提高异形柱节点抗剪承载力各项措施的可行性分析

论文摘要

异形柱结构具备能够提高建筑空间利用率,增加房屋的使用面积,减轻结构自重,提高材料利用率等优点,在我国住宅中得到了广泛的应用,但是在高烈度地区的应用受到了很大限制,其主要原因就是异形柱梁柱节点抗剪能力不足。使用钢骨混凝土异形柱,在异形柱梁柱节点梁端垂直加腋,在异形柱梁柱节点区使用高强混凝土或钢纤维混凝土代替普通混凝土等措施理论上均可以很好的解决这一问题。在实际工程应用中,如何在经济效益与结构性能之间取得一个平衡,是人们最关心的事情。为了加强节点,不可能大规模追加投资或是延长工期,或者是否定建筑造型,否则异形柱结构的应用将变得毫无意义。使用钢骨混凝土异形柱,在异形柱梁柱节点梁端垂直加腋,在异形柱梁柱节点区使用高强混凝土或钢纤维混凝土代替普通混凝土等措施明显也存在着这样或那样的问题。如使用钢骨混凝土异形柱,很明显要追加投资,而且在柱肢宽度普遍较小的异形柱里加入钢骨,施工是很困难的,甚至钢骨能不能在满足规范要求的前提下加进去都是个问题。可以想到,仅仅是为了加强节点,到底有没有必要花费大量人力物力来施行这一项措施。本文将从对结构整体性能的影响,经济性,施工可行性来对使用钢骨混凝土异形柱,在异形柱梁柱节点梁端垂直加腋,在异形柱梁柱节点区使用高强混凝土或钢纤维混凝土代替普通混凝土等措施进行分析比较,以求得出这些措施实际应用的可行性。然后基于混凝土正交弥散裂缝模型,应用ABAQUS非线性有限元分析程序,对一个八度区六层异形柱框架结构中的三个异形柱(L形、T形、十形)普通混凝土节点及相应的高强混凝土节点进行有限元分析。获得节点的基本性能,包括开裂前后的荷载传递路径、构件的应力分布,裂缝的产生、发展,及构件最后的破坏形态等,对比分析节点区采用高强混凝土后构件承载力提升的效果。为在异形柱梁柱节点区使用高强混凝土代替普通混凝土这一措施的推广应用提供依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 普通异形柱框架节点研究现状
• 1.3 各种加强异形柱框架节点研究现状
• 1.3.1 钢骨混凝土节点研究现状
• 1.3.2 加腋混凝土异形柱梁柱节点研究现状
• 1.3.3 高强混凝土梁柱节点研究现状
• 1.3.4 钢纤维混凝土梁柱节点研究现状
• 1.4 本文的主要工作
• 第二章 各种加强异形柱框架梁柱节点措施的可行性分析
• 2.1 模型选取
• 2.2 对结构层间位移角的比较
• 2.3 经济性分析
• 2.3.1 普通异形柱框架经济指标
• 2.3.2 钢骨异形柱框架经济指标
• 2.3.3 梁端垂直加腋混凝土异形柱框架经济指标
• 2.3.4 节点区使用高强混凝土或钢纤维混凝土的经济指标
• 2.3.5 各项材料费用对比
• 2.4 施工可行性分析
• 2.4.1 钢骨混凝土异形柱施工可行性分析
• 2.4.1.1 钢骨混凝土异形柱施工工法
• 2.4.1.2 工法编制说明
• 2.4.1.3 钢骨异形柱与普通钢骨柱施工差异
• 2.4.2 梁端垂直加腋异形柱结构施工可行性分析
• 2.4.3 使用钢纤维混凝土或高强混凝土的异形柱梁柱节点施工可行性分析
• 2.4.3.1 钢纤维混凝土制作工艺
• 2.4.3.2 施工难点
• 2.4.3.3 实例分析
• 2.5 小结
• 第三章 高强混凝土异形柱节点的有限元分析
• 3.1 常规节点传力机理分析
• 3.2 异形柱节点破坏特征及抗剪承载力计算
• 3.2.1 异形柱节点破坏特征
• 3.2.2 异形柱框架梁、柱节点核心区受剪承载力计算
• 3.3 模型选取
• 3.4 节点模型的建立
• 3.4.1 混凝土模型的建立
• 3.4.2 钢筋模型的建立
• 3.4.3 混凝土与钢筋接触关系
• 3.4.4 网格划分
• 3.4.5 加载方式及边界条件
• 3.5 L形普通混凝土节点与C60高强混凝土节点非线性有限元分析对比
• 3.6 T形普通混凝土节点与C60高强混凝土节点非线性有限元分析对比
• 3.7 十形普通混凝土节点与C60高强混凝土节点非线性有限元分析对比
• 3.8 小结
• 第四章 结论与建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录 攻读学位期间发表论文