考虑宏观柔性节点的型钢混凝土框架抗震性能研究

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1、学校代号10532学号S150100115分类号TU375.4密级公开硕士学位论文考虑宏观柔性节点的型钢混凝土框架抗震性能研究学位申请人姓名黄超淼培养单位土木工程学院导师姓名及职称唐昌辉副教授学科专业土木工程研究方向结构抗震论文提交日期2018年5月26日学校代号：10532学号：S150100115密级：公开湖南大学硕士学位论文考虑宏观柔性节点的型钢混凝土框架抗震性能研究学位申请人姓名：黄超淼导师姓名及职称：唐昌辉副教授培养单位：土木工程学院专业名称：土木工程论文提交日期：2018年5月26日论文答

2、辩日期：2018年5月29日答辩委员会主席：沈蒲生教授ResearchonSeismicPerformanceofSteelReinforcedConcreteFramewithMacroscopicFlexibleJointsHUANGChaomiaoB.E.(ShandongUniversity)2015AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinCivilEngi

3、neeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorAssociateprofessorTANGChanghuiMay,2018考虑宏观柔性节点的型钢混凝土框架抗震性能研究摘要型钢混凝土结构承载力高、刚度大、抗震性能好，在工程实际中应用比较广泛，尤其是在高层建筑和大跨度的建筑中。目前，国内对型钢混凝土结构的研究主要集中在框架结构的抗震性能等方面，运用宏观柔性节点单元对型钢混凝土框架进行精细化建模分析的还不多见。本文在研究宏观柔性节点模型的受力机理基

4、础上，利用有限元软件OpenSEES中已有的宏观柔性节点单元和粘结滑移模型，分别建立考虑宏观柔性节点模型的普通混凝土框架和型钢混凝土框架的有限元计算模型，并利用该模型对国内研究者已完成的低周反复荷载作用下的普通混凝土框架和型钢混凝土框架试验进行了模拟分析，作者最后对影响型钢混凝土框架抗震性能的一些主要因素进行了数值分析，得到了一些可用于指导型钢混凝土框架设计的结论和建议。具体完成的主要工作如下：（1）在广泛阅读国内外文献的基础上，对国内外普通混凝土框架及型钢混凝土框架的试验研究与有限元分析现状进行概述

5、，提出现有普通混凝土框架和型钢混凝土框架抗震性能研究中存在的问题以及对这些问题展开进一步研究的意义。（2）详细地阐述基于宏观柔性节点单元的混凝土框架的非线性分析理论。并基于有限元软件OpenSEES中已有的宏观柔性节点单元和粘结滑移模型，建立了考虑宏观柔性节点单元的混凝土框架有限元模型，并基于考虑宏观柔性节点与不考虑宏观柔性节点两种情形分别对国内研究者已完成的四榀单层单跨的混凝土框架在水平低周反复荷载作用下的试验建立有限元分析模型，得到了考虑宏观柔性节点单元情形下的计算结果与试验结果吻合良好的结论，验

6、证了考虑宏观柔性节点模型的混凝土框架有限元模型的适用性和可靠性。（3）基于OpenSEES软件建立了考虑宏观柔性节点模型的型钢混凝土框架有限元模型，并利用该有限元模型对国内研究者已完成的九榀单层单跨的型钢混凝土框架在低周反复荷载下的试验进行建模分析，计算的型钢混凝土框架荷载—位移滞回曲线、骨架曲线、位移延性以及耗能能力与试验结果吻合良好，计算曲线较好地模拟了型钢混凝土框架的捏拢形象、极限承载力、强度退化和刚度退化，验证基于宏观柔性节点模型建立型钢混凝土框架有限元模型的适用性和可靠性。（4）通过分析影响

7、型钢混凝土框架抗震性能的四个主要影响因素，混凝土强度、柱内型钢含钢率、剪跨比和轴压比，设计了28榀型钢混凝土框架以及4榀普通钢筋混凝土框架并从极限承载能力、位移延性和耗能能力3个方面进行有限元了分析。结果表明，为了使得钢混凝土框架具有足够的延性及耗能能力，建议型钢混凝土框架的型钢含钢率控制在5%～8%为宜；当轴压比高于0.5时，框II硕士学位论文架的延性略降低、耗能能力变化不大，型钢混凝土组合结构技术规程（JGJ138-2001）建议柱轴压比不超过0.65，结合本文计算结果建议柱轴压比控制在0.5为宜

8、。关键词：混凝土框架节点；OpenSEES；宏观柔性节点；抗震性能；粘结滑移模型III考虑宏观柔性节点的型钢混凝土框架抗震性能研究AbstractThesteelreinforcedconcretestructurehashighbearingcapacity,highrigidityandgoodseismicperformance.Itiswidelyusedinengineeringpractice,especiallyinhigh-risebui