钢管混凝土叠合柱—钢梁连接节点滞回性能研究

论文摘要

随着钢管混凝土叠合柱在建筑结构中的逐渐应用,其基本力学性能的研究就显得尤为重要。节点是建筑结构的关键部位,因此针对钢管混凝土叠合柱-梁连接节点力学性能的研究具有很高的研究价值与现实意义。本文以某实际工程中的钢管混凝土叠合柱-钢梁连接节点为背景,研究该类节点的滞回性能,主要研究工作和取得的成果如下：（1）以轴压比、是否带楼板为主要参数,进行了4个钢管混凝土叠合柱-钢梁连接节点的滞回试验。加载方式为梁端加载,同时在柱顶施加恒定轴力。试验结果表明,钢管混凝土叠合柱-钢梁连接节点的滞回曲线较为饱满,刚度和强度退化稳定,说明该类节点具有良好的抗震性能。（2）采用有限元软件ABAQUS进行数值模拟。该模型考虑结构几何非线性、材料非线性、钢管同混凝土的界面接触、钢筋同混凝土的粘接滑移及初始几何缺陷。同时利用现有的试验研究结果验证了该有限元模型的精度和可靠性。（3）基于该有限元模型,本文对该类节点进行了全过程分析,明晰该类节点的破坏模态、应力和应变的发展规律。同时进行了大量的参数分析,具体参数如下：柱轴压比、梁柱抗弯承载力比、梁柱线刚度比、柱含钢率、内外混凝土强度比以及节点是否带楼板。研究各参数对该类节点滞回性能的影响规律,参数分析结果认为对节点承载力影响较大的因素有柱轴压比、梁柱抗弯承载力比以及节点带楼板与否,梁柱线刚度比、柱含钢率和内外混凝土强度比对节点构件承载力的影响不明显。本文列举的参数对试件初始抗弯刚度均无明显影响。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 主要符号表
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景及研究意义
• 1.2 相关课题研究发展现状
• 1.2.1 钢管混凝土叠合柱构件
• 1.2.2 节点抗震性能研究
• 1.3 本文的研究内容及主要目标
• 1.3.1 研究对象
• 1.3.2 研究内容
• 第二章 钢管混凝土叠合柱-钢梁连接节点试验研究
• 2.1 概述
• 2.2 试验概况
• 2.2.1 试件设计和制作
• 2.2.2 材料性能
• 2.2.3 加载装置
• 2.2.4 加载制度
• 2.2.5 试验数据量测方法
• 2.3 试验现象及现象分析
• 2.3.1 节点试件的破坏过程
• 2.3.2 节点试件的破坏模态
• 2.4 试验结果分析
• 2.4.1 荷载（P）-位移（△）滞回曲线
• 2.4.2 荷载（P）-位移（△）骨架曲线
• 2.4.3 弯矩（M）-转角（θ）曲线
• 2.4.4 试件强度退化规律
• 2.4.5 试件刚度退化规律
• 2.4.6 试件延性
• 2.4.7 试件耗能能力
• 2.4.8 节点核心区剪力-剪切变形关系曲线
• 2.4.9 应变分析
• 2.5 本章小结
• 第三章 钢管混凝土叠合柱-钢梁连接节点有限元模型
• 3.1 概述
• 3.2 有限元模型
• 3.2.1 模型材料的本构
• 3.2.2 焊接残余应力处理
• 3.2.3 几何缺陷处理
• 3.2.4 模型单元选择及划分
• 3.2.5 接触界面模型
• 3.2.6 模型的边界条件及加载情况
• 3.3 有限元模型验证
• 3.3.1 钢管混凝土叠合柱
• 3.3.2 钢管混凝土柱-钢梁连接节点
• 3.3.3 钢管混凝土叠合柱-钢梁连接节点
• 3.4 本章小结
• 第四章 钢管混凝土叠合柱-钢梁连接节点机理分析
• 4.1 概述
• 4.2 节点破坏模态
• 4.3 节点工作机理分析
• 4.3.1 节点破坏模态分析
• 4.3.2 节点破坏全过程分析
• 4.4 节点变形分析
• 4.4.1 节点刚度分析
• 4.4.2 核心区剪切应力发展情况
• 4.5 参数分析
• 4.5.1 柱轴压比
• 4.5.2 梁柱抗弯承载力比
• 4.5.3 梁柱线刚度比
• 4.5.4 柱含钢率
• 4.5.5 内外混凝土强度比
• 4.5.6 节点带楼板与否
• 4.6 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历