钢管初应力作用下钢管混凝土柱—钢梁外环板节点力学性能研究

论文摘要

近几年来，随着建筑结构向高层化、大规模化方向的发展，钢管混凝土组合结构具有承载力高、耗能性能好等特点，已经广泛应用与实际工程中。钢管混凝土结构在施工期间首先作为施工支撑和混凝土浇筑模板，因此钢管中已存在初始的应力。钢管混凝土节点的初应力问题已经成为钢管混凝土结构研究和推广的关键技术问题之一。目前，对钢管混凝土构件的基本力学性能已进行了深入和系统的研究，但对钢管初应力的钢管混凝土节点研究还不够深入。针对这一问题，本文对有钢管初应力的钢管混凝土柱—钢梁节点力学性能进行了研究，具体进行了以下几方面的工作：(1)运用ABAQUS有限元软件建立了有钢管初应力的钢管混凝土构件、钢管混凝土柱—钢梁节点数值模型，并与试验进行了对比验证，理论计算与试验结果吻合良好。(2)选取合理的钢管和混凝土材料本构关系、单元模型和求解方法，考虑钢管与混凝土之间的约束效应、接触面模型以及钢管初应力的处理方法，建立有钢管初应力时钢管混凝土柱—钢梁节点力学性能分析模型，简要对比分析有无钢管初应力对钢管混凝土柱—钢梁节点力学性能的影响，并分析了钢管混凝土节点在不同初应力系数的力学性能。(3)对可能影响有钢管初应力的钢管混凝土柱—钢梁节点荷载—位移关系的主要因素进行了参数分析，如：柱的长细比、柱轴压比、梁柱线刚度比、梁柱极限弯矩比等，得到了各参数对有钢管初应力时钢管混凝土节点荷载—位移曲线的影响规律，并在数值计算的基础上通过回归得到钢管混凝土柱—钢梁外加强环板节点抗弯承载力简化计算方法，以便为工程应用提供参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 钢管混凝土结构的特点及研究概况
• 1.1.1 钢管混凝土结构的特点简述
• 1.1.2 钢管混凝土的研究概况
• 1.2 相关课题研究现状
• 1.2.1 钢管初应力作用下钢管混凝土研究概况
• 1.2.2 钢管混凝土柱—钢梁连接节点研究概况
• 1.3 问题的提出
• 1.4 本文的研究方法、目标和内容
• 1.4.1 研究方法
• 1.4.2 研究目标和内容
• 第2章 有初应力时钢管混凝土构件的数值分析
• 2.1 引言
• 2.2 有限元模型的建立
• 2.2.1 材料的本构关系
• 2.2.2 单元类型
• 2.2.3 网格划分及边界条件
• 2.2.4 荷载加载方式及钢管初应力的实现
• 2.2.5 界面接触
• 2.2.6 非线性方程组求解
• 2.3 算例分析
• 2.3.1 无钢管初应力的钢管混凝土构件
• 2.3.2 有钢管初应力的钢管混凝土构件
• 2.4 有钢管初应力的构件受力特性分析
• 2.5 本章小结
• 第3章 有钢管初应力时钢管混凝土节点力学性能
• 3.1 引言
• 3.2 算例分析
• 3.2.1 无钢管初应力的钢管混凝土节点
• 3.2.2 钢管初应力对有侧移钢管混凝土柱—钢梁节点受力特性分析
• 3.3 钢管初应力对钢管混凝土柱—钢梁节点受力特性的影响分析
• 3.3.1 典型试件的确定
• 3.3.2 有钢管初应力的钢管混凝土柱—钢梁节点受力特性分析
• 3.4 钢管初应力作用下有无侧移的钢管混凝土柱—钢梁节点的应力场对比分析
• 3.4.1 核心混凝土的应力场对比分析
• 3.4.2 空钢管应力场对比分析
• 3.4.3 钢梁腹板应力场对比分析
• 3.4.4 钢梁翼缘应力场对比分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 参数分析及承载力实用计算方法
• 4.1 引言
• 4.2 各主要参数对钢管混凝土柱—钢梁节点受力特性的影响分析
• 4.2.1 轴压比（n）
• 4.2.2 柱长细比（λ）
• m）'>4.2.3 梁柱强度比（k_m）
• 4.2.4 梁柱线刚度比（k）
• 4.3 有钢管初应力的钢管混凝土外加强环板节点抗弯承载力计算方法
• 4.3.1 节点弯矩—转角模型
• 4.3.2 有钢管初应力的节点抗弯承载力
• p）'>4.3.3 钢管混凝土节点的承载力影响系数（k_p）
• 4.4 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录