塑性铰外移型钢管混凝土柱-钢梁节点的力学性能研究

摘要

将梁柱连接处的塑性铰外移到梁上，可以有效地保护节点，避免其发生脆性破坏。根据国内外学者的试验研究和理论分析发现，能够实现塑性铰外移的方法主要有两种，即梁端削弱或者梁端加强。基于这一理念，本文利用ABAQUS有限元软件，对塑性铰外移型钢管混凝土柱-钢梁内隔板节点的力学性能进行了一番研究。本文的主要工作包括以下几个方面:
　　 (1)在大量阅读相关文献的基础上，采用一定的建模方法，模拟相关节点试验，并将有限元模拟结果与试验结果相比较，以校验建模方法的合理性。参考相关规范，设计一个普通内隔板式钢管混凝土柱-钢梁节点，应用校验好的建模方法建立节点模型，并分别对其梁端施加竖向反对称的单调和往复位移荷载，分析节点在两种荷载条件下的力学性能。
　　 (2)对设计好的普通内隔板式钢管混凝土柱-钢梁节点，分别进行梁端翼缘削弱、翼缘直接扩大和翼缘侧板加强处理，得到三种塑性铰外移型节点。采用同样的建模方法，对三种塑性铰外移型节点进行相同条件荷载作用下的有限元模拟，分析其力学性能。最后根据模拟结果，讨论并给出三种节点合理的塑性铰外移设计尺寸建议，为实际工程设计提供参考。
　　 (3)针对楼板的组合效应对塑性铰外移型钢管混凝土节点力学性能的影响，根据相关资料，设计合理的楼板，与前文所述的普通钢管混凝土柱-钢梁节点装配成组合梁节点。采用与前述相同的边界条件和加载方式对该组合梁节点施加单调位移荷载，比较其加载结果与钢梁节点的异同。继而对该组合梁节点进行相同的塑性铰外移设计，研究改造后的组合梁节点单调位移荷载作用下的力学性能。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．1．1 钢管混凝土的特点

1．1．2 钢管混凝土的发展应用

1．2 研究意义

1．3 相关课题的研究现状

1．3．1 钢框架梁柱节点

1．3．2 钢管混凝土梁柱节点

1．3．3 其他结构梁柱节点

1．3．4 文献综述小结

1．4 本文的研究内容和方法

第2章 钢管混凝土柱-钢梁节点力学分析模型

2．1 引言

2．2 有限元模型

2．2．1 材料的本构关系

2．2．2 分析步的创建和界面接触的定义

2．2．3 边界条件的定义和荷载的施加

2．2．4 单元类型和网格划分

2．3 算例验证

2．4 典型节点的力学性能分析

2．4．1 单调加载分析

2．4．2 往复加载分析

2．5 本章小结

第3章 塑性铰外移型钢管混凝土柱-钢梁节点力学性能

3．1 概述

3．2 梁端翼缘削弱型内隔板节点的力学性能分析

3．2．1 单调加载分析

3．2．2 往复加载分析

3．2．3 削弱深度的研究

3．3 直接扩翼式加强型内隔板节点的力学性能分析

3．3．1 单调加载分析

3．3．2 往复加载分析

3．3．3 扩翼段尺寸的研究

3．4 侧板加强型内隔板节点的力学性能分析

3．4．1 单调加载分析

3．4．2 往复加载分析

3．4．3 加强侧板尺寸研究

3．5 本章小结

第4章 塑性铰外移型钢管混凝土柱-组合梁节点力学性能初探

4．1 概述

4．1．1 组合梁的概念和特点

4．1．2 组合梁的形式

4．1．3 组合梁翼板的有效宽度

4．2 普通钢管混凝土柱-组合梁节点的力学性能分析

4．2．1 模型的建立

4．2．2 单调加载分析

4．3 塑性铰外移型钢管混凝土柱-组合梁节点的力学性能分析

4．3．1 翼缘削弱型组合梁节点

4．3．2 直接扩翼型组合梁节点

4．3．3 侧板加强型组合梁节点

4．4 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

附录A 在学期间发表的学术论文和参与的科研项目