受力性能研究张磊导师姓名职称赵均海教授申请学位级别工学硕士学科专业名称结构工程论文提交日期2018年4月19日论文答辩日期2018年6月6日学位授予单位长安大学MechanicalPerformanceResearchonConnectionofConcrete-FilledDoubleSteelTubularColumntoSteelBeamwithRCSlabAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ZhangLeiSuperviso

2、r：Prof.ZhaoJunhaiChang’anUniversity,Xi’an,China摘要复式钢管混凝土柱以普通钢管混凝土柱为基础，采用内外双重钢管可以更好地约束核心混凝土，在减小柱截面尺寸的同时，提高柱承载力、抗弯刚度、延性及耗能能力，具有耐火性能好，抗震能力强及施工便捷等优点，在高层建筑、桥梁隧道、地下空间等土木工程中具有很好的应用前景。复式钢管混凝土柱节点是框架体系的关键受力部位，已有研究表明该类组合节点的各部件与核心区混凝土共同工作性能良好，节点刚度与承载力较大，各抗震性能指标满足规范要求。然而，楼板组合作用对节点的受力机理尚不明确，还有待进一步研究。本文对带楼板

3、的复式钢管混凝土柱-钢梁节点进行低周往复荷载试验，同时采用有限元软件探究此节点的受力机理并分析各参数对组合节点受力性能的影响规律，主要研究内容和成果如下：（1）设计并制作了8个复式钢管混凝土柱-钢梁节点试件，考虑了楼板组合作用、楼板厚度、锚固腹板加肋、圆钢管内填充混凝土、节点类型和轴压比等因素，采用柱端加载方式，对其进行低周往复荷载作用下的试验研究，分析了试件破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、节点延性、耗能能力、承载力退化和刚度退化等抗震特性，并基于试验提出荷载-位移恢复力模型。结果表明，节点的破坏特征主要为梁端翼缘破坏或柱壁盖板焊缝破坏；锚固腹板加肋、圆钢管内填充混凝土、增加楼板厚

4、度、增大轴压比可提高节点的承载力和刚度，组合节点耗能能力较好，延性满足规范要求，基于试验所得恢复力模型可以反映组合节点的滞回特征。（2）采用ABAQUS软件对带楼板的组合节点试件进行有限元分析，将分析结果与试验结果进行对比，所得滞回曲线、骨架曲线和破坏特征与试验结果吻合良好，验证了建模方法的正确性和有限元模型的合理性。进一步探究该类组合节点的传力机理和楼板损伤分布，结果表明，节点核心区较大应力集中于锚固腹板和钢梁翼缘变截面区域，钢管柱内核心区混凝土呈现斜压破坏，楼板靠近柱壁处损伤较严重，该组合节点能有效将柱端荷载传递至梁端，具有良好的受力性能。（3）以带楼板的复式钢管混凝土柱-钢

5、梁节点为标准模型，分析了楼板厚度、轴压比、核心混凝土抗压强度、钢管屈服强度、梁柱抗弯承载力比、梁柱线刚度比、柱截面含钢率等因素对节点初始刚度和弯矩-层间位移角曲线的影响规律。基于数学方法，考I虑以上影响因素拟合出组合节点的初始刚度计算表达式。采用三参数幂模型推导出组合节点的弯矩随层间位移角变化的全过程曲线简化计算式。将简化公式计算结果与数值模拟进行对比，吻合良好。本文提出的组合节点初始刚度计算表达式和弯矩-层间位移角全过程简化计算式可对此类组合节点刚性判断和工程设计提供理论依据。关键词：复式钢管混凝土柱，组合节点，试验研究，非线性有限元，弯矩-层间位移角曲线本文得到以下项目的资助

6、：国家自然科学基金项目（51508028），中国博士后科学基金项目（2014M562357），中央高校基本科研业务费专项资金资助（310828173402）。IIAbstractConcrete-filleddoublesteeltubular(CFDST)columnwasbasedonordinaryconcrete-filledsteeltubular(CFST)column,andthedoublesteeltubeswereprovidedtorestraintthecoreconcreteeffectively.Thebearingcapacity,bendingst

7、iffness,ductilityandenergydissipationcapacityofCFDSTcolumnwiththereducedsectionareimproved,whichexhibitedgoodfireresistance,excellentseismicresistantandconvenientconstructioncondition.CFDSTcolumncanbewidelyusedtohigh-risebuildings,bridgetunne